Biz disseke C. aktif ERK mekansal ve zamansal lokalizasyonu için immünofloresan görüntüleme bazlı yöntem mevcut elegans gonad. Burada açıklanan protokol C herhangi bir sinyal görüntülenmesi veya yapısal protein için uyarlanabilir elegans yumurtalık, uygun bir antikor reaktifi kullanılabilir sağladı.
RTK-RAS-ERK yolu transducing evrimsel olarak korunmuş ekstraselüler sinyal esas ERK, yolun terminal kinaz aktivasyonu yoluyla çoklu hücresel ve gelişimsel süreçleri kontrol eden önemli bir kinaz-sinyal kaskad olduğunu. ERK aktivitesi sıkı regülasyonu, normal gelişim ve homeostazis için gereklidir; Aşırı hücre çoğalmasında aşırı aktif ERK sonuçları, iken underactive ERK hücre ölümüne neden olmaktadır. C elegans gelişimi sırasında RTK-RAS-ERK sinyal yolunun işlevini ve düzenlenmesini karakterize yardımcı olan güçlü bir model sistemidir. Özellikle, RTK-RAS-ERK yolu C için önemlidir Bu yöntemin odak noktası tohum çizgisi geliştirme elegans. ERK (dpERK) aktif, fosfordan formuna özgü antikorları kullanarak, basmakalıp lokalizasyon desen germline içinde görselleştirilebilir. Bu model hem mekansal ve zamansal controll ÇünküEd, tekrarlanabilir dpERK tahlil yeteneği dpERK sinyal süresini ve genliğini ve dolayısıyla tohum çizgisi gelişimini etkileyen yolunun regülatörleri tanımlamak için faydalıdır. Burada başarılı C. içinde, leke ve görüntü dpERK teşrih nasıl gösterilmektedir elegans gonad. Bu yöntem, C herhangi bir sinyal uzamsal lokalizasyonu veya yapısal protein için uyarlanabilir elegans gonad, immünofloresan ile uyumlu bir antikor kullanılabilir sağladı.
Reseptör tirozin kinaz (RTK) -RAt sarkomu (RAS) -Extracellular sinyal Düzenlemeli kinazın (ERK) yolunun ERK 1-3 fosforilasyonu ve aktivasyonu ile sonuçlanır korunmuş bir kinaz grubuyla hücre dışı sinyalleri iletir. ERK protein korunmuş prolin yönelimli bir serin / treonin MAP (Mitojen Aktive Protein) kinaz ailesinin üyeleri, ve doğrudan korunmuş TEY motifinin treonin (T) ve tirosin (Y), ikili fosforilasyon yoluyla MEK ile aktive edilir. (Fosfordan ERK veya dpERK olarak da adlandırılır) etkin bir ERK daha sonra aşağı akışlı substratlann 1-3 bir pilinin fosforilasyonu yoluyla, birçok hücresel ve gelişim prosesleri düzenler. Böylece anormal ERK aktivitesi birçok hücre ve gelişim kusurları 4-7 yol açar.
ERK aktivitesinin sıkı düzenlemeler normal gelişimi için kritik öneme sahiptir: memeli sistemlerinde çok ERK aktivite aşırı hücresel çoğalması lider yol açaronkojenik büyüme; çok az aktivite hücre ölümüne 4,6 yol açar. Buna ek olarak, ERK aktivite süresi değişiklikleri ayrıca ayrı sonuçlara yol açabilir: PC12 hücrelerinde ERK aktivasyonunu 60 dakika ya da daha fazla indükler nöronal farklılaşma 8,9 için 30 dakika ya da daha az indükler hücre proliferasyonu ama ERK aktivasyonu. ERK aktivitesi sıkı regülasyonu bu nedenle normal gelişim ve homeostazis için açık bir şekilde gereklidir.
C. elegans RTK-RAS-ERK sinyal yolunun 3,10-15 işlevini ve düzenlenmesini incelemek için güçlü ve genetik dövülebilir bir model sistemidir. RAS ve ERK, C. için birden genleri içeren memeli sistemlerinde, göreli Bu yolun 3,10-14 işlevini incelemek için bir genetik olarak daha kolay bir sistem render, – elegans bir ras geni (izin-60) ve bir ERK geni (1 MPK) içerir. C. elegans tohum çizgisi esas mitotik oluşan bir borudurproksimal ucunda (Şekil 1) 16 en uzak ucunda hücreleri ve olgun oosit kaynaklanıyor. Germ hücreleri nihayet proksimal bölgede 16 oosit olgunlaşmasını geçiren, döngü bölgedeki oosit oluşmaya başlar ve bundan sonra uzun bir mayoz profaz (pachytene) aracılığıyla sadece uzak mitotik bölgesine yakın ve ilerleme mayoz başlatırlar.
Kendi dahil olmak üzere birçok laboratuarları, genetik çalışmalar, RTK-RAS-ERK yolu C'de germ gelişimi için gerekli olduğunu göstermiştir elegans 12,13,15,17-19. Özellikle, biz bu ERK kontrollerini bulundu ve örneğin oosit büyüme 11,18 olarak biyolojik süreçleri hücre germ hücre apoptosis olarak gelişim anahtarları arasında değişen germ gelişimi sırasında en az dokuz farklı biyolojik süreçleri koordine eder. Çok memeli sistemlerinde, C. çok ERK aktivitesi gibi Çok li iken, birden çok küçük oosit üretiminde germline sonuçlarını elegansbüyük bir oosit 11 ttle aktivitesi ile sonuçlanır. Böylece dpERK sıkı düzenleme, normal germ gelişimi için çok önemlidir. Olgun yeniden çevrim bölgesinde düşük ve yüksek dpERK orta pachytene sırasında yüksek olan (Bölge 1, Şekil 1),: ERK aktif formu, dpERK özgü bir antikor ile görselleştirildiği gibi, basmakalıp bir dinamik bimodal lokalizasyon desenini gösterir oosit (Bölge 2, Şekil 1). Son zamanlarda, beslenme Zone 1 12 ERK etkinleştirmek için İnsülin benzeri Büyüme Faktörü reseptör-1 (Daf-2) ile hareket ettiğini buldum; önce iş (efrin reseptör tirozin kinaz aracılığıyla) sperm sinyali Zone 2 13 ERK aktive olduğunu gösterdi.
germline bir reosta olarak aktif ERK fonksiyonlar dpERK ve oosit büyümesini, mekansal ve zamansal lokalizasyonu yanı sıra genlik düzenleyen göz önüne alındığında, normal sinyal sonuçlarını anlamak için anahtardır. Burada tarif edilen yöntem kullanılarak değişiklikleridpERK basmakalıp lokalizasyonu kolaylıkla izlenebilir ve tahminler ERK aktivitesi ve dolayısıyla fonksiyonu, çevresel veya genetik tedirginlikler etkisi üzerine türetilen. Böylece, dpERK için tahlil germline gelişimi sırasında rolünü kapsamlı bir anlayış sağlar.
Aktif ERK (dpERK) C. klişeleşmiş mekansal ve dinamik yerelleştirme yol izler elegans germline. Bir yetişkin C. Bu kalıplaşmış dpERK mekansal desen (Şekil 5) ve genlik elegans gonad etkili ERK düzenleyen birçok biyolojik süreçleri ile ilişkili olabilir. Örneğin, bir yetersizlik mayoz olgun oosit içinde ERK aktive yok böylece (Şekil 5) sperm belirtin ve yok dişi tohum çizgileri gözlenen bir fenotip profaz Bölgesinde oosit bir tutuklama 2 sonuç ERK etkinleştirmek için. Oosit olgunlaşması ve ovulasyon başlangıcı ile birleştiğinde kadın tohum çizgileri 11,13 yılında Bölge 2 dpERK etkin birikimi, içinde erkeklerin sonuçları ile çiftleşme. Böylece uzamsal desen ve (örneğin, RNA interferans aracılı gen inaktivasyonu gibi) bazı genetik pertürbasyonlar veya kimyasal muamelelerine dpERK zamansal aktivasyonunun analizi REGU faktörlerin tanımlanması için izin verirGeç ERK sinyal ve böylece ERK bağımlı biyolojik süreçler. Bu tür analizler de sinyal yolları arasındaki yeni genetik etkileşimler keşfini sağlar.
Herhangi bir görüntüleme bazlı analiz için kritik bir darboğaz gibi uygulamaya özgü antikorlar gibi fonksiyonel reaktifler mevcudiyetidir. Böyle bir ajan bu mevcutsa, yukarıda tarif edilen gibi yöntemler istenilen herhangi bir protein için yeri modeli analizi için adapte edilebilir. Uygulama böylece işleyen bir antikorun mevcudiyeti ile sınırlıdır. yöntem, belirli bir gelişimsel anda diseksiyon ve boyama açıklar çünkü Ayrıca, sadece bir zaman diliminde bilgi yakalanmasını mümkün kılar, ve gerçek zamanlı ya da protein ciro oranı dinamikleri veya protein düzenleme ışık tutmamaktadır.
Yukarıda tarif edilen yöntem, Francis ve arkadaşları uyarlanmıştır. 23, Seydoux Dunn m ayrıdıryumurtalık ekstrüzyon ve antikor boyama için 24 METOT. Francis ve ark dayalı yöntem. "Süspansiyon metodu" ve "çatlama dondurmak yöntemi" karşılaştırma için çağırdı Seydoux ve Dunn yöntemi çağrılır. Süspansiyon yöntemi doğal olarak sert taşıma koşullarına daha duyarlı gibi dpERK olarak sinyal molekülleri, tekrarlanabilir yerelleştirme kalıplarını elde etmek için elimizde çok etkili olmuştur. dpERK lokalizasyonu durumunda, bizim deneyim, Zone 1 sinyal dondurma çatlama yöntemi ile neredeyse mümkün değildir. Ayrıca, sık sık donma çatlama yöntemi ile oluşabilir örnek kurutma, sahte antikor sinyaller sonuçlanır. gonadlar işlem boyunca sıvı içinde süspansiyon haline getirilmiş çünkü süspansiyon yöntemi, örnek kurutma en aza indirir. Ayrıca süspansiyon yöntemi, tek bir sürgü üzerinde birden fazla farklı genotipleri enezin bulmak. Örneğin, çift cinsiyetli olarak eğer iki genotipleri, vskadın doğrudan dpERK lokalizasyonu için karşılaştırıldığında, önemli farklılıklar karıştırılır ve işlenebilir edilecektir. Fenotipleri farklıdır ve DAPI morfolojileri yoluyla ayırt edilebilir, çünkü bu mümkündür. Aynı slaytta görüntüleme ile takip aynı tüp boyama farklı genotip gelen gonadlar arasında doğrudan karşılaştırma için izin verir. DAPI morfolojileri ayırt edilemez, alternatif olarak, daha sonra iki aşamalı bir antikor boyama benimsenebilir. İlk olarak, her bir genotip, iki farklı antikor ile muamele edilir, mutant için WT ve antikor B ANTİKOR A (her iki antikorun dpERK antikordan farklı bir konakçıda yükseltilmiş olması gerekir). İki genotipleri birincil antikor ile boyanmış ve yıkanmış sonra, tek bir tüp içinde bir araya karıştırılabilir ve artık borunun tüm antikorlar görselleştirmek için bir ikincil antikor tedavisi, ardından dpERK antikor ile boyandı. d zaman bir yetenek özellikle tek bir slayt üzerinde farklı genotipleri karşılaştırmak içinaktivasyon desenleri eductions farklı boyama koşullarından etkilenmeyen doğru yorumlarda sağlar yapılıyor.
avantajlı olsa da, dikkatli manipülasyon gerektiren süspansiyon yönteminin boyunca birden fazla adımlar vardır. Diseksiyonları bir anda verimli şekilde meydana kritik olduğunu; Daha da önemlisi, diseksiyonlar üzerinde 5 dakika almamalıdır. Daha uzun diseksiyon süreleri genellikle ERK aktivasyon düzenlenen değişikliklerin yerine teknik arızalar olarak yanlış olabilir değişken dpERK sinyali, sonuçlanır. Çünkü çeşitli yıkama gonadlar kolayca pipetleme hataları nedeniyle tüplerden kaybetmiş olabilir adımlar boyunca her diseksiyon için 150 hayvanlar – 100 aşkın ile başlamak çok önemlidir. gonadlar kaybı ya birden fazla küçük gruplar halinde diseksiyon azaltılabilir kombine edilebilir (örneğin 50 hayvanların her üç seri olarak), ya da 150 bir büyük toplu diseksiyon ile diğer zorluk iyi aralıklı yalan gonadlar oluyor oluşumslayt böylece tüm uzak gonad görüntülü olabilir. Bunu sağlamak için, bir kibrit çöpü ya da gonadlar dışarı alana çekti pipet üzerinde bir kirpik kullanırlar. Bu işlem sırasında gonadlar zarar vermemek için Bununla birlikte, dikkat edilmesi gerekir. Genellikle bu teknikler ile bu Slaytlarınıza birden diseksiyonu master girişimleri yanı sıra gonad düzenlemeleri alır.
Bu teknik, hakim olmuştur sonra, çeşitli biyolojik analizler için güçlü bir yöntem sunar ve sadece dpERK seviyeleri daha çalışma için kullanılabilir. Örneğin bu yöntem, aktif p38 seviyeleri, ya da aktif CDK seviyeleri, ya da bir antikor reaktifi mevcut olduğu herhangi bir protein görselleştirmek için kullanılabilmektedir. Buna ek olarak, yöntem dpERK seviyeleri açısından tahlil ile, yeni inhibitörleri veya yolunun aktivatörler için tahlil bütün hayvanlarda kimyasal inhibisyon ekran ile akuple edilebilir. Bu int herhangi inhibitörleri her iki reaksiyon ve duyarlılık in vivo okuma sağlayacaktırRTK-RAS-ERK sinyal yolağı ile eract. Dahası, bu yöntem, kullanılan tüm ve bir anda görselleştirilebilir çoklu sinyal çıkışları ile antikor kombinasyon halinde kullanılabilir. Birden antikorları kullanarak birden yollar, onların aktivasyon durumu arasındaki ilişkiyi sağlar ve bu etkileşimlerin daha iyi anlaşılmasını sağlayan, aynı doku içinde sonuçlarının. Bunlar, bu yöntemin bundan başka uygulamalar sadece birkaç örnektir ancak bu sistem çok araştırma alanları incelemek için modifiye edilebilir.
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. |