Methodenartikel

Opsporen van Anastasis In Vivo door CaspaseTracker Biosensor

DOI:

10.3791/54107

⸱

1 februari 2018

 ,  , 
1Institute for Basic Biomedical Sciences, Johns Hopkins University School of Medicine, 2School of Life Sciences, Chinese University of Hong Kong, 3Department of Neurosurgery, Johns Hopkins University School of Medicine

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Anastasis is technisch uitdagende te detecteren in vivo omdat de cellen die de cel dood proces hebben omgekeerd morfologisch niet te onderscheiden van normale gezonde cellen kunnen. Hier beschrijven we protocollen voor het opsporen en volgen van cellen die anastasis in levende dieren ondergaan met behulp van ons nieuw ontwikkelde in vivo CaspaseTracker biosensor systeem.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Anastasis (Grieks voor "stijgen tot leven") is een recent ontdekte cel herstel fenomeen waarbij cellen sterven kunt omkeren alsnog cel dood processen die in het algemeen wordt verondersteld dat zijn intrinsiek onomkeerbaar. Bevordering van anastasis kan in principe reddings- of behouden gewond cellen die moeilijk te vervangen zoals cardiomyocytes of neuronen, teneinde het herstel van het weefsel. Omgekeerd, onderdrukken van anastasis in kankercellen, apoptosis na anti-kanker therapieën, ondergaan kan zorgen voor de dood van de cel van de kanker en verminderen de kans op herhaling. Echter, deze studies hebben belemmerd door het ontbreken van hulpmiddelen voor het bijhouden van het lot van de cellen die u ondergaan anastasis in levende dieren. De uitdaging is het identificeren van de cellen die de cel dood proces ondanks hun morfologisch normale uiterlijk na herstel hebben omgekeerd. Om deze moeilijkheid te overwinnen, hebben wij ontwikkeld Drosophila en zoogdieren CaspaseTracker biosensor systemen die kunnen identificeren en de anastatic cellen in vitro of in vivopermanent kan bijhouden. Hier presenteren we in vivo protocollen voor de generatie en het gebruik van het systeem van de dubbele biosensor CaspaseTracker op te sporen en het bijhouden van anastasis bij Drosophila melanogaster na voorbijgaande blootstelling aan cel dood prikkels. Terwijl conventionele biosensoren en protocollen cellen actief ondergaat apoptotic celdood etiketteren kunnen, de CaspaseTracker biosensor kan permanent het label van cellen die zijn hersteld na activering van caspase - een waarmerk van laat-stadium apoptosis, en om actieve apoptotic processen gelijktijdig te identificeren. Deze biosensor kan ook het herstel van de cellen die geprobeerd andere vormen van dood van de cel die direct of indirect caspase-activiteiten betrokken bijhouden. Daarom dit protocol stelt ons in staat om continu bijhouden van het lot van deze cellen en hun nakomelingen, vergemakkelijking van toekomstige studies van de biologische functies, moleculaire mechanismen, fysiologische en pathologische gevolgen en therapeutische implicaties van Anastasis. We bespreken ook de nodige controles om te onderscheiden van de cellen die u ondergaan van anastasis uit die het weergeven van niet-apoptotic caspase activiteit in vivo.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Geprogrammeerde celdood, zoals apoptosis, speelt een essentiële rol in de embryonale ontwikkeling en normale homeostase door het elimineren van ongewenste, gewonde of gevaarlijke cellen in meercellige organismen1,2,3. Het verlies van evenwicht tussen celdood en overleving kan leiden tot fatale gevolgen hebben, zoals kanker, hartfalen, auto-immuniteit en degeneratie4,5,6,7,8. Activering van de beul caspases heeft traditioneel beschouwd als de "point of no return" in apoptosis9,10,11, zoals het snelle en massale cellulaire sloop12, triggers 13,14,15,16. Uitdagend deze algemene dogma, we laten zien dat kunnen gekweekte stervende primaire cellen en kankercellen dood kenmerken waaronder plasmamembraan blebbing, cel krimp, herstellen aan niet alleen na activering van caspase, maar ook volgende belangrijke cel mitochondriale fragmentatie, introductie van mitochondriale cytochroom c in het cytosol, nucleaire en condensatie van de chromatine, DNA-beschadiging, nucleaire fragmentatie, mobiele oppervlakte blootstelling van fosfatidylserine (PS), en de vorming van apoptotic organen 17 , 18 , 19 , 20 , 21. Wij stellen voor dat anastasis is een intrinsieke cel herstel fenomeen, zoals stervende cellen na verwijdering van cel dood stimuli17,18,19,20, herstellen kunnen 21. wij bedacht de term "Anastasis" (Αναστάσης)18, wat betekent "rising tot leven" in het Grieks te beschrijven dit onverwachte cel herstel verschijnsel. Onze waarneming van de anastasis wordt verder ondersteund door recente onafhankelijke studies die ook herstel van cellen onthullen na fosfatidylserine externalization22,23,24, mitochondriale beperkt buitenste membraan permeabilization25, activering van gemengde afkomst kinase-achtige (MLKL) en cel krimp26.

Karakterisering van de mechanismen tot regeling van de anastasis, worden de paradigma-shifting fysiologische, pathologische en therapeutische gevolgen zal hebben. Anastasis kon vertegenwoordigen een voorheen onbekende cytoprotective mechanisme te redden of te bewaren van belangrijke postmitotic cellen en weefsels die moeilijk te vervangen, en eventueel rekening voor hartfalen omkering door ventriculaire lossen met links ventriculaire apparaten (LVADs)27,28, herstel van fotoreceptor cellen na voorbijgaande blootstelling van buitensporige lichte29,30,31, of reparatie van neuronen helpen na hersenen letsel32. Als dus het bevorderen van anastasis cel- en weefseltransplantaties herstel versterken kan. Daarentegen zou anastasis een tactiek van de onverwachte ontsnappen door kankercellen gebruikt om te overleven van cel-dood-inducerende therapie, veroorzaakt kanker herhaling17,18. Dus, het onderdrukken van anastasis in het sterven van kankercellen tijdens en na de kankerbehandeling zou een nieuwe therapeutische strategie om te genezen van kanker door te voorkomen dat hun herval.

Tijdens het proces van anastasis, hebben we gevonden dat sommige herstelde cellen verworven permanente genetische veranderingen en onderging oncogene transformatie, waarschijnlijk te wijten aan DNA-schade opgelopen tijdens apoptosis18,20,21 . Omkeren van het proces van de dood van DNA-beschadigde cellen zou een mechanisme van tumorvorming, potentieel ten grondslag liggen aan de observatie dat herhaald weefsel schade verhoogt het risico van kanker in een verscheidenheid van weefsels, zoals chronische thermische verwonding in de slokdarm geïnduceerde door de consumptie van zeer warme dranken33,34,35, leverschade als gevolg van alcoholisme36,37, tumor evolutie na genotoxische kanker therapie38, 39,40, en ontwikkeling van nieuwe kankergevallen van normale weefsels die zich tijdens de interval tussen de cycli van de anti-kanker therapie41,42,43,44 voordoen . Als de waarde true is, kon gericht op anastasis voorkomen of arresteren van de ontwikkeling van kanker en de progressie. We hebben gevonden dat stervende kiemcellen honger geïnduceerde anastasis in opnieuw gevoed Drosophila19ondergaan.  Als anastasis in geslachtscellen met DNA-beschadiging optreedt, zou het account voor de observatie dat verlengd milieudruk bevordert de ontwikkeling van genetische ziekten. Bijvoorbeeld, bijdragen hongersnoden tot de ontwikkeling van transgenerationele overneembare ziekten zoals diabetes en hart-vaatziekten45. Daarom kan begrip anastasis leiden tot de strategieën voor de preventie van het ontwikkelen van overneembare ziekten veroorzaakt door dit potentiële mechanisme.

Om te profiteren van de ontdekking van anastasis en direct te ontwikkelen innovatieve therapieën, is het essentieel om te bestuderen van de oorzaak en het gevolg van anastasis in levende dieren. Het is echter technisch uitdagend om te identificeren en te volgen anastatic cellen in vivo, omdat de cellen die verhaald van cel dood proces morfologisch niet te onderscheiden van normale gezonde cellen weergegeven, en er geen biomerker voor anastasis is geïdentificeerd nog2118,17,. Om deze problemen aanpakken, ontwikkelden we onlangs een nieuwe in vivo caspase biosensor aangewezen "CaspaseTracker"19, identificeren en traceren van cellen die apoptosis na caspase activering19,46 overleven, de kenmerk van apoptosis10,14. Onderscheiden van de 'real-time' caspase-biosensoren zoals SCAT12,47, Apoliner48, CA-GFP49, ApoAlert18,50, C3AIs51 en iCasper52 dat sporen gaande caspase activiteit, de CaspaseTracker biosensor bovendien wezenstrek naar de vermogen voor permanent label cellen die uitdrukkelijke caspase-activiteit zelfs Transient. Daarom wordt het de CaspaseTracker biosensor lange termijn bijhouden ingeschakeld voor anastasis na omkering van caspase-gemedieerde cel dood proces in vivo.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1) voorbereiding van CaspaseTracker Biosensor vliegen

  1. Anesthetize vliegen met CO2, en een penseel gebruiken voor het overbrengen van 7 tot en met 10 caspase-gevoelige Gal4 (DQVD)19 Maagd vrouwtjes en 7 naar 10 G-Trace53 Gal4 verslaggever jonge mannelijke vliegen (of vice versa) in de dezelfde flacon met vliegen eten en verse gist plakken.
    Opmerking: Kruis van Caspase-gevoelige (DQVD) Gal4 en G-Trace vliegen zal produceren CaspaseTracker nageslacht vliegen. Kruis van Caspase -ingevoelige (DQVA)19 Gal4 en G-Trace vliegen zorgt voor negatieve controle vliegt (zie discussie). Verse gist plakken fungeert als eiwitbron ter verbetering van de eiproductie, dus dat aantal nakomelingen vergroot. Selecteer Maagd vrouwtjes en jonge mannelijke vliegen volgens hun fenotypen54.
  2. De vliegen bij 18 graden Celsius (oC) tijdens het Kruis Incubeer gedurende 3 tot 7 dagen, en vervolgens de vliegen overbrengen in een nieuwe flacon instellen van een nieuwe Kruis bij 18 ° C. Blijven de oorspronkelijke flacon bij 18 ° C incuberen tot nakomelingen eclose vliegt.
    Opmerking: De bovenliggende vliegen naar nieuwe flesjes om te voorkomen dat de overbevolking van de nakomelingen op de oorspronkelijke flacon overbrengen. Bovenliggende vliegen kunnen produceren nakomelingen met vers voedsel en gist plakken op de eerste 2 tot 3 schakelaars, en vervolgens de productiviteit aanzienlijk zal dalen met de tijd. Verhogen van vliegen 18 ° C aspecifieke signaal van CaspaseTracker biosensor kan verminderen (zie discussie).
  3. Selecteer nakomelingen vliegt met juiste fenotypen54 voor volgende experimenten.
    Opmerking: De transgenen van zowel de Gal4 als de G-Trace caspase-gevoelige hier bevinden zich op de tweede chromosoom, in balans met CyO balancer. Selecteer de nakomelingen van de niet-krullend vleugel (zonder CyO), die beide transgenen van caspase-gevoelige Gal4 en G-Trace heeft.

2) toepassing van voorbijgaande cel dood inductie to CaspaseTracker Biosensor Flies

  1. Overdracht van 10 tot 20 nieuw eclosed vrouwtje naar een nieuwe flacon met verse vliegen eten en verse gist plakken voor 1 dag bij 18 ° C vliegt tot kamer eiproductie toestaan door oögenese.
    Opmerking: Het vrouwtje met mannelijke vliegen houden kan verbeteren eiproductie kamer.
  2. Om te induceren ei chambers apoptosis ondergaan door koude schok, overdracht vliegt het vrouwtje naar nieuwe lege flacon, die vervolgens wordt geplaatst bij-7 ° C gedurende 1 uur.
    Opmerking: koude schok verwondt cellen door inducerende plasmamembraan breuk55,56.
  3. Om te induceren ei chambers apoptosis ondergaan door eiwit verhongering, overbrengen in de vrouwelijke vliegen een nieuwe flacon met 8% sucrose en 1% agar voedsel bij 18 ° C gedurende 3 dagen.
    Opmerking: Eiwit honger (niet-eiwit voedsel) kan leiden tot ei kamers te ondergaan apoptosis57,58,59 en autophagy60,61. Schakelaar vliegt naar een nieuwe flacon met 8% sucrose en 1% agar voedsel elke dag optimale conditie van de sucrose vliegen om voedsel te houden.
  4. De gespannen vliegen ook terug overzetten naar een nieuwe flacon met verse vliegen eten en verse gist plakken voor 3 dagen bij 18 ° C te laten herstellen. Ontleden de uitgehongerd en de uitgehongerd-hersteld vliegt naar ei chambers op eierstokken is verkrijgbaar als beschreven62.
    Opmerking: Om te ontleden Drosophila om te verkrijgen van de eierstokken, anesthetize vliegen met CO2, 2 paren van pincet gebruiken om te vliegen hoofd verwijderen en gebruik van de verlostang om te trekken van de basis van de buik te verwijderen van de eierstokken van de vliegen.

3) fixatie en kleuring van ontleed ei kamers voor Imaging

  1. De kamers van de ontleed ei samen met rond 0,5 mL fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) overbrengen in 1 mL centrifuge buizen. Laat de eieren om te settelen.
    Opmerking: Coat de plastic pipet tips met 1% bovien serumalbumine (BSA) zijn opgelost in water of PBS om te voorkomen dat het ei kamers te houden op het plastic oppervlak van de tips. De volgende procedures uitvoeren in donker te vermijden photobleaching rood fluorescerende eiwit (RFP, ook bekend als DsRed) en groen fluorescente proteïne (GFP) in de ei-kamers.
  2. Verwijder de PBS door pipetteren en vervolgens toepassen 0,5 mL 4% paraformaldehyde in PBS de ei kamers bij kamertemperatuur in donker gedurende 20 tot 30 minuten vast te stellen.
    Opmerking: Zachte rotatie in dit en de volgende stappen van de incubatie van toepassing.
  3. Verwijder de paraformaldehyde door pipetteren, en vervolgens gewassen de ei-zaal met 0,5 mL PBST (PBS + 0,1% Triton X-100) voor 3 keer.
    Opmerking: Langdurige fixatie kan verminderen de RFP en GFP signalen.
  4. Incubeer de ei-kamers met PBST gedurende 1 tot 2 uur bij kamertemperatuur of overnacht bij 4 ° C met zachte rotatie naar permeabilize van de ei-kamers.
    Opmerking: PBST ook ei chambers vast te houden aan het niet-BSA gecoate plastic oppervlak kunt vermijden.
  5. De PBST door pipetteren verwijderen, en vervolgens het toepassen van 0,5 mL 10 μg/mL blauw nucleaire Hoechst kleurstof in PBST op ei kamers voor 1 tot en met 2 h bij kamertemperatuur aan voor nucleus vlek.
    NOTE1: Vermijd langdurige incubatie met nucleaire kleurstof omdat dit niet-specifieke signaal zal verhogen.
    NOTE2: Alternatieve aanpak van nucleus zonder Hoechst vlek is het toevoegen van 200 μL anti-bleken montage agent met de DAPI (Zie materiaal) en overnachting63, vóór de montage van de weefsels op glas cover slip zoals beschreven bij protocol 3.8 uit te broeden.
    NOTE3: het uitvoeren van de kleuring en de volgende procedures in donker te vermijden photobleaching.
  6. Verwijderen van de nucleaire kleurstof door pipetteren, en vervolgens toepassen 0,5 mL PBST te wassen van de ei-kamers in het 1 mL centrifuge buizen voor 3 keer, met 10 tot 20 min incubatie met zachte rotatie tussen elke stap wassen.
  7. Verwijder alle PBST met fijne pipet en past u vervolgens 200 μl anti-bleken montage agent (Zie materiaal) aan het broeden van de ei kamers bij kamertemperatuur gedurende 3 uur of 's nachts bij 4 ° C, totdat de kamers ei naar de bodem van de buis zinken.
    Opmerking: weefsels die hebben volledig geabsorbeerd de montage agent zinken naar de bodem van de buis.
  8. De kamers gekleurd ei door het overbrengen van hen met 200 μl anti-bleken Mount montage agent op een vooraf gereinigd glasplaatje voor beeldvorming door pipetteren, dekking van de ei-kamers met een 20 x 20 mm vooraf schoongemaakte glazen cover slip, en verzegel de cover slip op glasplaatje doordat nagellak aan de rand van de slip van de cover.
    NOTE1: Vooraf reinigen het glasplaatje en cover slip met water of 70% ethanol.
    NOTE2: Solliciteer vaseline tussen het glasplaatje en de cover slip te voorkomen vernietiging van de kamers van het ei door overcompression.
  9. Afbeelding van de ei-kamers met behulp van fluorescentie- of confocal microscoop, met behulp van een 20 x, NA 0,8 Plan-Apochromat doel met excitatie licht golflengte van 405 nm voor nucleaire kleuring (detect emissie ~ 461 nm), 561 nm voor RFP (lopende of recente caspase activiteit) signaal ( Detect emissie ~ 590 nm), en 488 nm voor GFP (verleden caspase-activiteit) signaal (detecteren emissie ~ 518nm).
    Opmerking: Zie onze gepubliceerde protocollen voor microscopie20,64.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Terwijl time-lapse levende cel microscopie een betrouwbare methode om de tractus anastasis in gekweekte cellen20 is, is het uitdagend om te identificeren welke cellen hebben ondergaan anastasis in dieren, omdat de herstelde cellen morfologisch te onderscheiden verschijnen van normale gezonde cellen hebben dat niet geprobeerd celdood. Bijvoorbeeld weergeven menselijke baarmoederhalskanker HeLa cellen morfologische kenmerken van apoptosis1,2...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het systeem van de dubbele biosensor CaspaseTracker is een roman en uniek instrument dat maakt de ontdekking van recente of lopende caspase-activiteit, en het bijhouden van cellen die zijn omgekeerd celdood verwerken en overleven na het ervaren van caspase activiteit in vivo. Terwijl caspase activiteit traditioneel als een stempel van apoptosis aangenomen is, openbaren groeiende studies dat niet-apoptotic caspase activiteit potentiële rollen in uiteenlopende normale cel functies,...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wij danken Darren Obbard voor Drosophila afbeelding in figuur 3 c en video manuscript; J. Marie Hardwick, Wade Gibson en Heather M. Lamb voor waardevolle discussie van dit manuscript. Dit werk werd gesteund door een Sir Edward Youde Memorial Fellowship (H.L.T.), Dr. Walter Szeto Memorial Scholarship (H.L.T.), Fulbright verlenen 007-2009 (H.L.T.), Life Science Research Foundation fellowship (H.L.T.), en NCI K22 verlenen CA204458 (H.L.T.). Ho Lam Tang was een Shurl en Kay Curci Foundation Fellow van de Life Sciences Research Foundation (2014-2017).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
BENODIGDHEDEN EN REAGENTIA
Vectashield mounting mediumVector ProductsH-1000Antifade mounting medium
Vectashield mounting medium (met DAPI)Vector ProductsH-1200Antifade mounting medium met DAPI
ForcepsTed Pella#505 (110mm, #5)Dumont pincet biologie kwaliteit, roestvrij staal
Hanging Drop SlidesFisher Scientific12-565BGlazen platen
Hoechst 33342Molecular ProbesH1399DNA kleurstof
Mitotracker Red CMXRos Molecular ProbesM-7512Mitochondria kleurstof
Cleaved caspase-3 (Asp175) antilichaamCell Signaling Technology#9661Kleurstof voor actief fragment van caspase-3
Bovine Serum Albumin (BAS)Sigma-AldrichA8806Blocking agent voor immunokleuring
Fosfaat Buffered Saline VWR114-056-101Medium voor wassen en immunokleuring
Triton™ X-100Sigma-AldrichT8787Detergens voor celpermeabilisatie
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
APPARATUUR
LSM780 confocale microscoopCarl ZeissN/ABeeldvorming
Carl Zeiss Stereomicroscoop Stemi 2000 Carl ZeissN/ADrosophila dissectie
AmScope Fiber Optic Dual Gooseneck Microscoopverlichter, 150WAmScopeWBM99316 Lichtbron

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kerr, J. F., Wyllie, A. H., Currie, A. R. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer. 26, 239-257 (1972).
  2. Jacobson, M. D., Weil, M., Raff, M. C. Programmed cell death in animal development. Cell. 88, 347-354 (1997).
  3. Fuchs, Y., Steller, H. Programmed cell death in animal development and disease. Cell. 147, 742-758 (2011).
  4. Hanahan, D., Weinberg, R. A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 144, 646-674 (2011).
  5. Narula, J., et al. Apoptosis in myocytes in end-stage heart failure. N Engl J Med. 335, 1182-1189 (1996).
  6. Nagata, S. Apoptosis and autoimmune diseases. Ann N Y Acad Sci. 1209, 10-16 (2010).
  7. Mattson, M. P. Apoptosis in neurodegenerative disorders. Nat Rev Mol Cell Biol. 1, 120-129 (2000).
  8. Hotchkiss, R. S., Strasser, A., McDunn, J. E., Swanson, P. E. Cell death. N Engl J Med. 361, 1570-1583 (2009).
  9. Green, D., Kroemer, G. The central executioners of apoptosis: caspases or mitochondria? Trends Cell Biol. 8, 267-271 (1998).
  10. Riedl, S. J., Shi, Y. Molecular mechanisms of caspase regulation during apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol. 5, 897-907 (2004).
  11. Kroemer, G., et al. Classification of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2009. Cell Death Differ. 16, 3-11 (2009).
  12. Takemoto, K., Nagai, T., Miyawaki, A., Miura, M. Spatio-temporal activation of caspase revealed by indicator that is insensitive to environmental effects. J Cell Biol. 160, 235-243 (2003).
  13. Luthi, A. U., Martin, S. J. The CASBAH: a searchable database of caspase substrates. Cell Death Differ. 14, 641-650 (2007).
  14. Taylor, R. C., Cullen, S. P., Martin, S. J. Apoptosis: controlled demolition at the cellular level. Nat Rev Mol Cell Biol. 9, 231-241 (2008).
  15. Chipuk, J. E., Moldoveanu, T., Llambi, F., Parsons, M. J., Green, D. R. The BCL-2 family reunion. Mol Cell. 37, 299-310 (2010).
  16. Julien, O., Wells, J. A. Caspases and their substrates. Cell Death Differ. 24, 1380-1389 (2017).
  17. Tang, H. L., Yuen, K. L., Tang, H. M., Fung, M. C. Reversibility of apoptosis in cancer cells. Br J Cancer. 100, 118-122 (2009).
  18. Tang, H. L., et al. Cell survival, DNA damage, and oncogenic transformation after a transient and reversible apoptotic response. Mol Biol Cell. 23, 2240-2252 (2012).
  19. Tang, H. L., Tang, H. M., Fung, M. C., Hardwick, J. M. In vivo CaspaseTracker biosensor system for detecting anastasis and non-apoptotic caspase activity. Sci Rep. 5, 9015(2015).
  20. Tang, H. L., Tang, H. M., Hardwick, J. M., Fung, M. C. Strategies for tracking anastasis, a cell survival phenomenon that reverses apoptosis. J Vis Exp. , (2015).
  21. Tang, H. M., Talbot, C. C., Fung, M. C., Tang, H. L. Molecular signature of anastasis for reversal of apoptosis. F1000Res. 6, 43(2017).
  22. Hammill, A. K., Uhr, J. W., Scheuermann, R. H. Annexin V staining due to loss of membrane asymmetry can be reversible and precede commitment to apoptotic death. Exp Cell Res. , 16-21 (1999).
  23. Geske, F. J., Lieberman, R., Strange, R., Gerschenson, L. E. Early stages of p53-induced apoptosis are reversible. Cell Death Differ. 8, 182-191 (2001).
  24. Kenis, H., et al. Annexin A5 uptake in ischemic myocardium: demonstration of reversible phosphatidylserine externalization and feasibility of radionuclide imaging. J Nucl Med. 51, 259-267 (2010).
  25. Ichim, G., et al. Limited mitochondrial permeabilization causes DNA damage and genomic instability in the absence of cell death. Mol Cell. 57, 860-872 (2015).
  26. Gong, Y. N., et al. ESCRT-III Acts Downstream of MLKL to Regulate Necroptotic Cell Death and Its Consequences. Cell. 169, 286-300 (2017).
  27. Narula, J., Haider, N., Arbustini, E., Chandrashekhar, Y. Mechanisms of disease: apoptosis in heart failure--seeing hope in death. Nat Clin Pract Cardiovasc Med. 3, 681-688 (2006).
  28. Drakos, S. G., et al. Bridge to recovery: understanding the disconnect between clinical and biological outcomes. Circulation. 126, 230-241 (2012).
  29. McKechnie, N. M., Foulds, W. S. Recovery of the rabbit retina after light damage (preliminary observations). Albrecht Von Graefes Arch Klin Exp Ophthalmol. 212, 271-283 (1980).
  30. Milligan, S. C., Alb, J. G. Jr, Elagina, R. B., Bankaitis, V. A., Hyde, D. R. The phosphatidylinositol transfer protein domain of Drosophila retinal degeneration B protein is essential for photoreceptor cell survival and recovery from light stimulation. J Cell Biol. 139, 351-363 (1997).
  31. Gordon, W. C., Casey, D. M., Lukiw, W. J., Bazan, N. G. DNA damage and repair in light-induced photoreceptor degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 43, 3511-3521 (2002).
  32. Blennow, K., et al. Traumatic brain injuries. Nat Rev Dis Primers. 2, 16084(2016).
  33. Castellsague, X., et al. Influence of mate drinking, hot beverages and diet on esophageal cancer risk in South America. Int J Cancer. 88, 658-664 (2000).
  34. Islami, F., et al. Tea drinking habits and oesophageal cancer in a high risk area in northern Iran: population based case-control study. BMJ. 338, b929(2009).
  35. Loomis, D., et al. Carcinogenicity of drinking coffee, mate, and very hot beverages. Lancet Oncol. 17, 877-878 (2016).
  36. Boffetta, P., Hashibe, M. Alcohol and cancer. Lancet Oncol. 7, 149-156 (2006).
  37. McKillop, I. H., Schrum, L. W. Alcohol and liver cancer. Alcohol. 35, 195-203 (2005).
  38. Davis, A. J., Tannock, J. F. Repopulation of tumour cells between cycles of chemotherapy: a neglected factor. Lancet Oncol. 1, 86-93 (2000).
  39. Demedts, I. K., Vermaelen, K. Y., van Meerbeeck, J. P. Treatment of extensive-stage small cell lung carcinoma: current status and future prospects. Eur Respir J. 35, 202-215 (2010).
  40. Wagle, N., et al. Dissecting therapeutic resistance to RAF inhibition in melanoma by tumor genomic profiling. J Clin Oncol. 29, 3085-3096 (2011).
  41. Smith, R. E., et al. Acute myeloid leukemia and myelodysplastic syndrome after doxorubicin-cyclophosphamide adjuvant therapy for operable breast cancer: the National Surgical Adjuvant Breast and Bowel Project Experience. J Clin Oncol. 21, 1195-1204 (2003).
  42. Travis, L. B., et al. Second cancers among 40,576 testicular cancer patients: focus on long-term survivors. J Natl Cancer Inst. 97, 1354-1365 (2005).
  43. Chaturvedi, A. K., et al. Second cancers among 104,760 survivors of cervical cancer: evaluation of long-term risk. J Natl Cancer Inst. 99, 1634-1643 (2007).
  44. Moteabbed, M., Yock, T. I., Paganetti, H. The risk of radiation-induced second cancers in the high to medium dose region: a comparison between passive and scanned proton therapy, IMRT and VMAT for pediatric patients with brain tumors. Phys Med Biol. 59, 2883-2899 (2014).
  45. Painter, R. C., et al. Transgenerational effects of prenatal exposure to the Dutch famine on neonatal adiposity and health in later life. BJOG. 115, 1243-1249 (2008).
  46. Ding, A. X., et al. CasExpress reveals widespread and diverse patterns of cell survival of caspase-3 activation during development in vivo. Elife. 5, (2016).
  47. Takemoto, K., et al. Local initiation of caspase activation in Drosophila salivary gland programmed cell death in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 104, 13367-13372 (2007).
  48. Bardet, P. L., et al. A fluorescent reporter of caspase activity for live imaging. Proc Natl Acad Sci U S A. 105, 13901-13905 (2008).
  49. Nicholls, S. B., Chu, J., Abbruzzese, G., Tremblay, K. D., Hardy, J. A. Mechanism of a genetically encoded dark-to-bright reporter for caspase activity. J Biol Chem. 286, 24977-24986 (2011).
  50. Golbs, A., Nimmervoll, B., Sun, J. J., Sava, I. E., Luhmann, H. J. Control of programmed cell death by distinct electrical activity patterns. Cereb Cortex. 21, 1192-1202 (2011).
  51. Zhang, J., et al. Visualization of caspase-3-like activity in cells using a genetically encoded fluorescent biosensor activated by protein cleavage. Nat Commun. 4, 2157(2013).
  52. To, T. L., et al. Rationally designed fluorogenic protease reporter visualizes spatiotemporal dynamics of apoptosis in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 112, 3338-3343 (2015).
  53. Evans, C. J., et al. G-TRACE: rapid Gal4-based cell lineage analysis in Drosophila. Nat Methods. 6, 603-605 (2009).
  54. Chyb, S., Gompel, N. Atlas of Drosophila morphology : wild-type and classical mutants. xviii, Academic Press. London ; Waltham, MA. 224(2013).
  55. Drobnis, E. Z., et al. Cold shock damage is due to lipid phase transitions in cell membranes: a demonstration using sperm as a model. J Exp Zool. 265, 432-437 (1993).
  56. Quinn, P. J. A lipid-phase separation model of low-temperature damage to biological membranes. Cryobiology. 22, 128-146 (1985).
  57. Drummond-Barbosa, D., Spradling, A. C. Stem cells and their progeny respond to nutritional changes during Drosophila oogenesis. Dev Biol. 231, 265-278 (2001).
  58. Pritchett, T. L., Tanner, E. A., McCall, K. Cracking open cell death in the Drosophila ovary. Apoptosis. 14, 969-979 (2009).
  59. Jenkins, V. K., Timmons, A. K., McCall, K. Diversity of cell death pathways: insight from the fly ovary. Trends Cell Biol. 23, 567-574 (2013).
  60. McPhee, C. K., Baehrecke, E. H. Autophagy in Drosophila melanogaster. Biochim Biophys Acta. 1793, 1452-1460 (2009).
  61. Barth, J. M., Szabad, J., Hafen, E., Kohler, K. Autophagy in Drosophila ovaries is induced by starvation and is required for oogenesis. Cell Death Differ. 18, 915-924 (2011).
  62. Wong, L. C., Schedl, P. Dissection of Drosophila ovaries. J Vis Exp. (52), (2006).
  63. Sarkissian, T., Timmons, A., Arya, R., Abdelwahid, E., White, K. Detecting apoptosis in Drosophila tissues and cells. Methods. 68, 89-96 (2014).
  64. Tang, H. L., Tang, H. M., Fung, M. C., Hardwick, J. M. In Vivo Biosensor Tracks Non-apoptotic Caspase Activity in Drosophila. J Vis Exp. , (2016).
  65. Gossen, M., et al. Transcriptional activation by tetracyclines in mammalian cells. Science. 268, 1766-1769 (1995).
  66. Yamanashi, Y., et al. The yes-related cellular gene lyn encodes a possible tyrosine kinase similar to p56lck. Mol Cell Biol. 7, 237-243 (1987).
  67. Inoue, T., Heo, W. D., Grimley, J. S., Wandless, T. J., Meyer, T. An inducible translocation strategy to rapidly activate and inhibit small GTPase signaling pathways. Nat Methods. 2, 415-418 (2005).
  68. Fukuda, M., Gotoh, I., Gotoh, Y., Nishida, E. Cytoplasmic localization of mitogen-activated protein kinase kinase directed by its NH2-terminal, leucine-rich short amino acid sequence, which acts as a nuclear export signal. J Biol Chem. 271, 20024-20028 (1996).
  69. Feil, R., Wagner, J., Metzger, D., Chambon, P. Regulation of Cre recombinase activity by mutated estrogen receptor ligand-binding domains. Biochem Biophys Res Commun. 237, 752-757 (1997).
  70. Lazebnik, Y. A., Kaufmann, S. H., Desnoyers, S., Poirier, G. G., Earnshaw, W. C. Cleavage of poly(ADP-ribose) polymerase by a proteinase with properties like ICE. Nature. 371, 346-347 (1994).
  71. Mansuy, I. M., et al. Inducible and reversible gene expression with the rtTA system for the study of memory. Neuron. 21, 257-265 (1998).
  72. Bier, E. Drosophila, the golden bug, emerges as a tool for human genetics. Nat Rev Genet. 6, 9-23 (2005).
  73. Gonzalez, C. Drosophila melanogaster: a model and a tool to investigate malignancy and identify new therapeutics. Nat Rev Cancer. 13, 172-183 (2013).
  74. Yamamoto, S., et al. A drosophila genetic resource of mutants to study mechanisms underlying human genetic diseases. Cell. 159, 200-214 (2014).
  75. Wangler, M. F., Hu, Y., Shulman, J. M. Drosophila and genome-wide association studies: a review and resource for the functional dissection of human complex traits. Dis Model Mech. 10, 77-88 (2017).
  76. Ditzel, M., et al. Degradation of DIAP1 by the N-end rule pathway is essential for regulating apoptosis. Nat Cell Biol. 5, 467-473 (2003).
  77. Li, X., Wang, J., Shi, Y. Structural mechanisms of DIAP1 auto-inhibition and DIAP1-mediated inhibition of drICE. Nat Commun. 2, 408(2011).
  78. Yi, S. X., Moore, C. W., Lee, R. E. Jr Rapid cold-hardening protects Drosophila melanogaster from cold-induced apoptosis. Apoptosis. 12, 1183-1193 (2007).
  79. Jonas, E. A., et al. Proapoptotic N-truncated BCL-xL protein activates endogenous mitochondrial channels in living synaptic terminals. Proc Natl Acad Sci U S A. 101, 13590-13595 (2004).
  80. Li, Z., et al. Caspase-3 activation via mitochondria is required for long-term depression and AMPA receptor internalization. Cell. 141, 859-871 (2010).
  81. Hyman, B. T., Yuan, J. Apoptotic and non-apoptotic roles of caspases in neuronal physiology and pathophysiology. Nat Rev Neurosci. 13, 395-406 (2012).
  82. Maor-Nof, M., Yaron, A. Neurite pruning and neuronal cell death: spatial regulation of shared destruction programs. Curr Opin Neurobiol. 23, 990-996 (2013).
  83. Yu, F., Schuldiner, O. Axon and dendrite pruning in Drosophila. Curr Opin Neurobiol. 27, 192-198 (2014).
  84. Neukomm, L. J., Freeman, M. R. Diverse cellular and molecular modes of axon degeneration. Trends Cell Biol. 24, 515-523 (2014).
  85. Oberst, A., et al. Catalytic activity of the caspase-8-FLIP(L) complex inhibits RIPK3-dependent necrosis. Nature. 471, 363-367 (2011).
  86. Kaiser, W. J., et al. RIP3 mediates the embryonic lethality of caspase-8-deficient mice. Nature. 471, 368-372 (2011).
  87. Arama, E., Agapite, J., Steller, H. Caspase activity and a specific cytochrome C are required for sperm differentiation in Drosophila. Dev Cell. 4, 687-697 (2003).
  88. Kaplan, Y., Gibbs-Bar, L., Kalifa, Y., Feinstein-Rotkopf, Y., Arama, E. Gradients of a ubiquitin E3 ligase inhibitor and a caspase inhibitor determine differentiation or death in spermatids. Dev Cell. 19, 160-173 (2010).
  89. Weaver, B. P., et al. CED-3 caspase acts with miRNAs to regulate non-apoptotic gene expression dynamics for robust development in C. elegans. Elife. 3, (2014).
  90. Fogarty, C. E., Bergmann, A. Killers creating new life: caspases drive apoptosis-induced proliferation in tissue repair and disease. Cell Death Differ. 24, 1390-1400 (2017).
  91. Weaver, B. P., Weaver, Y. M., Mitani, S., Han, M. Coupled Caspase and N-End Rule Ligase Activities Allow Recognition and Degradation of Pluripotency Factor LIN-28 during Non-Apoptotic Development. Dev Cell. 41, 665-673 (2017).
  92. Baum, J. S., Arama, E., Steller, H., McCall, K. The Drosophila caspases Strica and Dronc function redundantly in programmed cell death during oogenesis. Cell Death Differ. 14, 1508-1517 (2007).
  93. Duffy, J. B. GAL4 system in Drosophila: a fly geneticist's Swiss army knife. Genesis. 34, 1-15 (2002).
  94. Fan, Y., Bergmann, A. The cleaved-Caspase-3 antibody is a marker of Caspase-9-like DRONC activity in Drosophila. Cell Death Differ. 17, 534-539 (2010).
  95. Codogno, P., Meijer, A. J. Autophagy and signaling: their role in cell survival and cell death. Cell Death Differ. 12 Suppl 2, 1509-1518 (2005).
  96. Tsapras, P., Nezis, I. P. Caspase involvement in autophagy. Cell Death Differ. 24, 1369-1379 (2017).
  97. Dunai, Z. A., et al. Staurosporine induces necroptotic cell death under caspase-compromised conditions in U937 cells. PLoS One. 7, e41945(2012).
  98. Simenc, J., Lipnik-Stangelj, M. Staurosporine induces different cell death forms in cultured rat astrocytes. Radiol Oncol. 46, 312-320 (2012).
  99. Sun, G., et al. A molecular signature for anastasis, recovery from the brink of apoptotic cell death. J Cell Biol. , (2017).
  100. Milting, H., et al. Altered levels of mRNA of apoptosis-mediating genes after mid-term mechanical ventricular support in dilative cardiomyopathy--first results of the Halle Assist Induced Recovery Study (HAIR). Thorac Cardiovasc Surg. 47, 48-50 (1999).
  101. Haider, N., et al. Concurrent upregulation of endogenous proapoptotic and antiapoptotic factors in failing human hearts. Nat Clin Pract Cardiovasc Med. 6, 250-261 (2009).
  102. Strik, H., et al. BCL-2 family protein expression in initial and recurrent glioblastomas: modulation by radiochemotherapy. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 67, 763-768 (1999).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Detectie van anastasisomkering van celdoodDrosophila melanogasterconfocale microscopiefluorescentiemarkerscaspase activatielive animal imaginggenetisch biosensorsysteemtracking van celherstel

Gerelateerde artikelen