Il presente protocollo descrive come Western Blotting e immunocitochimica combinata con l'inibizione di enzimi lisosomiali può essere utilizzato per dimostrare la down-regulation di neurotrofico ciliare Factor Receptor-α (CNTFRα), che viene convogliato dall'interazione tra citochine come il fattore-1 (CLF-1 ) e il recettore endocitico sorLA.
La citochina heterodimeric Cardiotrophin come citochine: citochine come il fattore-1 (CLC: CLF-1) bersaglia il glicosilfosfatidilinositolo (GPI) -anchored CNTFRα per formare un complesso trimeric che successivamente reclute glicoproteina 130 / leucemia inibitorio Factor Receptor-β (gp130 / LIFRβ) per la segnalazione. Sia CLC e CNTFRα sono necessari per la segnalazione ma finora CLF-1 è stato conosciuto solo come un facilitatore putativo della secrezione CLC. Tuttavia, è stato recentemente dimostrato che CLF-1 contiene tre siti di legame: uno per CLC; uno per CNTFRα (che possono causare assemblaggio del complesso trimeric); e uno per il recettore endocitico sorLA. Quest'ultimo sito fornisce alta affinità di legame di CLF-1, CLC: CLF-1, così come il trimeric (CLC: CLF-1: CNTFRα) complesso sorLA, in sorLA cellule che esprimono i ligandi solubili CLF-1 e CLC : CLF-1 stanno rapidamente ripreso e interiorizzato. Nelle cellule co-esprimono CNTFRα e sorLA, CNTFRα prima lega CLC: CLF-1 per formareun complesso trimeric associata alla membrana, ma si collega anche al sorLA attraverso il sito sorLA vincolante libera in CLF-1. Di conseguenza, CNTFRα, che non ha capacità di endocitosi da sola, si tirò avanti e interiorizzato dal endocitosi sorLA mediata di CLC: CLF-1.
Il presente protocollo descrive le procedure sperimentali utilizzate per dimostrare i) la sorLA-mediata e CLC: downregulation CLF-1-dipendente dell'espressione CNTFRα superficie della membrana; ii) endocitosi e lisosomiale mira di CNTFRα sorLA-mediata; e iii) la risposta cellulare abbassato a CLC: CLF-1-stimolazione su downregulation sorLA-mediata di CNTFRα.
La CLC e CLF-1 costituiscono le due subunità della CLC citochina heterodimeric: CLF-1 1-3. Per l'induzione del segnale cellulare, CLC: CLF-1 primi obiettivi della CNTFRα, suo recettore primario e GPI-ancorata, per formare un complesso trimeric legato alla membrana. La CLC: CLF-1: complesso CNTFRα recluta successivamente gp130 / LIFRβ che media transmembrana segnalazione tramite i Janus chinasi / trasduttori di segnale e attivatori della trascrizione 3 (JAK / STAT3) percorso 4. Mice carente in qualsiasi delle tre subunità visualizzare uno stesso fenotipo e muoiono entro 24 ore dopo la nascita a causa di un ridotto numero di neuroni facciali e insufficiente suzione 5-8. I risultati negli esseri umani allo stesso modo sottolineano la coerenza funzionale delle tre subunità. Così, mutazioni umane (omozigoti o composti) causando una disfunzione di CLC: CLF-1 o CNTFRα, tutto risultato nella cosiddetta sindrome sudorazione indotta fredda / Crisponi, una condizione caratterizzata da sintomi quali impaisuzione e deglutizione rosso, vari dismorfismi, sbalzi di temperatura, e paradossale e profumato sudorazione alle basse temperature 9-11.
In vitro, la combinazione di CLC e CNTFRα è necessario e sufficiente per l'interazione con gp130 / LIFRβ e l'induzione di segnalazione nelle cellule 12. Il ruolo di CLF-1 invece è meno chiaro. E non è direttamente coinvolto nella segnalazione, ed è stato a lungo considerato come un'appendice che serve principalmente per facilitare la secrezione cellulare di CLC 1. Tuttavia, i recenti risultati mostrano che CLF-1 dispone di funzioni aggiuntive e più importanti che implicano sia la segnalazione e il fatturato di CLC e CNTFRα. Così, sembra che CLF-1 contiene tre siti di legame indipendenti: uno per la sua ben nota vincolante per CLC; uno che media legame diretto al CNTFRα; e un terzo sito (alta affinità) per l'interazione con il recettore endocitico sorLA. Per quanto sia CLC e CLF-1 sembrano & #160; per indirizzare CNTFRα con una notevole affinità inferiore al CLC: complesso CLF-1, è concepibile che CLF-1 (tramite il suo sito di legame CNTFRα) promuove l'unificazione della CLC e CNTFRα e quindi facilita la segnalazione 13.
l'interazione di CLF-1 con sorLA, la questione principale della presentazione presente, svolge un ruolo completamente diverso. SorLA è uno dei cinque recettori di tipo 1, che costituiscono il recettore famiglia Vps10p-dominio 14. Essa è espressa in una varietà di tessuti, ma soprattutto in cervello e tessuti neuronali 15. Simile agli altri membri della famiglia sorLA porta un ligando N-terminale di legame Vps10p-dominio, ma in aggiunta, che comprende anche altri tipi di dominio compresi elementi ligando vincolante trovati in membri della bassa densità del recettore della lipoproteina famiglia 15. La coda citoplasmatica interagisce con diverse proteine adattatore, ad esempio, l'adattatore proteina-1 e -2, e sorLA trasmette endocytos efficientiè così come smistamento intracellulare e il trasporto di proteine legate 16-18. Il Vps10p-dominio composto da un ampio dieci pale β-elica 19,20, che lega una serie di ligandi non correlati tra cui CLF-1 (ma in particolare, non CLC) 13. Il sito di legame di CLF-1 è accessibile anche dopo la formazione del complesso con CLC e CNTFRα il che significa che sorLA si lega non solo libera CLF-1, ma anche CLC: CLF-1 e la trimeric CLC complesso: CLF-1: CNTFRα 13. SorLA trasmette rapida endocitosi di CLF-1 e CLC: CLF-1, ma questi sono proteine solubili che CNTFRα è fissato alla superficie della membrana da un GPI-anchor. La questione è quindi se vincolante di CLC: CLF-1: CNTFRα permette sorLA di internalizzare l'intero complesso e, quindi, di alterare l'espressione di superficie membrana di CNTFRα (e la conseguente predisposizione cellulare per CLC: CLF-1 di induzione del segnale), e / o il fatturato delle CNTFRα.
Gli esperimenti descritti nel presenterapporto sono stati progettati per chiarire le seguenti domande:
Ha sorLA mediare CLC: downregulation CLF-1-dipendente della superficie della membrana CNTFRα? Per chiarire questo, è stato inizialmente cercato di determinare il turnover di CNTFRα (in assenza e presenza di sorLA) mediante esperimenti di etichettatura e pulse-chase metaboliche come descritto in 21. Tuttavia, i tentativi di etichettare CNTFRα utilizzando una miscela di [S 35] cisteina e [S 35] metionina mostrato scarsa incorporazione di radioattività. Questo ha suggerito un bassissimo grado di nuova sintesi, che con ogni probabilità sarebbe in grado di compensare una improvvisa e significativa perdita di recettori. Per determinare se CNTFRα era downregulated quando interconnessi tramite CLC: CLF-1 a sorLA, si è pertanto deciso semplicemente di misurare (tramite Western blotting) il pool totale cellulare di CNTFRα prima e dopo l'esposizione a CLC: CLF-1 – e per confrontare i risultati in cellule trasfettate o meno trasfettate consorLA.
Ha sorLA bersaglio CNTFRα ai lisosomi? Per rispondere a questa domanda, la localizzazione di CNTFRα – interiorizzata attraverso il suo CLC: CLF-1-mediata legame sorLA – è stato esaminato con immunocitochimica, e l'etichettatura con anticorpi diretti verso CNTFRα e tardo-endosome / lisosomi marcatore lisosomiale associata proteine di membrana 1 (LAMP-1). L'esperimento è stato condotto su cellule trattate e non trattate con inibitori di enzimi lisosomiali. L'idea era, naturalmente, che se CNTFRα stata degradata nei lisosomi, le cellule trattate con enzimi inibitori sarebbero presentare CNTFRα macchia accumulando in LAMP-1 vescicole positive, mentre le cellule non trattate avrebbero mostrato poca o nessuna colorazione per CNTFRα.
Ha CNTFRα downregulation abbassare la risposta cellulare al CLC: CLF-1 stimolazione? Il complesso trimeric composto da CLC, CLF-1, e segnali CNTFRα tramite la gp130 / LIFRβ eterodimero utilizzando il JAK / STAT3via. Di conseguenza, la capacità delle cellule di rispondere a CLC: CLF-1 segnalazione su sottoregolazione di CNTFRα è stato esplorato dal rilevamento Western Blot e la quantificazione del / livello di STAT3 totale fosfo-STAT3 (pSTAT3) in trasfettanti sorLA.
Il protocollo qui descritto può essere utilizzato specificamente per dimostrare la CLC sorLA-mediata: downregulation CLF-1-dipendente e il targeting lisosomiale di CNTFRα, nonché l'accompagnamento risposta indebolita a CLC: CLF-1 stimolazione.
La linea cellulare HEK293 è particolarmente adatto per questo protocollo, come hanno solo un minore espressione endogena di CNTFRα e sorLA, sono facili da trasfezione, espresso gp130 / LIFRβ, e hanno un corpo a grandi cellule, che è adatto per immunocitochimica. Tuttavia, in teoria qualsiasi linea cellulare con proprietà simili dovrebbe funzionare pure.
Il protocollo ha due passaggi critici. Il primo riguarda passo 2.3, in cui il / medio pep leu deve essere sostituito almeno ogni 6 h per 24 h. In caso contrario, può provocare enzimi lisosomiali attivi e meno o nessun accumulo rilevabili di proteine nei lisosomi. Il secondo passo fondamentale (3.4) preoccupazioni di lavaggio su di pre-incubazione con CLC: CLF-1. È important di rimuovere qualsiasi ligando non legato, e per consentire il tempo per recuperare le cellule (evitando continua stimolazione) in DMEM senza supplementi (media vuoto). Ciò garantirà un basso livello di fondo del pSTAT3 durante la successiva ri-stimolazione con CLC: CLF-1 (passo 3,5).
In particolare, la figura 6 mostra che la risposta cellulare (pSTAT3) diminuisce in parallelo con la sottoregolazione sorLA mediata CNTFRα. Va sottolineato tuttavia che, anche se una ridotta risposta è conforme (e prevedibile su) una riduzione della piscina CNTFRα, non dimostra che la bassa espressione CNTFRα solo rappresenta la risposta cellulare ridotta. Quindi, variazioni – derivanti da pre-stimolazione o transfezione – in alcuno degli elementi funzionali del percorso di segnalazione a monte pSTAT3 possono aver contribuito alla risposta alterata.
Il concetto di base del protocollo non è limitata a questo particosistema recettoriale lar. (. Es un'altra linea cellulare, altri anticorpi, altri ligandi, etc) Modificando il protocollo può essere utilizzato per determinare la sottoregolazione ligando-indotta di altri recettori, come pure – indipendentemente coinvolgimento sorLA's. Tuttavia, va notato che l'analisi dei recettori downregulation mediante Western blotting è adatto principalmente per i recettori, per esempio, recettori GPI, che presentano una lenta rotazione e un basso grado di nuova sintesi in cellule non stimolate. Così, in recettori mostrano un alto livello di nuova sintesi, downregulation ligando-indotta può essere compensata da sintesi di nuovi recettori. In queste circostanze, la downregulation della piscina recettore può invece essere determinata mediante esperimenti di etichettatura e pulse-chase metaboliche come descritto in 21. In alternativa, gli anticorpi iodati (preferibilmente FC-frammenti) che non interferiscono con il legame al recettore può essere utilizzato per "tag" il ectodomain della recepto, e la downregulation atteso può essere determinata mediante conteggio radioattiva di pellet cellulare e medie.
Per motivi logistici abbiamo trasfettato nostre cellule con un CNTFRα costruire portando una Myc-tag, e nel presente protocollo un topo anti-Myc anticorpo è stato utilizzato per Western Blot-rilevamento del recettore. Al contrario, una capra anti-CNTFRα anticorpo è stato usato per immunocitochimica e doppia etichettatura LAMP-1 è stato rilevato da un anticorpo mouse – e ovviamente uso di due anticorpi di topo primari comporterebbe aspecifica (sovrapposizione) colorazione con anticorpi secondari. Si noti che, poiché la capra anti-CNTFRα funziona anche in Western blotting (non mostrato), il protocollo potrebbe essere facilmente modificato e applicato alle cellule trasfettate con untagged CNTFRα.
Infine, è stato recentemente dimostrato che anche il recettore sortilin endocitico lega CLC: CLF-1 con alta affinità 22. Così, è ipotizzabile che sortilin, comesorLA, interconnessioni a CLC: CNTFRα via CLF-1 ed è in grado di mediare endocitosi e lisosomiale mira di CNTFRα pure. Utilizzando sortilin invece di sorLA, del presente protocollo può essere utilizzato per chiarire la questione.
The authors have nothing to disclose.
The authors have no acknowledgements.
Zeocin | InvivoGen | ant-zn-1 | |
Hygromycin B Gold | InvivoGen | ant-hg-1 | |
FuGENE 6 Transfection Reagent | Roche | 11 815 091 001 | |
4-well plates (Nunclon Delta Surface) | Thermo Scientific | 176740 | |
Safe-Lock tubes | Eppendorf | 0030 120.086 | |
Dulbecco Modified Eagle´s Medium | Lonza | BE12-604F/U1 | |
Fetal bovine serum | Thermo Scientific | 10270106 | |
Penicillin-Streptomycin | Thermo Scientific | 15140122 | |
Dulbecco Phosphate Buffered Saline | HyClone | SH30028.02 | |
CLC:CLF-1 | R&D Systems | 1151-CL/CF | |
Mouse anti-LAMP-1 | DSHP | H4A3 | |
Rabbit anti-sorLA | Reference 16 | ||
Mouse anti-b-actin | Sigma | A2228 | |
Mouse anti-Myc | Genscript | A00704 | |
Goat anti-CNTFRa | R&D Systems | AF-303 | |
Rabbit anti-pSTAT3 | Cell signaling Technology | 9145s | |
Mouse anti-STAT3 | Cell signaling Technology | 9139s | |
Anti-mouse HRP-linked antibody | Cell signaling Technology | 7076s | |
Anti-rabbit HRP-linked antibody | Cell signaling Technology | 7074s | |
Anti-goat HRP-linked antibody | Dako | P0160 | |
Donkey anti-goat secondary antibody, Alexa Fluor 488 conjugate | Invitrogen | A11055 | |
Donkey anti-mouse secondary antibody, Alexa Fluor 568 conjugate | Invitrogen | A10037 | |
Leupeptin | Sigma | L8511-5MG | |
Pepstatin A | Sigma | P4265-5MG | |
Triton X-100 | AppliChem | A1388 | |
Tris-HCl | Merck | 1,082,191,000 | |
EDTA:Titriplex III | Merck | 1,084,180,250 | |
cOmplete mini EDTA-free | Roche | 11836170001 | |
PhosSTOP | Roche | 04 906 837 001 | |
LDS sample Buffer (4X) | Novex | NP0007 | |
Bio-Rad Protein Assay | Bio-Rad | 500-0006 | |
4% paraformaldehyde | VWR | 97,135,000 | |
Saponin | Sigma | S7900-100G | |
Mounting Media | Dako | S3023 |