The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Russian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Pathology, New York University Langone School of Medicine, 2Program in Molecular Pathogenesis, Marty and Helen Kimmel Center for Biology and Medicine and Skirball Institute for Biomolecular Medicine, 3Laboratory of Molecular Immunogenetics, National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases, National Institutes of Health, 4Veteran Affairs New York Harbor Healthcare System
Prins, K. C., Vasiliver-Shamis, G., Cammer, M., Depoil, D., Dustin, M. L., Hioe, C. E. Imaging of HIV-1 Envelope-induced Virological Synapse and Signaling on Synthetic Lipid Bilayers. J. Vis. Exp. (61), e3757, doi:10.3791/3757 (2012).
Иммунодефицита человека типа вирусов 1 (ВИЧ-1) заражение происходит наиболее эффективно через клетки к клетке передачи 2,10,11. Это клетки к клетке передачи между CD4 + Т-клеток включает в себя формирование вирусологический синапс (ВС), который является F-актин-зависимыми межклеточного соединения, образующиеся при участии ВИЧ-1 gp120 на конверте с инфицированной клетки CD4 и хемокинов рецептор (ЦКР) CCR5 или CXCR4 на клетки-мишени 8. В дополнение к gp120 и его рецепторов, другие мембранные белки, в частности, молекул адгезии LFA-1 и лигандов, семья ICAM, играют важную роль в формировании и VS передачи вируса, пока они находятся на поверхности зараженных клеток доноров и клеток-мишеней, а также на конверте ВИЧ-1 вирионов 1,4,5,6,7,13. VS образование сопровождается также внутриклеточных сигнальных событий, трансдуцированных в результате gp120, участие его рецепторов. Действительно, в последнее время мы показали, что CD4 <sup> + Т-клеток, взаимодействие с gp120 вызывает найма и фосфорилирования сигнальных молекул, связанных с signalosome ТКС в том числе Lck, CD3ζ, ZAP70, LAT, SLP-76, ИТК и PLCγ 15.
В этой статье мы представляем метод визуализации супрамолекулярной организации и мембраны проксимальных сигнальных событий, происходящих в процессе формирования ВС. Воспользуемся стекла при поддержке плоской двухслойной системы редукционистской модели для представления поверхности ВИЧ-инфицированных клеток, несущих вирусной оболочки gp120 и клеточных молекул адгезии ICAM-1. В протоколе описываются общие процедуры контроля за ВИЧ-1 gp120 вызванных VS собраний и сигнал активации события, которые включают я) двухслойной подготовки и сборки в течение клетки, II), инъекции клеток и иммунофлуоресцентного метода для обнаружения внутриклеточных сигнальных молекул в клетки взаимодействующих ВИЧ-1 gp120 и ICAM-1 на двух-слоев, в) получение изображений с помощью микроскопии TIRF,ой IV) анализа данных. Эта система создает изображения с высоким разрешением В.С. интерфейс за что достигается с обычными клетка-клетка системы, как это позволяет выявить отдельные скопления отдельных молекулярных компонентов ВС, а также специфические молекулы сигнализации работу на этих суб-домены.
1. Маркировка gp120
Флуоресцентные красители, используемые в настоящем протоколе эффективны для связывания с белками, достаточно фото-стабильной для микроскопии изображений, и соответствовать длине волны возбуждения лазеров доступно нашим микроскопом. Эти три критерия должны быть соблюдены при выборе флуоресцентных молекул для мечения белков.
2. Поток Ассамблеи клеток и Bilayer подготовка
Общая процедура для сотовых потока и двухслойных Препарат был подробно описан ранее 14. Здесь мы приводим в частности, протокол подготовить бислоев содержащие его 6-меченый gp120 DH12 по мобильному поток Bioptech. Для исследований с участием инфекционных вирусов и инфицированных клеток и при небольших объемах необходимо в связи с ограниченным реактивы, одноразовые поток Ibidi камеры (липкий Слайд I 0,2 Луер) может быть использован и с той же двухслойные подготовке процедуры шаги 2.4-2.9. Информация для камер Ibidi поток может быть получена с сайта компании, http://www.ibidi.com/service/display_material/CA_8p_EN_150dpi.pdf >.
3. Контроль качества Бислои через FRAP
Белки в двухслойных должно быть сбоку к диффузии. Перед добавлением клеток на бислоев, важно для обеспеченияподвижности белков в готовом бислоя. Здесь мы опишем флуоресцентная Восстановление после фотообесцвечивания (FRAP) метод 3, которые могут быть выполнены вручную по наиболее объективным освещение TIRF, широкий эпифлуоресцентной поле или лазерной сканирующей конфокальной микроскопии. Цель состоит в том, чтобы изображение полностью однородных полей флуоресценции в липидный бислой, отбеливатель месте, и следить за возвращение незамороженных молекул беленой области. Возмещение 50% за 2 минуты может быть приемлемым. Все крупные производители микроскопа (Leica, Nikon, Olympus, Zeiss) продают цель освещенных системы TIRF, которые хорошо работают для этого приложения. Хотя каждая компания предоставляет вариации TIRF освещение и другие эксплуатационные характеристики, качество изображения, по существу, то же самое.
Примечание: В нашем микроскоп, мы можем поставить 0,9 мВт 641 нм, свет в круглое пятно площадью 240 мкм 2, который отбеливает люминесцентные ICAM при типичных концентрациях менее чем за 4 секунды. Читателям следует, что критическая выравнивание рт.ст. или Xe лампы с отбеливающим раза меньше, чем за 30 секунд более чем достаточно для выполнения этого теста в повторяющихся образом. Мы также хотели бы обратиться ссылаться на 3 дополнительных Detбеспокоит.
4. Инъекции клеток и иммунофлуоресценции Окрашивание
5. Изображение приобретение микроскопии TIRF
TIRF микроскопия позволяет возбуждения флуоресцентного сигнала ограничивается 250 нм или тоньше плоскости подложки стекло и сотовый интерфейс. Это гарантирует получение изображений только сигналы от липидного бислоя и от непосредственно соединенный клеточных мембран. Таким образом, только молекул в синапсах загружаются. Потому что TIRF изображений только мембраны проксимальных область в нижней части клетки, белки, которые усваиваются или распространению в спинной мембраны не будут обнаружены. Это может быть важно то, чтобы дополнительно получить изображения со стандартных широкопольных и конфокальной микроскопии для определения накопления или распределения белков в синаптической области по сравнению с другими объемами клетки.
Все крупные производители микроскопа (Leica, Nikon, Olympus, Zeiss) продают цель освещенных системы TIRF, которые хорошо работают для такого подходаумножения. Хотя каждая компания предоставляет вариации TIRF освещение и другие эксплуатационные характеристики, качество изображения, по существу, то же самое. Каждый микроскоп TIRF имеет свои собственные данные для работы, но следующие общие правила для получения изображений с высоким разрешением.
6. Анализ данных
Для изучения внутриклеточных сигналов активирован в результате CD4 + Т-клеток, взаимодействие с gp120 в В.С., количественного анализа изображений TIRF сделаны, чтобы определить, действительно ли внутриклеточных сигнальных молекул, таких как Lck и Фюн активируются и на работу в синапс 15. Здесь мы опишем простой метод, применяемый для большинства анализа изображенийпакеты прикладных программ, таких как ImageJ и Метаморф. Мы использовали ImageJ, которая работает на Windows, Macintosh и Linux, для нашего метода здесь 12.
В анализ> Вкладка Набор измерений, флажки для района и среднего серого. Когда вы делаете области интереса на тот образ, который представляет собой многоугольник или руки прослеживается закрытой форме и не анализировать> мера, программное обеспечение будет поместить данные из этого измерения в таблице результатов. Площадь будет в число пикселов или в мкм 2. Средняя средняя интенсивность в условных единицах. Он должен иметь интенсивность фона вычитается из него. Умножив среднюю минус фон область возвращается интегральной интенсивности белка в условных единицах.
7. Представитель Результаты
Для измерения активации и набора начальной мембраны проксимальных сигнальных молекул Lck и Фюн в результате взаимодействия с gp120 в В.С., первичных человеческих CD4 + Т-клетки были введены на бислоев несущих gp120 и ICAM-1 15. Клетки представлены бислоев только с ICAM-1 служили в качестве контроля для определения базовых уровней сигнализации. Specific интенсивности флуоресценции измеряли в gp120 площадь контакта для клеток на gp120 и ICAM-1, содержащий бислоев и в течение всей площади контакта для клеток, взаимодействующих с ICAM-1 бислоя. Увеличение средней интенсивности флуоресценции является признаком расширенного набора и активацию сигнальной молекулы в VS. Это будет еще одним свидетельством сопоставимым увеличением в комплексной интенсивности флуоресценции. Если, однако, нет никаких изменений в комплексной интенсивности флуоресценции, это указывает на перераспределение сигнальной молекулы.
После того как клетки взаимодействуют с бислоев содержащие gp120 и ICAM-1, всего Lck и pLck (Y394) были привлечены к интерфейсу VS и colocalized с gp120 (рис. 1 и 2). Средняя интенсивность общего Lck (рис. 1) был выше на двухслойной, содержащих как gp120 и ICAM-1 по сравнению с ICAM-1 в одиночку, но интегрированный уровни интенсивности (рис. 1) были похожи, что свидетельствует о Lck перераспределяются вцентральный кластер на CD4 + Т-клеток, связывание gp120. Тем не менее, количественное pLck (Y394) (рис. 2) показал, что средняя интенсивность на gp120 и ICAM-1, содержащий бислоев была выше, чем на ICAM-1 только бислоя, а интегральная интенсивность была выше на двухслойных и с gp120 и ICAM -1 чем на ICAM-1 только бислоя. Это означает, что в то время как уровни общего Lck на границе похожи на клетки соблюдения на gp120 и ICAM-1 и ICAM-1 только бислоев, gp120 обязательным увеличился фосфорилирование остатков Y394 в Lck активации цикла. В отличие от Фюн не на работу в VS (рис. 3), а более Фюн присутствовал в зоне контакта клеток на ICAM-1 только бислоев, чем на бислоев, содержащих как gp120 и ICAM-1. Следовательно, можно заключить, что Lck, не Фюн, является активным киназы в ВИЧ-1 gp120 вызванных VS.
Цифры: Мембранная проксимальных сигнализации на ВИЧ-1 gp120 вызванных VS. Изображения представитель клеток наgp120 + ICAM-1 бислоя (верхняя панель) и ICAM-1 бислоя (нижняя панель) показаны. Интенсивности флуоресценции отдельных клеток в количественном вручную проследить областях клетки следы, как показано в регионе отмечен желтой линией на рисунке 1. Количественная оценка среднего и интегральной интенсивности обнаружены микроскопии TIRF представлена в левой и правой графиков, соответственно. В общей сложности от 30 до 350 клеток количественно для каждого состояния. Бары = 5 мкм. Данные одного из трех экспериментов повторить показаны.

Рисунок 1. CD4 + Т-клетки были введены на бислоев содержащие gp120 и ICAM-1 и ICAM-1 только в течение 45 минут, а затем фиксировали и окрашивали для общего Lck.

Рисунок 2. CD4 + Т-клетки были введены на двухслойнойс содержащим gp120 и ICAM-1 и ICAM-1 только в течение 45 минут, а затем фиксировали и окрашивали для pLck (Y394).

Рисунок 3. CD4 + Т-клетки были введены на бислоев содержащие gp120 и ICAM-1 и ICAM-1 только в течение 45 минут, а затем фиксировали и окрашивали для общего Фюн.
Предыдущие исследования визуализировать VS в межклеточных сопряженной системы, однако эти исследования не обеспечивают изображение высокого достаточное разрешение для визуализации супрамолекулярных структур в синапсах. В нашей лаборатории, мы использовали стекло поддержкой двухслойной плоской системы представляют поверхности зараженных клеток, экспрессирующих gp120 вируса конверт и сотовых молекулы адгезии ICAM-1. В связи с TIRF микроскопии, которая обнаруживает флуоресценции в пределах 100-200 нм от поверхности бислоя с высоким отношением сигнал-шум, мы смогли обнаружить супрамолекулярных сегрегации gp120 с ICAM-1 в VS. Кроме того, стандартный метод окрашивания может быть применена к двухслойной системы и используется для выявления и количественной оценки конкретного набора активных Lck, но не Фюн, к gp120-площадь контакта в VS 15. Таким образом, плоский бислой предлагает экспериментальной системы для изображений с высоким разрешением интерфейса синапса в 2D плоскости TIRF микроспектроскопии, а также широкого поля или метода конфокальной освещения. Тем не менее, система также имеет ограничения, регулирование лиганд мобильности, вне плоскости изгиба и колебания биологических мембран не воспроизводится плоского бислоя. Кроме того, это в пробирке системы и, следовательно, есть и другие ограничения, такие как отсутствие других молекул мембраны, которая будет присутствовать на зараженной клетки и цитоскелет механизм, который регулирует молекулярной подвижности и клеточной подвижности. Кроме того, динамика и распределение молекул, таких как тримеры против мономеров gp120, не могут быть представлены на физиологическом бислоя. Тем не менее, даже с учетом этих ограничений, эта система по-прежнему очень ценным для изучения вируса клеток или межклеточных взаимодействий, и эти методы могут служить полезным руководством для исследователей, которые ищут изображения с высоким разрешением для выявления надмолекулярной организации, которые не заметны В обычных межклеточных сопряженной системы.
Авторы заявляют никакого конфликта интересов.
Эта работа была поддержана грантами NIH AI071815 (ЦВЗ) и план развития наномедицины Центра награду PN2EY016586 (MLD).
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| His tagged HIV gp120 | Gift from Dr. Cho | DH12 | |
| His tagged HIV gp120 | Immune Technology | Various X4 or R5 tropic | |
| HSA | Williams Medical Company | 521302 | Human Serum Albumin 25% |
| Amicon Ultra Centrifugal Filters | EMD Millipore | UFC803024 | Ultracel-30K |
| Lck Rabbit mAb | Cell Signaling Technology | 2787 | |
| p-Lck Rabbit pAb | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | Sc-101728 | Tyr 394 |
| Fyn Rabbit mAb | EMD Millipore | 04-353 | |
| Alexa Fluor 568 2° Ab | Molecular Probes, Life Technologies | A11034 | Goat anti-Rabbit IgG (H+L) |
| Alexa Fluor 488 | Molecular Probes, Life Technologies | A-20000 | carboxylic acid succinimidyl ester |
| FCS2 Chamber | Bioptechs | 060319-2-03 | |
| Microaqueduct Slide | Bioptechs | 130119-5 | |
| 30mm Round w/holes | Bioptechs | 1907-08-750 | 0.75mm thick |
| Rectangle Gasket | Bioptechs | 1907-1422-250 | 14x24 0.25mm thick |
| Tygon Tubing | Bioptechs | 20202275 | 1/16" (25ft) |
| Three-way Stopcock | Bio-Rad | 7328103 | |
| Two-way Stopcock | Bio-Rad | 7328102 | |
| Sticky Slide I 0.2 Luer | Ibidi | 80168 | |
| Cover glasses | Ibidi | 10812 | |
| 1ml syringe | BD Biosciences | 309659 | |
| DOGS-NTA | Avanti Polar Lipid, Inc | 790404C | |
| DOPC | Avanti Polar Lipid, Inc | 850375C | |
| Glass coverslip | Bioptechs | 40-1313-0319 | 40mm |
| TIRF microscope | Nikon Instruments | ||
| ImageJ | National Institutes of Health | http://rsbweb.nih.gov/ij/ |