Ta praca rozwija test wychwytu przeciwciał do obrazowania wewnątrzliniowej sygnalizacji Notch/DeltaD w dzielących się radialnych progenitorach gleju embrionalnej mózgu danio pręgowanego.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ta praca rozwija test wychwytu przeciwciał do obrazowania wewnątrzliniowej sygnalizacji Notch/DeltaD w dzielących się radialnych progenitorach gleju embrionalnej mózgu danio pręgowanego.
Asymetryczny podział komórek (ACD), który wytwarza dwie komórki potomne o różnych losach, ma fundamentalne znaczenie dla generowania różnorodności komórkowej. W rozwijających się narządach zarówno bezkręgowców, jak i kręgowców, asymetrycznie dzielący się przodkowie generują samoodnawiającą się i różnicującą się córkęNotch lo. W embrionalnym mózgu danio pręgowanego promieniste komórki progenitorowe gleju (RGP) - główne nerwowe komórki macierzyste kręgowców - w większości przechodzą ACD, aby urodzić jeden RGP i jeden różnicujący się neuron. Przejrzystość optyczna i łatwa dostępność zarodków danio pręgowanego sprawiają, że idealnie nadają się one do obrazowania poklatkowego in vivo, aby bezpośrednio wizualizować, jak i kiedy asymetria sygnalizacji Notch jest ustalana podczas ACD. Ostatnie badania wykazały, że dynamiczna endocytoza liganda Notch DeltaD odgrywa kluczową rolę w określaniu losu komórki podczas ACD, a proces ten jest regulowany przez ewolucyjnie konserwatywny regulator polarności Par-3 (znany również jako Pard3) i kompleks motoryczny dyneiny. Aby zobrazować wzorce transportu in vivo endosomów sygnalizacyjnych Notch w mitotycznych RGP, opracowaliśmy ten test wychwytu przeciwciał. Korzystając z testu, odkryliśmy dynamikę endosomów zawierających DeltaD podczas podziału RGP.
Sygnalizacja Notch kontroluje decyzje dotyczące losu komórek i ich wzorce podczas rozwoju u metazoans1, a ostatnie badania wykazały, że sygnalizacja Notch w podziale komórek macierzystych zależy głównie od transportu endocytarnego2,3. Endocytozowany Notch/Delta może aktywować sygnalizację Notch w jądrze i wzmacniać transkrypcję docelowych genów Notch4,5,6. Kierunkowy transport endosomalny Notch/Delta został po raz pierwszy zaobserwowany w komórkach prekursorowych narządów zmysłów (SOP) Drosophila podczas asymetrycznego podziału komórkowego (ACD), co spowodowało wyższą aktywność sygnalizacyjną Notch w pIIa niż w pIIb7,8. Testy wychwytu przeciwciał z przeciwciałami anty-Delta i anty-Notch zastosowano do monitorowania procesu endocytarnego w mitotycznych komórkach SOP. Endosomy Notch/DeltaD przemieszczają się wraz z białkiem motorycznym kinezyny do wrzeciona centralnego podczas cytokinezy i są asymetrycznie translokowane do komórki pIIa z powodu antyrównoległego układu asymetrycznego wrzeciona centralnego w ostatnim momencie podziału komórki3,8. Badania te rzuciły światło na mechanizmy molekularne regulujące asymetryczny podział w komórkach SOP Drosophila, ale nie jest jasne, czy podobne procesy endocytarne występują w progenitorach promieniowych gleju kręgowców (RGP).
Ponadto, mechanizmy molekularne, które regulują asymetryczną sygnalizację Notch/DeltaD podczas podziału RGP kręgowców, nie są dobrze poznane. U danio pręgowanego doniesiono, że interakcja Notch i Delta ułatwia endocytozę ligandu DeltaD9. Nie wiadomo, czy endocytoza DeltaD może wpływać na wybór losu komórek potomnych w rozwijającym się mózgu kręgowców. Ostatnie badania pokazują, że wstrzyknięcie fluorescencyjnie sprzężonych przeciwciał anty-DeltaD do cewy nerwowej może oznaczać endosomy Sara specyficznie w komórkach neuronabłonkowych, a endosomy anty-DeltaD zawierające Sara preferencyjnie segregują się w proliferujące komórki potomne10. Sugeruje się, że sygnalizacja Notch z endosomów może regulować los komórek potomnych. Poprzednie wyniki wykazały, że większość komórek RGP danio pręgowanego w rozwijającym się przodomózgowiu przechodzi ACD, a determinacja losu komórek potomnych zależy od wewnątrzliniowej sygnalizacji Notch/DeltaD11. Aby wyjaśnić naturę wewnątrzliniowej sygnalizacji Notch/DeltaD w RGP danio pręgowanego, opracowaliśmy test wychwytu przeciwciał anty-DeltaD w rozwijającym się mózgu danio pręgowanego. Korzystając z tego protokołu, z powodzeniem przeprowadziliśmy znakowanie na żywo i obrazowanie transportu endocytarnego DeltaD w mitotycznych RGP.
Fluorescencyjnie znakowane przeciwciało anty-DeltaD jest skutecznie internalizowane do RGP wzdłuż komory przodomózgowia. Znacznie ułatwiło to odkrycie kierunkowego transportu endosomów DeltaD w asymetrycznie dzielących się RGPs12,13. W porównaniu z poprzednimi protokołami wychwytu przeciwciał opracowanymi dla kultur Drosophila notum i rdzenia kręgowego danio pręgowanego10, protokół ten osiągnął długotrwałe i wysoce skuteczne znakowanie anty-DeltaD w warstwie komórek komory mózgu, w szczególności przy użyciu mniej niż 10 nL mieszaniny przeciwciał z mikrowstrzyknięciami. Wstrzyknięcie do komory tyłomózgowia jest bardzo wygodne do stosowania testu wychwytu przeciwciał w rozwijającym się mózgu, ponieważ komora tylnomózgowia jest dobrze rozszerzona w zarodkach danio pręgowanego i wypełniona płynem mózgowo-rdzeniowym we wczesnym stadium rozwoju14. Poprzez wstrzyknięcie mieszaniny przeciwciał do komory tyłomózgowia bez uszkodzenia jakichkolwiek kluczowych rozwijających się tkanek, protokół zminimalizował możliwe uszkodzenia strefy obrazowania w przodomózgowiu tak bardzo, jak to możliwe. Zmniejszona dawka wstrzykniętego przeciwciała pierwotnego pozwoliła również uniknąć potencjalnych skutków ubocznych zakłócania endogennej sygnalizacji Delta-Notch in vivo. Protokół ten można łatwo połączyć z innymi zaburzeniami farmakologicznymi lub genetycznymi, stosowanymi na różnych etapach rozwoju i prawdopodobnie dostosowanymi do dorosłego mózgu, a także ludzkich organoidów mózgowych 2D / 3D pochodzących z pluripotencjalnych komórek macierzystych. Podsumowując, protokół umożliwił zrozumienie, w jaki sposób i kiedy podczas ACD powstaje asymetria sygnalizacji Notch. Głównym wyzwaniem dla pomyślnego wdrożenia tego protokołu jest osiągnięcie precyzyjnego dostarczania odpowiednich stężeń przeciwciała w oparciu o określone warunki eksperymentalne.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Do badania użyliśmy linii AB typu dzikiego i linii transgenicznej Tg [ef1a:Myr-Tdtomato]. Wszystkie eksperymenty na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt (IACUC) na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco w USA (numer zatwierdzenia: AN179000).
1. Przygotowanie zarodków danio pręgowanego
2. Przygotowanie mikroiniekcji
3. Mikroiniekcja
4. Montaż i obrazowanie poklatkowe na żywo
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Na Rysunku 2A zarodki wstrzyknięte z Atto647N, bez wiązania z przeciwciałem pierwotnym, wykazywały fluorescencję tła w komorze mózgu. W komórkach można zaobserwować bardzo niewiele pochłoniętych cząsteczek fluorescencyjnych. Zarodki rybek zebrafish, którym wstrzyknięto anti-Dld-Atto647N, wykazały duże ilości zinternalizowanych cząsteczek fluorescencyjnych w większości komórek rozwijającego się przodomózwia (Rysunek 2A, panel prawy). Po powiększeniu obrazu w celu...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opracowaliśmy test wychwytu przeciwciał do znakowania i obrazowania endosomalnego transportu Notch/Delta u promienistych komórek progenitorowych gleju danio pręgowanego z wysoką skutecznością. W porównaniu z poprzednimi metodami stosowanymi do śledzenia znakowanego przeciwciała anty-DeltaD w komórkach Drosophila SOP 7,8, nasza metoda wykorzystywała mikroiniekcję zamiast inkubacji próbek w sprzężonym przeciwciałie. Fluorescencyjnie sprzężone przeciwciała anty-Dld ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Projekt był wspierany przez NIH R01NS120218, UCSF Mary Anne Koda-Kimble Seed Award for Innovation oraz Chan Zuckerberg Biohub.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Naczynie hodowlane ze szklanym dnem 35 mm | MatTek corporation | P35GC-1.5-10-C | |
| Narishige | IM300 | ||
| Anti-Mouse-IgG-Atto647N | Sigma-Aldrich | 50185 | |
| CaCl2.2H2O | Sigma-Aldrich | C3306 | |
| Kapilary, 1,2 mm OD, 0,9 mm ID, z filamentem | World Precision Instruments | 1B120F-6 | |
| CSU-W1 Wirujący dysk/szybkobieżny szerokokątny | nikin | N/A | Nikon Mikroskop fluorescencyjny odwrócony Ti z dużym polem widzenia CSU-W1 konfokalny. |
| Pęseta medyczna Dumont Style 5 | Scientific | 72877-D | |
| Flaming-Brown P897 ściągacz | Sutter Instruments | N/A | https://www.sutter.com/manuals/P-97-INT_OpMan.pdf |
| KCl | Millipore | 529552 | |
| MgSO4.7H2O | Mikromanipulatory | ||
| World Precision Instruments | WPI M3301R | ||
| Mysz anty-DLD | Abcam | AB_1268496 | |
| Bufor blokujący IgG myszy firmy Zenon | Thermofisher Scientific | Z25008 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | |
| Czerwień fenolowa | Sigma-Aldrich | P0290 | |
| Stemi 2000 | Zeiss | N/A | |
| E10521 | |||
| UltraPureTM agaroza o niskiej temperaturze topnienia | Invitrogen | 16520050 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.