RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
نصف إعدادا تجريبيا لتصور تكوين البلعمة عالية الدقة غير المسبوقة وإغلاقه في ثلاثة أبعاد في البلاعم الحية ، باستخدام الفحص المجهري الفلوري الانعكاس الداخلي الكلي. يسمح بمراقبة قاعدة الكأس البلعمية ، والأرجل الكاذبة الممتدة ، بالإضافة إلى الموقع الدقيق لقص البلعمة.
البلعمة هي آلية تستخدمها الخلايا المتخصصة لاستيعاب الكائنات الحية الدقيقة أو الحطام الخلوي والقضاء عليها. يعتمد على إعادة ترتيب عميقة للهيكل الخلوي للأكتين الذي يمثل القوة الدافعة لتمديد غشاء البلازما حول الجسيم. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد الابتلاع الفعال للمواد الكبيرة على إفراز الخلايا البؤري للمقصورات داخل الخلايا. هذه العملية ديناميكية للغاية وقد تم وصف العديد من اللاعبين الجزيئيين بأنهم يلعبون دورا أثناء تكوين كأس البلعمة. ومع ذلك ، فإن التنظيم الدقيق في الزمان والمكان لكل هذه الجزيئات لا يزال بعيد المنال. بالإضافة إلى ذلك ، كان من الصعب جدا ملاحظة الخطوة الأخيرة من إغلاق البلعمة لأن التثبيط عن طريق تداخل الحمض النووي الريبي أو الطفرات السلبية المهيمنة غالبا ما يؤدي إلى توقف تكوين كوب البلعمة.
لقد أنشأنا نهجا تجريبيا مخصصا باستخدام الفحص المجهري الفلوري للانعكاس الداخلي الكلي (TIRFM) جنبا إلى جنب مع التألق اللامع لمراقبة امتداد الأرجل الكاذبة وأطرافها خطوة بخطوة في البلعمة التي تنمو حول جسيم مرتبط بشكل فضفاض بغطاء تسمح لنا هذه الطريقة بمراقبة أطراف الأرجل الكاذبة واندماجها أثناء إغلاق البلعمة في الخلايا الحية لبروتينين مختلفين تم تمييزهما بالفلورسنت في نفس الوقت.
البلعمة هي وظيفة الخلايا الرئيسية التي تبدأ مع الاعتراف وربط المواد على السطح المستقبلات، مما يؤدي بعد ذلك إلى استيعاب وتدهور المواد بلعها. في حين حقيقيات النوى وحيدة الخلية مثل discoideum Dictyostelium العفن والاميبات استخدام البلعمة لتتغذى على البكتيريا، وقد تطورت الكائنات العليا مع خلايا المهنية. الضامة أو الخلايا الجذعية هي خط الدفاع الأول ضد الجراثيم في مختلف الأنسجة والأعضاء، وضرورية لتنشيط الجهاز المناعي التكيفي من خلال تقديم المستضد وخلوى إنتاج 1-4. في ظل ظروف معينة البلعمة يمكن أن يقوم بها الخلايا البلعمية غير المهنية، على سبيل المثال، البطانية والخلايا الظهارية. هذه العملية مهمة للحفاظ على التوازن خلال تطوير وفي مرحلة البلوغ لدوران الأنسجة الطبيعية والتجديد. البالعات أخيرا، متخصصة مثل خلايا سيرتولي في الخصية أو شبكية العينالخلايا الظهارية الصباغ للغاية البالعات قوية 5.
تشكيل يبلوع حيث يحدث تدهور الكائنات الدقيقة أو الحطام الخلوي يبدأ مع تجميع مستقبلات البلعمية على سطح الخلية البلعمية. الأحداث يشير إلى المصب التالية تجميع مستقبلات طهائية مثل مستقبلات التيسير (FCR) أو تكمل مستقبلات (CRS) اتسمت بشكل جيد. ومع ذلك، هناك أيضا العديد من مستقبلات غير طهائية بما في ذلك مستقبلات تول مثل (TLRs)، يكتينس، مستقبلات المانوز ومستقبلات زبال. هذه المستقبلات تعترف المحددات على سطح الجسيمات مثل المانوز أو فوكوسي المخلفات، فسفاتيديل، وعديدات سكر شحمية 1،6-9.
ويشمل الممرض أو الحطام الخلية الاعتراف ملزم لوتجميع عدة أنواع من مستقبلات البلعمية، التي تؤدي بدورها إلى المكثف وعابرة إعادة الأكتين. بالتوازي إيماس البؤري، من المقصوره داخل الخلايانهاية الخبر تساهم في الافراج عن التوتر الغشاء والمهم بالنسبة البلعمة فعالة من الجزيئات الكبيرة. تم تشريح الأحداث يشير مما يؤدي إلى الأكتين البلمرة وغشاء تشوه في النماذج التجريبية التي ادت الى مستقبلات أكلة واحدة. خلال البلعمة بوساطة FCR، هناك مكثفة بلمرة الأكتين التي ينظمها GTPases صغيرة (راك، Cdc42). بين المؤثرات الخاصة المصب، والبروتين متلازمة ويسكوت الدريخ (WASP) يؤدي إلى تفعيل للذات أكتين البروتين 2/3 مجمع (Arp2 / 3) أن nucleates خيوط الأكتين 1،2،4،10. الإنتاج المحلي لل، 5 bisphosphate (PI (4،5) ف 2) فوسفتيدلينوستول-4 هو أمر حاسم لبلمرة الأكتين الأولية أن يدفع تشكيل pseudopod. مطلوب تحولها إلى PI (3،4،5) ف 3 لتمديد pseudopod وإغلاق يبلوع 11. وتساهم عدة مسارات لاختفاء PI (4،5) ف 2. أولا مفرزة من فوسفتيدلينوستول الفوسفات الكيناإس إي إس (PIPKIs) من PI الاعتقالات يبلوع (4،5) ف 2 التوليف. ثانيا، يمكن فسفرته والتي يستهلكها الصف الأول PI3K تحركات (PI3K) وتحويلها في PI (3،4،5) ف 3 12. كما تم ضمنية دور للفوسفاتاز وفوسفوليباز في PI (4،5) ف 2 التحلل وإزالة F-أكتين خلال البلعمة في خلايا الثدييات وفي Dictyostelium 13،14. وδ فسفوليباز C (PLC) hydrolyzes PI (4،5) ف 2 في مادة ال diacylglycerol وإينوزيتول 1،4،5- تريس الفوسفات. كما تم تورط PI (4،5) ف 2 و PI (3،4،5) ف 3 الفوسفاتيز OCRL (متلازمة عينية مخية كلوية من لوي) في تشكيل يبلوع. تشكيل المحلية الدقيق للF-الأكتين والتحلل لها وينظم بإحكام في المكان والزمان، ونحن قد أظهرت أن التوظيف من المقصورات داخل الخلايا المهم لتقديم محليا الفوسفاتيز OCRL، مما يسهم في التحلل الأكتين المحلي في قاعدة الكأس أكلة تبقى آلية والجزيئي اللاعبين المطلوب للإغلاق يبلوع وانفصال الغشاء محددة بشكل واضح بسبب الصعوبات في تصور ورصد موقع إغلاق يبلوع. حتى وقت قريب، وقد لوحظ البلعمة على خلايا ثابتة أو الحية التي استيعاب جزيئات على وجهه الظهرية أو على الجانبين، مما يجعل من التصور في الوقت المناسب من موقع يبلوع إغلاق الصعب. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن طرق تحديد يسبب انكماش الأغشية والتحيز النتائج على تمديد أقدام كاذبة والإغلاق. على النقيض من ذلك، وفحص أن أنشأنا ووصف هنا يسمح لنا تصور تمديد pseudopod وخطوة إغلاق البلعمة في الخلايا الحية 13، على أساس إجمالي المجهر التأمل الداخلي (TIRFM) 16. تستخدم هذه التقنية البصرية موجة زائل لإثارة fluorophores في منطقة رقيقة في واجهة بين شفافية حتىغطاء (ساترة) وسائل (مستنبت الخلية). سمك عمق الإثارة حوالي 100 نانومتر من سطح صلب، مما يسمح التصور من الأحداث الجزيئية قريبة من غشاء البلازما. TIRFM يسمح ارتفاع نسبة إشارة إلى الخلفية، ويحد من مضان خارج نطاق التركيز جمعها والسمية الخلوية بسبب الإضاءة من الخلايا. الاستفادة من TIRFM، قمنا بتطوير "يبلوع إغلاق فحص" التي يتم تنشيط coverslips مع بولي يسين ثم المغلفة مع خلايا الدم الحمراء opsonized مفتش (مفتش-SRBCs). ثم يسمح الضامة معربا عن البروتينات عابر الموسومة fluorescently التي تهم تبتلع مفتش-SRBCs. في حين أن الخلايا فصل الجزيئات المستهدفة التي هي ملزمة لسطح الزجاج غير تساهمي، نصائح من pseudopods يمكن ملاحظتها وتسجيلها في وضع TIRF. يتم الجمع بين الاستحواذ TIRF مع الاستحواذ في وضع epifluorescence، بعد تحويل ميكرون المرحلة 3 أعلاه، والذي يسمح فيماualization من قاعدة الكأس البلعمة. إضافة العقاقير الدوائية مثل تلك التي تحول دون الأكتين أو dynamin أثناء عملية ممكنة أيضا لزيادة تشريح عملية على المستوى الجزيئي. بروتوكول صفها بالتفصيل هنا هو لالفئران خط خلية بلعم RAW264.7 والجسيمات opsonized، ولكن عمليا، ويمكن أن تتكيف مع أي خلية أكلة أخرى ومع أهداف أخرى مثل الخرز. وهذه الطريقة تسمح توصيف أفضل للتنظيم في الزمان والمكان من اللاعبين الجزيئية تشارك في تمديد pseudopod وإغلاق يبلوع خلال مختلف العمليات أكلة.
ملاحظة: البلازميد تستخدم Lifeact-mCherry هو هدية كريمة من الدكتور غيوم مونتاينا، معهد كوري في باريس، ولدت بعد 17.
1. خلايا وترنسفكأيشن
ملاحظة: تزرع الضامة RAW264.7 إلى confluency الفرعية في المتوسط كاملة (RPMI (روزويل معهد الحديقة التذكارية) 1640 المتوسطة، و 10 ملي HEPES، 1 ملم البيروفات الصوديوم، 50 ميكرومتر β-المركابتويثانول، 2 مم L-الجلوتامين و 10٪ FCS ( مصل العجل الجنين)) في لوحة 100 ملم. و transfected أنها مع البلازميدات ترميز البروتينات الموسومة التي fluorescently Electroporation لل. بشكل روتيني حوالي 5-6 س و transfected 10 6 خلايا مع 20 ميكروغرام أو 10 ميكروغرام البلازميد لكل ترنسفكأيشن أو شارك في ترنسفكأيشن على التوالي. لاحظ أن وسائل أخرى للترنسفكأيشن على أساس Electroporation للأو lipofection يمكن استخدام أساليب بديلة.
2. طهاية من خلايا الدم الحمراء
ملاحظة: كما نموذجا للهدف الجسيمات لالضامة، وتستخدم خلايا الخراف الدم الحمراء (SRBCs). عادة، يتم استخدام حوالي 7 × 10 6 SRBCs في 35 مم طبق أسفل الزجاج.
طلاء 3. بولي يسين من Coverslips
4. التثبيت غير التساهمية SRBCs على أطباق أسفل الزجاج
5. البلعمة تصور من قبل TIRFM
ويمثل نظام تجريبي وصفها في هذه المخطوطة تخطيطي في الشكل 1. توضع الضامة Transfected RAW264.7 معربا عن البروتينات ذات الاهتمام تنصهر علامة فلوري في اتصال مع الأغنام opsonized مفتش خلايا الدم الحمراء (SRBCs) التي كانت ثابتة غير تساهمي على ساترة. يمكن الضامة فصل في SRBC من ساترة لتبتلع ذلك. المجهر TIRF تستخدم يسمح اكتساب يصاحب ذلك من الإشارات من منطقة TIRF الموافق نصائح من pseudopods وإشارات في وضع epifluorescence بعد تحول Z 3 ميكرون أعلاه.
ومن الضروري لتحديد الزاوية الحرجة لمجموع مضان انعكاس داخلي كما هو موضح في الشكل 2. وهذا يضمن إشارة TIRF نظيفة من منطقة 100 نانومتر تحت غشاء البلازما الشكل 3 يمثل تطوير acquisitiعلى المعلمات من خلال وحدة تسمى "محرر البروتوكول" المدرجة في البرنامج لايف شراء. هذا النموذج يسمح للمستخدمين إنشاء وإدارة سير العمل قبل أن يتم إرسالها إلى المجهر، التي سيتم تنفيذ هذه العملية. في نهاية عملية الاستحواذ، المستخدم يجمع تيار TIFF.
ويبين الشكل 4، والخلية الحية فيلم TIRFM الممثلين "يبلوع إغلاق فحص" في الضامة RAW264.7 transfected مع البلازميد (على سبيل المثال، Lifeact-mCherry، هدية عينية من الدكتور غيوم مونتاينا، معهد كوري في باريس، ولدت بعد 17) متابعة البلمرة أكتين. سمح الضامة عابر البلازميد معربا عن بابتلاع مفتش-SRBCs منضمة إلى ساترة. كما تم الرئيسي يعارضها نصائح من pseudopods إلى ساترة الزجاج حول SRBC واحد، والكشف عن عصابة F-أكتين في المنطقة TIRF (لوحة العليا) التي تضيق تدريجيا حتى إغلاقه. في موازاة ذلك، ضبابية F-الأكتينإشارة الكشف عنها بواسطة epifluorescence بعد تحويل المرحلة 3 ميكرون فوق (اللوحة السفلية) تتوافق مع التحلل في قاعدة الكأس البلعمة. بعد 3 دقائق من الاستحواذ، كان SRBC المنضوية تماما، كما أكد مع الضوء المرسل (لوحة على اليمين).
لذلك، وهذه الطريقة يمكن استخدامها للتمييز بشكل صحيح الأحداث الجزيئية التي تحدث في أقاصي pseudopods والأحداث الجزيئية التي تحدث في قاعدة الكأس البلعمة.

الشكل 1. التمثيل التخطيطي ل"يبلوع إغلاق الفحص" تحليلها من قبل TIRFM. يتم تنفيذ فحص إغلاق يبلوع باستخدام الضامة معربا عن عابر واحد أو اثنين الموسومة fluorescently البروتين. وتودع الضامة على SRBCs opsonized مفتش الثابتة غير تساهمي على الص بولي يسينتيد coverslips. يتم تسجيل الصور في وضع TIRF للكشف عن موقع إغلاق يبلوع وفي وضع epifluorescence للكشف عن قاعدة من الكأس البلعمة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تحديد زاوية حرجة للTIRFM. (أ) عن طريق "اقتناء لايف"، يتم وضع الخلايا معربا عن البروتينات الموسومة fluorescently في وسط الميدان (منطقة 1 باللون الأحمر). مع خيار TIRF ستاك، تم الحصول على الصور في الطول الموجي الإثارة واحد، مع زوايا مختلفة تبدأ من 0 درجة تصل إلى 5 درجة مئوية، بزيادة قدرها 0.01 درجة (المنطقة 2 باللون الأحمر). (ب) يتم فتح سلسلة من الصور باستخدام يماغيج برنامج لون التعريف وكثافة مضان يعني من عيتم رسم egion من الفائدة (ROI) مع وظيفة من الزوايا على محور س باستخدام "الأكوام" و "بلوتز محور الشخصية" (منطقة 1 باللون الأحمر). (ج) موقف س من ذروة مضان على مؤامرة يناظر الزاوية الحرجة: 1.98 ° (الخط المنقط الأسود). يمكن استخدام أي قيمة بعد هذه الزاوية. وكمثال على ذلك، يمكن اختيار 2.00 درجة (خط أحمر). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. عملية سير العمل باستخدام لايف شراء وحدة: "محرر البروتوكول". (أ) في إطار "محرر البروتوكول"، يتم إنشاء قماش سير العمل. (ب) ويضم هذا البروتوكول "حلقة" من الإجراءات التي المجهر ويكرر عدة مرات قررتمن قبل المستخدم. وكمثال على ذلك: 750 (1). وشملت واحدة حلقة: "قنوات متعدد" الاستحواذ مع الإثارة ليزر من البروتينات الفلورية من الاهتمام في وضع TIRF. كمثال: ليزر 491 نانومتر كثافة 50٪ زاوية -TIRF 2.00 (2)؛ "Z الخطوة" الهدف 3 ميكرون (3)؛ "قنوات متعدد" الاستحواذ في وضع epifluorescence (4)؛ "Z الخطوة" الهدف إلى المنطقة TIRF (5) و "لقطة" في ضوء المنقولة (6). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

والمتراكمة الشكل 4. F-الأكتين باعتباره نقطة في موقع يبلوع إغلاق. يبلوع إغلاق فحص أجري باستخدام الضامة RAW264.7 معربا عن عابر البلازميد Lifeact-mCherry (هدية عينية من الدكتور غيوم موntagnac، معهد كوري في باريس، ولدت بعد 17). وقد حصلت على إشارة البلازميد في TIRF منطقة (أعلى) وفي وضع epifluorescence (القاع). ويشير السهم الأحمر تراكم الأكتين في المنطقة TIRF. ويرد تنتقل صورة الخفيفة في 3 دقائق، مما يشير إلى SRBC المنضوية. شريط النطاق، 10 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

فيلم 1: المتراكمة F-الأكتين في نصائح من Pseudopods وفي الموقع من يبلوع الإغلاق، بينما برأت ذلك من قاعدة من تم تنفيذها باستخدام الضامة RAW264.7 معربا عن عابر البلازميد فحص إغلاق أكلة كأس يبلوع. تم إجراء التصوير البلازميد في TIRF منطقة (أعلى) وفي وضع epifluorescence (القاع) باستخدام TIRFM البديللاي كل 50 مللي ثانية خلال 3 دقائق عند 37 درجة مئوية. الرجاء انقر هنا لعرض هذا الفيديو.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
نصف إعدادا تجريبيا لتصور تكوين البلعمة عالية الدقة غير المسبوقة وإغلاقه في ثلاثة أبعاد في البلاعم الحية ، باستخدام الفحص المجهري الفلوري الانعكاس الداخلي الكلي. يسمح بمراقبة قاعدة الكأس البلعمية ، والأرجل الكاذبة الممتدة ، بالإضافة إلى الموقع الدقيق لقص البلعمة.
نشكر الدكتور ألكسندر بنميراه (معهد Imagine Nicker ، باريس ، فرنسا) على المناقشات الأولية حول النهج التجريبي والدكتور جميل جبريل على قراءة المخطوطة. تم الاعتراف ب Nadège Kambou و Susanna Borreill لإجراء تجارب على هذه الطريقة في مختبرنا. ودعم هذا العمل بمنح من برنامج المعهد الوطني للبحوث والدراسات الوطنية (برنامج ATIP) دي باريس والوكالة الوطنية للبحوث (2011 BSV3 025 02) ومؤسسة البحوث الطبية (FRM INE20041102865 وFRM DEQ20130326518 بما في ذلك زمالة الدكتوراه في FMA) إلى FN، والوكالة الوطنية للبحوث من SIDA et les hépatites virales (ANRS) بما في ذلك زمالة الدكتوراه لصالح JM.
| خلايا الدم الحمراء المضادة للأغنام IgG | MP Biomedicals | 55806 | |
| مصل البقر الألبومين كسر الصدمة الحرارية ، درجة الحموضة 7 ، & ge ؛ 98٪ | Sigma | A7906 | |
| رافع الخلية | Corning | 3008 | |
| Cuvettes 4 مم | مشروع الخلية | EP104 | |
| DPBS ، بدون كالسيوم ، بدون مغنيسيوم | Thermo Fischer Scientific | 14190-094 | درجةحرارة |
| الغرفة طقم العازلة الكهربائية | مشروع الخلية | EB110 | |
| 100 مم طبق ثقافة الخلية المعالجة TC | Corning | 353003 | |
| النابض جيني X-cell | Biorad | 165-2661 | |
| محلول Gentamicin | Sigma | G1397 | |
| أطباق قاع زجاجي 35 مم غير مطلي 1.5 | شركة MatTek | Corporation P35G-1.5-14-C حالة | |
| iMIC | TILL Photonics | هدف غمر الزيت (N 100X ، NA1.49) ، غرفة التسخين مع CO2< / sub> ، كاميرا للكشف عن فوتون واحد EMCCD (الإلكترون مضاعفة جهاز اقتران الشحنة) وعدسة 1.5X | |
| محلول بولي إل ليسين 0.1٪ | سيجما | P8920-100 مل | التخفيف عند 0.01٪ في الماء |
| RPMI 1640 متوسط GLUTAMAX | تقنيات Supplement Life | 61870-010 | |
| RPMI 1640 متوسطة ، بدون فينول أحمر (10 × 500 مل) تقنيات | الحياة | 11835-105 | دافئة في 37 درجة ؛ C حمام مائي قبل الاستخدام |
| خلايا الدم الحمراء للأغنام (SRBCs)Eurobio | DSGMTN00-0Q | محفوظة في Alsever buffer عند 4 درجات ؛ ج قبل الاستخدام |