Phagosomal pH는 식좀 성숙, 산화제 생성, 식체 사멸 및 항원 제시에 영향을 미칩니다. 여기에서는 형광 현미경을 사용하여 살아있는 식세포에서 개별 식체의 시간 경과 및 종말점 pH 변화를 측정하기 위한 비율계량 방법을 설명합니다.
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Phagosomal pH는 식좀 성숙, 산화제 생성, 식체 사멸 및 항원 제시에 영향을 미칩니다. 여기에서는 형광 현미경을 사용하여 살아있는 식세포에서 개별 식체의 시간 경과 및 종말점 pH 변화를 측정하기 위한 비율계량 방법을 설명합니다.
식균 작용은 선천성 면역 세포를 죽이거나 무력화 섭취 자료를, 또는 항원으로 제시하고 적응 면역 반응을 시작하기 위해 박테리아, 세포 사멸 세포 또는 다른 이물질을 삼켜 통해 기본적인 과정이다. phagosomes의 pH는 endomembranes 및 단백질 분해 효소, 식세포 공포가 degradative 세포 기관으로 성숙 할 수 있도록 이벤트의 활성화와 분열 또는 융합을 조절하는 중요한 매개 변수입니다. 또한, H +의 전위의 다른 숙주 조직으로 효율적으로 사멸에 필수적인 시그널링되어 반응성 산소 종 (ROS), 높은 수준의 생산을 위해 필요하다. 많은 세포 내 병원균, phagosomal 산성화를 제한 phagosome 생물학에서의 pH의 중요성을 강조 식세포 살해를 파괴. 여기에 우리가 형광 이소 티오 시아 네이트 (FITC)를 사용하여 호중구에 phagosomal의 산도를 측정하는 비율 계량 방법을 설명은 식세포의 TARG으로 모산를 - 표지ETS, 라이브 셀 이미징. 분석은 490 nm에서 여기 때 단일 염료, 오히려 절대 형광보다, pH에 의존하는 비율의 정량화를 허용, 440 nm에서 흥분하지 않을 경우 산성 pH에 의해 급냉 FITC의 형광 특성을 기반으로합니다. 현장 염료 교정 및 실제 pH 값에 대한 비율의 변환에 수행하기위한 세부적인 프로토콜도 제공됩니다. 그들은 같은 표백 등의 교란에 덜 민감로 단일 염료 비율 계량 방법은 일반적으로 단일 파장 또는 이중 염료 의사 비율 계량 프로토콜 우수 고려, 측정 된 신호를 왜곡 변화, 레이저 변화, 고르지 라벨, 초점을 맞 춥니 다. 이 방법은 용이하게 다른 포식 세포 유형에서의 pH를 측정하기 위해 수정 될 수 있으며, 자이 모산 불활성 비드에서 살아있는 미생물, 기타 아민 - 함유 입자에 의해 대체 될 수있다. 마지막으로,이 방법은 다양한 범위의 pH 또는 다른 phagosom 민감한 다른 형광 물질을 사용하도록 구성 될 수있다알 활동, 그것은 phagosomes의 기능 이미징을위한 일반화 된 프로토콜 만들기.
Phagocytosis는 단세포 유기체의 섭식 메커니즘에서 진화했으며, 표적에 결합하고, 막으로 감싸고, 막을 꼬집어 잡아 세포질 내에 식체(phagosome)라고 하는 액포를 형성하는 과정을 포함합니다. 식체막은 원형질막에서 파생되지만, 활성 단백질 및 지질 분류는 물론 식체체 형성 중 내막과의 융합을 통해 식체를 세포 내에서 섭취된 물질의 사멸, 중화 및 분해를 허용하는 분해 특성을 가진 뚜렷한 세포소기관으로 변환합니다1-3. phagosomal maturation이라고 하는 이 과정은 전자를 강력한 산화제 O2 및 그 유도체 반응성 산소 종 (ROS) 2,4를 생성하는 phagosome으로 전자를 전달하는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산염 (NADPH) 산화효소를 포함한 단백질 분해 및 살균 효소의 호스트에 의존합니다.
식체의 내강 pH는 식솜 기능에 필요한 여러 이벤트에 지대한 영향을 미칩니다. 첫째, pH는 일반적으로 내막의 이동에 영향을 미치는데, 막관통 조절인자의 pH 의존적 구조적 변화는 Arfs, Rabs 및 소포 외피 단백질과 같은 이동 결정 요인의 모집을 변화시키며, 이는 다시 어떤 소포가 식체와 융합할 수 있는지 정의하기 때문입니다 5-8. 둘째, 식체 내강의 이온 조성은 식체가 성숙함에 따라 변형되며, 식세포 기능을 촉진하는 Na+/H+ 교환기 또는 ClC 계열 Cl-/H+ 반운반체와 같은 일부 이온 수송체는 H+ 전좌에 의존합니다 9,10. 마찬가지로, ROS 생산은 식체 pH와 밀접한 관련이 있습니다. ROS와 그 독성 산화제 부산물은 오랫동안 호중구의 식체 사멸에 중요한 것으로 인식되어 왔으며 4,11,12 대식세포, 수지상 세포(DC) 및 아메바 13-16을 포함한 다른 식세포에서 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. NADPH 산화효소는 NADPH가 소비될 때 세포질에서 H+를 방출하는 전기발생 효소이며, 그렇지 않으면 효소 17-21의 자기 억제로 이어질 수 있는 대규모 탈분극을 완화하기 위해 수송된 전자와 함께 동반 HVCN1 채널을 통해 H+를 동시에 전달해야 합니다. 마지막으로, 여러 단백질 분해 효소는 서로 다른 pH에서 최적의 활성을 가지므로 시간에 따른 식체 pH 변화는 어떤 효소가 언제 활성화되는지에 영향을 미칠 수 있습니다. 식체 pH의 중요성은 Mycobacterium tuberculosis, Franciscella tularensis 및 Salmonella typherium과 같은 유기체에 의해 강조되며, 이들은 식체 pH 22-24를 변화시킴으로써 적어도 부분적으로나마 식세포 사멸을 파괴합니다.
포유류의 주요 식세포는 호중구, 대식세포, 수지상 세포이며, 세포 유형에 따라 시간에 따른 식체 pH 변화는 크게 다를 수 있으며 다른 역할을 하는 것으로 보입니다. 대식세포에서는 ATP 의존성 양성자 펌프인 액포 ATPase(V-ATPase)에 의해 매개되는 강력하고 빠른 산성화가 사멸을 매개하는 핵심 인자 중 하나인데, 이는 식세포작용을 섭식 기전으로 사용하는 아메바에 존재하는 기전과 유사하다 28. 이 세포에서는 산성 프로테아제의 활성화가 중요한 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 대조적으로, 호중구 사멸은 골수과산화효소(MPO)11에 의해 생성된 HOCl뿐만 아니라 ROS에 더 많이 의존하며, pH는 처음 30분 동안만 중성 또는 알칼리성을 유지하다가 나중에만 산성화됩니다 29,30. 중성 pH는 특정 카텝신(cathepsin)과 같은 산화성 프로테아제(oxidative protease)의 활성을 촉진하는 것으로 제안되었습니다. DC에서 식체 pH는 일부는 산성화를보고하고 다른 일부는 중성 또는 알칼리성 pH 31,32를보고하지만 ROS와 pH는 주요 기능 중 하나 인 T 세포에 항원을 제시하는 이러한 세포의 능력에 깊은 영향을 미칠 수 있습니다 33.
중요한 것은 호르몬, 케모카인 및 사이토카인이 성숙과 식세포 행동의 변화를 유도하는 신호 이벤트를 생성할 수 있으며, 이는 차례로 식체 pH 34,35에 영향을 미칠 수 있다는 것입니다. 마찬가지로, 항암 요법으로도 고려되는 항말라리아 클로로퀸(antimalarial chloroquine)과 같은 약물은 식체 pH에 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 면역 결과에 영향을 미칠 수 있다 36. 따라서 다양한 세포 생물학자, 면역학자, 미생물학자 및 약물 개발자는 특정 유전적 파괴, 생체 활성 화합물 또는 미생물이 선천성 및 적응 면역 반응에 미치는 영향을 이해하는 메커니즘을 이해하려고 할 때 식염색체 pH를 측정하는 데 관심이 있을 수 있습니다.
여기에서는 호중구 식체 pH 19를 조절하는 데 HVCN1 채널의 중요성을 보여줄 수 있는 호중구의 식체 pH를 측정하는 방법을 설명합니다. 이 방법은 535nm에서 형광 방출이 490nm에서 여기될 때 pH에 민감하지만 440nm에서는 민감하지 않은 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC)의 비율계량 특성을 기반으로 합니다 37. 이 염료가 표적(이 경우 zymosan)에 화학적으로 결합되면 광시야 형광 현미경을 사용하여 세포를 식세포작용으로 이미지화하고 식체가 성숙함에 따라 식체 pH 변화를 실시간으로 측정할 수 있습니다. 그런 다음 식세포가 이온단인 니제리신(nigericin)과 모넨신(monensin)을 포함하는 다른 pH의 용액에 노출되는 보정 실험을 수행하여 실제 pH를 수집하며, 이를 통해 식체(phagosome) 내 pH가 외부 용액과 빠르게 평형을 이룰 수 있습니다. 그런 다음 비율 값을 용액의 알려진 pH와 비교하고, 비선형 회귀 및 비율 값에서 pH를 계산하는 데 사용되는 결과 방정식에 의해 보정 곡선이 구성됩니다.
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윤리 선언문 : 모든 동물의 조작이 제네바 대학의 동물 연구위원회의 지침을 엄격히 준수 하였다.
식세포 대상 1. 준비
2. 라이브 비디오 현미경
3. 교정 및 제어 실험
4. 분석
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다음 실험에 대한 대표적인 결과 어디에 야생형 또는 골수에서 분리 한 기본 마우스 호중구의 phagosomal 산도 Hvcn1 - / - 마우스를 비교 하였다. 성공적인 실험을 위해, 그것은 나중에 이미지 분석 동안 세그먼트에 더 어려울 것이다 너무 많은 phagosomes을 회피하면서, 저속 동영상의 전체 지속 기간 동안 시야 내에 충분히 phagosomes를 획득하는 것이 중요하다. 1은 도표 좋고 나쁜 confluencies의 예. 시간에 따른 스냅 샷 분석을 위해, 외부 모산 입자는 phagosomes 구별 및 분석에서 제외해야합니다. 2 명 시야 이미지 phagosomes에서 외부 모산 입자를 구별 할 수 있도록하는 것이 유용 할 수있는 방법을 보여줍니다. 그림 3은 전형적인 phagosome의 예를 보여줍니다 Hvcn1에 비해 야생형에서 산도 시간 코스...
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더 많은 시간이 목표물에 커플 링하여 pH 민감성 염료의 사용과 유사한 방법을 적용하지만 phagosomes의 모집단의 평균 pH는 예컨대 분광 측정과 같은 다른 방법 FACS,보다 많이 소요되었지만, 현미경은 몇 가지 장점을 제공한다. 우선 내부와 외부가 내면화 구속,하지만 것입니다, 입자는 쉽게 각각 소멸 또는 외부 입자에 라벨을, 같은 트리 판 블루 또는 항체와 같은 다른 화학 물질을 추가 할 필요없이 구별 할 수 있습니다. 둘째 실시간으로 세포를 수행하면 연구자가 동시가 인구 기반 방법으로 간과 될 수있는 반면 너무 마이그레이션, 감지 및 결합 입자에 미치는 영향은 쉽게, 여기에 식별 할 수있는 식세포 과정의 여러 측면을 관찰 할 수 있다는 것입니다. 또한, 식균 작용의 개시의 동기화, 자주, 더 인해 차가운 충격 40, 41로 다른 인신 매매 이벤트를 교란 할 수 4 ° C에서 배치 세포에 의해 수행되지시간 제로 필요한 t을 직접 식별 할 수 있습니다. 라이브 현미경을 수행 할 때 실제로,이 4 °...
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저자는 스위스 국립과학재단(Swiss National Science Foundation)의 운영 보조금 N° 31003A-149566(N.D.)과 젊은 연구자 보조금(Young Investigator Subsidy)을 통해 쥘 쏜 경(Sir Jules Thorn Charitable Overseas Trust)의 재정 지원을 받고 있다.
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| Anti-zymosan 항체 (Zymosan A Bioparticles opsonizing reagent)Life | Technologies | Z2850 | Sigma-Aldrich O6637은 동등한 제품입니다. 또는 25% 혈청을 옵소니징 시약으로 사용할 수 있습니다. |
| 4-Aminobenzoic hydrazide (4-ABH) | Santa Cruz | sc-204107 | 독성, 장갑 사용, 다양한 공급자 존재 |
| Diphenyleneiodonium chloride (DPI) | Sigma-Aldrich | D2926 | 독성, 장갑 사용, 다양한 공급자 존재 |
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| Nigericin | Sigma-Aldrich | N7143 | 독성, 장갑 사용, 다양한 공급자 존재 |
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