Medição quantitativa de invadopodia mediada proteólise da matriz extracelular em Contextos individuais e multicelulares
Summary
Descreve-se o método para a produção de prototípico lamelas de microscópio revestidas com gelatina de fluorescência para visualização invadopodia mediada por degradação da matriz. Técnicas computacionais utilizando software disponível são apresentados para quantificar os níveis resultantes de proteólise da matriz por células individuais dentro de uma população mista e para os grupos que abrangem todo multicelulares campos microscópicos.
Abstract
Invasão celular em tecidos locais é um processo importante no desenvolvimento e homeostase. Invasão Malregulated e movimento subsequente é característica de células de vários processos patológicos, incluindo a inflamação, doença cardiovascular e metástases de células do tumor 1. Degradação proteolítica focalizado de matriz extracelular (ECM) em componentes da membrana basal epitelial e endotelial, é um passo crítico na iniciação invasão celular. Em células tumorais, extensa análise de vitro determinou que a degradação de ECM é realizado por ventrais estruturas ricas em actina de membrana denominado protrusivos invadopodia 2,3. Invadopodia forma em aposição próxima da ECM, onde moderada avaria ECM através da acção de metaloproteinases de matriz (MMPs). A capacidade das células tumorais para formar invadopodia correlaciona-se directamente com a capacidade de invadir a estroma local e associados componentes vasculares 3.
_content "> A visualização das invadopodia degradação mediada por ECM de células por microscopia de fluorescência usando proteínas marcadas com corante de matriz revestida em vidro lamelas tem emergido como a técnica mais comum para avaliar o grau de proteólise da matriz e do potencial invasivo celular 4,5. Aqui descrevemos uma versão do método padrão para a geração de lamelas de vidro marcados por fluorescência utilizando um equipamento comercialmente disponível Oregon Green-488 conjugado gelatina. Este método pode ser facilmente dimensionada para produzir rapidamente um grande número de lamelas revestidas. Mostramos alguns dos erros comuns microscópicas que são frequentemente encontrados durante este processo, e como estes podem ser evitados. Finalmente, descrevemos métodos normalizados, utilizando software de computador facilmente disponível para permitir a quantificação da degradação da matriz de gelatina marcada mediada por células individuais e por toda a populações celulares. Os procedimentos descritos proporcionam a capacidade de controlar de forma precisa e reprodutível invadopodiaactividade, e pode também servir como uma plataforma para a avaliação da eficácia da expressão da proteína de modulação ou ensaio de anti-invasivos compostos sobre a degradação da matriz extracelular em locais individuais e multicelulares.Protocol
Discussion
A habilidade de visualizar as células que degradam a matriz extracelular ajudou na descoberta dos mecanismos moleculares utilizados nos passos iniciais da invasão celular. Lançado pela Wen-Tien Chen no início dos anos 1980 4,14,15, revestimento fluorescente etiquetado proteínas extracelulares em lamínulas para posterior análise microscópica emergiu como a principal técnica para avaliação da função invadopodia em uma ampla gama de tipos de células. O protocolo prescrito demonstra o método básic…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado por fundos de doações da West Virginia University Maria Babb Randolph Cancer Center. Agradecemos Susette Mueller (Georgetown University) e Laura Kelley para aconselhamento precoce e assistência. O uso da Universidade de West Virginia Facilidade imagens de microscopia (apoiado pela Babb Mary Randolph Cancer Center e, subvenções NIH P20 RR16440, P30 e P30 RR032138 GM103488) é reconhecido agradecimento.
Materials
| Name of Reagent/Instrument | Company | Catalogue Number | Comments |
| gelatin | Sigma | G1890 | Porcine skin |
| sucrose | Fisher | BP220 | |
| 12 mm coverslips | Fisher | 50-121-5159 | |
| 24 well plates | Fisher | 08-772-1 | BD Falcon |
| nitric acid | Ricca | R5326000 | 20% solution |
| poly-L-lysine | Electron Microscopy Sciences | 19320-B | 0.1% solution |
| glutaraldehyde | Sigma | G7526 | 8% solution |
| Oregon Green 488-conjugated gelatin | Invitrogen | G-13186 | |
| sodium borohydride | Sigma | 213462 | |
| Triton X-100 | Fisher | BP151 | |
| rhodamine-phalloidin | Invitrogen | R415 | |
| anti-cortactin (clone 4F11) | Millipore | 05-180 | |
| Anti-FLAG antibody | Millipore | MAB3118 | |
| Alexa Fluor 647 Goat anti-mouse IgG | Invitrogen | A21235 | |
| ProLong Gold antifade | Invitrogen | P36930 | |
| LSM 510 Confocal Microscope | Zeiss | ||
| ImageJ software | Public domain | http://www.macbiophotonics.ca/imagej/ | |
| AutoQuant X2.2 software | Media Cybernetics | ||
| NIS Elements software | Nikon |
References
- Ridley, A. J. Life at the leading edge. Cell. 145, 1012-1022 (2011).
- Murphy, D. A., Courtneidge, S. A. The ‘ins’ and ‘outs’ of podosomes and invadopodia: characteristics, formation and function. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 12, 413-426 (2011).
- Linder, S., Wiesner, C., Himmel, M. Degrading Devices: Invadosomes in Proteolytic Cell Invasion. Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. , (2010).
- Chen, W. T., Chen, J. M., Parsons, S. J., Parsons, J. T. Local degradation of fibronectin at sites of expression of the transforming gene product pp60src. Nature. 316, 156-158 (1985).
- Artym, V. V., Zhang, Y., Seillier-Moiseiwitsch, F., Yamada, K. M., Mueller, S. C. Dynamic interactions of cortactin and membrane type 1 matrix metalloproteinase at invadopodia: defining the stages of invadopodia formation and function. Cancer Res. 66, 3034-3043 (2006).
- Ayala, I., et al. Multiple regulatory inputs converge on cortactin to control invadopodia biogenesis and extracellular matrix degradation. J. Cell Sci. , (2008).
- Ammer, A. G., et al. Saracatinib impairs head and neck squamous cell carcinoma invasion by disrupting invadopodia function. J. Cancer Sci. Ther. 1, 52-61 (2009).
- Seals, D. F., et al. The adaptor protein Tks5/Fish is required for podosome formation and function, and for the protease-driven invasion of cancer cells. Cancer Cell. 7, 155-165 (2005).
- Yamaguchi, H., et al. Molecular mechanisms of invadopodium formation: the role of the N-WASP-Arp2/3 complex pathway and cofilin. J. Cell Biol. 168, 441-452 (2005).
- Kopp, P., et al. The kinesin KIF1C and microtubule plus ends regulate podosome dynamics in macrophages. Mol. Biol. Cell. 17, 2811-2823 (2006).
- Oser, M., et al. Cortactin regulates cofilin and N-WASp activities to control the stages of invadopodium assembly and maturation. J. Cell. Biol. 186, 571-587 (2009).
- Abramoff, M. D., Magalhaes, P. J., Ram, S. J. Image Processing with ImageJ. Biophotonics International. 11 (7), 36-42 (2004).
- Kelley, L. C., et al. Oncogenic Src requires a wild-type counterpart to regulate invadopodia maturation. J. Cell Sci. 123, 3923-3932 (2010).
- Chen, W. T., Singer, S. J. Fibronectin is not present in the focal adhesions formed between normal cultured fibroblasts and their substrata. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 77, 7318-7322 (1980).
- Chen, W. T., Olden, K., Bernard, B. A., Chu, F. F. Expression of transformation-associated protease(s) that degrade fibronectin at cell contact sites. J. Cell Biol. 98, 1546-1555 (1984).
- Bharti, S., et al. Src-dependent phosphorylation of ASAP1 regulates podosomes. Mol. Cell Biol. 27, 8271-8283 (2007).
- Albrechtsen, R., Stautz, D., Sanjay, A., Kveiborg, M., Wewer, U. M. Extracellular engagement of ADAM12 induces clusters of invadopodia with localized ectodomain shedding activity. Exp. Cell Res. 317 (10), 195-209 (2011).
- Scott, R. W., et al. kinases are required for invasive path generation by tumor and tumor-associated stromal cells. J. Cell Biol. 191, 169-185 (2010).
- Mueller, S. C., Yeh, Y., Chen, W. T. Tyrosine phosphorylation of membrane proteins mediates cellular invasion by transformed cells. J. Cell. Biol. 119, 1309-1325 (1992).
- Bowden, E. T., Coopman, P. J., Mueller, S. C. Invadopodia: unique methods for measurement of extracellular matrix degradation in vitro. Methods Cell Biol. 63, 613-627 (2001).
- Baldassarre, M., et al. Dynamin participates in focal extracellular matrix degradation by invasive cells. Mol. Biol. Cell. 14, 1074-1084 (2003).
- Alexander, N. R., et al. Extracellular matrix rigidity promotes invadopodia activity. Curr. Biol. 18, 1295-1299 (2008).
- Artym, V. V., Yamada, K. M., Mueller, S. C. ECM degradation assays for analyzing local cell invasion. Methods Mol. Biol. 522, 211-219 (2009).
- Schoumacher, M., Goldman, R. D., Louvard, D., Vignjevic, D. M. Actin, microtubules, and vimentin intermediate filaments cooperate for elongation of invadopodia. J. Cell Biol. 189, 541-556 (2010).
- Clark, E. S., Whigham, A. S., Yarbrough, W. G., Weaver, A. M. Cortactin is an essential regulator of matrix metalloproteinase secretion and extracellular matrix degradation in invadopodia. Cancer Res. 67, 4227-4235 (2007).
- Yamaguchi, H., et al. Phosphoinositide 3-kinase signaling pathway mediated by p110alpha regulates invadopodia formation. J. Cell Biol. 193, 1275-1288 (2011).
- Li, A., et al. The actin-bundling protein fascin stabilizes actin in invadopodia and potentiates protrusive invasion. Curr. Biol. 20, 339-345 (2010).
- Yamaguchi, H., et al. Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and PIP5-kinase Ialpha are required for invadopodia formation in human breast cancer cells. Cancer Sci. , (2010).
