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Artigo de método

Sondas de Tensão de DNA para Mapear as Forças Transitórias do Receptor de Piconewton por Células Imunes

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DOI:

10.3791/62348

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20 de março de 2021

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Neste artigo

Resumo

Este artigo descreve um protocolo detalhado para o uso de sondas de tensão baseadas em DNA para obter imagens das forças receptoras aplicadas por células imunes. Essa abordagem pode mapear forças receptoras >4.7pN em tempo real e pode integrar forças ao longo do tempo.

Resumo

As forças mecânicas transmitidas na junção entre duas células vizinhas e na junção entre as células e a matriz extracelular são críticas para a regulação de muitos processos que vão desde o desenvolvimento até a imunologia. Portanto, desenvolver ferramentas para estudar essas forças em escala molecular é fundamental. Nosso grupo desenvolveu um conjunto de sensores de tensão molecular para quantificar e visualizar as forças geradas pelas células e transmitidas a ligantes específicos. A classe mais sensível de sensores de tensão molecular é composta por grampos de alça de haste de ácido nucleico. Esses sensores usam pares fluoróforo-quencher para relatar a extensão mecânica e o desdobramento de pinos de cabelo de DNA sob força. Um desafio com os sensores de tensão hairpin de DNA é que eles são reversíveis com redobramento rápido do hairpin após o término da tensão e, portanto, as forças transitórias são difíceis de registrar. Neste artigo, descrevemos os protocolos de preparação de sensores de tensão de DNA que podem ser "travados" e impedidos de redobrar para permitir o "armazenamento" de informações mecânicas. Isso permite o registro de forças de piconewton altamente transitórias, que podem ser posteriormente "apagadas" pela adição de ácidos nucleicos complementares que removem a fechadura. Essa capacidade de alternar entre o mapeamento de tensão em tempo real e o armazenamento de informações mecânicas revela forças fracas, de curta duração e menos abundantes, que são comumente empregadas pelas células T como parte de suas funções imunológicas.

Introdução

As células imunes defendem-se contra patógenos e células cancerígenas rastejando e varrendo continuamente as superfícies das células-alvo em busca de antígenos, fixando sua superfície 1,2. O reconhecimento do antígeno é iniciado após a ligação entre o receptor de células T (TCR) e o complexo MHC (pMHC) do complexo peptídeo-principal de histocompatibilidade expresso na superfície das células-alvo. Como o reconhecimento do TCR-pMHC ocorre na junção entre duas células móveis, há muito se suspeita que ele experimente forças mecânicas. Além disso, isso levou ao modelo mecanosensor de ativação do TCR, que sugere que....

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Protocolo

Os camundongos transgênicos OT-1 estão alojados na Divisão de Recursos Animais da Universidade de Emory. Todos os experimentos foram aprovados e realizados sob o protocolo da Comissão Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC).

1. Preparação de oligonucleotídeos

  1. Dissolver o DNA da fita ligante em água (resistividade de 18,2 MΩ, utilizada durante todo o protocolo). Vórtice e gire a solução com uma centrífuga de mesa. Ajuste o volume de água de tal forma que a concentração final seja de 1 mM. Validar a concentração usando um espectrofotômetro de nanogotas para medir a absorbância a 260 nm e determinar a concentração final co....

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Resultados

Aqui mostramos imagens representativas de controle de qualidade de superfície (Figura 4). Uma superfície de alta qualidade deve ter um fundo limpo no canal RICM (Figura 4B) e intensidade de fluorescência uniforme no canal Cy3B (Figura 4C). Com o mesmo equipamento de imagem e condições idênticas de aquisição de imagens de fluorescência, a intensidade de fluorescência de fundo deve ser consistente e reprodutível sempre ao realizar exp.......

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Discussão

Com os procedimentos detalhados fornecidos aqui, pode-se preparar substratos de sonda de tensão de DNA hairpin para mapear e quantificar a tensão do receptor produzida pelas células imunes. Quando as células são plaqueadas no substrato da sonda de tensão do pino de DNA, elas pousam, se ligam e se espalham à medida que os receptores detectam os ligantes química e mecanicamente, o último dos quais é detectado por nossas sondas. No entanto, em alguns casos, as células podem não se espalhar (Figura 7A

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Divulgações

Os autores declaram a inexistência de conflitos de interesse.

Agradecimentos

Este trabalho foi apoiado pelos NIH Grants R01GM131099, NIH R01GM124472 e NSF CAREER 1350829. Agradecemos ao NIH Tetramer Facility pelos ligantes pMHC. Este estudo foi apoiado, em parte, pelo Emory Comprehensive Glycomics Core.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
  ácido 3-hidroxipicolínico (3-HPA)Sigma56197maldi-TOF-MS matrix
  mPEG-SCBiochempegMF001023-2K preparação desuperfície
(3-Aminopropil) trietoxissilanoAcrosAC430941000
preparação de superfície 10x Tampão de lise de glóbulos vermelhosBiolegend00-4333-57tampão
8,8 nm nanopartículas de ouro, ácido tânicoNanocomposixpersonalizado pedidopreparação de superfície
Atto647N NHS ésterSigma18373-1MG-Ffluoróforo, oligo prep
Attofluor Cell Chamber, para microscopiaThermo Fisher ScientificA7816imaging
BD Seringas apenas com Luer-LokBD bioscience309657cells
biotinilated anti-mouse CD3eebioscience13-0031-82anticorpo/ligante
Ovalbumina pMHC biotinilada (SIINFEKL)NIH Tetramer Core Facility na Emory UniversityAnticorpo/ligante
albumina sérica bovinaSigma735078001bloqueia interações não específicas
Filtros celularesBiologix15-1100células
Coverslip Mini-Rack, teflonThermo Fisher ScientificC14784preparação de superfície
Cy3B NHS ésterGE HealthcarePA63101fluoróforo, oligo preparação
Solução salina tamponada com fosfato de Dulbecco (DPBS)Corning21-031-CMtampão
etanolSigma459836preparação de superfície
Hank' s sais balanceados (HBSS)SigmaH8264tampão
peróxido de hidrogênioSigmaH1009preparação de superfície
LA-PEG-SCBiochempegHE039023-3.4Kpreparação de superfície
Midi MACS (LS) kit de inicializaçãoMiltenyi Biotec130-042-301células
de camundongo CD8+ kit de isolamento de células TMiltenyi Biotec130-104-075células
Dispositivos centrífugos Nanosep MFPall laboratórioODM02C35preparação de oligo
No. 2 lamínulas de vidro redondasVWR48382-085preparação de superfície
NTA-SAMDojindo Molecular TechnologiesN475-10superfície
P2 gelBio-rad1504118oligo preparação
ácido sufúricoEMD Millipore CorporationSX1244-6preparação de superfície
Acetato de Sulfo-NHSThermo Fisher Scientific26777preparação de superfície
Equipamento
Agilent AdvanceBio Oligonucleotídeo C18 coluna, 4,6 x 150 mm, 2,7 μ m653950-702preparação de oligonucleotídeos
Barnstead Sistema de purificação de água nanopuraÁgua Thermo Fisher
CFI Apo 100× NA 1.49 objetivaNikonMicroscopia
Cy5 cuboCHROMAMicroscopia
evoluir dispositivo acoplado de carga multiplicadora de elétrons (EMCCD)Microscopia fotométrica
Cromatografia líquida de alta eficiênciaAgilent 1100preparação de oligonucleotídeos
Fonte de epifluorescência IntensilightNikonMicroscopia
Espectrômetro de massa de tempo de voo de dessorção/ionização a laser assistido por matriz (MALDI-TOF-MS)Preparaçãode oligonucleotídeosVoyager STR
Espectrofotômetro UV-Vis Nanodrop 2000 Preparaçãode oligonucleotídeosThermo Fisher
Microscópio invertido Nikon Eclipse TiMicroscopia
Perfect Focus SystemNikon NikonMicroscopia
NIS Elements softwareNikonMicroscopy
quad band TIRF 405/488/561/647 cuboCHROMAMicroscopia
RICM cuboCHROMAMicroscopia
Lançador TIRF com 488 nm (50 mW), 561 nm (50 mW) e 640 nmMicroscopiaCoerente
TRITC cuboCHROMAMicroscopia
< nome > oligo forte< / forte >< forte > modificação de 5 '/ modificação de 3 '< / forte >< forte > sequência (5 'a 3') < / forte >< forte > Uso < / forte >
15mer fio de travamento de amina< forte > 5 'modificação: < / forte> sem modificação < BR / > < forte > 3 ': /3AmMO/AAA AAA CAT TTA TAC CCT ACC TAbloqueando sinal de tensão em tempo real
15mer Atto647N fio de travamento5' modificação: Atto647N
3' modificação: /3AmMO/
AAA AAA CAT TTA TAC CCT ACCbloqueio de sinal de tensão em tempo real
15mer fiode travamento não fluorescente5' modificação: sem modificação
3' modificação: sem modificação
UM AAA AAC ATT TAT ACbloqueio de sinal de tensão em tempo real para análise quantitativa
4,7 pN fio de grampo de cabelo5' modificação: sem modificação
3' modificação: sem modificação
GTGAAATACCGCACAGATGCGT
TTGTATAAATGTTTTTTTCATTTAT
ACTTTAAGAGCGCCACGTAGCC
CAGC
hairpin probe
fio de ligante de amina5' modificação: /5AmMC6/
3' modificação: /3Bio/
CGCATCTGTGCG GTA TTT CAC TTTponta de prova hairpin
BHQ2 fiode ancoragem5' modificação: /5ThiolMC6-D/
3' modificação: /3BHQ_2/
TTTGCTGGGCTACGTGGCGCTCTT      sonda de grampo de cabelo
Cy3B ligante strand5' modificação: Cy3B
3' modificação: /3Bio/
CGCATCTGTGCG GTA TTT CAC TTTsonda de grampo
de cabelo destravando a <forte>5' modificação: sem modificação
3' modificação: nenhuma modificação
TAG GTA GGG TAT AAA TGT TTT TTT Cdesbloqueando sinal de tensão acumulada
NA preparação de Nikon

Referências

  1. Dustin, M. L. T-cell activation through immunological synapses and kinapses. Immunological Reviews. 221 (1), 77-89 (2008).
  2. Spillane, K. M., Tolar, P. B cell antigen extraction is regulated by physical properties of antigen-presenting cells.

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Reimpressões e permissões

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