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Research Article
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Nous proposons une méthode basée sur la formation d' image par immunofluorescence pour la localisation spatiale et temporelle de ERK actif dans le disséqué C. gonades elegans. Le protocole décrit ici peut être adapté à la visualisation de toute signalisation ou d'une protéine structurelle du C. elegans gonades, pourvu d' un réactif d'anticorps convenable est disponible.
Le signal extracellulaire évolutivement conservée transduction voie RTK-RAS-ERK est une importante cascade de kinases de signalisation qui contrôle les processus cellulaires et de développement multiples principalement par l' activation de ERK, la kinase terminale de la voie. réglementation stricte de l'activité ERK est essentielle pour le développement normal et l'homéostasie; résultats ERK trop actifs dans la prolifération cellulaire excessive, tandis que underactive ERK provoque la mort cellulaire. C. elegans est un système modèle puissant qui a aidé caractériser la fonction et la régulation de la voie de signalisation RTK-RAS-ERK au cours du développement. En particulier, la voie RTK-RAS-ERK est essentielle pour C. elegans développement de la lignée germinale, qui est l'objet de cette méthode. En utilisant des anticorps spécifiques à la forme active, diphosphorylé de ERK (dpERK), le modèle de localisation stéréotypée peut être visualisé au sein de la lignée germinale. Parce que ce modèle est à la fois spatialement et temporellement controlled, la capacité de dosage reproductible dpERK est utile pour identifier les régulateurs de la voie qui affectent dpERK la durée du signal et de l'amplitude et le développement ainsi germinale. Ici , nous démontrons comment réussir à disséquer, tache, et l' image dpERK dans le C. gonades elegans. Ce procédé peut être adapté pour la localisation spatiale d'une signalisation ou d'une protéine structurale du C. elegans gonades, fourni un anticorps compatible avec immunofluorescence est disponible.
Le récepteur de la tyrosine kinase (RTK) -Rat Sarcome (RAS) de signal -Extracellular Regulated Kinase (ERK) , de la voie relaie des signaux extracellulaires à travers une cascade de kinase conservée qui se traduit par la phosphorylation et l' activation de ERK 03/01. Les protéines ERK sont membres du conservée de sérine / thréonine MAP-proline dirigée (Mitogene protéine activée) de la famille des kinases, et sont directement actionnés par MEK par l' intermédiaire d'une phosphorylation double de la thréonine (T) et la tyrosine (Y) du motif TEY conservé. ERK actif (appelé diphosphorylé ERK ou dpERK) régule ensuite de nombreux processus cellulaires et de développement par sa phosphorylation d'une pile de substrats en aval 1-3. Ainsi , l' activité de ERK anormale conduit à de nombreuses cellules et les défauts de développement 4-7.
Une réglementation stricte de l'activité ERK est essentielle pour le développement normal: dans les systèmes mammifères trop d'activité ERK entraîne excessive de premier plan de la prolifération cellulaireà la croissance tumorigène; trop peu d' activité conduit à la mort cellulaire 4,6. En outre, les variations de la durée de l' activité ERK peuvent également conduire à des résultats distincts: dans les cellules PC12, l' activation ERK pendant 30 minutes ou moins induit la prolifération cellulaire, mais l' activation ERK pendant 60 minutes ou plus induit une différenciation neuronale 8,9. réglementation stricte de l'activité ERK est donc clairement essentiel pour le développement normal et l'homéostasie.
C. elegans est un système de modèle puissant et génétiquement malléable pour disséquer la fonction et la régulation de la voie de signalisation RTK-RAS-ERK 3,10-15. Par rapport aux systèmes de mammifères, qui contiennent de multiples gènes pour la RAS et ERK, C. elegans contient un gène RAS (let-60) et d' un gène de ERK (MPK - 1), ce qui rend ce système génétiquement plus facile à disséquer , dans lequel la fonction de cette voie 3,10-14. C. elegans germinale est essentiellement un tube qui consiste en mitosedes cellules souches , à son extrémité distale et d' ovocytes matures , à son extrémité proximale (figure 1) 16. Les cellules germinales initient la méiose juste en amont de la zone de mitotique distale, et le progrès à travers une prophase méiotique prolongée (pachytène), après quoi ils commencent à se former dans des ovocytes de la région de boucle, finalement subir la maturation ovocytaire dans la région proximale 16.
Les études génétiques provenant de plusieurs laboratoires, dont le nôtre, ont montré que la voie RTK-RAS-ERK est essentielle pour le développement de la lignée germinale en C. elegans 12,13,15,17-19. Plus précisément, nous avons constaté que les contrôles de ERK et coordonnées au moins neuf processus biologiques distincts au cours du développement de la lignée germinale, allant des commutateurs de développement tels que l' apoptose des cellules germinales à la cellule processus biologiques tels que 11,18 de croissance de l' ovocyte. Tout comme dans les systèmes de mammifères, trop d' activité ERK dans le C. elegans résultats germinales dans la production de plusieurs petits ovocytes, tandis que trop lirésultats de l' activité TTLE dans une grande ovocyte 11. Ainsi une réglementation stricte des dpERK est essentielle pour le développement de la lignée germinale normale. La forme active de ERK, comme visualisé par un anticorps spécifique de dpERK, affiche une dynamique modèle stéréotypé, bimodal localisation: dpERK est élevé au cours de la mi-pachytène (Zone 1, Figure 1), faible dans la région de la boucle et haute de nouveau en maturité oocytes (zone 2, figure 1). Récemment, nous avons constaté que la nutrition agit à travers le facteur de croissance de l' insuline-like receptor-1 (daf-2) pour activer ERK dans la zone 1 12; les travaux antérieurs ont montré que le signal de spermatozoïdes (via le récepteur tyrosine kinase éphrine) active ERK dans la zone 2 13.
Étant donné que les fonctions ERK actifs comme un rhéostat dans la lignée germinale pour réguler la croissance de l'ovocyte, la localisation spatiale et temporelle, ainsi que l'amplitude des dpERK, est la clé de la compréhension de son aboutissement normal de signalisation. Utilisation de la méthode décrite ici, les changements dans lalocalisation stéréotypée de dpERK peut être facilement contrôlé et les prévisions dérivées sur l'impact des perturbations environnementales ou génétiques sur l'activité de ERK et donc la fonction. Ainsi, le dosage de dpERK permet une compréhension globale de son rôle au cours du développement de la lignée germinale.
Le protocole décrit ici est surtout pour le système modèle invertébré C. elegans, et suit toutes les règles éthiques fixées par l'institution.
1. Entretien des animaux
2. Dissection des adultes Worms pour l'obtention gonades
3. gonades Fixation
4. Blocage et traitement Anticorps primaire
5. Traitement secondaire Anticorps
6. Assemblage Diapositives et imagerie
Dans WT adultes animaux hermaphrodites, dpERK est généralement visualisé dans la région mi-pachytène, Zone 1, et dans les ovocytes les plus matures de -1 à -4 ou -5 (Zone 2). Perturbations dans ce modèle d'activation reflètent les changements à la voie de signalisation. Lignées germinales femelles ne précisent pas le sperme, et donc ne pas afficher l' activation de ERK dans la zone 2, avec seulement une activation faible dans la zone 1. Ils sont représentés à la figure 5.

Figure 1: C. elegans image de contraste interférentiel différentiel (DIC) d'un hermaphrodite adulte avec bras gonades en forme de U celle décrite avec la ligne blanche germinale Morphologie.. L'adulte gonade hermaphrodite contient des cellules mitotiques à l'extrémité distale. Les cellules en mitose entrer la méiose et le progrès par la méiose (pachytène) développer en mature oocytes dans la gonade proximale. Zone 1 et Zone 2 marque la localisation stéréotypée de dpERK dans une gonade hermaphrodite adulte. Echelle:. 20 pm S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2: Démonstration de positions de l' aiguille au cours de dissections Gauche:. Photo d'une dissection en cours. A droite:. Positions d'aiguilles en référence au ver S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3: Démonstration de Agarose Préparation de la lame. (A) Placez un lengthwis de bandee sur 2 lames de microscope propres. Placez une lame de microscope propre et fraîche entre les deux lames avec le ruban comme indiqué. Les trois diapositives sont à côté de l'autre sens de la longueur. (B) Ajouter fondue agarose à la diapositive dans le centre. (C) Placer une lame de microscope fraîche perpendiculaire à, et au - dessus de la glissière médiane, portant la goutte d'agarose. ( D) laisser l'agarose se solidifier. (E) Retirez le chariot supérieur en laissant derrière le pad agarose solidifié. Utilisez la lame de fond avec le tampon d' agarose pour montage lignées germinales disséqués et colorées. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4: Imagerie du Diapositives comme Montage Montage d'un type germinale sauvage avec DAPI (t.op) et dpERK ( en bas) canal. Images prises à 63X avec chevauchement des frontières, des boîtes blanches pour panneau A et B et les boîtes vertes pour le panneau B et C. Le DAPI et dpERK images pour chaque panneau ont été prises simultanément dans deux canaux différents. L'image assemblée est représentée sur la figure 5A. Barre d' échelle:. 20 pm S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5: Dynamique temporelle / Activation spatiale de ERK. (AC) WT (N2) adulte (24 heures après l' étape à mi-L4 du développement) lignées germinales hermaphrodites colorées pour l' ADN (B, DAPI, blanc) et dpERK (C, rouge). Le signal dpERK dans la zone 1, la région pachytène et Zone 2, les ovocytes matures est mis en évidence. (DF)brouillard-2 (oz40) lignées germinales femelles (à 8 h passé de la scène mi-L4 du développement) colorées pour l' ADN (E, DAPI) et dpERK (F). Les jeunes femmes affichent lignées germinales faible dpERK dans la zone 1, et dans un seul ovocyte d'une manière indépendante de sperme. Zone 2 est dépendante du sperme, et donc absent dans la lignée germinale femelle. Barre d' échelle:. 20 pm S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Les auteurs ont déclaré qu’il n’existe pas d’intérêts concurrents.
Nous proposons une méthode basée sur la formation d' image par immunofluorescence pour la localisation spatiale et temporelle de ERK actif dans le disséqué C. gonades elegans. Le protocole décrit ici peut être adapté à la visualisation de toute signalisation ou d'une protéine structurelle du C. elegans gonades, pourvu d' un réactif d'anticorps convenable est disponible.
Le travail dans le laboratoire d’Arur est soutenu par des subventions des National Institutes of Health, NIHGM98200 ; Institut de recherche sur la prévention du cancer du Texas, CPRIT RP160023 ; le prix de recherche de l’American Cancer Society (ACS RSG014-044-DDC) ; et par les fonds Anna Fuller.
| Agarose | Sigma Inc. | A9539 | Dissoudre 2 g dans 100 mL pour obtenir la solution à 2 % |
| Plat de montre en verre à fond plat | Agar Scientific | AGL4161 | Nous utilisons du verre car les gonades disséquées collent souvent aux aiguilles en plastique |
| de 25 g Seringues | BD PrecisionGlide | 305122 | |
| (peut être de 1 ou 5 ml) | Seringues BD | 1 mL : BD 309659 | |
| Lames de microscope (25 x 75 x 1,0 mm) | Fisherbrand | 12-550-343 | |
| Lamelles (24 x 50 mm) | Corning | 2935-245 | |
| Tube conique en verre 5 mL | Corning | 8060-5 | |
| Pipette Pasteur jetable 9" | Fisherbrand | 13-678-20D | |
| Centrifugeuse | de paillasse | ||
| clinique Tubes en verre (6 x 50 mm) | Fisherbrand | 14-958-A | |
| *M9 solution | |||
| Lévamisole | Sigma | L9756 | |
| 3 % Paraformaldéhyde (PFA) | Services de microscopie électronique | 17500 | Obtenu sous forme de solution à 16 % dans des ampoules et dilué à 3 % dans un tampon de phosphate de potassium |
| 1x PBS-T | 1x PBS avec 0,1 % Tween 20 | ||
| Marbre | Services de microscopie électronique | 18510 | |
| Chèvre normale sérum (NGS) | Signalisation cellulaire | 5425 | Dilué à 30 % dans 1x anticorps PBS-T |
| MAPKYT (dpERK)  ; | Sigma Inc. | M9692 | Dilution 1:400 dans 30 % |
| NGS Anticorps secondaire | Invitrogen | A-11005 | Dilution 1:500 dans 30 % NGS |
| DAPI | Sigma | D9542 | |
| Vectashield | Vector Labs | H-1000 | |
| *M9 Recette | du tampon | 3 g KH2PO4, 6 g Na2HPO4, 5 g de NaCl, 1 mL 1 M de MgSO4, H2O à 1 L. | |
| **PBS (1x) | 8 g de NaCl, 0,2 g de KCl, 1,44 g de Na2HPO4, 0,24 g de KH2PO<>4, 0,133 g de CaCl2, 0,10 g de MgCl2, H2O à 1 L de | ||
| milieu de croissance pour nématodes (NGM) | 3 g de NaCl, 17 g de gélose, 2,5 g de peptone, 975 mL d’eau dans une fiole Erlenmayer de 2 L. Autoclave pendant 50 min. Refroidir et ajouter 1 mL de 1 M de CaCl2, 1 mL de cholestérol 5 mg/mL, 1 mL de 1 M de MgSO4 et 25 mL de 1 M de KPO4. |