$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Sygnalizacja Canonical Notch to mechanizm komunikacji między komórkami krótkiego zasięgu, który wymaga fizycznego kontaktu sąsiednich komórek, aby ułatwić interakcję między receptorami Notch i ich ligandami1. Interakcja receptora Notch (obecnego na powierzchni komórek odbierających sygnał) z ligandami (obecnymi na powierzchni komórek wysyłających sygnał) inicjuje sygnalizację Notch i jest znana jako transaktywacja2. Z drugiej strony, interakcja między Notch i jego ligandami w tej samej komórce prowadzi do zahamowania szlaku Notch i jest znana jako cis-inhibibition3. Równowaga między oddziaływaniami trans- i cis jest wymagana, aby zapewnić optymalną sygnalizację Notch zależną od ligandu4. Drosophila ma jeden receptor Notch i dwa ligandy (Delta i Serrate), w przeciwieństwie do ssaków, które mają cztery receptory Notch i pięć ligandów [jagged 1 (JAG1), JAG2, delta-like 1 (DLL1), DLL3 i DLL4]5. Dzięki tej prostocie model Drosophila oferuje łatwość analizowania/badania wpływu modyfikatorów szlaku na interakcje Notch-ligand, a następnie na sygnalizację Notch. W pewnych kontekstach podczas rozwoju zwierząt (w tym rozwoju skrzydeł u Drosophila), zarówno interakcje cis, jak i trans są zaangażowane w osiągnięcie prawidłowej sygnalizacji Notch i losu komórki1,6. Ważne jest, aby rozróżnić wpływ modyfikatorów szlaku Notch w tych kontekstach na cis- i trans-interakcje Notch z jego ligandami.
Nasza grupa wcześniej informowała, że dodanie reszty węglowodanowej zwanej ksylozą do Drosophila Notch negatywnie reguluje sygnalizację Notch w pewnych kontekstach, w tym rozwoju skrzydeł7. Utrata shams (enzymu, który ksylozyluje Notch) prowadzi do fenotypu "utraty żyły skrzydła"7. Niedawno wykorzystano eksperymenty z dawkowaniem genów i analizę klonalną, aby wykazać, że utrata pozorów wzmacnia izolowanie Notch za pośrednictwem Delta. Aby rozróżnić, czy wzmocniona sygnalizacja Notch w mutantach pozornych jest wynikiem zmniejszonego hamowania cis, czy zwiększonej transaktywacji, przeprowadzono badania ektopowej nadekspresji ligandów Notch w dyskach wyobrażeniowych skrzydeł larwalnych przy użyciu sterownika dpp-GAL4. Eksperymenty te dostarczyły dowodów sugerujących, że Shams reguluje trans-aktywację Notch przez Delta, nie wpływając na inhibicję Cis Notch przez ligandy8. Jednak regulacje sprzężenia zwrotnego i efekty endogennych ligandów mogą komplikować interpretację badań nad nadekspresją ektopową1,6,9.
Aby rozwiązać ten problem, użyto komórek Drosophila S210, które zapewniają prosty system in vitro do badań interakcji Notch-ligand11,12. Komórki S2 nie wyrażają endogennego receptora Notch i liganda Delta11 i wyrażają niski poziom Serrate13, co nie wpływa na eksperymenty agregacji ligandu Notch8. Dlatego komórki S2 mogą być stabilnie lub przejściowo transfekowane przez Notch i / lub pojedyncze ligandy (Delta lub Serrate) w celu wytworzenia komórek, które wyrażają wyłącznie receptor Notch lub jeden z jego ligandów lub ich kombinację. Mieszanie komórek S2 eksprymujących Notch z komórkami S2 eksprymujących ligand powoduje powstawanie heterotypowych agregatów, w których pośredniczy wiązanie receptor-ligand11,12,14. Kwantyfikacja tworzenia agregatu dostarcza miary trans-wiązania między Notch a jego ligandami15 (Rysunek 1). Podobnie, komórki S2 mogą być współtransfekowane z ligandami Notch i Delta lub Serrate (tj. cis-ligandami). Ligandy cis-ligandy w tych komórkach S2 eksprymujących Notch znoszą wiązanie Notch z trans-ligandami i powodują zmniejszone tworzenie agregatów8,12,14. Względny spadek tworzenia agregatów spowodowany przez cis-ligandy stanowi miarę hamującego wpływu cis-ligandów na wiązanie między Notch i trans-ligandami (Rysunek 2). W związku z tym wykorzystano testy agregacji komórek w celu zbadania wpływu utraty ksylozylacji na interakcje trans- i cis między Notch i jego ligandami.
Tutaj prezentujemy szczegółowy protokół testów agregacji komórek, mający na celu ocenę wiązania Notch z trans-ligandami i jego hamowania przez cis-ligandy przy użyciu komórek Drosophila S2. Jako przykład podajemy dane, które pozwoliły nam określić wpływ ksylozylacji Notch na wiązanie między Notch a trans-Delta8. Te proste testy zapewniają półilościową ocenę interakcji Notch-ligand in vitro i pomagają określić mechanizmy molekularne leżące u podstaw działania in vivo modyfikatorów szlaku Notch.