Мы описываем протокол измерения контактов между клетками в соседних эпителиальных слоях в имагинальных дисках крыльев живой дрозофилы с использованием подхода, основанного на восстановлении GFP.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Мы описываем протокол измерения контактов между клетками в соседних эпителиальных слоях в имагинальных дисках крыльев живой дрозофилы с использованием подхода, основанного на восстановлении GFP.
Рост и структура эмбриональных тканей в значительной степени контролируются сигналами, которыми обмениваются местные клеточные популяции внутри самих тканей. Цитонемы — это тип сигнальных филоподий, впервые выявленных у дрозофил, которые соединяют и опосредуют обмен между клетками, производящими и принимающими сигнал. В развивающемся имагинальном диске крыла дрозофилы цитонемы участвуют в обмене сигналами между различными популяциями клеток внутри эпителия собственно диска (DP), который образует взрослое крыло, а также между клетками DP и клетками в соседних тканях, связанных с диском. Цитонемы синапс с клетками-мишенями образуют интимные мембранные контакты.
В данной работе мы представляем протокол количественной оценки цитонем-опосредованного контакта между клетками ДП и клетками эпителия прилегающей периподиальной мембраны (ПМ), который отделен от клеток ДП просветом диска, с использованием подхода восстановления GFP в дисках живых крыльев. С помощью систем GAL4-UAS и LexA-LexAop комплементарные фрагменты расщепленного GFP (spGFP1-10, spGFP11), каждый из которых слитый с трансмембранным доменом CD4, экспрессируются по обе стороны от просвета диска. Визуализация восстановленной флуоресценции GFP в живых препаратах диска крыла с помощью конфокальной микроскопии затем используется для создания стеков изображений, из которых можно локализовать и количественно оценить восстановленную флуоресценцию GFP. С помощью этой системы можно совместно экспрессировать трансгены, кодирующие белки или РНК-интерференции, как в клетках, продуцирующих цитонему, так и в клетках-мишенях, чтобы оценить их влияние на контакты с клетками DP-PerM. Эта система, легко адаптируемая к другим тканям, таким образом, позволяет идентифицировать факторы, важные для образования или функции цитонего.
Развитие эмбриональных тканей контролируется клетками, расположенными в «организующих центрах», которые подают сигналы удаленным клеткам внутри ткани, контролируя их решения о пролиферации (т.е. росте и делении) или принятии определеннойсудьбы. Эта клеточная неавтономная передача сигналов опосредована лигандами, вырабатываемыми центральными клетками, которые формируют градиенты концентрации в тканях и вызывают реакции, зависящие от концентрации. Во многих случаях эти лиганды либо доставляются, либо улавливаются через длинные сигнальные филоподии на основе актина, называемые цитонемами, которые соединяют сигнализирующие и принимающие клетки в тканях 2,3. Впервые обнаруженные в имагинальном диске4 крыла дрозофилы, цитонемы также были идентифицированы у млекопитающих и других позвоночных 5,6,7,8,9. Лучшее понимание роли цитонемы в клеточной неавтономной передаче сигналов, хотя и на ранней стадии, имеет решающее значение для расшифровки того, как клетки взаимодействуют, организуясь в ткани, и как эти коммуникационные линии модифицируются при различных патологических состояниях, включая пороки развития и рак.
Цитонемы могут распространяться от исходных клеток для доставки лигандов к клеткам-мишеням или от клеток-мишеней для получения лигандов вблизи их источников 2,3. Цитонемы вступают в интимные контакты со своими мишенями, где они, как полагают, образуют синапсические структуры, где может происходить перенос лиганда 3,10,11. Этот контакт может происходить между кончиками исходных и целевых цитонем, или между цитонемамии клеточными телами. Хотя клеточная адгезия через молекулы адгезии или через рецептор-лигандные взаимодействия в некоторых случаях не охарактеризована, она необходима для правильной активации нисходящих сигнальных событий 12,13,14, что делает ее важным аспектом биологии цитонемы.
В нескольких исследованиях для анализа контактов цитонемы применялся метод «восстановления GFP через синаптических партнеров» (GRASP). Этот метод был разработан для идентификации и картирования синаптических партнеров в сложных нервных системах15. Он основан на экспрессии двух комплементарных фрагментов расщепленного GFP (spGFP1-10 и spGFP11), каждый из которых слит с внеклеточным участком трансмембранного домена (например, CD4), в различных популяциях клеток. Если плазматические мембраны клеток в этих двух популяциях вступают в прямой контакт, это приводит к тому, что комплементарные домены spGFP становятся ближе, что приводит к восстановлению флуоресценции GFP. Этот подход был использован у дрозофил для идентификации существования контактов цитонемы между клетками внутри диска крыла и между диском крыла и другими близко прилегающими тканями 12,16,17,18,19,20,21.
В данной статье описывается применение GRASP для характеристики контактов между двумя морфологически различными эпителиальными слоями имагинального диска крыла дрозофилы, собственно диском (DP) и периподиальной мембраной (PerM). Эти эпителиальные слои образуют мешочек, окружающий центральный просвет, с псевдостратифицированными столбчатыми клетками DP, расположенными с одной стороны, и плоскоклеточными клетками PerM с другой, причем их апикальные мембраны обращены внутрь к просвету (рис. 1A). Существуют некоторые доказательства транслюменальной передачи сигналов между двумя слоями 22,23,24,25, и недавно мы задокументировали передачу сигналов от DP для контроля пролиферации клеток PerM, которая опосредована апикальными цитонемами в DP21. Этот протокол предполагает использование трансгенных экспрессионных систем GAL4/UAS и LexA/LexAop для экспрессии комплементарных фрагментов spGFP, слитых с CD4, на мембранах клеток DP и PerM. Он использует восстановленную флуоресценцию GFP для считывания мембранного контакта между двумя клеточными популяциями.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Драйвер nubbin-GAL4 используется для экспрессии CD4-spGFP1-10 конкретно в области крыльевого мешка DP (рис. 1A). Драйвер21 PerM-LexA используется для экспрессии CD4-spGFP11 конкретно в PerM (рисунок 1A). Эти две системы экспрессии независимы друг от друга, что позволяет одновременно и специфично экспрессировать различные трансгены в DP и PerM (рис. 1B, C).
Основная генетическая схема предполагает скрещивание мух для получения личинок генотипа nub-GAL4/UAS-CD4-spGFP1-10; PerM-LexA/LexAop-CD4-spGFP11. В качестве отрицательного контроля мы не учитываем трансген LexAop-CD4-spGFP11 . Другие трансгены (например, кодирующие белки, двухцепочечные РНК) могут экспрессироваться по желанию в слое DP (под контролем последовательностей UAS ) или в PerM (под контролем оператора LexA).
Это протокол визуализации в реальном времени, который не может быть прерван. Подготовка материала оценивается в ~10 мин. Вскрытие не следует проводить более чем за 20 минут до получения изображения. Визуализация занимает ~30 минут и не должна длиться более ~1 часа. При нескольких условиях или большом количестве образцов процедура должна проводиться в несколько раундов, чтобы обеспечить наилучшие результаты.
1. Подготовка материала
2. Рассечение диска крыла и подготовка скольжения
3. Визуализация
4. Анализ изображений
× 100Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Чтобы проверить полезность процедуры GRASP для измерения контактов между клетками DP и PerM, мы исследовали диски крыльев четырех различных генотипов: диски негативного контроля дикого типа (генотип: w1118), которые будут отображать только фоновые уровни автофлуоресценции в канале GFP; диски, экспрессирующие CD4-spGFP1-10 в слое DP, но не имеющие трансгена CD4-spGFP11, который будет демонстрировать уровень флуоресценции, производимой только GFP1-10 (который, как мы ожидали, будет пренебрежимо малым, т...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Цитонемы играют важную роль в распределении лигандов, контролируя рост и организацию развивающихся тканей. Обмен сигналами происходит при том, что кончики цитонемы вступают в интимные мембранные контакты со своими мишенями. В этом протоколе мы описываем простой метод анализа цитонем-опосредованных контактов между эпителиальными слоями в диске крыла с использованием методики GRASP.
Представленная здесь методика требует, как минимум, четырех компонентов - драйве...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конкурирующих интересов, о которых они могли бы заявить.
Эта работа была поддержана грантом CIHR (PJT-162109) для D.H. M.J. получил докторскую стипендию от Фонда Institut de Recherches Cliniques de Montréal и от Программы молекулярной биологии Монреальского университета. Авторы высоко оценивают помощь платформы IRCM для микроскопии и визуализации.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Диссекционный микроскоп Discovery V12 | Цейсс | Диссекционный микроскоп | |
| Щипцы Dumont #55, Советы по биологии | Инструменты для точной науки | 11255-20 | Рассекающие щипцы |
| EP-Slik (slik20358) | БРСК | Panneton et al. 2015 | штамм от мух для сцеживания Slik |
| ФИДЖИ | Schindelin J. et al. (2012) | Программное обеспечение для анализа изображений | |
| Hoechst 33342 | ThermoFisher Scientific | H3570 | Визуализация ядерного пятна в реальном времени |
| LexAop-CD4-spGFP11 | БРСК | 93018 | штамм мухи |
| Конфокальный микроскоп LSM 700 | Цейсс | Конфокальный микроскоп | |
| nub-GAL4 | Блумингтонский фондовый центр дрозофил (BDSC) | 86108 | штамм мухи |
| PerM-LexA | Рамбо, Жозеф и др., 2025 | штамм мухи | |
| PYREX 9-депрессионная стеклянная точечная пластина | Corning Медико-биологические науки | 7220-85 | для сбора и промывки личинок |
| Дрозофила Шнайдера Медиум | ThermoFisher Scientific | 21720024 | Среда для визуализации в реальном времени |
| Прокладки для визуализации SecureSeal, 8-луночные, толщина 0,12 мм; | Био-лаборатории Грейс | 654008 | проставка |
| Комплект силиконовых эластомеров SYLGARD 184 | Сильгард | 3097358-1004 | для изготовления пластин для препарирования |
| UAS-CD4-spGFP1-10 | БРСК | 93017 | штамм мухи |
| Черный дзен | Цейсс | Программное обеспечение для сбора данных |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.