Сотовый агрегации анализов для оценки привязки дрозофилы паз с транс-лигандов и его ингибирование СНГ-лигандами
Summary
Сложность систем в естественных условиях делает его трудно отличить активации и торможения рецептора Notch транс– и СНГ-лигандов, соответственно. Здесь мы представляем протокол, основанный на в пробирке клеток агрегации анализов для качественного и полуколичественного оценки привязки дрозофилы Notch транс-лигандов против СНГ-лигандами.
Abstract
Вырезка сигнализации является эволюционно сохранены ячеек системы связи, широко используется в развития животных и взрослых обслуживания. Взаимодействие рецептора Notch с лигандами из соседних клеток вызывает активацию сигнальный путь (транс-активации), в то время как взаимодействие с лигандами из той же клетке подавляет сигнализации (СНГ-торможение). Надлежащий баланс между транс-Активация и СНГ-ингибирование помогает создавать оптимальные уровни Notch сигнализации в некоторых контекстах во время развития животных. Из-за перекрывающихся выражений домены Notch и его лигандов во многих типах клеток и существование механизмов обратной связи, изучению влияния данного столб-поступательные изменения на транс– против СНГ-взаимодействий выемки и его лигандов в естественных условиях трудно. Здесь мы описываем протокол для использования дрозофилы S2 клеток в клетки агрегации анализов для оценки последствий стучать вниз паз путь модификатор в привязке паз для каждого лиганда в транс и в СНГ. S2 клетки стабильно или временно transfected с Notch выражая вектора смешиваются с клетками, выражая каждый паз лиганда (S2-Дельта или зазубренными S2). Транс-связывание рецептора и лигандами приводит к образованию агрегатов гетеротипичной клеток и измеряется количество агрегатов на мл, состоящий из > 6 клеток. Для изучения тормозящий эффект СНГ-лигандов, S2 клетки совместно выражая Notch и каждого лиганда смешиваются с S2-Дельта или S2-зазубренными клеток и количество агрегатов количественно как описано выше. Относительное сокращение числа агрегатов благодаря наличию СНГ-лигандов представляет собой меру СНГ-лиганд-опосредованной ингибирование транс-привязки. Эти просто анализов может обеспечить полу количественные данные о воздействии генетических или фармакологических манипуляций в привязке выемки его лигандов и может помочь расшифровка молекулярные механизмы, лежащие в основе в естественных условиях эффекты Подобные манипуляции на выемку сигнализации.
Introduction
Канонические Notch сигнализации является механизм ближней связи к ячейке, который требует физический контакт соседних клеток для облегчения взаимодействия между Notch рецепторов и их лиганды1. Взаимодействие с лигандами рецептора Notch (присутствует на поверхности клеток приема сигнала) (на поверхности отправки сигнала клетки) инициирует Notch сигнализации и известен как транс-активации2. С другой стороны, взаимодействие между Notch и его лигандов в той же ячейке приводит к ингибированию Notch путь и известен как СНГ-ингибирование3. Баланс между транс– и СНГ-взаимодействий необходим для обеспечения оптимальной лиганд зависимых Notch сигнализации4. Дрозофилы имеет один рецептора Notch и два лигандами (Дельта и Серрате) в отличие от млекопитающих, которые имеют четыре Notch рецепторов и пять лигандов [зубчатые 1 (JAG1), JAG2, 1 (DLL1), Дельта как DLL3 и DLL4]5. Имея это простота, дрозофилы модель предлагает простота учиться анализировать/эффекты модификаторы пути на паз лиганд взаимодействий и впоследствии Notch сигнализации. В некоторых контекстах во время развития животных (включая развитие крыла у дрозофилы), СНГ– и транс-взаимодействий участвуют для достижения надлежащего Notch сигнализации и клеточной судьба1,6 . Важно различать воздействия Notch путь модификаторов в этих контекстах на СНГ– против транс-взаимодействий паз с ее лигандами.
Наша группа ранее сообщалось, что добавление углеводный остаток, называется Ксилоза дрозофилы Notch отрицательно регулирует Notch сигнализации в определенных контекстах, включая крыло развития7. Потеря Шамс (фермента, xylosylates выемка) приводит к фенотип «потеря крыла вен»7. Совсем недавно гена дозировка экспериментов и клоновых анализа были использованы для показать, что потеря Шамс повышает выделение Дельта опосредованной Notch. Чтобы отличить ли расширение сигнализации паз в мутантов Шамс является результатом снижения СНГ-ингибирование или увеличение транс-активации, внематочная гиперэкспрессия исследования Notch лигандов в личиночной крыла имагинальных дисков с помощью dpp-GAL4 драйвера были исполнены. Эти эксперименты представила доказательства о том, что Шамс регулирует транс-активация Notch Дельта не затрагивая Notch СНГ-ингибирование лигандов8. Однако, обратной связи правила и эффекты эндогенного лиганда может усложнить толкование внематочная гиперэкспрессия исследования1,6,9.
Для решения этой проблемы, дрозофила S2 клетки10 были использованы, которые обеспечивают простой в vitro системы паз лиганд взаимодействия исследования11,12. S2 клетки не выразить эндогенного рецептора Notch и Дельта лигандом11 и Экспресс низкий уровень зубчатыми13, которая не влияет на паз лиганд агрегации эксперименты8. Таким образом S2 клетки могут стабильно или временно transfected Notch и/или отдельных лигандами (Дельта или Серрате) для генерации клеток, которые исключительно Экспресс рецептора Notch или один из его лигандов, или их комбинации. Смешивание Notch выражая S2 клеток с лигандом выражая S2 клеток приводит к образованию гетеротипичной агрегатов, при посредничестве рецептор лиганд привязки11,12,14. Количественная оценка совокупного образования представляет собой меру транс-привязки между Notch и его лигандов15 (рис. 1). Аналогичным образом, S2 клетки могут быть совместно transfected с Notch и Дельта или Серрате лигандами (т.е. СНГ-лигандами). СНГ-лигандов в этих клетках Notch выражая S2 отменить привязку паз с транс-лигандов и результат в снижение совокупного формирования8,12,14. Относительное уменьшение совокупного формирования, вызванных СНГ-лигандов представляет собой меру тормозящий эффект СНГ-лигандов на привязку между Notch и транс-лигандами (рис. 2). Соответственно, анализов агрегации клеток были использованы для изучения влияния потери xylosylation на транс– и СНГ-взаимодействий между Notch и его лигандами.
Здесь мы представляем подробный протокол для анализов агрегации клеток, направленных для оценки привязки паз с транс-лигандов и его ингибирование СНГ-лигандов с использованием дрозофилы S2 клеток. В качестве примера, мы предоставляем данные, которые позволили нам определить эффект xylosylation паз на привязку между Notch и транс-Дельта8. Эти просто анализы полуколичественного оценку Notch лиганд взаимодействий в пробирке и помочь определить молекулярные механизмы, лежащие в основе эффекты в vivo Notch путь модификаторов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Канонические Notch сигнализации зависит от взаимодействия между рецептора Notch и его лигандов5. Хотя большинство исследований на пути Notch прежде всего рассмотреть связывание Notch и лигандами в соседних клетках (транс), паз и же элементная лиганды взаимодействуют и эти так н…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы признают поддержки от NIH/NIGMS (R01GM084135 HJN) и Фонд Мидзутани Glycoscience (Грант #110071 HJN) и благодарны том V. ли для обсуждения и предложения на анализы и Spyros Artavanis-Tsakonas, Хьюго Беллен, Роберт Флеминг, Кен Ирвин и центр ресурсов дрозофилы геномики (НАУЧНЫМ) для плазмидов и клеточных линий.
Materials
| BioWhittaker Schneider’s Drosophila medium, Modified | Lonza | 04-351Q | |
| HyClone Penicillin-Streptomycin 100X solution | GE Healthcare lifescience | SV30010 | |
| CELLSTAR 6 well plate | Greiner Bio-One | 657 160 | |
| CELLSTAR 24 well plate | Greiner Bio-One | 662160 | |
| VWR mini shaker | Marshell Sceintific | 12520-956 | |
| Hemocytometer | Fisher Sceintific | 267110 | |
| FuGENE HD Transfection Reagent | Promega | E2311 | |
| MEGAscrip T7 Transcription Kit | Ambion | AM1334 | |
| Quick-RNA MiniPrep (RNA purification Kit) | Zymo Research | R1054 | |
| VistaVision Inverted microscope | VWR | ||
| 9MP USB2.0 Microscope Digital Camera + Advanced Software | AmScope | MU-900 | Image acquisition using ToupView software |
| PureLink Quick Gel Extraction Kit | Invitrogen | K210012 | |
| Fetal Bovine Serum | GenDepot | F0600-050 | |
| Methotrexate | Sigma-Aldrich | A6770-10 | |
| Hygromycin B | Invitrogen | HY068-L6 | |
| Copper sulphate | Macron Fine Chemicals | 4448-02 | |
| S2 cells | Invitrogen | R69007 | |
| S2-SerrateTom cells | Gift from R. Fleming (Fleming et al, Development, 2013) | ||
| S2-Delta cells | DGRC | 152 | |
| S2-Notch cells | DGRC | 154 | |
| pMT-Delta vector | DGRC | 1021 | Gift from S. Artavanis-Tsakonas |
| pMT-Serrate vector | Gift from Ken Irvine (Okajima et al, JBC, 2003) | ||
| pMT-Notch vector | DGRC | 1022 | Gift from S. Artavanis-Tsakonas |
| pAc5.1-EGFP | Gift from Hugo Bellen | ||
| TaqMan RNA-to-Ct 1-Step Kit | Applied Biosystem | 1611091 | |
| TaqMan Gene Expression Assay for CG9996 (Shams) | Applied Biosystem | Dm02144576_g1 | with FAM-MGB dye |
| TaqMan Gene Expression Assay for CG7939 (RpL32) | Applied Biosystem | Dm02151827_g1 | with FAM-MGB dye |
| Applied Biosystems 7900HT Fast Real-Time PCR system | Applied Biosystem | 4351405 | 96-well Block module |
References
- de Celis, J. F., Bray, S., Garcia-Bellido, A. Notch signalling regulates veinlet expression and establishes boundaries between veins and interveins in the Drosophila wing. Development. 124 (10), 1919-1928 (1997).
- Fortini, M. E. Notch signaling: the core pathway and its posttranslational regulation. Dev Cell. 16 (5), 633-647 (2009).
- del Alamo, D., Rouault, H., Schweisguth, F. Mechanism and significance of cis-inhibition in Notch signalling. Curr Biol. 21 (1), R40-R47 (2011).
- Sprinzak, D., et al. Cis-interactions between Notch and Delta generate mutually exclusive signalling states. Nature. 465 (7294), 86-90 (2010).
- Kopan, R., Ilagan, M. X. The canonical Notch signaling pathway: unfolding the activation mechanism. Cell. 137 (2), 216-233 (2009).
- Huppert, S. S., Jacobsen, T. L., Muskavitch, M. A. Feedback regulation is central to Delta-Notch signalling required for Drosophila wing vein morphogenesis. Development. 124 (17), 3283-3291 (1997).
- Lee, T. V., et al. Negative regulation of notch signaling by xylose. PLoS Genet. 9 (6), e1003547 (2013).
- Lee, T. V., Pandey, A., Jafar-Nejad, H. Xylosylation of the Notch receptor preserves the balance between its activation by trans-Delta and inhibition by cis-ligands in Drosophila. PLoS Genet. 13 (4), e1006723 (2017).
- Jacobsen, T. L., Brennan, K., Arias, A. M., Muskavitch, M. A. Cis-interactions between Delta and Notch modulate neurogenic signalling in Drosophila. Development. 125 (22), 4531-4540 (1998).
- Schneider, I. Cell lines derived from late embryonic stages of Drosophila melanogaster. J Embryol Exp Morphol. 27 (2), 353-365 (1972).
- Fehon, R. G., et al. Molecular interactions between the protein products of the neurogenic loci Notch and Delta, two EGF-homologous genes in Drosophila. Cell. 61 (3), 523-534 (1990).
- Fleming, R. J., et al. An extracellular region of Serrate is essential for ligand-induced cis-inhibition of Notch signaling. Development. 140 (9), 2039-2049 (2013).
- Saj, A., et al. A combined ex vivo and in vivo RNAi screen for notch regulators in Drosophila reveals an extensive notch interaction network. Dev Cell. 18 (5), 862-876 (2010).
- Fiuza, U. M., Klein, T., Martinez Arias, A., Hayward, P. Mechanisms of ligand-mediated inhibition in Notch signaling activity in Drosophila. Dev Dyn. 239 (3), 798-805 (2010).
- Ahimou, F., Mok, L. P., Bardot, B., Wesley, C. The adhesion force of Notch with Delta and the rate of Notch signaling. J Cell Biol. 167 (6), 1217-1229 (2004).
- Livak, K. J., Schmittgen, T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 25 (4), 402-408 (2001).
- Okajima, T., Xu, A., Irvine, K. D. Modulation of notch-ligand binding by protein O-fucosyltransferase 1 and fringe. J Biol Chem. 278 (43), 42340-42345 (2003).
- Acar, M., et al. Rumi is a CAP10 domain glycosyltransferase that modifies Notch and is required for Notch signaling. Cell. 132 (2), 247-258 (2008).
- Bruckner, K., Perez, L., Clausen, H., Cohen, S. Glycosyltransferase activity of Fringe modulates Notch-Delta interactions. Nature. 406 (6794), 411-415 (2000).
- Yamamoto, S., et al. A mutation in EGF repeat-8 of Notch discriminates between Serrate/Jagged and Delta family ligands. Science. 338 (6111), 1229-1232 (2012).
