クラスリン媒介性エンドサイトーシスは、シグナル伝達受容体を含む多くのタンパク質を内部化する急速で非常に動的なプロセスです。ここで説明するプロトコルは、個々のエンドサイトーシスイベントの動態を直接視覚化します。これは、エンドサイトーシス機構のコアメンバーがどのように互いに協調し、タンパク質カーゴがこのプロセスにどのように影響するかを理解するために不可欠です。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
方法論記事
クラスリン媒介性エンドサイトーシスは、シグナル伝達受容体を含む多くのタンパク質を内部化する急速で非常に動的なプロセスです。ここで説明するプロトコルは、個々のエンドサイトーシスイベントの動態を直接視覚化します。これは、エンドサイトーシス機構のコアメンバーがどのように互いに協調し、タンパク質カーゴがこのプロセスにどのように影響するかを理解するために不可欠です。
多くの重要なシグナル伝達受容体は、クラスリン媒介性エンドサイトーシス(CME)のよく研究されたプロセスを通じて内在化されます。エンドサイトーシスの全体的な変化を測定する従来の細胞生物学的アッセイでは、CMEに関与する30を超える既知の成分が特定されており、生化学的研究により、これらの成分の多くの相互作用マップが生成されています。しかし、CMEは非常にダイナミックなプロセスであり、その制御は複雑で繊細であることがますます明らかになっています。この原稿では、全反射蛍光法(TIRF)顕微鏡を使用して、クラスリン媒介エンドサイトーシス機構の成分のダイナミクスを、生細胞内で、このプロセスを媒介する個々のイベントのレベルでリアルタイムに直接視覚化する方法について説明します。このアプローチは、生理学的調節に見られるように、エンドサイトーシスを全球的にブロックすることなく、エンドサイトーシスを変化させる可能性のある微妙な変化を解明するために不可欠です。この手法を使用して、新たな関心領域、つまり、異なるクラスリン被覆ピット(CCP)のダイナミクスを調節する貨物組成の役割を分析することに焦点を当てます。このプロトコールは、広く利用可能なさまざまな蛍光プローブと互換性があり、細胞表面から内在化される多くのカーゴ分子のダイナミクスの可視化に適用できます。
クラスリン依存性エンドサイトーシス(CME)の過程は、小胞1-3に貨物を収集し、原形質膜を操作するクラスリン媒介エンドサイトーシス機構の多くのコンポーネントの時宜を得た到着時に依存している。 CMEは、膜が変形し、エンドサイトーシス1の発生期の現場で一緒になる貨物アダプタータンパク質によって開始されます。これらのタンパク質は、クラスリン被覆ピット(CCP)4を形成し 、かご状構造に組み立てるコートタンパク質クラスリンを募集。 CCPが完全に球状に組み立てられると、膜の切断は、主に大規模なGTPアーゼの作用を介して、ダイナミンは、無料のクラスリン被覆小胞(CCVS)5,6を生成します。この内在化は、コンポーネントが、CMEの複数のラウンドのために再利用することができるように、クラスリンコートの急激な分解をトリガします。
CMEに関与するタンパク質の発見および特徴は、伝統的なbiochに根付いてきたemical、遺伝的および顕微鏡技術4-6,8。これらのアッセイは、これらのエンドサイトーシスのコンポーネントの役割と相互作用点を解明した。売買機構の必須成分を定義するために非常に有用であるが、これらのアッセイは、高度CMEコンポーネントまたは貨物濃度の動的挙動を捉えることに限定されている。 CMEが定義されたステップにおけるタンパク質のモジュールのセットの振り付けアセンブリによって駆動されるので、これは重大な制限であり、そして個別のエンドサイトーシスイベントのダイナミクスの小さな変化は、エンドサイトーシスに大きな累積的な結果をもたらすことができるからである。さらに、最近のデータは、個別の清算機関がこのプロセスの生理学的調節が非常に空間的および時間的に9-14を拘束されていることを示唆している、組成物中にと行動の両方で異なる場合がありますことを示している。個別のエンドサイトーシス事象の可視化、したがって、複数の冗長CMEに関与するタンパク質とどのようにこれらのタンパク質は、Bを制御することかもしれないがある理由を理解することが不可欠であるyの生理学的信号は、貨物内在化を調節する。
ここでは、生きた細胞内の個別のCCPのダイナミクスのレベルでCMEを観測する全反射蛍光顕微鏡(TIRFM)の使用を記載している。 TIRFMは、カバーガラスとセル15,16の流体環境との間の屈折率の差に依存しています。励起光が臨界角以上で細胞に向けられるとき、それは内部カバースリップの上に、約100nmを拡張する照明の薄いフィールドを維持するエバネッセント波を作成し、反射される。これは、この狭いフィールド内の蛍光分子が励起されることを保証します。実際に、これは原形質膜上またはその近くの蛍光分子の励起を可能にし、細胞の内部部分からの蛍光を最小化する。これは、原形質膜、共同でイベントを視覚化するための有意に高い信号対雑音比、z軸の解像度を提供このような従来の落射蛍光または共焦点蛍光顕微鏡のようなより一般的に使用されるモードにmpared。また、入門、実用的なレベルで、個別の貨物エンドサイトーシスイベントの単純な形態学的特徴および動力学を分析し、定量するために一般に使用される画像解析プラットフォームの使用を記載している。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
培養細胞における蛍光タグ付きCMEのコンポーネントの1の発現
HEK293細胞は、GPCRの生物学およびエンドサイトーシスを研究するために広く使用されているので、このプロトコルモデルとして使用される有用なモデル細胞である。過剰発現および低い細胞毒性のない均一な表現を提供する任意のトランスフェクションプロトコールを使用してください。
2。TIRFMを使用したCCPと貨物ダイナミクスのイメージング
手動検査によるエンドサイトーシスダイナミクス3。解析
CCP寿命の手動検証を大幅に検出することが可能と清算機関の数によって制限されていますが、静止画および検出アーティファクトの全体的な変化によって引き止められていない検出の正確な手段残る。詳細については、説明を参照してください。
客観的認識によるエンドサイトーシスダイナミクス4。解析
客観的認識は、細胞内で画像化されたCCPの事実上すべての検出を可能にするが、誤構造のスプリアス検出の誤差を受けやすいことができます。 Eの長所と短所を計量する詳細については説明を参照してくださいACH法。特注のアルゴリズムを含むいくつかのプログラムは、客観的に清算機関を検出するために使用され得る。このプロトコルは、Imaris、画像解析ソフトを( 材料を参照) を使用して、清算機関の客観的認識を説明しています。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
生細胞TIRF顕微鏡を用いて、私たちは、Gタンパク質共役受容体(GPCR)とそのエンドサイトーシスアダプタータンパク質β-アレスチンをμ-オピオイド受容体(MOR)のエンドサイトーシスダイナミクスを記録している。 β-アレスチン構築物は一過性に、図1で概説したプロトコルを用いて安定に発現MOR細胞株にトランスフェクトし、96時間後に画像化した。安定した細胞株におけるMORはN末端pH感受性GFPでタグ付けされる。この蛍光タンパク質は、中立的な細胞外液に蛍光を発する。また、MORは一度だけ、アゴニストによって活性化endocytoses、それ以外均等に原形質膜に分散されたままである。薄暗い蛍光で満たされている細胞内の共焦点モード結果にカバーガラスの上に座っている接着性の細胞質膜に着目。これは、原形質膜のみをセルの周囲の蛍光のリングとして見られているセルの中心に焦点を当てて異なっている。左の比較図2(a)の右のパネル。誤った角度で、従来の落射蛍光またはTIRFに切り替えると、 図2(b)に示すように、同じ細胞で明らかになるように、焦点蛍光か...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ここでは、リアルタイムで生きた細胞内の個別のCCPのレベルでクラスリン依存性エンドサイトーシス(CME)を可視化するTIRFMの使用を記載している。 CMEは、多くの空間的および時間的に独立した個別のイベントの累積効果により媒介される迅速かつ高ダイナミックなイベントです。そのような結合は、フローサイトメトリーまたは固定細胞アッセイは、内在化タンパク質の量、またはタンパク質の電子顕微鏡局在化を測定する表面ビオチンまたはリガンドを用いて、内在化の生化学的測定値として現在使用されているほとんどのアッセイは、固定された時点でのタンパク質局在のアンサンブルの変化を監視。これらの既存の方法は、CMEのために必要であるが、CMEや他の動的な膜輸送プロセスの生理的尺度に一致する空間的および時間分解能を欠くタンパク質を特定するのに非常に有用であった。最近の証拠は、清算機関がそのタンパク質組成とダイナミクス9-1に不均一であることを示唆しているので、これは重要です2、およびCMEはそう急速に空間的に離散的に規制されているように。ライブセルTIRFMは、生細胞中で、リアルタイムで、空間的に分離された単一のCCPのレベルでCMEを分析する...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者らは開示するものは何もない。
著者は、Imarisの助けをいただいたC. Szalinski博士、H. Teng博士、M. Bruchez博士、技術的な助けとアドバイスを提供してくださったR. Vistein博士、D. Shiwarski博士、試薬と有益な議論をいただいたM von Zastrow博士、Dr. T Kirchhausen、Dr. D Drubin、Dr. W Almersに感謝したいと思います。T32 助成金による資金は SLB と NIH DA024698 にNS007433、MAP にDA036086されます。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| L-グルタミンとピルビン酸ナトリウムを含むDMEM/高グルコース | フィッシャーサイエンティフィック | ||
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS), no Calcium, no magnesium | Gibco, by Life Technologies | 21600-010 | |
| EDTA Free Acid | Amresco | 0322-500G | |
| Fetal Bovine Serum | Gibco, by Life Technologies | 10437-028 | |
| Leibovitz's L-15 Medium, no phenol red | Gibco, by Life Technologies | 21083-027 | |
| Opti-MEM | Gibco, by Life Technologies | ||
| HEPES | CellPURE by Fisher Scientific | BP2937-100 | |
| Effectene | Qiagen | 301425 | Transfection reagent |
| 25 mm coverglass | Fisher Scientific | 12-545-86 | |
| Corning cell culture treated flasks, 25 cm2 | Fisher Scientific | 10-126-28 | |
| 細胞培養 6 ウェルプレート | Greiner Bio-One、VWR | 82050-896 | |
| モノクローナル ANTI-FLAG M1 | Sigma Aldrich | F3040-5MG[ | |
| D-Ala2、N-Me-Phe4、Gly5-ol]-エンケファリン酢酸塩 (DAMGO) | Sigma Aldrich | E7384-5MG | |
| Alexa Fluor 647 タンパク質ラベリングキット | Life Technologies | A20173 | |
| ImageJ | NIH | http://rsb.info.nih.gov/ij/ | |
| Imaris 画像解析ソフトウェア | BitPLane | http://www.bitplane.com/imaris/imaris、自動解析用 | |
| Nikon Eclipse Ti 倒立顕微鏡とフィルターキューブやフィルターなどの必要なアクセサリ | Nikon | ||
| Nikon TIRF アームと必要なアダプターNikon Eclipse Ti | Nikon | 入射角の調整用 | |
| iXon+ EMCCDカメラと | アダプターAndor |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。