אנו מתארים פרוטוקול למדידת מגעים בין תאים בשכבות אפיתל סמוכות בדיסקים דמיוניים חיים של כנפי דרוזופילה באמצעות גישה מבוססת בנייה מחדש של GFP.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
אנו מתארים פרוטוקול למדידת מגעים בין תאים בשכבות אפיתל סמוכות בדיסקים דמיוניים חיים של כנפי דרוזופילה באמצעות גישה מבוססת בנייה מחדש של GFP.
צמיחה ודפוס של רקמות עובריות נשלטים במידה רבה על ידי אותות המוחלפים באופן מקומי בין אוכלוסיות תאים בתוך הרקמות עצמן. ציטונמים הם סוג של פילופודיה איתות שזוהה לראשונה בדרוזופילה המחברים ומתווכים חילופי תאים מייצרי אותות ומקבלים אותות. בדיסק הדמיוני המתפתח של כנף דרוזופילה, ציטונמים מעורבים בחילופי אותות בין אוכלוסיות נפרדות של תאים בתוך אפיתל הדיסק הנכון (DP), אשר יהווה את הכנף הבוגרת, כמו גם בין תאי DP לתאים ברקמות הקשורות לדיסק סמוך. ציטונמים מסנפסים עם תאי מטרה ליצירת מגעים אינטימיים של הממברנה.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לכימות מגע בתיווך ציטונם בין תאי DP לתאים של אפיתל הממברנה הפריפודיאלית (PerM) הסמוך, המופרד מתאי ה-DP על ידי לומן הדיסק, באמצעות גישת בנייה מחדש של GFP בדיסקי כנף חיים. באמצעות מערכות GAL4-UAS ו-LexA-LexAop, מקטעים משלימים של GFP מפוצל (spGFP1-10, spGFP11), שכל אחד מהם התמזג לתחום הטרנסממברני של CD4, מתבטאים משני צידי לומן הדיסק. הדמיה של פלואורסצנטי GFP משוחזר בתכשירי דיסק כנף חי על ידי מיקרוסקופיה קונפוקלית משמשת לאחר מכן ליצירת ערימות תמונות שמהן ניתן למקם ולכמת פלואורסצנטיות GFP משוחזרת. באמצעות מערכת זו ניתן לבטא במשותף טרנסגנים של קידוד חלבון או הפרעות RNA בתאים המייצרים ציטונם או בתאי מטרה כדי לאמוד את השפעתם על מגעי תאי DP-PerM. מערכת זו, הניתנת להתאמה בקלות לרקמות אחרות, מאפשרת זיהוי של גורמים חשובים להיווצרות או תפקוד ציטונמים.
התפתחות הרקמות העובריות נשלטת על ידי תאים הממוקמים ב'מרכזי ארגון' המאותתים לתאים מרוחקים בתוך רקמה, ושולטים בהחלטותיהם להתרבות (כלומר, לגדול ולהתחלק) או לאמץגורלות מסוימים. איתות תאים לא אוטונומי זה מתווך על ידי ליגנדים המיוצרים על ידי ארגון תאי מרכז היוצרים שיפועי ריכוז דרך הרקמות ומעוררים תגובות תלויות ריכוז. במקרים רבים, ליגנדים אלה מועברים או נאספים באמצעות פילופודיה איתות מבוססת אקטין ארוכה הנקראת ציטונמים המחברים בין תאים שולחי ומקבלים אותות ברקמות 2,3. ציטונמים שהתגלו לראשונה בדיסק הדמיוני של כנף דרוזופילה4, זוהו גם ביונקים ובבעלי חוליות אחרים 5,6,7,8,9. הבנה טובה יותר של תפקידם של ציטונמים באיתות לא אוטונומי של תאים, בשלב מוקדם, היא חיונית לפענוח האופן שבו תאים מתקשרים כדי להתארגן לרקמות וכיצד קווי תקשורת אלה משתנים במצבים פתולוגיים שונים, כולל מומים התפתחותיים וסרטן.
ציטונמים יכולים להתרחב מתאי מקור כדי להעביר ליגנדים לתאי מטרה או מתאי מטרה כדי לקבל ליגנדים קרובים למקורותיהם 2,3. ציטונמים יוצרים מגעים אינטימיים עם המטרות שלהם, שם הם נחשבים ליוצרים מבנים דמויי סינפסה, שבהם העברת ליגנד יכולה להתרחש 3,10,11. מגע זה יכול להתרחש בין קצות ציטונמי המקור והמטרה או בין ציטונמים לגופי תאים3. למרות שאינה מאופיינת בהרחבה, הידבקות תאים באמצעות מולקולות הידבקות או באמצעות אינטראקציות קולטן-ליגנד נחוצה, במקרים מסוימים, להפעלה נכונה של אירועי איתות במורד הזרם 12,13,14, מה שהופך את זה להיבט חשוב של ביולוגיה של ציטונמה.
מספר מחקרים יישמו את טכניקת "בנייה מחדש של GFP על פני שותפים סינפטיים" (GRASP) לניתוח מגעי ציטונם. שיטה זו פותחה לזיהוי ומיפוי שותפים סינפטיים במערכות עצבים מורכבות15. הוא מבוסס על ביטוי של שני השברים המשלימים של GFP מפוצל (spGFP1-10 ו-spGFP11), שכל אחד מהם התמזג לאזור החוץ-תאי של תחום טרנסממברני (למשל של CD4), באוכלוסיות שונות של תאים. אם ממברנות הפלזמה של תאים בשתי האוכלוסיות הללו באות במגע ישיר, זה מביא את התחומים המשלימים של spGFP לקרבה, מה שמוביל לבנייה מחדש של הקרינה של GFP. גישה זו שימשה בדרוזופילה כדי לזהות את קיומם של מגעי ציטונמה בין תאים בתוך דיסק הכנף ובין דיסק הכנף לרקמות אחרות הצמודות זו לזו 12,16,17,18,19,20,21.
מאמר זה מתאר את היישום של GRASP לאפיון מגעים בין שתי שכבות אפיתל נבדלות מורפולוגית של הדיסק הדמיוני של כנף הדרוזופילה, הדיסק הנכון (DP) והממברנה הפריפודיאלית (PerM). שכבות אפיתל אלה יוצרות שק המקיף לומן מרכזי, כאשר תאי ה-DP העמודיים הפסאודוסטאריים ממוקמים בצד אחד ותאי ה-PerM הקשקשיים בצד השני, שניהם עם הממברנות האפיקליות שלהם פונות פנימה לכיוון הלומן (איור 1A). ישנן עדויות מסוימות לאיתות טרנס-לומנלי בין שתי השכבות 22,23,24,25, ולאחרונה תיעדנו איתות מה-DP כדי לשלוט בהתפשטות של תאי PerM המתווכים על ידי ציטונמים אפיקליים ב-DP 21. פרוטוקול זה כולל שימוש במערכות ביטוי הטרנסגנים GAL4/UAS ו-LexA/LexAop כדי לבטא מקטעים משלימים של spGFP שהתמזגו ל-CD4 על הממברנות של תאי DP ו-PerM. הוא משתמש בפלואורסצנטיות GFP משוחזרת כדי לקרוא מגע ממברנה בין שתי אוכלוסיות התאים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דוחף nubbin-GAL4 משמש לביטוי CD4-spGFP1-10 במיוחד באזור נרתיק הכנף של ה-DP (איור 1A). דוחף PerM-LexA21 משמש לביטוי CD4-spGFP11 במיוחד ב-PerM (איור 1A). שתי מערכות הביטוי הללו אינן תלויות זו בזו, ומאפשרות ביטוי בו-זמני וספציפי של טרנסגנים שונים ב-DP ו-PerM (איור 1B,C).
התוכנית הגנטית הבסיסית כוללת הכלאה של זבובים ליצירת זחלים של הגנוטיפ nub-GAL4/UAS-CD4-spGFP1-10; PerM-LexA/LexAop-CD4-spGFP11. כבקרה שלילית, אנו משאירים את הטרנסגן LexAop-CD4-spGFP11 . טרנסגנים אחרים (למשל, קידוד חלבון, RNA דו-גדילי) יכולים להתבטא כרצונם בשכבת ה-DP (בשליטת רצפי הכטב"מים ) או ב-PerM (בשליטת אופרטור LexA).
זהו פרוטוקול הדמיה חיה שלא ניתן להפריע לו. הכנת החומר מוערכת ב~10 דקות. אין לבצע נתיחות יותר מ-20 דקות בכל פעם לפני ההדמיה. ההדמיה אורכת ~30 דקות ולא אמורה להימשך יותר מ~1 שעה. עבור מספר תנאים או מספר גבוה של דגימות, יש לבצע את ההליך במספר סבבים כדי להבטיח את התוצאות הטובות ביותר.
1. הכנת חומר
2. חיתוך דיסק כנף והכנת שקופיות
3. הדמיה
4. ניתוח תמונות
× 100הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי לבחון את התועלת של נוהל GRASP למדידת מגעים בין תאי DP ו-PerM, בחנו דיסקי כנף של ארבעה גנוטיפים שונים: דיסקי בקרה שלילית מסוג פרא (גנוטיפ: w1118) שיציגו רק רמות רקע של אוטופלואורסצנטיות בערוץ GFP; דיסקים המבטאים את CD4-spGFP1-10 בשכבת ה-DP, אך חסרים את הטרנסגן CD4-spGFP11, שיראה את רמת הקרינה המיוצרת על ידי GFP1-10 בלבד (שציפינו שתהיה זניחה, מכיוון ש-GFP1-10 לא אמור להאיר26); דיסקים שבהם CD4-spGFP1-10 ו-CD4-spGFP11 באים לידי ביטוי ב-DP ו-PerM, בהתאמה (אי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ציטונמים ממלאים תפקיד חשוב בהפצת ליגנדים, ושולטים בצמיחה ובארגון של רקמות מתפתחות. חילופי אותות מתרחשים במקום שבו קצות ציטונם יוצרים מגעים אינטימיים של הממברנה עם המטרות שלהם. בפרוטוקול זה, אנו מתארים שיטה פשוטה לניתוח מגעים בתיווך ציטונמה בין שכבות אפיתל בדיסקת הכנף באמצעות טכניקת GRASP.
הטכניקה המוצגת כאן דורשת, לכל הפחות, ארבעה רכיבים - מנהל התקן GAL4, דרייבר LexA ושני הטרנסגנים המקודדים היתוך CD4 של מקטעי spGFP המשלימים תחת בקרת UAS ו-LexAop
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים מתחרים להצהיר עליהם.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק CIHR (PJT-162109) ל-D.H. M.J. החזיק במלגת דוקטורט מקרן Institut de Recherches Cliniques de Montréal ומהתוכנית לביולוגיה מולקולרית של אוניברסיטת מונטריאול. המחברים מודים מאוד על הסיוע של פלטפורמת המיקרוסקופיה וההדמיה של IRCM.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| דיסקברי V12 מיקרוסקופ דיסקציה | צייס | מיקרוסקופ דיסקציה | |
| דומונט #55 מלקחיים, טיפים לביולוגיה | כלים מדעיים עדינים | 11255-20 | ניתוח מלקחיים |
| EP-Slik (slik20358) | BDSC | Panneton et al. 2015 | זן זבוב לשאיבת סליק |
| פיג׳י | Schindelin J. et al. (2012) | תוכנה לניתוח תמונות | |
| הוכסט 33342 | תרמו-פישר סיינטיפיק | H3570 | הדמיה חיה כתם גרעיני |
| LexAop-CD4-spGFP11 | BDSC | 93018 | זן זבוב |
| מיקרוסקופ קונפוקלי LSM 700 | צייס | מיקרוסקופ קונפוקלי | |
| nub-GAL4 | מרכז המניות בלומינגטון דרוזופילה (BDSC) | 86108 | זן זבוב |
| PerM-LexA | רמבו, יוסף ואחרים, 2025 | זן זבוב | |
| פלטת ספוט זכוכית PYREX 9-שקע | קורנינג מדעי החיים | 7220-85 | לאיסוף ושטיפת זחלים |
| מדיום הדרוזופילה של שניידר | תרמו-פישר סיינטיפיק | 21720024 | מדיום הדמיה חיה |
| מרווחי הדמיה SecureSeal, 8 בארות, עובי 0.12 מ"מ | גרייס ביו-לאבס | 654008 | מרווח |
| SYLGARD 184 ערכת אלסטומר סיליקון | סילגארד | 3097358-1004 | להכנת לוחות חיתוך |
| UAS-CD4-spGFP1-10 | BDSC | 93017 | זן זבוב |
| זן שחור | צייס | תוכנת רכישה |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.