Phagocytosis היא פונקצית תאים עיקרית שמתחילה עם ההכרה ומחייבת של חומר על פני שטח קולטנים, אשר לאחר מכן מוביל ההפנמה השפל של חומר הבליעה. בעוד אאוקריוטים חד תאיים כגון discoideum Dictyostelium עובש אמבות להשתמש phagocytosis האכלה על חיידקים, יצורים עילאיים התפתחו עם תאים מקצועיים. המקרופאגים או תאים דנדריטים הם קו ההגנה הראשון נגד פתוגנים שונים רקמות ואיברים, והם חיוניים להפעיל את המערכת החיסונית אדפטיבית דרך הייצור מצגת אנטיגן ציטוקינים 1-4. בנסיבות מסוימות phagocytosis יכולה להתבצע על ידי תאי phagocytic הלא מקצועיים, למשל, אנדותל ותאי אפיתל. תהליך זה חשוב לשמור על הומאוסטזיס במהלך פיתוח בבגרות עבור מחזור שיפוץ רקמות בריאות. לבסוף, פגוציטים מיוחדים כגון תאי Sertoli ב testis או ברשתיתתאי אפיתל הפיגמנט הם פגוציטים חזקים מאוד 5.
היווצרות של phagosome שבו השפלה של מיקרואורגניזמים או פסולת הסלולר מתרחשת מתחיל עם אשכולות של קולטנים phagocytic על פני השטח של התא phagocytic. אירועים Downstream איתות הבאים אשכולות של קולטנים opsonic כגון קולטנים Fc (FCR) או קולטני משלימים (CRS) כבר מאופיין היטב. עם זאת, ישנם גם רבים קולטנים שאינם opsonic כולל קולטנים דמוי אגרה (TLRs), לקטינים, קולטנים מנוז ואת הקולטנים נבלות. קולטנים אלה מכירים הקובעים על פני החלקיקים כגון שאריות מנוז או פוקוז, phosphatidylserine, ו lipopolysaccharides 1,6-9.
פתוגן או תא פסול הכרה כרוכה קשירה באשכולות של כמה סוגים של קולטן phagocytic, אשר לאחר מכן להוביל שיפוץ יקטין אינטנסיבי וחולף. בשנת exocytosis במקביל, המוקד של תאיים תאייםts תורמת לשחרור מתח הממברנה חשוב phagocytosis יעיל של חלקיקים גדולים. אירועי האיתות המובילים דפורמציה פילמור הקרום תקטין נותחו במודלים ניסיוניים שהפעילו קולטן phagocytic יחיד. במהלך phagocytosis FCR בתיווך, יש פילמור אקטין אינטנסיבי כי מוסדרת GTPases קטן (RAC, Cdc42). בין effectors הזרם שלהם, חלבון התסמונת ויסקוט-אולדריץ '(WASP) מוביל ההפעלה של החלבון-קשור יקטין 2/3 מורכבים (Arp2 / 3) כי nucleates סיבי יקטין 1,2,4,10. הייצור המקומי של phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate (PI (4,5) P 2) הוא חיוני עבור פילמור אקטין הראשוני שמניע היווצרות מדומות. המרה PI (3,4,5) P 3 נדרשה להארכת מדומות ו phagosome סגר 11. מסלולים כמה לתרום היעלמות PI (4,5) P 2. ניתוק הראשי של קינת פוספט phosphatidylinositolSES (PIPKIs) מן PI מעצרים phagosome (4,5) P 2 סינתזה. שנית, זה יכול להיות פוספורילציה ויאכל על פי מעמד ואני PI3K קינאזות (PI3K) והמיר ב PI (3,4,5) P 3 12. תפקיד phosphatases ו phospholipases גם כבר גלום במסחר PI (4,5) הידרוליזה P 2 והסרת F- יקטין במהלך phagocytosis בתאי יונקים וב Dictyostelium 13,14. ה- C פוספוליפאז (PLC) δ hydrolyzes PI (4,5) P 2 לתוך diacylglycerol ופוספט טריס 1,4,5--אינוזיטול. לצרכן (4,5) P 2 ו PI (3,4,5) OCRL phosphatase P 3 (תסמונת oculocerebrorenal של Lowe) גם היה מעורב היווצרות phagosome. היווצרות מקומית מדויקת של F-תקטין depolymerization החברה מוסדרת היטב במרחב ובזמן ואנחנו הראינו גיוס של תאים תאיים חשוב לספק מקומי phosphatase OCRL, ובכך לתרום depolymerization יקטין המקומי בבסיס כוס phagocytic 13,15. לשם כך, השתמשנו הגדרת הניסוי המתוארת כאן.
שחקני המנגנון ומולקולריים הנדרשים לסגירת phagosome ו scission הקרום להישאר מוגדרים היטב בגלל קשיי הדמית ניטור באתר של סגירת phagosome. עד לאחרונה, phagocytosis נצפתה על תאים קבוע או לחיות להפנים חלקיקים על פני הגב שלהם או על צדם, מה שהופך את ויזואליזציה בזמן של האתר של סגירת phagosome קשה. בנוסף, שיטות קיבוע יכולות לגרום הכחשה של ממברנות להטות את התוצאות על רחבת pseudopodia וסגירה. לעומת זאת, assay כי הקמנו ולתאר כאן מאפשר לנו לדמיין רחבה מדומות וצעד סגירת phagocytosis בתאים חיים 13, המבוסס על מיקרוסקופיה החזרה הגמורה (TIRFM) 16. טכניקה אופטית זו משתמשת גל חולף לרגש fluorophores באזור דק על הממשק בין שקוף כךהמכסה (coverslip) ו- (תרבית תאים בינוניים) נוזלי. העובי של עומק העירור הוא סביב 100 ננומטר מן המשטח המוצק, המאפשר הדמיה של אירועים מולקולריים קרובים קרום הפלזמה. TIRFM מאפשר יחס אות רקע גבוה, ומגביל את הקרינה מחוץ פוקוס שנאספו ואת cytotoxicity בשל התאורה של תאים.
ניצול של TIRFM, פיתחנו את "assay סגירת phagosome" שבה coverslips מופעלים עם ליזין פולי ומצופה אז עם כדוריות דם אדומות-opsonized IgG (IgG-SRBCs). המקרופאגים להביע חלבונים מתויגים fluorescently הזמני של עניין מותרים אז לבלוע את IgG-SRBCs. בעוד תאים לנתק את חלקיקי היעד המאוגדים הלא קוולנטית אל משטח זכוכית, קצות pseudopods ניתן להבחין והקליט במצב TIRF. רכישות TIRF משולבים עם רכישות במצב epifluorescence, לאחר העברת מיקרומטר בשלב 3 לעיל, המאפשר מולualization של בסיס ספל phagocytic. תוספת של תרופות תרופתיות כגון אלה עיכוב תקטין או dynamin במהלך התהליך אפשרית גם לנתח עוד את התהליך ברמה המולקולרית.
הפרוטוקול המתואר בפירוט כאן הוא עבור קו תא מקרופאג murine RAW264.7 וחלקיקי opsonized, אבל כמעט, זה יכול להיות מותאם לכל תא phagocytic אחר ועם מטרות אחרות כגון חרוזים. שיטה זו תאפשר אפיון טוב יותר של הרגולציה בזמן ובמרחב של השחקנים המולקולריים המעורבים רחבים מדומות וסגירת phagosome במהלך תהליכי phagocytic שונים.