Biz coverslips karşı antikorlar için B-hücre reseptör, ilk aşama için bir model ile kaplı üzerinde yayılmış B hücreleri aynı anda görüntü aktin yapıları, mikrotübüller ve Mikrotubul artı uç proteinler STED mikroskobu kullanılarak bir protokol mevcut bağışıklık synapse oluşumu.
Membran bağlı antijenleri (örneğin, bir antijen sunan hücre yüzeyinde) bağlamak B hücreleri bağışıklık sinaps, B hücre reseptörü (BCR) sinyal en iyi duruma getirir özel bir hücresel yapısı ve antijen BCR aracılık edinme formu. Her iki aktin sitoiskeleti ve hale gelmesini karşı antijen iletişim site Mikrotubul ağının remodeling bağışıklık synapse oluşumu için gerekli. F-aktin bir yoğun periferik ringe aktin sitoiskeleti remodeling Mikrotubul organize merkezine doğru bağışıklık synapse kutuplaşma eşlik ediyor. Mikrotubul artı uç proteinler gibi kortikal artı uç yakalama proteinler arasında koordineli bir şekilde yeniden izin aktin ve Mikrotubul cytoskeletons fiziksel etkileşimleri aracılık. Denetim hücre iskeleti nasıl bu yapıların anlama yanı sıra, bu hücre iskeleti yeniden yapılanma bağışıklık synapse oluşumu ve BCR sinyal, Şekil B hücre aktivasyonu yeni görüşler sağlayabilir mekanizmaları elucidating. Bu yeni hücre iskeleti ağ organizasyon ayrıntılarını ortaya süper çözünürlük mikroskobu yaklaşımlar geliştirme tarafından destekli. Biz burada uyarılmış emisyonu tükenmesi (STED) mikroskopi aynı anda görüntü aktin yapıları, mikrotübüller ve transfected GFP öğesini Mikrotubul artı uç proteinler B hücreleri kullanmak için bir yöntem açıklanmaktadır. Bağışıklık sinaps oluşumunda erken olayları modellemek için B hücreleri BCR sinyal ve sitoiskeleti remodeling başlatmak Anti-immünglobulin (anti-IG) antikorları ile kaplı coverslips yaymak için izin verir. Biz adım adım protokoller GFP füzyon protein A20 B-Lenfoma hücrelerdeki ifade etmek için anti-IG-indüklenen hücre yaymak için ve sonraki hücre fiksasyon, Immunostaining, resim alma ve görüntü deconvolution adımları sağlar. Bu yordamları kullanarak elde edilen yüksek çözünürlüklü görüntüleri aynı anda aktin yapıları, mikrotübüller ve bu iki hücre iskeleti ağ bağlantı olabilir Mikrotubul artı uç bağlayıcı proteinler görselleştirmek izin.
Ne zaman B hücreleri bağlamak polarize diziler antijenleri (antijen sunan yüzeyinin üzerinde görüntülenenörneğin, hücreleri (ZPT)), ilk bir klasik bağışıklık synapse yapısı oluşumu açıklanan sürücüler sinyal elde edilen B hücre reseptörü (BCR) T hücreleri1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, 11,12,13. Başlangıçta, microclusters antijen-bağlı BCRs formun B hücre: APC iletişim site çevre. Bu microclusters sonra nerede bağışıklık synapse özünü oluşturan bir merkez supramolecular etkinleştirme küme (cSMAC) birleşim antijen iletişim site merkezine doğru hareket ettirin. Bağışıklık synapse oluşumu BCR sinyal en iyi duruma getirir ve BCR aracılık antijen APC membran14çıkarma kolaylaştırır. BCR aracılık antijen içselleştirilmesi ve sonraki antijen işleme takip eder, bu antijen satın alma B hücreleri peptid: MHC II kompleksleri T hücreleri için mevcut ve T hücre yardım14temin için sağlar. B hücre aktivasyonu, reseptör organizasyon bu fonksiyonel model yeni sağlayabilir kurmak mekanizmaları elucidating bağışıklık synapse oluşumu teşvik çünkü nasıl humoral bağışıklık yanıtı anlayışlar başlatılan ve düzenlenir.
Yeniden düzenleme-in belgili tanımlık aktin ve Mikrotubul cytoskeletons bağışıklık synapse oluşumu için önemlidir. Yerelleştirilmiş BCR antijenleri dağınık şekilde polarize dizisi tarafından uyarılan sinyal hızlı ve dramatik aktin sitoiskeleti1,15remodeling neden olmaktadır. B hücresi çevre dendritik aktin yapıların oluşumu plazma zarı itme Kuvvetleri giderek artan ve B hücre yayılmasını teşvik etmektedir. Bu hücre B antijeni taşıyan yüzeyinde daha büyük bir alanı taramak izin verir ve antijen bağlamak ve yolları sinyal BCR etkinleştirmek BCRs sayısını artırır. Aynı zamanda, MTOC ve Mikrotubul ağ antijen iletişim site doğru reoriented. MTOC antijen iletişim site yaklaşırken, MTOC yayılan mikrotübüller plazma zarı B hücresi antijen taşıyıcı yüzey16,17arasındaki arabirimi, iç yüzü boyunca uzanır. Bu juxtamembrane mikrotübüller sonra parça dinein aracılı merkezcil hareketinin önde gelen bir cSMAC oluşumu için antijen-bağlı BCR microclusters18, için kullanılabilir.
Hale gelmesini ve MTOC karşı bağışıklık synapse kutuplaşma olduğu gibi aktin ve Mikrotubul cytoskeletons gerektirir ve genellikle kortikal aktin ağ ve mikrotübüller16,17arasındaki etkileşimler bağlıdır, 19,20. Kortikal aktin bağlanıcı proteinler, IQGAP1 gibi mikrotübüller Mikrotubul artı-uçları21süslemeleri protein kompleksleri ile etkileşerek yakalayabilirsiniz. Artı uç proteinler dinamik bu komplekslerin EB1 ve CLIP-170, topluca Mikrotubul artı izleme proteinler (+ ipuçları)21,22uç denir içerir. + İpuçları mikrotübüller ucunda plazma zarı veya kortikal aktin sitoiskeleti ile ilişkili proteinler bağlayabilirsiniz. Bu güç üreten mekanizmalar sağlar (örneğin, eksi uç yönetmen cortically bağlantılı dinein mikrotübüller boyunca hareketi) çekme kuvvetleri mikrotübüller uygulamak ve böylece MTOC yeniden konumlandırmak için. KLİP-170 iskele aktin ilişkili protein IQGAP123bağlayabilirsiniz ve her ikisi de bu proteinler BCR kaynaklı MTOC polarizasyon bağışıklık synapse17doğru için gerekli olduğunu göstermiştir. Bu IQGAP1-klip-170 etkileşim B-hücre bağışıklık synapse Mikrotubul ağ konumlandırma ile aktin sitoiskeleti remodeling yönetiminde önemli bir rol oynayabilir.
Geleneksel floresan mikroskopi aktin ve Mikrotubul cytoskeletons dramatik düzenlenmesi B-hücre bağışıklık synapse oluşumu2sırasında ortaya koymuştur. Ancak, bu yaklaşım küçük Hücresel yapıları ayrıntılı ışık, Abbe’nın yasasına göre örnek ve objektif24diyafram aydınlatmak için kullanılan ışığın dalga boyu üzerinde bağlıdır kırınım sınırı nedeniyle çözümlenemiyor. Bu kırınım sınırı 200-300 nm yanal yönde ve eksenel yönde25500-700 nm konvansiyonel ışık mikroskoplar çözünürlüğü sınırlar. Bu nedenle, küçük hücre altı yapıları gibi aktin ve Mikrotubul cytoskeletons ince detaylar sadece gözlenen elektron mikroskobu kullanarak. Elektron mikroskobu görüntüleme sitoiskeleti zaman alıcıdır, biyolojik yapıları değiştirebilir ve antikor aracılıklı algılama için sınırlıdır sert örnek fiksasyon ve hazırlık protokolleri gerektirir. İmmunostain ve aynı anda birden fazla protein görüntü veya hücresel yapılar Floresans mikroskobu önemli bir avantajı olduğunu. Ayrıca, floresan füzyon protein hücrelerdeki ifade gerçek zamanlı görüntüleme sağlar ve etkili antikorlar immunostaining protein ilgi için kullanılabilir olduğunda yararlıdır.
Süper çözünürlük mikroskobu son teknolojik gelişmeler ışığın kırınım sınırları aşmak ve Nano hücresel yapılar24görselleştirme izin. Bir tür süper çözünürlük mikroskobu teknik uyarılmış emisyonu tükenmesi (STED) mikroskopi denir. STED iki lazerler, nerede bir lazer fluorophore heyecanlandıran ve ikinci bir lazer ile bir çörek-şekilli desen seçici Floresans emisyon fluorophore çevresinde bastırır kullanır. Bu tek bir floresan parçacık noktası yayıldı fonksiyonu (açık alan) azaltır ve bir alt kırınım sınırı floresan görüntü25,26sağlar. Zemin-devlet tükenmesi mikroskobu da süper çözünürlük görüntüleri Floresans tabanlı teknikleri kullanır. Ancak, görüntü alma ve yeniden yapılanma kez uzun, orada sınırlı sayıda kullanılabilir fluorophores ve birden çok hücre iskeleti bileşenlerinin aynı anda yüksek çözünürlüklü görüntüleme teknik bakımı çünkü meydan okuyor aktin ve Mikrotubul yapıları farklı fiksasyon yordamlar gerektirir. Bu nedenle, STED elektron mikroskobu üzerinde birden çok avantajları vardır ve hızlı resim alma sunar, en az son işlemci gereksinimleri vardır ve aynı fluorophores ve teknikleri boyama istihdam diğer süper çözünürlük mikroskobu yaklaşımlar Bu sabit örnekleri26geleneksel floresan mikroskopi için kullanılır.
Süper çözünürlük mikroskobu aktin yapıları bağışıklık synapse doğal öldürücü (NK) hücreleri ve T hücreleri26,27,28,29,30, , görselleştirmek için artık kullanılmıştır 31. ancak, süper kararlılık düşsel mikrotubul sitoiskeleti in yanı sıra, aktin ve Mikrotubul cytoskeletons koordineli düzenlenmesi sırasında bağışıklık synapse oluşumu, ancak son zamanlarda bildirilen17olmuştur. Anti-immünglobulin BCR sinyal teşvik ve sitoiskeleti reorganizasyon başlatmak (anti-IG) antikor kaplı coverslips yaymak için izin vermişti resim B hücreleri STED mikroskobu yapardık. Ne zaman üzerinde immobilize anti-IG antikorlar kaplama, B hücreleri dramatik aktin bağımlı yayma, hangi bağışıklık synapse oluşumu sırasında ilk olaylar beyannamedir tabi. Önemlisi, STED mikroskobu F-aktin bağışıklık çevre formları sinaps ve MTOC yanı sıra, bağlı mikrotübüller yakın antijen iletişim site17hareket ettiğini gösterdi dendritik yüzük ince detayları ortaya koydu. Bu mikrotübüller dışa F-aktin periferik halka doğru genişletilmiş. Ayrıca, F-aktin, tübülin, IQGAP1 ve GFP tagged klip-170 + ipuçları çeşitli kombinasyonları çok renkli STED görüntüleme Mikrotubul artı klip-170-GFP tarafından işaretlenmiş uçları ile IQGAP1, periferik aktin meshwork ile yakından ilişkili olduğunu gösterdi bir kortikal yakalama protein17.
Burada, aktin ve Mikrotubul cytoskeletons STED mikroskobu kullanarak bağışıklık sinaps, görüntüleme için detaylı bir iletişim kuralı mevcut. Bu yöntemler yaygın BCR sinyal ve bağışıklık synapse oluşumu17,32,33,34,35 eğitim için istihdam edilmiştir A20 fare B hücre satırı kullanarak optimize edilmiştir , 36 , 37 , 38 , 39. ticari karşı antikorlar için klip-170 immunostaining önceki deneylerde için de işe yaramadı çünkü biz ifade GFP tagged klip-170 kadar aynı anda görüntülenmesi için protokol boyama ile birlikte A20 hücre içinde ayrıntılı olarak tarif üç hücre iskeleti bileşenleri veya sitoiskeleti ilişkili proteinler. NK hücre bağışıklık sinapslarda STED mikroskobu Image aktin için kullanma yöntemleri-si olmak be daha önce açıklanan40. Biz bu uzatmak B hücreleri aktin ve Mikrotubul cytoskeletons çok renkli süper çözünürlük görüntüleri elde etmek.
Süper çözünürlük mikroskopi için kritik bir dikkate uygun fiksasyon yordamlar hücresel yapıların Bakımı ve floresan proteinler için hasar önleme kullanıyor. Fiksasyon ve burada sunulan yöntemleri boyama GFP Floresans korumak ve aktin ve Mikrotubul ağların yüksek çözünürlüklü görüntüleme sağlamak için optimize edilmiştir. Floresan proteinler ifade edilirken, B hücreleri transfect genellikle zor olduğu unutulmamalıdır. Bu iletişim kuralı, 20-%50 kullanarak A20 hücre genellikle transfected GFP füzyon protein hızlı, ve bu halk arasında protein ifadesi düzeyi değişken. Bununla birlikte, süper kararlılık düşsel aktin ve biz tarif yordamları kullanarak mikrotübüller oldukça sağlam ve yüksek-nitelik imge kolayca elde edilir. A20 hücre göre küçük boyutlarına rağmen bu yordamları da kısaca lipopolysaccharide (LPS) ile aktive edilmiş birincil B hücreleri Mikrotubul şebekede görüntüye kullanılabileceğini göstermektedir. LPS-harekete geçirmek birincil B hücreleri ile çift (Yani, böyle protein tükenmesi immunoblotting tarafından tespit edilebilir), nispeten yüksek verimlilikle transfected göstermiştir onları B hücre hatları kullanımı için bazı çalışmalar için iyi bir alternatif yapmak 17.
Hücre iskeleti yapıların detaylı görüntü elde teorik olarak 50 bir çözünürlük elde edebilirsiniz STED süper çözünürlük mikroskobu kullanılarak nm kırınım-sınırlı çözünürlük ~ 200 olduğu geleneksel confocal mikroskopi için karşılaştırıldığında, nm 24. ince yapıları gidermek yeteneği daha da gözlenen “bulanık” floresan sinyal özgün ışık kaynağından en olası konumunu hesaplamak için deconvolution yazılım kullanarak geliştirilmiştir. Bu iletiş…
The authors have nothing to disclose.
UBC Yaşam Bilimleri Enstitüsü (LSI) görüntüleme tesis STED mikroskop ve desteklenmesi için teşekkür ediyoruz. Bu eser hibe #68865 Kanada Sağlık Araştırma enstitüleri (için M.R.G.) tarafından finanse edildi. Dr. Kozo Kaibuchi (Nagoya Üniversitesi, Nagoya, Japonya) klip-170-GFP plazmid için teşekkür ederiz.
Cell culture | |||
A20 mouse B-lymphoma cells | ATCC | TIB-208 | Murine B-cell lymphoma of Balb/c origin that expresses an IgG-containing BCR on its surface |
RPMI-1640 | Thermo Fisher Scientific | R0883 | |
Fetal bovine serum | Thermo Fisher Scientific | 12483020 | Heat inactivate at 56 oC for 30 min |
2-mercaptoethanol | Millipore Sigma | M3148 | |
Glutamine | Millipore Sigma | G5763 | |
Sodium pyruvate | Millipore Sigma | P5280 | |
Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | Liquid, 10,000 units |
Additional materials for primary B cells | |||
70-µm cell strainer | Corning | 352350 | |
Magnetic bead-based B cell isolation kit | Stemcell Technologies | 19854 | EasySep Mouse B cell Isolation kit |
Lipopolysaccharide (LPS) | Millipore Sigma | L4391 | LPS from E. coli 0111:B4 |
B cell-activating factor (BAFF) | R&D Systems | 2106-BF-010 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Transfection | |||
Plasmid encoding CLIP-170-GFP | Gift from Dr. Kozo Kaibuchi (Nagoya Univ., Nagoya, Japan); described in Fukata et al. Cell 109:873-885, 2002 | ||
Recommended transfection reagents and equipment | |||
Amaxa Nucleofection kit V | Lonza | VCA-1003 | Follow the manufacturer's directions for mixing the transfection reagents with the DNA |
Amaxa Nucleofector model 2b | Lonza | AAB-1001 | Program L-013 used |
Falcon 6-well plates, TC treated, sterile | Corning | 353046 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Coating coverslips | |||
18-mm diameter round #1.5 cover glasses | Thomas Scientific | 1217N81 | Similar product: Marienfield-Superior catalogue #117580 |
Forceps | Fisher Scientific | 1381242 | Dissecting extra fine splinter forceps |
Falcon 12-well sterile tissue polystyrene tissue culture plate | Corning | 353043 | |
100% methanol | Fisher Scientific | A412-4 | |
Sterile phosphate buffered saline (PBS) without calcium or magnesium | Thermo Fisher Scientific | 10010049 | |
Goat-anti-mouse IgG antibody | Jackson ImmunoResearch | 115-005-008 | For A20 cells |
Goat-anti-mouse IgM antibody | Jackson ImmunoResearch | 115-005-020 | For primary mouse B cells |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Staining | |||
Paraformaldehyde (16% stock solution) | Electron Microscopy Sciences | 15710 | Dilute with PBS to working concentration |
Glutaraldehyde (50% stock solution) | Millipore Sigma | 340855 | Dilute with PBS to working concentration |
Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-500 | |
Saponin | Millipore Sigma | S2149 | |
Bovine serum albumin (BSA), Fraction V | Millipore Sigma | 10735094001 | |
Rabbit anti-tubulin antibody | Abcam | ab52866 | 1:250 dilution recommended but should be optimized |
Alexa Fluor 532-conjugated goat anti-rabbit IgG | Thermo Fisher Scientific | A11009 | 1:100 dilution recommended but should be optimized |
Alexa Fluor 568-conjugated phalloidin | Thermo Fisher Scientific | A12380 | 1:100 dilution recommneded but should be optimized |
Prolong Diamond Antifade Mountant | Thermo Fisher Scientific | P36970 | Without DAPI |
Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Materials | |||
Parafilm | VWR | P1150-2 | |
HEPES | Millipore Sigma | H3375 | |
NaCl | Fisher Scientific | BP358 | |
KCl | Millipore Sigma | P9333 | |
CaCl2 | Millipore Sigma | C1016 | |
Na2HPO4 | Fisher Scientific | S374-500 | |
MgSO4 | Fisher Scientific | M63 | |
Dextrose | Fisher Scientific | D16-500 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Microscopy | |||
Leica SP8 TCS STED microscope | Leica | ||
Huygens deconvolution software | Scientific Voume Imaging | See https://svi.nl/HuygensProducts |