우리는 해부 C.에서 활동 ERK의 공간과 시간 현지화에 대한 면역 형광 이미징 기반의 방법을 제시한다 간스의 생식선. 여기에 설명 된 프로토콜 C. 어떤 시그널링 시각화 또는 구조 단백질을 적용 할 수있다 엘레 생식선은 적절한 항체 시약을 사용할 제공했다.
RTK-RAS-ERK 경로를 열 변환 진화 적으로 보존 된 세포 외 신호는 주로 ERK, 통로의 단자 키나제의 활성화를 통해 여러 세포 및 발달 과정을 제어하는 중요한 키나제 신호 폭포입니다. ERK 활성의 긴밀한 조절 정상적인 발달 및 항상성 유지에 필수적이다; 과도한 세포 증식에 과도하게 활성화 된 ERK 결과는 동안은 부진 ERK는 세포 사멸을 야기한다. C.를 엘레 개발하는 동안 RTK-RAS-ERK 신호 전달 경로의 기능 및 규제의 특성을 도왔다 강력한 모델 시스템입니다. 특히, RTK-RAS-ERK 경로는 필수적이다 C. 이 방법의 초점 배아 발달, 간스. ERK (dpERK)의 활성 diphosphorylated 형태에 특이적인 항체를 사용하여, 스테레오 파악 패턴은 생식선 내에서 시각화 될 수있다. 이 패턴은 공간적 시간적 설정 제어하므로에드 dpERK 재현성을 분석하는 능력 dpERK 신호의 시간 및 진폭 따라서 배아 발달에 영향을주는 통로의 레귤레이터를 식별하기 위해 유용하다. 여기에서 우리는 성공적으로 C. 내에서, 얼룩 및 이미지 dpERK를 해부하는 방법을 보여줍니다 간스의 생식선. 이 방법은 임의 C. 시그널링 공간 지역화 또는 구조 단백질을 적용 할 수있다 엘레 생식선은 면역와 호환 항체를 사용할 수 제공.
수용체 티로신 키나제 (RTK) -RAt 육종 (RAS) -Extracellular 신호 규제 키나제 (ERK) 경로는 ERK 1-3의 인산화 및 활성화 결과 보존 된 키나아제 캐스케이드를 통해 세포 외 신호를 중계한다. ERK 단백질은 보존 된 프롤린 – 지시 세린 / 트레오닌 MAP (미토 겐 활성화 단백질) 키나제 가족의 구성원, 직접 보존 테이 모티브의 트레오닌 (T)과 티로신 (Y)에 이중 인산화를 통해 MEK에 의해 활성화된다. (diphosphorylated ERK 또는 dpERK 라 함)는 액티브 ERK 하류 기판 1-3의 전지의 인산화를 통해 많은 세포 발달 과정을 조절한다. 그러므로 이상 ERK 활성은 다양한 세포 발달 결함 4-7 리드.
ERK 활동의 엄격한 규제는 정상적인 개발을위한 중요 : 포유류의 시스템에 너무 많은 ERK 활동이 과도한 세포 증식의 선두에 이르게종양 성장에; 너무 작은 활동은 세포 사멸 4,6 리드. 또한, ERK 활성의 지속 기간의 변화는 또한 고유의 결과로 이어질 수 : PC12 세포에서 ERK 활성화를 60 분 이상이 유도 신경 분화 -8,9- 30 분 이하를 유도 세포 증식하지만 ERK의 활성화. ERK 활동의 꽉 규제 따라서 정상적인 개발 및 항상성에 대한 명확 필수적이다.
C. 엘레는 RTK-RAS-ERK 신호 경로 3,10-15 기능 및 규제를 해부 강력한 유전 연성 모델 시스템이다. RAS 및 ERK, C. 여러 유전자를 포함하는 포유류 시스템에 대해 이 경로 3,10-14의 기능을 해부하는에 유 전적으로 더 용이 한 시스템을 렌더링 – 엘레 한 RAS 유전자 (하자-60)를 하나의 ERK 유전자 (1 MPK)가 포함되어 있습니다. C. 간스의 배아는 기본적으로 유사 분열로 구성 튜브입니다기단부 (그림 1) (16)의 선단에서 세포와 성숙 난자 줄기. 생식 세포는 최종적으로 인접 영역 (16)의 난 모세포 성숙을 받고, 루프 영역에 난자를 형성하기 시작 이후 연장 감수 의향 (pachytene)를 통해 바로 원위 분열 영역에 인접하고, 진행 감수 분열을 개시.
우리 자신을 포함하여 여러 실험실에서 유전자 연구는 RTK-RAS-ERK 경로는 C에서 배아 발달에 필수적인 것으로 나타났습니다 엘레 12,13,15,17-19. 특히, 우리는 ERK 컨트롤을 발견 예컨대 난 모세포 성장 11,18 같은 생물학적 프로세스를 셀 수있는 생식 세포 사멸 등의 발달 스위치에 이르기까지, 배아 개발하는 동안 적어도 구 별개의 생물학적 과정을 조정합니다. 많은 포유류 시스템의 C.에 너무 많은 ERK 활동 등 너무 리 동안 여러 작은 난자의 생산에 배아 결과 엘레 간스하나의 큰 난자 11 ttle 활동 결과. 따라서 dpERK의 엄격한 규제는 정상적인 배아 발달에 필수적이다. 성숙한 다시 루프 지역에서 낮은 및 높은 dpERK 중순 pachytene 동안 높은 (존 1, 그림 1) : ERK의 활성 형태는 dpERK에 특이적인 항체에 의해 가시화 등의 진부한, 동적, 바이 모달 현지화 패턴을 표시합니다 난 모세포 (존 2, 그림 1). 최근에는 영양 구역 1 (12)에 ERK 활성화하는 인슐린 유사 성장 인자 수용체 1 (DAF-2)을 통해 작용하는 것으로; 이전 작업합니다 (Ephrin 수용체 티로신 키나제를 통해) 정자 신호 영역이 13 ERK를 활성화 것으로 나타났다.
배아에서 가감 저항기 활성 ERK 기능 dpERK의 난 모세포 성장, 공간과 시간 현지화뿐만 아니라 진폭을 조절하는 점을 감안, 정상 신호 결과를 이해하는 열쇠이다. 여기에 기술 된 방법을 사용하면의 변화dpERK의 진부한 현지화 쉽게 모니터링 할 수 있으며, 예측 ERK 활동 때문에 기능에 대한 환경 적 또는 유전 적 교란의 영향에 산출했다. 따라서, dpERK에 대해 분석하는 것은 배아 개발하는 동안 그 역할의 포괄적 인 이해를 할 수 있습니다.
활성 ERK (dpERK)는 C.에 박힌 공간 및 동적 현지화 패턴을 따른다 간스의 배아. 성인 C.에서이 박힌 dpERK 공간 패턴 (그림 5), 진폭 간스의 생식선이 효과적으로 ERK가 규제하는 많은 생물학적 과정과 연관 될 수있다. 예를 들어, 무능력 감수 분열, 성숙 난자에서 ERK를 활성화하지 따라서 (그림 5) 정자를 지정하지 않는 여성 germlines에서 관찰 된 표현형의 의향에 영역에 난자의 체포에이 결과를 ERK를 활성화합니다. 난자의 성숙과 배란의 시작과 함께 여성 germlines 11,13의 영역 2 dpERK의 효율적인 축적에 남성 '결과 짝짓기. 따라서 공간 패턴 (예 : RNA 간섭 중재 유전자의 불 활성화와 같은) 특정 유전자 교란 물질 또는 화학 물질 처리시 dpERK의 시간적 활성화의 분석은 가열 공기 조절기 요인의 식별 가능늦은 ERK 신호 따라서 ERK 의존 생물학적 과정. 이러한 분석은 또한 신호 전달 경로 사이에 새로운 유전 적 상호 작용의 발견을 가능하게한다.
어떤 이미지를 기반으로 분석을위한 중요한 병목 현상은 응용 프로그램에 특정 항체로 기능 시약의 가용성이다. 이러한 시약이 존재하는 경우와 같은 전술 한 하나의 방법을 용이하게 관심있는 단백질을 파악 패턴의 분석에 적용될 수있다. 애플리케이션 따라서 작동하는 항체의 가용성에 의해 제한된다. 상기 방법은 소정의 개발시에 박리 및 착색을 설명하기 때문에 또한, 단지 하나의 시간 프레임에서의 정보의 캡쳐를 가능하게하고, 실시간으로 또는 단백질 회전율의 비율 역학 또는 단백질 조절을 밝혀 않는다.
상기 방법은 프란시스 동부 등으로부터 구성된다. 23 Seydoux 던 m 구별되는생식선 압출 및 항체 염색 24을 ethod. 프랜시스 등의 알을 기반으로하는 방법은.은 "서스펜션 방법"과 "균열 동결 방법"비교라는 Seydoux과 던 방법 호출됩니다. 서스펜션 방법은 본질적으로 가혹한 처리 조건에 더 민감 같은 dpERK 같은 신호 분자의 재현 현지화 패턴을 얻기 위해 우리의 손에 매우 효과적이었다. dpERK 현지화의 경우, 우리의 경험, 영역 1의 신호가 동결 크래킹 방법으로 거의 발견 할 수없는 것입니다. 또한, 자주 동결 분해 방법에서 발생할 수있는 샘플 건조, 가짜 항체 신호의 결과. 생식선이 과정에서, 액체에 부유하기 때문에 서스펜션에있어서, 샘플의 건조를 최소화한다. 우리는 또한 서스펜션 방법은 하나의 슬라이드에 여러 다른 유전자형을 이미징 유용하다는 것을 찾을 수 있습니다. 예를 들어, 자웅 동체 등의 경우 두 개의 유전자형, 대암컷 직접 dpERK 현지화 비해 두 유전자형을 함께 혼합하여 처리 될 수하여야한다. 표현형을 구별하고 DAPI 모폴로지를 통해 구별 할 수 있기 때문에 가능하다. 같은 슬라이드에 이미지 다음에 같은 튜브에 염색 서로 다른 유전자형의 생식선 사이의 직접 비교를 할 수 있습니다. DAPI 모폴로지가 구별 될 수없는 경우 또는, 다음 두 단계의 항체 염색을 채용 할 수있다. 먼저 각각의 유전자형이 두 가지 항체로 처리, 돌연변이에 대한 WT 및 항체 B에 대한 항체 A (모두 항체는 dpERK 항체 구별 호스트에서 제기해야합니다). 두 유전자형이 차 항체로 염색하고, 세척 된 후에, 그것들은 하나의 튜브에서 혼합 될 수 있고, 이제 튜브 모든 항체를 시각화하는 이차 항체를 처리하여 상기 dpERK 항체로 염색. 거라고 때 능력은 특히, 하나의 슬라이드에 다른 유전자형을 비교활성화 패턴의 eductions는 별개의 염색 조건에 의해 영향을받지 않는 정확한 해석을 보장 이루어지고있다.
유리하지만, 조심 조작을 필요로하는 정지 방법을 통해 여러 단계가 있습니다. 해부 한 번 효율적으로 발생하는 것이 중요합니다; 중요한 것은, 해부를 통해 5 분을해서는 안된다. 긴 해부 시간은 종종 ERK의 활성화에 규제 변화보다는 기술적 인 오류로 잘못 해석 될 수있는 변수 dpERK 신호를 초래한다. 때문에 다양한 세척이 생식선 쉽게 피펫 오류로 인해 튜브에서 손실 될 수 있습니다 단계에 걸쳐 각 해부 150 동물 – 100로 시작하는 것이 중요합니다. 생식선의 손실 중 하나를 여러 개의 작은 일괄 적으로 해부에 의해 감소 될 수있다 결합 할 수 있습니다 (예 : 50 동물 각각의 세 가지 배치로), 또는 (150)의 하나의 큰 배치를 해부하여 또 다른 문제는 잘 간격에 거짓말을 생식선을 받고있다 형성슬라이드에 있도록 전체 말초 생식소는 이미징 할 수있다. 이를 사용하려면, 성냥이나 생식선 밖으로 공간에 뽑아 피펫에 속눈썹을 사용합니다. 이 과정에서 생식기 손상되지 않도록하지만,주의를 기울여야한다. 종종 이러한 기술로는 슬라이드 상에 다수의 해부를 마스터하려는 시도뿐만 아니라, 생식선의 준비를합니다.
이 기술을 습득 한 후에는 다양한 생물학적 분석을위한 강력한 수단으로 제공하며, 단지 dpERK 레벨 이상을 연구하는데 사용될 수있다. 예를 들어,이 방법은 활성 P38 수준 또는 활성 수준 CDK 또는 항체 시약이 존재하는 임의의 단백질을 가시화하기 위해 사용될 수있다. 또한, 상기 방법은 dpERK 레벨에 대한 시금 통해 신규 억제제 또는 경로의 활성화에 대한 분석에 전체 동물 화학적 억제 스크린에 연결될 수있다. 이 값 int 수있는 억제제에 모두 반응 감도의 생체 판독이 가능합니다RTK-RAS-ERK 신호 전달 경로와 eract. 또한,이 방법은 모든 이용 한번에 가시화 될 수있는 다수의 신호 출력을 갖는 항체를 조합하여 사용할 수있다. 다수의 항체를 사용하여 다중 경로들이 활성화 상태 사이의 상관을 허용하고, 이러한 상호 작용의 이해를 가능하게, 같은 조직 내 성과. 다음은이 방법의 또 다른 응용 프로그램의 몇 가지 예에 불과하지만,이 시스템은 여러 연구 분야를 공부하고 수정할 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
Work in the Arur Lab is supported by grants from the National Institutes of Health, NIHGM98200; Cancer Prevention Research Institute of Texas, CPRIT RP160023; the American Cancer Society Research Scholar Award (ACS RSG014-044-DDC); and by the Anna Fuller Funds.
Agarose | Sigma Inc. | A9539 | Dissolve 2 g in 100 ml to make the 2% agarose |
Flat bottom glass watch dish | Agar Scientific | AGL4161 | We use glass, because dissected gonads often stick to plastic |
25 gauge needles | BD PrecisionGlide | 305122 | |
Syringes (could be 1 or 5 ml) | BD Syringes | 1 ml: BD 309659 | |
Microscope slides (25mm x 75mm x 1.0mm) | Fisherbrand | 12-550-343 | |
Coverslips (24x50mm) | Corning | 2935-245 | |
5ml glass conical tube | Corning | 8060-5 | |
9" disposable Pasteur pipette | Fisherbrand | 13-678-20D | |
Clinical bench top centrifuge | |||
Glass tubes (6x50mm) | Fisherbrand | 14-958-A | |
*M9 solution | |||
Levamisole | Sigma | L9756 | |
3% Paraformaldehyde | Electron microscopy services | 17500 | Obtained as 16% solutions in ampoules, and diluted to 3% in Potassium Phosphate Buffer |
**PBS | |||
1X PBST | 1X PBS with 0.1% Tween 20 | ||
Methanol | Electron microscopy services | 18510 | |
Normal goat serum (NGS) | Cell Signaling | 5425 | Diluted to 30% in 1x PBST |
MAPKYT (dpERK) antibody | Sigma Inc. | M9692 | Dilution 1:400 in 30% NGS |
Secondary antibody | Invitrogen | A-11005 | Dilution 1:500 in 30% NGS |
DAPI | Sigma | D9542 | |
Vectashield | Vector Labs | H-1000 | |
*M9 Buffer Recipe | 3 g KH2PO4, 6 g Na2HPO4, 5 g NaCl, 1 ml 1 M MgSO4, H2O to 1 litre. | ||
**PBS (1X) | 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.44 g Na2HPO4, 0.24 g KH2PO4, 0.133 g CaCl2.2H2O, 0.10 g MgCl2.6H2O, H2O to 1 litre | ||
Nematode Growth Medium (NGM) | 3 g NaCl, 17 g Agar, 2.5 g Peptone, 975 mL of water in 2 L Erlenmayer Flask. Autoclave for 50 minutes. Cool, and add 1 mL of 1M CaCl2, 1 mL of 5 mg/mL cholesterol, 1 mL of 1M MgSO4 and 25 mL of 1M KPO4. |