RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Toplam iç yansıma floresan mikroskobu kullanarak, canlı makrofajlarda eşi benzeri görülmemiş yüksek çözünürlüklü fagozom oluşumunu ve kapanışını üç boyutta görselleştirmek için bir deney düzeneği tanımlıyoruz. Fagositik kabın tabanının, uzayan psödopodların ve ayrıca fagozom kesilmesinin kesin yerinin izlenmesine izin verir.
Fagositoz, özelleşmiş hücreler tarafından mikroorganizmaları veya hücresel kalıntıları içselleştirmek ve ortadan kaldırmak için kullanılan bir mekanizmadır. Parçacık etrafındaki plazma zarı uzantısı için itici güç olan aktin hücre iskeletinin derin yeniden düzenlemelerine dayanır. Ek olarak, büyük materyalin verimli bir şekilde yutulması, hücre içi bölmelerin fokal ekzositozuna dayanır. Bu süreç oldukça dinamiktir ve fagositik kap oluşumu sırasında çok sayıda moleküler oyuncunun rol oynadığı tanımlanmıştır. Bununla birlikte, tüm bu moleküllerin zaman ve uzaydaki kesin düzenlemesi belirsizliğini korumaktadır. Ek olarak, fagozom kapanmasının son adımını gözlemlemek çok zor olmuştur, çünkü RNA interferansı veya baskın negatif mutantlar tarafından inhibisyon genellikle fagositik kap oluşumunun durmasına neden olur.
Epifloresan ile birlikte toplam iç yansıma floresan mikroskobu (TIRFM) kullanarak, bir lamel ile gevşek bir şekilde bağlanmış bir parçacığın etrafında büyüyen bir fagozomdaki psödopodların ve uçlarının uzantısını adım adım izlemek için özel bir deneysel yaklaşım oluşturduk. Bu yöntem, aynı anda iki farklı floresan etiketli protein için canlı hücrelerde fagozomun kapanması sırasında psödopodların uçlarını ve füzyonlarını yüksek çözünürlükte gözlemlememizi sağlar.
Fagositoz tanıma ve yutulur malzemenin içselleştirme ve bozulmasına yol açar, reseptörleri yüzey malzemesinin bağlanmasını başlar başlıca bir hücre fonksiyonudur. Böyle kalıp Dictyostelium discoideum ve amip gibi tek hücreli ökaryotlar bakteriler üzerinde beslemek için fagositoz kullanırken, yüksek organizmalar profesyonel hücreleri ile gelişmiştir. Makrofajlar ya da dendritik hücreler, çeşitli doku ve organlarda patojenlere karşı ilk savunma hattıdır ve antijen sunumu ve sitokin üretimi 1-4 ile adaptif bağışıklık sistemini aktive etmek için çok önemlidir. Belirli koşullar altında, fagositoz profesyonel olmayan fagositik hücreler, örneğin, endotel ve epitel hücreleri tarafından gerçekleştirilebilir. Bu işlem gelişimi sırasında ve normal doku devirinde ve yeniden modelleme için erişkin homeostazın muhafaza etmek önemlidir. Böyle testiste veya retina Sertoli hücreleri Son olarak, özel fagositlerpigment epitel hücreleri son derece güçlü fagositler 5 vardır.
Bir fagozomun oluşumu burada mikroorganizmalar veya hücresel döküntü bozunması fagositik hücrenin yüzeyi üzerinde fagositik reseptörlerinin kümelenme ile başlar oluşur. sistemlerinde, Fc alıcıları (FcR) ya da tamamlayıcı reseptör (CR) ve opsonik reseptörlerin kümeleme, aşağıdaki akıntı yönündeki sinyal olaylarını de karakterize edilmiştir. Ancak, Toll benzeri reseptörler (TLR), lektinler, mannoz reseptörleri ve çöpçü reseptörleri de dahil olmak üzere pek çok sivil opsonik reseptörleri de vardır. Bu reseptörler, mannoz veya fukoz kalıntılarının, fosfatidilserin ve lipopolisakkaritler 1,6-9 parçacık yüzeyi üzerinde determinantlar tanır.
Patojen veya hücre enkaz tanıma ve daha sonra yoğun ve geçici aktin yeniden yol fagositik reseptör çeşitli türleri, kümeleme bağlayıcı içerir. hücre içi compartmen paralel fokal ekzositozdats membran geriliminin serbest bırakılmasından katkıda bulunur ve büyük partiküllerin etkin fagositoz önemlidir. aktin polimerizasyonu ve membran deformasyon yol açan sinyal olayları tek bir fagositik reseptör tetikleyen deneysel modellerde disseke edildi. FcR aracılı fagositoz sırasında küçük GTPases (rac, Cdc42) tarafından düzenlenir yoğun bir aktin polimerizasyon bulunmaktadır. Bunların efektörlere arasında, Wiskott-Aldrich sendromu proteini (WASP) aktin filamanlarını 1,2,4,10 çekirdeklerin Aktin-ilişkili protein kompleksi 2/3 (ARP2 / 3) aktivasyonuna yol açar. Fosfatidilinositol-4, 5-bifosfat (PI (4,5) P2) Yerel üretim pseudopod oluşumunu sürücüler ilk aktin polimerizasyonu için çok önemlidir. PI (3,4,5) P3 olan dönüşüm pseudopod uzatma ve fagosom kapak 11 için gereklidir. Çeşitli yollar PI (4,5) P 2 kayboluşu katkıda bulunur. fosfatidilinositol fosfat kina öncelikle dekolmanıfagosom tutukladı PI (4,5) P2 sentezi gelen ses (PIPKIs). İkinci olarak, fosforile edilebilir ve ben kinazlar (PI3K) PI3K sınıf tarafından tüketilen ve PI (3,4,5) P3 12 dönüştürülür. Fosfatazlar ve fosfolipaz için bir rolü, memeli hücrelerinde ve Dictyostelium 13,14 fagositoz sırasında PI (4,5) P2, hidroliz ve F-aktin çıkarılması ima edilmiştir. Fosfolipaz C (PLC) δ diasilgliserol ve inositol-1,4,5- tris fosfat PI (4,5), p, 2 hidrolize olur. PI (4,5) P2 ve PI (3,4,5) P3 fosfataz OCRL (Lowe oculocerebrorenal sendromu), aynı zamanda fagosom oluşumunda rol oynadığı gösterilmiştir. F-aktin ve depolimerizasyon hassas yerel oluşumu sıkıca uzayda ve zamanda düzenlenir ve biz hücre içi bölmelerin o işe göstermiştir böylece fagositik fincan dibinde yerel aktin depolymerization katkıda yerel OCRL fosfataz teslim etmek önemlidir fagosom kapatılması ve membran açılmasıyla meydana için gerekli mekanizma ve moleküler oyuncular kötü çünkü görselleştirme ve fagosom kapatılması siteyi takip zorluklar tanımlı kalır. Yakın zamana kadar, fagositoz zor fagosom kapatma sitenin zamanında görselleştirme yaparak, onların sırt yüzünde ya da iki tarafta parçacıkları içselleştirmek sabit veya canlı hücreler gözlendi. Buna ek olarak, sabitleme yöntemleri membranların ve önyargı yalancı ayak uzatma ve kapatma sonuçları geri çekilmesini neden olabilir. Buna karşılık, biz kurmak ve burada açıklamak var tahlil bize pseudopod uzantısı ve toplam iç yansıma mikroskobu (TIRFM) 16 dayalı canlı hücrelerde 13 fagositoz kapatılması adımını, görüntülemenizi sağlar. Bu optik bir teknik şeffaf arasındaki ara yüzeyde ince bir bölgede florofor uyandırmak üzere bir çabuk kaybolan dalga harcayacaktırkapak (lamel) ve bir sıvı (hücre kültür ortamı). uyarım derinliği kalınlığı plazma zarına yakın bir moleküler olayların canlandırılmasına olanak tanıyan bir katı yüzey yaklaşık 100 nm'dir. TIRFM yüksek sinyal-zemin oranı sağlar ve bağlı hücrelerin aydınlatma toplanan out-of-focus floresan ve sitotoksisite sınırlar. TIRFM yararlanan biz lamelleri IgG opsonize kırmızı kan hücrelerinin (IgG SRBC'ler) ile kaplanmış sonra poli-lizin ile aktive edildiği "fagosom kapatma tahlil" geliştirdi. ilgi geçici floresan etiketli proteinler ifade makrofajlar daha sonra IgG SRBClere yutmak için izin verilir. Hücreler kovalent olmayan cam yüzeyine bağlanmış olan hedef partikülleri ayırmak birlikte, psödopod uçları görülen ve TIRF modunda kaydedilebilir. TIRF satın almalar vis sağlayan, yukarıdaki aşama 3 mikron değişen sonra, Epifloresans modunda satın almalar ile birleştirilirfagositik fincan baz ualization. Bu işlem sırasında, aktin ya da Dynamin inhibe gibi farmakolojik ilaçların ilavesi, moleküler seviyede işlemini incelemek için de mümkündür. Burada detaylı bir şekilde tarif protokol RAW264.7 mürin makrofaj hücre çizgisinde ve opsonize edilmiş parçacıklar için olduğu ancak, herhangi bir diğer fagositik bir hücre ve boncuk gibi başka hedeflere sahip uyarlanabilir. Bu yöntem zaman ve çeşitli fagositik sürecinde pseudopod uzantısı ve fagosom kapatılması rol oynayan moleküler oyuncuların uzayda düzenlemenin daha iyi karakterizasyonu sağlayacaktır.
Not: LifeAct mCherry kullanılan plazmid 17 sonra üretilen Dr. Guillaume Montagnac, Institut Curie, Paris, bir tür hediyedir.
1. Hücre ve transfeksiyonu
Not: RAW264.7 makrofaj komple ortam içinde, alt konfluent (RPMI (Roswell Park Memorial Institute) 1640 ortamı, 10 mM HEPES, 1 mM sodyum piruvat, 50 uM β-mersaptoetanol, kadar büyütülür, 2 mM L-glutamin ve% 10 FCS ( 100 mm plaka fetal inek serumu)). Bunlar elektroporasyon ile floresan etiketli proteinleri kodlayan plazmid ile transfekte edilir. Rutin olarak, yaklaşık 5-6 Ekim 6 hücreleri, sırasıyla, her transfeksiyon ya da ko-transfeksiyon için plazmid, 20 ug veya 10 ug ile transfekte edilir, x. Elektroporasyon veya lipofeksiyon göre transfeksiyon için diğer araçlar alternatif yaklaşımlar olarak kullanılabilir unutmayın.
Kırmızı kan hücrelerinin 2. Opsonizasyon
Not: makrofajlar parçacık hedef bir model olarak, koyun kırmızı kan hücreleri (SRBC'ler) kullanılır. Genellikle, 35 mm cam alt tabak başına yaklaşık 7 x 10 6 SRBC'ler kullanılır.
Lameller 3. Poli-lizin Kaplama
Cam alt yemekleri üzerine SRBClere 4. Kovalent olmayan Fixation
5. Fagositoz TIRFM tarafından görüntülendi
Bu yazıda tarif edilen deneysel sistem şematik olarak Şekil 1 'de gösterilmiştir. Bir floresan etiketi kaynaşık yararlı proteinleri eksprese eden transfekte RAW264.7 makrofaj kovalent olmayan bir şekilde tespit edildi IgG opsonize koyun kırmızı kan hücreleri (SRBC'ler) ile temas içine yerleştirilmektedir lamel. makrofajlar onu yutmak için lamel SRBC ayırabilirsiniz. kullanılan TIRF mikroskop 3 mikron yukarıda Z vardiyadan sonra Epifloresans modunda psödopod ve sinyallerin ipuçları karşılık TIRF alan sinyallerin eş zamanlı kazanılması mümkün.
Şekil 2'de bu plazma membranı altında 100 nm bölgeye temiz bir TIRF sinyal sağlar tarif edildiği gibi Şekil 3., Toplam iç yansıma flüoresans kritik açısını belirlemek için gereklidir acquisiti gelişimini temsil etmektedir"Protokol Editor" olarak adlandırılan bir modül aracılığıyla parametrelere Canlı Toplama yazılıma dahil. Bu modül kullanıcılar oluşturabilir ve onlar süreci yürütecek mikroskop, gönderilmeden önce iş akışlarını yönetmek için izin verir. satın alma sonunda, kullanıcı TIFF akışı toplar.
Şekil 4, örneğin, LifeAct mCherry Dr. Guillaume Montagnac Institut Curie, Paris, bir tür hediye, sonra üretilen plazmid (transfekte RAW264.7 makrofaj bir "fagosom kapak tahlilinde" temsili bir canlı hücre TIRFM filmi 17) aktin polimerizasyonu takip etmek. Makrofajlar geçici ifade plazmid lamel bağlı IgG SRBClere yutmak için izin verildi. psödopod uçları bir SRBC etrafında cam lamel apposed gibi, bir F-aktin halka TIRF alanında kapalı kadar giderek daralmış (üst panel) tespit edildi. Buna paralel olarak, bulanık F-aktinfagositik fincan dibinde depolymerization karşılık (alt panel) Yukarıdaki sahne 3 mikron değişen sonra Epifloresans tarafından tespit sinyalin. iletilen ışık (sağda panel) ile teyit edildiği gibi ediniminin 3 dakika sonra SRBC tamamen içselleştirilmiş edildi.
Bu nedenle, bu yöntem, uygun bir şekilde psödopod çok uçları ve fagositik bardak dibinde oluşan moleküler olaylar gerçekleşebilir moleküler olayları ayırt etmek için kullanılabilir.

Şekil TIRFM tarafından Analiz "fagozomun Kapatma Assay" 1. şematik gösterimi. fagosom kapak deney geçici bir ya da iki floresan etiketli-proteini eksprese eden makrofajlar kullanılarak gerçekleştirilir. Makrofajlar kovalent olmayan poli-lizin COA sabit IgG opsonize SRBClere üzerine yatırılırted lamelleri. Görüntüler fagositik fincan tabanını tespit etmek fagosom kapanması ve Epifloresans modunda siteyi tespit etmek için TIRF modunda kaydedilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2: TIRFM Kritik Açı belirlenmesi. (A) "Canlı edinimi" kullanarak, floresan etiketli proteinleri ifade eden bir hücre (kırmızı bölge 1) alanın ortasında yer alıyor. TIRF Stack seçenekte, görüntüler farklı açılar 0.01 ° (kırmızı bölge 2) bir artış ile, 5 ° 'ye kadar 0 ° den başlayan, bir uyarma dalga boyunda elde edildi. (B) görüntü dizisi ImageJ kullanarak açılır Renkli Profiler yazılımı ve Ar ortalama floresan yoğunluğuÇevrede egion (YG) "Yığınlar" ve "Plötz ekseni profili" (kırmızı bölge 1) kullanılarak x ekseni üzerindeki açıların fonksiyonu ile çizilir. (C) arsa üzerinde floresan zirve x pozisyonu tekabül kritik açı: 1.98 ° (siyah noktalı çizgi). Bu açıdan sonra herhangi bir değer kullanılabilir. Bir örnek olarak, 2.00 ° (kırmızı çizgi) seçilebilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Canlı Toplama Modülü kullanılarak Şekil 3. İş Akışı Süreci: "Protokol Düzenleyici". (A) "Protokol Editor" penceresinde, bir iş akışı tuval oluşturulur. (B) Bu protokol mikroskop karar sayısını tekrar edeceği eylemlerin "döngü" oluşurKullanıcı tarafından. Örnek olarak: 750 (1). Bir döngü dahil: TIRF modunda ilgi floresan proteinleri lazer uyarma ile "Çoklu kanal" satın alma. Örnek olarak: Lazer 491 nm yoğunluğu% 50 -TIRF açısı 2.00 (2); amacın "Z hareket" 3 mikron (3); Epifloresans modunda "Çok Kanallar" satın alma (4); Geri TIRF bölgesi (5) ve iletilen ışık (6) bir "Snapshot" hedefiyle "Z hareket". Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4. F-aktin geçici plazmid LifeAct mCherry (Dr. Guillaume Mo bir tür hediye ifade RAW264.7 makrofajlar kullanılarak gerçekleştirildi fagozomun Kapatma. Fagozomun kapatma testinin yerinde bir Noktası olarak Birikmiş edilirntagnac, 17 sonra üretilen Institut Curie, Paris). plazmid sinyali TIRF alanı (üstte) ve Epifloresans modu (alt) satın alındı. kırmızı ok ucu TIRF bölgesinde aktin birikimini gösterir. 3 dakika iletilen ışık görüntü, içselleştirilmiş SRBC belirten sunulmuştur. Ölçek çubuğu, 10 mikron. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Film 1:. O geçici plazmid ifade RAW264.7 makrofajlar kullanılarak gerçekleştirildi fagositik Kupası fagozomun kapatma testinin Base Cleared ise F-aktin, psödopod ve İpuçları ve fagozomun Kapanış Sitesinde Birikmiş edilir. TIRFM kullanılarak plazmid TIRF alanı (üstte) görüntüleme ve Epifloresans modunda (alt) alternatif yapıldıly 37 ° C'de 3 dakika boyunca her 50 milisaniye. Bu videoyu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Toplam iç yansıma floresan mikroskobu kullanarak, canlı makrofajlarda eşi benzeri görülmemiş yüksek çözünürlüklü fagozom oluşumunu ve kapanışını üç boyutta görselleştirmek için bir deney düzeneği tanımlıyoruz. Fagositik kabın tabanının, uzayan psödopodların ve ayrıca fagozom kesilmesinin kesin yerinin izlenmesine izin verir.
Deneysel yaklaşım üzerine ilk tartışmalar için Dr. Alexandre Benmerah'a (Institut Imagine Necker, Paris, Fransa) ve makaleyi okuduğu için Dr. Jamil Jubrail'e teşekkür ederiz. Nadège Kambou ve Susanna Borreill, laboratuvarımızda bu yöntemle deneyler yaptıkları için kabul edilmektedir. Bu çalışma, CNRS (ATIP Programı), Ville de Paris ve Agence Nationale de la Recherche (2011 BSV3 025 02), Fondation pour la Recherche Médicale (FRM INE20041102865, FRM DEQ20130326518 için doktora bursu dahil) FN ve Agence Nationale de Recherche sur le SIDA et les hépatites virales" (ANRS) tarafından JM için doktora bursu da dahil olmak üzere hibelerle desteklenmiştir.
| Koyun önleyici kırmızı kan hücreleri IgG | MP Biyomedikaller | 55806 | |
| Sığır Serumu Albümin ısı şoku fraksiyonu, pH 7, & ge; %98 ve nbsp; | Sigma | A7906 | |
| Hücre kaldırıcı | Corning | 3008 | |
| Küvetler 4 mm | Hücre projesi | EP104 | |
| DPBS, kalsiyum yok, magnezyum yok | Thermo Fischer Scientific | 14190-094 | Oda sıcaklığında |
| Elektrotampon kiti | Hücre projesi | EB110 | |
| 100 mm TC ile İşlem Görmüş Hücre Kültürü Kabı | Corning | 353003 | |
| Gen X hücreli pulser | Biorad | 165-2661 | |
| Gentamisin çözeltisi | Sigma | G1397 | |
| Cam Alt Tabaklar 35 mm kaplamasız 1.5 | MatTek şirketi | P35G-1.5-14-C Kasa | |
| iMIC | TILL Fotonik | Yağa daldırma objektifi (N 100X, NA1.49), CO2 ile ısıtma odası, kamera tek foton algılama EMCCD (Elektron Çarpma Şarj Bağlantılı Cihaz) ve 1.5X lens | |
| Poli-L-Lizin Çözeltisi% 0.1 | Sigma | P8920-100ml | Suda% 0.01'de Seyreltme |
| RPMI 1640 orta boy GLUTAMAX Takviye | Yaşam teknolojileri | 61870-010 | |
| RPMI 1640 orta, fenol kırmızısı yok (10 x 500 ml) | Yaşam teknolojileri | 11835-105 | 37 °C sıcak; Kullanmadan önce C su banyosu |
| Koyun kırmızı kan hücreleri (SRBC'ler) | Eurobio | DSGMTN00-0Q | 4 ° C'de Alsever tamponunda korunur; Kullanmadan önce C |