Assay Phagocytosis עבור תאים אפופטוטיים ב<em> תסיסנית</em> עוברים
Summary
אנו כאן לתאר assay phagocytosis באמצעות תאים עובריים מפוזרים של תסיסנית . זה מאפשר לנו בקלות ובמדויק לכמת רמות phagocytosis vivo , וכדי לזהות מולקולות חדשות הנדרשות phagocytosis של תאים אפופטוטיים.
Abstract
המנגנונים המולקולריים שבבסיס phagocytosis של תאים אפופטוטיים צריך להיות בהבהרה בפירוט רב יותר בשל תפקידה של מחלות דלקתיות ומחלות דלקתיות. פיתחנו שיטה ניסיונית לחקור phagocytosis כמותית באמצעות זבוב פירות תסיסנית , שבו רשת הגן השליטה התגובות התגלות הוא שימור evolutionally מ יונקים. על מנת לאתר במדויק ולספור phagocytes בולע ו un -ulfing באמצעות חיות שלמות, עוברי תסיסנית היו homogenized להשיג תאים מפוזרים, כולל phagocytes ותאים אפופטוטיים. השימוש בתאי מפוזר עובריים מאפשרת לנו למדוד in vivo רמות phagocytosis כאילו ביצענו assay phagocytosis במבחנה שבה אפשר להתבונן כל פגוציטים ותאי אפופטוטיים עוברים שלם ומדויק לכמת את רמת phagocytosis. אישרנו כי שיטה זו משחזרת את אלה של מחקרים קודמיםאשר זיהו את הגנים הנדרשים עבור phagocytosis של תאים אפופטוטיים. שיטה זו מאפשרת ניתוח של תאים מתים כדי להיות מנותח, וכאשר בשילוב עם הגנטיקה החזקה של תסיסנית , יגלה את התגובות phagocytic מורכבים המורכבת של הגירה, הכרה, בליעה, והשפלה של תאים אפופטוטיים על ידי phagocytes.
Introduction
אצל בעלי חיים metazoan, למשל נמטודות Caenorhabditis elegans , זבוב הפירות תסיסנית melanogaster , ועכברים ובני אדם, מספר רב של תאים עוברים אפופטוזיס במהלך הפיתוח כדי לעצב את גופם בבגרות כדי לשמור על הומאוסטזיס 1 , 2 . תאים אפופטוטיים יש להסיר במהירות כי הם גורמים לדלקת ברקמות הסובבות על ידי שחרור חומרים תאיים immunogenic אם לא הוסר לחלוטין 3 . על מנת להקל על הסרה מהירה, תאים אפופטוטיים מציגים את מה שמכונה "אותות האכילה" המוכרים על ידי קולטני ההטיה של פגוציטים, ומוסרים על ידי phagocytosis 3 , 4 , 5 , 6 . לפיכך, phagocytosis משחק תפקיד מכריע תחזוקה של הומאוסטזיס מארח, ומכאן, הבהרת המולקא מנגנוני lar שבבסיס phagocytosis של תאים אפופטוטיים הוא בעל חשיבות.
המנגנונים האחראים על phagocytosis של תאים אפופטוטיים נראה שימור evolutionally בין המינים של נמטודות, זבובים, ועכברים 7 . כמה מבחני phagocytosis זמינים כעת כדי להעריך את ההטיה של תאים אפופטוטיים אלה בעלי חיים מודל. ב C. elegans , 131 תאים סומטיים עוברים מוות התא מתוכנת במהלך הפיתוח, גופות תאים הם phagocytosed על ידי תאים סמוכים, אשר פגוציטס לא מקצועי 8 . לפיכך, ספירת מספר גופות תאים שנותרו ב C. elegans מציין את רמת phagocytosis ב vivo . על ידי חיפוש מוטציות nematode המציגות מספר גדל של תאים מתים, מספר גנים הדרושים phagocytosis זוהו ו מאופיינים גנטית 9 , 10 ,S = "xref"> 11 , 12 .
Ex vivo phagocytosis מבחני עם phagocytes התרבות הראשית, בדרך כלל מקרופאגים, מנוצלים לעתים קרובות בעכברים. תאים אפופטוטיים מוכנים באמצעות שורות תאים כגון תאי Jurkat, והם מעורבים עם phagocytes הראשי. לאחר הדגירה במשך מספר שעות, את המספר הכולל של phagocytes ו phagocytes משתלט נספרים על מנת להעריך את רמת phagocytosis. כמו שינוי מתוחכם של שיטה זו, קבוצה של Nagata פיתחה assay vago vago vagocytosis לשעבר עם תאים להביע ICP עמיד ICP (מעכבת של DNase המופעל Caspase), שבו תאים אפופטוטיים לא עוברים פיצוץ DNA אפופטוטיים, אבל DNA הוא עדיין מתוחכם כאשר תאים הם phagocytosed. כאשר תאים אלה משמשים מטרות אפופטוטיים assay phagocytosis, רק ה- DNA של תאים אפופטוטיים אפוף הוא מקוטע, ומוכתמת על ידי TDT בתיווך DUTP סוף סוף תיוג (TUNEL). לכן, את leveL של תא אפופטוטי תא נמדדת על ידי ספירת אותות TUNEL בתערובת של phagocytes ותאים אפופטוטיים 13 .
ב ד melanogaster , phagocytes מקצועי בשם hemocytes, מקרופאגים תסיסנית , אחראים phagocytosis של תאים אפופטוטיים 14 , 15 . בנוסף מבחני phagocytosis מבחנה עם שורות תאים התרבות, ב vivo מבחני phagocytosis עם עוברי תסיסנית מלאים זמינים. עוברים תסיסנית הם כלי רב עוצמה לבחינת רמת התא אפופטוטיים תא כי תאים רבים עוברים אפופטוזיס והם phagocytosed על ידי hemocytes במהלך התפתחות עובריים 14 , 15 , 16 . דוגמה של vivo phagocytosis assay היא השיטה שפותחה על ידי הקבוצה של פרנק. בשיטה שלהם, hemocytes הם דההנגוע על ידי immunostaining של peroxidasin, סמן hemocyte, תאים אפופטוטיים מוכתמים באמצעות צבע גרעיני, 7-אמינו actinomycin D בכל עוברי תסיסנית , ומספר תאים חיוביים כפולים נספר כאות של phagocytosis 17 . דוגמה נוספת של assay phagocytosis על עוברים מבוסס על הרעיון של השיטה של Nagata המתואר לעיל; עם זאת, in vivo phagocytosis מוערך באמצעות העוברים של dCAD (דרוזופילה caspase-מופעל DNase) זבובים מוטנטיים 18, 19. אלה מבחני phagocytosis vivo שימושיים עבור התבוננות ישירה phagocytosis באתרו . עם זאת, קשיים קשורים עם למעט כל הטיה אפשרית בשלב של ספירת תאים phagocytosing כי קשה לראות את כל phagocytes ותאים אפופטוטיים בעוברים שלמים בשל עובי שלה.
כדי להתגבר על מגבלה זו, אנו מפתחיםEd assay phagocytosis חדש בעוברים תסיסנית . בשיטה שלנו, על מנת לספור בקלות hemocytes phagocytosing, עוברים שלמים הם homogenized להכין תאים עובריים מפוזרים. Phagocytes מזוהים על ידי immunostaining של סמן phagocyte, ותאים אפופטוטיים מזוהים על ידי TUNEL עם תאים אלה עובריים מפוזרים. השימוש בתאים מפוזרים עובריים מאפשר לנו למדוד ברמות phagocytosis vivo כאילו בצענו assay phagocytosis במבחנה ב שדווקא מכמת את רמת phagocytosis. כל genotypes של זבובים ניתן להשתמש assay זה אם הם מתפתחים לשלב 16 של עוברי 20 , שלב התפתחותי שבו אפופטוזיה התא אישור על ידי phagocytosis הוא בשפע ביותר. שיטה זו יש את היתרון של הערכת רמת phagocytosis כמותית, ולכן, עשוי לתרום זיהוי של מולקולות חדשות המעורבים phagocytosis של תאים אפופטוטיים in vivo .
Protocol
Representative Results
Discussion
אנו כאן תיאר assay phagocytosis באמצעות עוברים תסיסנית . על ידי שימוש בתאים עובריים מפוזרים למדוד phagocytosis כמותית, hemocytes, phagocytes מקצועי תסיסנית , הם immunostained עבור סמן hemocyte Croquemort או srpHemo מונע GFP, תאים אפופטוטיים מזוהים על ידי TUNEL בפרוטוקול זה. רמת phagocytosis מתבטא כמו אי?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים Kaz Kazaosa ו Akiko Shiratsuchi על עצתם.
Materials
| whole swine serum | MP Biomedicals | 55993 | For bloking |
| Treff micro test tube(easy fit) Dnase, Rnase free tube, 1.5 mL | TreffLab | 96. 4625. 9. 01 | For homogenization |
| pellet mixer 1.5 mL | TreffLab | 96. 7339. 9. 03 | For homogenization |
| Collagenase | Sigma-Aldrich | C-0130 | For preparation of embryonic cells |
| Trypsin | Thermo Fisher SCIENTIFIC | 27250-018 | For preparation of embryonic cells |
| Kpl Anti-Rat IgG (H+L) Ab MSA, AP | KPL | 475-1612 | secondary antibody for stainig hemocytes with an anti-Croquemort antibody |
| 5-bromo-4-chloro- 3-indolyl-phosphate |
Roche | 11383221001 | BCIP, For staining of hemocytes |
| nitro blue tetrazolium | Roche | 11383213001 | NBT, For staining of hemocytes |
| Anti-Croquemort antibody | described previously in Manaka et al, J. Biol. Chem., 279, 48466-48476 | ||
| Anti-GFP from mouse IgG1κ (clones 7.1 and 13.1) |
Roche | 11814460001 | For staining of hemocytes |
| Goat Anti-Mouse IgG-AP Conjugate | Bio-Rad | 170-6520 | secondary antibody for stainig hemocytes with an anti-Croquemort antibody |
| Apop Tag Peroxidase In Situ Apoptosis Detection Kit | Millipore | S7100 | For staining of apoptoitc cells. This kit includes Equilibration buffer, Reaction buffer, STOP/Wash buffer, TdT enzyme, and Anti-Digoxigenin-Peroxidase. |
| 3,3'-diaminobenzidine tetrahydrichloride |
nacalai tesque | 11009-41 | DAB, For staining of apoptoitc cells |
| Table of Fly Strains | |||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| w1118 | Control flies, described in Freeman et al., Neuron, 38, 567-580 | ||
| drprΔ5 | drpr mutant, described in Freeman et al, Neuron, 38, 567-580 | ||
| Itgbn2 | Itgbn mutant, described in Devenport et al., Development, 131, 5405-5415 | ||
| srpHemoGAL4 UAS-EGFP | described in Brückner et al., Dev. Cell., 7, 73-84 | ||
| UAS-drpr-IR | VDRC | 4833 | – |
| UAS-Itgbn-IR | NIG-fly | 1762R-1 | – |
References
- Danial, N. N., Korsmeyer, S. J. Cell death: critical control points. Cell. 116 (2), 205-219 (2004).
- Vaux, D. L., Korsmeyer, S. J. Cell death in development. Cell. 96 (2), 245-254 (1999).
- Savill, J., Fadok, V. Corpse clearance defines the meaning of cell death. Nature. 407 (6805), 784-788 (2000).
- Lauber, K., Blumenthal, S. G., Waibel, M., Wesselborg, S. Clearance of apoptotic cells: getting rid of the corpses. Mol Cell. 14 (3), 277-287 (2004).
- Ravichandran, K. S., Lorenz, U. Engulfment of apoptotic cells: signals for a good meal. Nat Rev Immunol. 7 (12), 964-974 (2007).
- Ravichandran, K. S. Beginnings of a good apoptotic meal: the find-me and eat-me signaling pathways. Immunity. 35 (4), 445-455 (2011).
- Nakanishi, Y., Nagaosa, K., Shiratsuchi, A. Phagocytic removal of cells that have become unwanted: implications for animal development and tissue homeostasis. Dev Growth Differ. 53 (2), 149-160 (2011).
- Reddien, P. W., Horvitz, H. R. The engulfment process of programmed cell death in caenorhabditis elegans. Annu Rev Cell Dev Biol. 20, 193-221 (2004).
- Hedgecock, E. M., Sulston, J. E., Thomson, J. N. Mutations affecting programmed cell deaths in the nematode Caenorhabditis elegans. Science. 220 (4603), 1277-1279 (1983).
- Ellis, R. E., Jacobson, D. M., Horvitz, H. R. Genes required for the engulfment of cell corpses during programmed cell death in Caenorhabditis elegans. Génétique. 129 (1), 79-94 (1991).
- Gumienny, T. L. CED-12/ELMO, a novel member of the CrkII/Dock180/Rac pathway, is required for phagocytosis and cell migration. Cell. 107 (1), 27-41 (2001).
- Hsu, T. Y., Wu, Y. C. Engulfment of apoptotic cells in C. elegans is mediated by integrin alpha/SRC signaling. Curr Biol. 20 (6), 477-486 (2010).
- Hanayama, R. Identification of a factor that links apoptotic cells to phagocytes. Nature. 417 (6885), 182-187 (2002).
- Tepass, U., Fessler, L. I., Aziz, A., Hartenstein, V. Embryonic origin of hemocytes and their relationship to cell death in Drosophila. Development. 120 (7), 1829-1837 (1994).
- Gold, K. S., Bruckner, K. Macrophages and cellular immunity in Drosophila melanogaster. Semin Immunol. 27, 357-368 (2015).
- Abrams, J. M., White, K., Fessler, L. I., Steller, H. Programmed cell death during Drosophila embryogenesis. Development. 117 (1), 29-43 (1993).
- Franc, N. C., Heitzler, P., Ezekowitz, R. A., White, K. Requirement for croquemort in phagocytosis of apoptotic cells in Drosophila. Science. 284 (5422), 1991-1994 (1999).
- Mukae, N., Yokoyama, H., Yokokura, T., Sakoyama, Y., Nagata, S. Activation of the innate immunity in Drosophila by endogenous chromosomal DNA that escaped apoptotic degradation. Genes Dev. 16 (20), 2662-2671 (2002).
- Manaka, J. Draper-mediated and phosphatidylserine-independent phagocytosis of apoptotic cells by Drosophila hemocytes/macrophages. J Biol Chem. 279 (46), 48466-48476 (2004).
- Roberts, D. B. . Drosophila: A Practical Approach. , 3868-3878 (1998).
- Kuraishi, T., et al. Pretaporter, a Drosophila protein serving as a ligand for Draper in the phagocytosis of apoptotic cells. Embo j. 28 (24), 3868-3878 (2009).
- Franc, N. C., Dimarcq, J. L., Lagueux, M., Hoffmann, J., Ezekowitz, R. A. Croquemort, a novel Drosophila hemocyte/macrophage receptor that recognizes apoptotic cells. Immunity. 4 (5), 431-443 (1996).
- Kuraishi, T. Identification of calreticulin as a marker for phagocytosis of apoptotic cells in Drosophila. Exp Cell Res. 313 (3), 500-510 (2007).
- Nagaosa, K. Integrin betanu-mediated phagocytosis of apoptotic cells in Drosophila embryos. J Biol Chem. 286 (29), 25770-25777 (2011).
- Nonaka, S., Nagaosa, K., Mori, T., Shiratsuchi, A., Nakanishi, Y. Integrin alphaPS3/betanu-mediated phagocytosis of apoptotic cells and bacteria in Drosophila. J Biol Chem. 288 (15), 10374-10380 (2013).
- Fujita, Y., Nagaosa, K., Shiratsuchi, A., Nakanishi, Y. Role of NPxY motif in Draper-mediated apoptotic cell clearance in Drosophila. Drug Discov Ther. 6 (6), 291-297 (2012).
- Bruckner, K., et al. The PDGF/VEGF receptor controls blood cell survival in Drosophila. Dev Cell. 7 (1), 73-84 (2004).
- Nonaka, S., et al. Signaling Pathway for Phagocyte Priming upon Encounter with Apoptotic Cells. J Biol Chem. 292 (19), 8059-8072 (2017).
- Hanayama, R. Autoimmune disease and impaired uptake of apoptotic cells in MFG-E8-deficient mice. Science. 304 (5674), 1147-1150 (2004).
