نصف بروتوكولا لقياس التلامسات بين الخلايا في الطبقات الظهارية المجاورة في الأقراص الخيالية لجناح ذبابة الفاكهة الحية باستخدام نهج قائم على إعادة تكوين GFP.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نصف بروتوكولا لقياس التلامسات بين الخلايا في الطبقات الظهارية المجاورة في الأقراص الخيالية لجناح ذبابة الفاكهة الحية باستخدام نهج قائم على إعادة تكوين GFP.
يتم التحكم في نمو الأنسجة الجنينية ونمذجها إلى حد كبير عن طريق الإشارات المتبادلة محليا بين مجموعات الخلايا داخل الأنسجة نفسها. Cytonemes هي نوع من filopodia الإشارات التي تم تحديدها لأول مرة في ذبابة الفاكهة والتي تربط وتتوسط التبادل بين الخلايا المنتجة للإشارات والخلايا المستقبلة للإشارة. في القرص الخيالي لجناح ذبابة الفاكهة النامي ، تشارك السيتونيمات في تبادل الإشارات بين مجموعات متميزة من الخلايا داخل ظهارة القرص المناسب (DP) ، والتي ستشكل الجناح البالغ ، وكذلك بين خلايا DP والخلايا في الأنسجة المجاورة المرتبطة بالقرص. تتشابك Cytonemes مع الخلايا المستهدفة لتشكيل اتصالات غشائية حميمة.
هنا ، نقدم بروتوكولا لقياس الاتصال بوساطة السيتونيم بين خلايا DP وخلايا ظهارة الغشاء المحيط بالقبل المجاورة (PerM) ، والتي يتم فصلها عن خلايا DP بواسطة تجويف القرص ، باستخدام نهج إعادة تكوين GFP في أقراص الجناح الحي. باستخدام أنظمة GAL4-UAS و LexA-LexAop ، يتم التعبير عن الأجزاء التكميلية من انقسام GFP (spGFP1-10 ، spGFP11) ، كل منها مدمج في مجال الغشاء ل CD4 ، على جانبي تجويف القرص. ثم يتم استخدام تصوير مضان GFP المعاد تشكيله في مستحضرات قرص الجناح الحي بواسطة الفحص المجهري متحد البؤر لإنشاء أكوام صور يمكن من خلالها توطين مضان GFP المعاد تشكيله وقياسه كميا. باستخدام هذا النظام ، من الممكن التعبير المشترك عن الجينات المعدلة وراثيا لترميز البروتين أو تداخل الحمض النووي الريبي في الخلايا المنتجة للسيتونيم أو الخلايا المستهدفة لقياس تأثيرها على ملامسات خلايا DP-PerM. هذا النظام ، القابل للتكيف بسهولة مع الأنسجة الأخرى ، وبالتالي يمكن من تحديد العوامل المهمة لتكوين السيتونيم أو وظيفته.
يتم التحكم في تطور الأنسجة الجنينية بواسطة الخلايا الموجودة في "مراكز التنظيم" التي تشير إلى الخلايا البعيدة داخل الأنسجة ، وتتحكم في قراراتها بالتكاثر (أي النمو والانقسام) أو تبني مصائرمعينة 1. يتم التوسط في هذه الإشارات غير المستقلة للخلية بواسطة الروابط التي تنتجها تنظيم الخلايا المركزية التي تشكل تدرجات تركيز عبر الأنسجة وتثير استجابات تعتمد على التركيز. في كثير من الحالات ، يتم تسليم هذه الروابط أو التقاطها من خلال خيطة إشارات طويلة قائمة على الأكتين تسمى cytonemes التي تربط الخلايا المرسلة والمستقبلة للإشارات في الأنسجة2،3. تم اكتشاف السيتونيمات لأول مرة في ذبابة الفاكهة الجناح الخيالي4 ، كما تم التعرف على السيتونيمات في الثدييات والفقاريات الأخرى5،6،7،8،9. يعد الفهم الأفضل لدور السيتونيمات في إشارات الخلايا غير المستقلة ، بينما في مرحلة مبكرة ، أمرا بالغ الأهمية لفك تشفير كيفية تواصل الخلايا للتنظيم في الأنسجة وكيف يتم تعديل خطوط الاتصال هذه في مختلف الظروف المرضية ، بما في ذلك التشوهات التنموية والسرطان.
يمكن أن تمتد السيتونيمات من خلايا المصدر لتوصيل الروابط إلى الخلايا المستهدفة أو من الخلايا المستهدفة لتلقي روابط قريبة من مصادرها2،3. تقوم Cytonemes بإجراء اتصالات حميمة مع أهدافها ، حيث يعتقد أنها تشكل هياكل شبيهة بالمشبك ، حيث يمكن أن يحدث نقل الترابط3،10،11. يمكن أن يحدث هذا الاتصال بين أطراف السيتونيمات المصدر والهدف أو بين السيتونيمات وأجسام الخلايا3. على الرغم من عدم تمييزه على نطاق واسع ، إلا أن التصاق الخلية من خلال جزيئات الالتصاق أو من خلال تفاعلات المستقبل والترابط ، في بعض الحالات ، ضروري للتنشيط المناسب لأحداث الإشارات النهائية12،13،14 ، مما يجعل هذا جانبا مهما من بيولوجيا السيتونيم.
طبقت العديد من الدراسات تقنية "إعادة تشكيل GFP عبر الشركاء المتشابكين" (GRASP) لتحليل جهات اتصال cytoneme. تم تطوير هذه الطريقة لتحديد ورسم خرائط الشركاء المشبكيين في الأجهزة العصبية المعقدة15. يعتمد على التعبير عن الجزأين التكميليين من انقسام GFP (spGFP1-10 و spGFP11) ، كل منهما يندمج في المنطقة خارج الخلية لمجال الغشاء (على سبيل المثال CD4) ، في مجموعات مختلفة من الخلايا. إذا اتصلت أغشية البلازما للخلايا في هاتين المجموعتين بشكل مباشر ، فإنها تجلب المجالات التكميلية ل spGFP على مقربة ، مما يؤدي إلى إعادة تكوين مضان GFP. تم استخدام هذا النهج في ذبابة الفاكهة لتحديد وجود اتصالات السيتونيم بين الخلايا داخل قرص الجناح وبين قرص الجناح والأنسجة الأخرى القريبة12،16،17،18،19،20،21.
تصف هذه الورقة تطبيق GRASP على توصيف التلامسات بين طبقتين ظهاريتين متميزتين شكليا من القرص الخيالي لجناح ذبابة الفاكهة ، القرص المناسب (DP) والغشاء المحيط (PerM). تشكل هذه الطبقات الظهارية كيسا يحيط بالتجويف المركزي ، مع وجود خلايا DP العمودية الكاذبة على جانب واحد وخلايا PerM الحرشفية على الجانب الآخر ، وكلاهما مع أغشية قمي متجهة للداخل باتجاه التجويف (الشكل 1 أ). هناك بعض الأدلة على الإشارات العرضية بين الطبقتين22،23،24،25 ، وقد وثقنا مؤخرا إشارات من DP للتحكم في تكاثر خلايا PerM التي يتم بوساطتها بواسطة السيتونيمات القمية في DP21. يتضمن هذا البروتوكول استخدام أنظمة التعبير الجينات المعدلة وراثيا GAL4 / UAS و LexA / LexAop للتعبير عن الأجزاء التكميلية من spGFP المدمجة في CD4 على أغشية خلايا DP و PerM. يستخدم مضان GFP المعاد تكوينه لقراءة ملامسة الغشاء بين مجموعتي الخلايا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم استخدام برنامج تشغيل nubbin-GAL4 للتعبير عن CD4-spGFP1-10 على وجه التحديد في منطقة كيس الجناح في DP (الشكل 1 أ). يتم استخدام برنامج تشغيل PerM-LexA21 للتعبير عن CD4-spGFP11 على وجه التحديد في PerM (الشكل 1 أ). هذان النظامان للتعبير مستقلان عن بعضهما البعض ، مما يسمح بالتعبير المتزامن والمحدد للجينات المعدلة وراثيا المختلفة في DP و PerM (الشكل 1 ب ، ج).
يتضمن المخطط الجيني الأساسي عبور الذباب لتوليد يرقات من النمط الجيني nub-GAL4 / UAS-CD4-spGFP1-10. PerM-LexA / LexAop-CD4-spGFP11. كعنصر تحكم سلبي ، نترك الجين المعدل LexAop-CD4-spGFP11 . يمكن التعبير عن الجينات المعدلة وراثيا الأخرى (على سبيل المثال ، ترميز البروتين ، الحمض النووي الريبي المزدوج الشريطة) حسب الرغبة في طبقة DP (تحت سيطرة تسلسلات UAS ) أو في PerM (تحت سيطرة مشغل LexA).
هذا بروتوكول تصوير مباشر لا يمكن مقاطعته. يقدر تحضير المواد ب ~ 10 دقائق. لا ينبغي إجراء التشريح لأكثر من 20 دقيقة في المرة الواحدة قبل التصوير. يستغرق التصوير ~ 30 دقيقة ويجب ألا يستمر أكثر من ~ 1 ساعة. بالنسبة للحالات المتعددة أو العدد الكبير من العينات ، يجب تنفيذ الإجراء في جولات متعددة لضمان أفضل النتائج.
1. تحضير المواد
2. تشريح قرص الجناح وإعداد الشريحة
3. التصوير
4. تحليل الصور
× 100الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لاختبار فائدة إجراء GRASP لقياس التلامس بين خلايا DP و PerM ، قمنا بفحص أقراص الجناح لأربعة أنماط وراثية مختلفة: أقراص التحكم السلبي من النوع البري (النمط الجيني: w1118) والتي ستعرض فقط مستويات الخلفية من التألق الذاتي في قناة GFP. الأقراص التي تعبر عن CD4-spGFP1-10 في طبقة DP ، ولكنها تفتقر إلى الجين المعدل CD4-spGFP11 ، والذي سيظهر مستوى التألق الناتج عن GFP1-10 وحده (والذي توقعنا أن يكون ضئيلا ، حيث لا ينبغي أن يتألق GFP1-1026) ؛ الأقراص التي يتم فيها التعبير عن CD4-spGFP1-1...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تلعب السيتونيمات دورا مهما في توزيع الروابط ، والتحكم في نمو وتنظيم الأنسجة النامية. يحدث تبادل الإشارة حيث تقوم أطراف cytoneme بإجراء اتصالات غشائية حميمة مع أهدافها. في هذا البروتوكول ، نصف طريقة بسيطة لتحليل التلامسات بوساطة السيتونيم بين الطبقات الظهارية في قرص الجناح باستخدام تقنية GRASP.
تتطلب التقنية المعروضة هنا ، كحد أدنى ، أربعة مكونات - سائق GAL4 ، وسائق LexA ، والجينات المعدلة وراثيا تشفران اندماج CD4 لشظايا spGFP التكميلية تحت تحكم UAS و ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى أصحاب البلاغ مصالح متنافسة يعلنون عنها.
تم دعم هذا العمل من خلال منحة CIHR (PJT-162109) إلى D.H. M.J. حصل على منحة دكتوراه من مؤسسة معهد أبحاث عيادة مونتريال ومن برنامج البيولوجيا الجزيئية بجامعة مونتريال. يقر المؤلفون بشدة بمساعدة منصة IRCM للفحص المجهري والتصوير.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مجهر تشريح Discovery V12 | زييس | مجهر تشريح | |
| دومون # 55 ملقط ، نصائح علم الأحياء | أدوات العلوم الجميلة | 11255-20 | تشريح الملقط |
| EP-Slik (slik20358) | BDSC | Panneton et al. 2015 | سلالة ذبابة للتعبير عن سليك |
| فيجي | Schindelin J. et al. (2012) | برنامج تحليل الصور | |
| Hoechst 33342 | ثيرموفيشر العلمية | [ه3570 ]; | التصوير المباشر للبقع النووية |
| LexAop-CD4-spGFP11 < / م> | BDSC | 93018 | سلالة الذبابة |
| مجهر متحد البؤر LSM 700 ؛ | زييس | مجهر متحد البؤر | |
| nub-GAL4< / em> | مركز بلومنجتون ذبابة الفاكهة (BDSC) | 86108 | سلالة الذبابة |
| PerM-LexA | رامبو ، جوزيف وآخرون ، 2025 | سلالة الذبابة | |
| PYREX 9-منخفض زجاج بقعة لوحة | كورنينج لايف ساينسز | 7220-85 | لجمع وغسل اليرقات |
| ذبابة الفاكهة المتوسطة من شنايدر | ثيرموفيشر العلمية | 21720024 | وسيط التصوير الحي |
| فواصل التصوير SecureSeal ، 8 آبار ، سمك 0.12 مم ؛ | جريس بيو لابز | 654008 | فاصل |
| طقم مطاط صناعي من السيليكون SYLGARD 184 | سيلجارد | 3097358-1004 | لصنع لوحات التشريح |
| UAS-CD4-spGFP1-10 < / م> | BDSC | 93017 | سلالة الذبابة |
| زن بلاك | زييس | برنامج الاستحواذ |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.