ここでは、pH感受性緑色蛍光タンパク質変異体pHluorinを用いて、細胞表面における軸索誘導受容体の密売の時空間的ダイナミクスを研究する。pHluorinタグ付き受容体は、細胞培養と 生体内の両方で発現し、ひよこ胚のエレクトロポレーションを用いる。
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方法論記事
* These authors contributed equally
ここでは、pH感受性緑色蛍光タンパク質変異体pHluorinを用いて、細胞表面における軸索誘導受容体の密売の時空間的ダイナミクスを研究する。pHluorinタグ付き受容体は、細胞培養と 生体内の両方で発現し、ひよこ胚のエレクトロポレーションを用いる。
開発中、軸索誘導受容体は、魅力的で反発的な手がかりの両方に対する軸索感度を調節する上で重要な役割を果たす。実際に、ガイダンス受容体の活性化は、軸索先端、成長コーン、リガンドに応答することを可能にするシグナル伝達機構の第一段階である。したがって、細胞表面でのそれらの可用性の変調は、成長コーン感度の設定に関与するメカニズムの一つである。ここでは、発達中のひよこ脊髄におけるインビトロおよびインビボの両方の軸索誘導受容体の時空間的細胞表面ダイナミクスを正確に可視化する方法について述べている。緑色蛍光タンパク質(GFP)変異体のpH依存性蛍光性を利用して、細胞膜に取り組む軸索誘導受容体の割合を特異的に検出しました。我々は、まず、このようなpH依存性構造のインビトロ検証を記述し、さらに、関心のある軸索誘導受容体の時空間的ダイナミクスを評価するために、ひよこ脊髄における生体内でのそれらの使用をさらに詳述する。
彼らのナビゲーション中に、軸索は彼らの目標に向かってそれらを導く複数の環境の手がかりを統合する。これらの手がかりは、軸索末端の表面で誘導受容体を活性化し、成長コーンは、今度は適切なシグナル伝達経路を開始する。したがって、受容体の細胞表面分布の時間的および空間的調節は、成長コーン1の感度を設定するために重要である。この文脈では、コミシャル軸索による正中線交差は、受容体細胞表面レベルの調節を調査するための優れたモデルである。発達中の脊髄では、コミシャル軸索は当初、正中線を横切る腹側床板に向かって引き付けられる。交差した後、床板の誘引物質への応答性を失い、床板を出て神経系2,3の反対側の最終目的地に向かってナビゲートできるように、床板忌避剤に対する応答を得る。成長コーン表面における受容体の利用可能性の調節は、正中のキューへの応答性の切り替えの基礎となるメカニズムの1つである 4,5.したがって、成長コーンの原形質膜に存在する受容体の選択的モニタリングが最も重要である。ここでは、現像するひよこ脊髄において、 生体外 および 生体内で血漿膜に対処される軸索誘導受容体を特異的に可視化する緑色蛍光タンパク質(GFP)変異体のpH依存性蛍光性に基づく方法について説明する。
Rothmanたちの研究グループは、ecliptic pHluorin6を含むGFPのpH感受性変異をポイント変異によって設計した。エクリプティックpHluorinは、中性pHで蛍光されながら酸性pH(<6)に曝露されると非蛍光であるという性質を有する。これにより、細胞内酸性コンパートメントに局在する非蛍光受容体(すなわち、内生小胞)を、細胞膜に取り込まれ、細胞外中性pH7に曝露される蛍光受容体から区別することができる。これを利用して、プレキシンA1の細胞膜局在を監視し、正中忌避セマフォリン3B5 に対する成長コーン応答を媒介する軸索誘導受容体である(図1A)。ここでは、pHluorin-plexinA1コンストラクトの インビトロ 特徴付けについて、発達中のひよこ脊髄におけるこの構造の ovo エレクトロポレーション8-10 と共に、空間および時間的解像度 の両方で生体内 の軸索誘導受容体ダイナミクスに従うことを可能にする極低温分析を行う。
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1. プキシンA1受容体をpHluorinでタグ付けするクローニング戦略
2. COS7細胞におけるpHluorinタグ付き受容体 インビトロ の特徴
融合タンパク質がpHが低下するほどの蛍光の血漿膜に到達する能力および蛍光の可逆的損失が低下する能力は、以下の手順を用いて確認できる。
3. ovoでpHluorin-プレキジナ1コンストラクトのエレクトロポレーション
4. 胚埋め込みと凍結切断
5. クライオセクションの顕微鏡解析
チクチの脊髄のpHluorin-plexinA1およびeGFP発現の代表的な画像を 図4に示す。
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図 1.A. 細胞内におけるpHluorin-plexinA1蛍光特性のスキーム。PHluorinは、pHが酸性(<6)である細胞内区画では、小胞や内生体の中などで酸性であり、pHが中性である細胞外媒体に曝露されると蛍光性を有する。これにより、pHluorin-plexinA1受容体の細胞表面プールのみを可視化することができます。B.pBK-CMV-pHluorin-プレキシンA1クローニング部位の地図。マウス受容体プレキシンA1発現ベクターは、骨格として使用した。このベクターは、細胞膜における効率的なVSVタグ付き受容体挿入を達成するように設計された。これを行うために、セマフ...
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このプロトコルは、細胞培養およびひよこ胚脊髄の発達コンテキストの両方において軸索誘導受容体のダイナミクスに従うステップバイステップの手順を提供する。
デノボpHluorin タグ付きタンパク質を設計するには、クローニング戦略に関して2つの点を考慮する必要があります。まず、pHluorinタグは、酸性のエンドーソームの内腔に曝され、その結果、細胞膜受容体プールを可視化するために細胞外コンパートメントに曝露されるべきである。したがって、受容体配列に関するpHluorin配列の正しい位置は、研究された受容体の種類(すなわち、受容体のN末端またはC末端部分が細胞外コンパートメントに曝露されているかどうか)に直接依存する。第二に、プロトコルで説明されているように、シグナルペプチドに対するpHluorin配列の位置は、pHluorinと目的の受容体との間のその後の切断を避けるように考慮されるべきである。
この技術の限界は、形質膜での活性化後の受容体の密売に関連している。一般的に、受容体は、機能的および物...
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著者らは開示するものは何もない。
ホマイラ・ナワビ、フレデリック・モレット、イザベル・サニャスの助けに感謝します。この研究はCNRS、アソシエーション・フランセーズ・コントル・レ・ミオパシー(AFM)、ANRヤドル、ラベックス・デヴェーカン、ラベック・コルテックス、ERC YODAからV.C.;C.D-BとA.Jは、それぞれラ・リーグ・コントル・ル・ガンとラベックス・DevWeCanフェローシップによってサポートされています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| COS7細胞 | ATCC | CRL-1651 | |
| DMEM GlutaMAX | GIBCO | 61965-026 | |
| ピルビン酸ナトリウム | GIBCO | 11360-039 | |
| アムホテリシンB | Sigma | A2942 | |
| ウシ胎児血清 | GIBCO | 10270-106 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | GIBCO | 15140-122 | |
| Exgen500 試薬 | Euromedex Fermentas | ET0250 | |
| PBS -Ca2+ -Mg2+ | GIBCO | 14190-094 | |
| 高速緑色染料 | Σ | F7252 | |
| 32% パラホルムアルデヒド水溶液 | 電子顕微鏡 | 15714-S | PBSで即刻希釈して、 |
| 冷水から4%溶液ゼラチンを得る魚皮 | Sigma G7041 | ||
| ショ糖 | Sigma S0389 | ||
| クライオマウント | Histolab | 00890 | |
| Hoechst 34580 | Invitrogen | H21486 | |
| Mowiol 4-88 | Fluka | 81381 | |
| 消耗品 | |||
| 底ガラス 35 mm ディッシュ | MatTek | P35G-1.5-14-C | |
| 5 ml シリンジ | テルモ | SS-05S | |
| 針 0.9 mm x 25 mm | テルモ | NN-2025R | |
| キャピラリー | CML | PP230PO | キャピラリーは炎の中で手動で引き伸ばされます |
| スーパーフロスト プラス スライド | サーモサイエンティフィック | 4951PLUS | |
| 素材 | |||
| 湾曲ハサミ | FST | 129-10 | |
| マイクロメス | FST | 10316-14 | |
| 鉗子 | FST | Dumont #5 REF#11254 | |
| 機器/ソフトウェア | |||
| タイムラプス顕微鏡 | ツァイ | スオブザーバー 1 | |
| テンプモジュール S | PECON for Zeiss | ||
| CO2モジュール S | PECON for Zeiss | ||
| メタモルフソフト | メタモル | ||
| フエッグインキュベーター | 三洋電 | MIR154 | |
| エレクトロポレーター装置 | ネパジーン(株 | CUY21 | |
| ネパジーン(株 | CUY611P7-4 | 4mm白金電極 | |
| 蛍光実体顕微鏡 | ライカ | MZ10F | |
| クライオスタット | MICROM | HM550 | |
| 共焦点顕微鏡 | オリンパス | FV1000, X81 | |
| Fluoview ソフトウェア | オリンパス | ||
| CLC メインワークベンチ ソフトウェア | CLC Bio |
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