Nanopodia - minces, les projections fragile membrane avec des rôles dans le mouvement cellulaire et intercellulaires Interactions
Summary
Nanopodia sont des canaux membranaires minces mais fragiles qui s'étendent jusqu'à 100 um de leader avant ou arrière de l'arrière de la cellule et le sens de l'environnement cellulaire. Fixation directe à 37 ° C, un lavage doux, et d'éviter les solvants organiques tels que l'éthanol, le méthanol, ou l'acétone et de l'augmentation de Triton X-100 concentrations sont tenus de respecter ces structures cellulaires.
Abstract
Les cellules adhérentes en culture maintenir un état de polarisation pour soutenir le mouvement et les interactions intercellulaires. Nanopodia sont minces, de forme allongée, en grande partie F-actine négatif projections membranaires dans les cellules endothéliales et les cancers qui peuvent être visualisées par TM4SF1 (transmembranaire-4-L-six-famille-1) immunofluorescence. Grappes TM4SF1 à 100-300 diamètre um TMED (TM 4SF1 e nriched micro omains d) contenant de 3 à moins de 14 individuels TM4SF1 molécules. TMED sont agencées de manière intermittente le long de nanopodia à un espacement régulier de 1 à 3 TMED par μ m et à ancrer fermement nanopodia matrice. Cela permet de prolonger nanopodia plus de 100 μ m du front avant ou arrière à l'arrière des cellules endothéliales tumorales ou polarisées, et provoque des résidus de membranes d'être laissé sur matrix lorsque la cellule s'éloigne. TMED et nanopodia ont été négligés en raison de leur extrême fragilité et sensibilité à la température. Lavage régulier et la fixation perturbent la structure. Nanopodia sont conservés par fixation directe dans paraformaldéhyde (PFA) à 37 ° C, suivie d'une brève exposition à 0,01% de Triton X-100 avant la coloration. Nanopodia ouvrir de nouvelles perspectives en biologie cellulaire: ils promettent de remodeler notre compréhension de la façon dont les cellules détectent leur environnement, de détecter et d'identifier d'autres cellules à distance, initier des interactions intercellulaires au contact étroit, et des mécanismes de signalisation impliquées dans le mouvement, la prolifération et la cellule -cellulaires communications. Les méthodes développées pour étudier nanopodia TM4SF1 dérivés peuvent être utiles pour les études de nanopodia qui se forment dans d'autres types cellulaires par l'intermédiaire de tétraspanines classiques, notamment le CD9 exprimée de manière ubiquitaire, CD81, CD151 et.
Introduction
Au cours de la polarisation pour le mouvement, des cellules animales s'étendent une série de saillies membranes dynamiques, à partir de leurs surfaces, y compris des filopodes, lamellipodes, les fibres de rétraction, et une volants. Récemment ajoutés à cette liste étaient nanopodia, un nouveau type reconnu de fin (100-300 m de diamètre), de forme allongée (jusqu'à 50-100 m de long) projection de la membrane qui fournissent des canaux membranaires pour l'extension des structures F-actine tels que filopodia et les fibres de rétraction, et que la tache positive avec TM4SF1 (transmembranaire-4-L-six-famille-1) en endothéliales et tumorales des cellules cultivées 2,3.
TM4SF1 est une protéine ayant une topologie de tétraspanines analogue qui a été initialement connu comme un antigène de cellule tumorale 4 avant la découverte du fait que la molécule est un marqueur biologique des cellules endothéliales qui joue un rôle essentiel dans la prolifération des cellules endotheliales et de la migration 2,3. Immunofluorescence a révélé que TM4SF1 est localisée à perinucLear et des vésicules à la membrane plasmique, et est enrichie en TM 4SF1 e nriched micro omains d (TMED). TMED ancre nanopodia à la matrice et présente dans un motif à bandes régulièrement espacées de 1-3 longueur TMED / um de nanopodia. Nanopodia s'étendent généralement de leader avant d'une cellule et arrière arrière pendant la polarisation de la cellule pour se déplacer. En raison de la nature solide adhérente de TMED, nanopodia sont incapables de se rétracter de nouveau dans la cellule comme il se déplace à une distance; résidus de nanopodia abandonnés oligo donc sur la trajectoire du mouvement cellulaire. Nanopodia fournir des canaux membranaires pour l'extension F-actine et de rétraction, et sont des sites d'interactions et de communications intercellulaires 2,3. Ces caractéristiques font que nanopodia offrent une occasion unique d'étudier les mécanismes sous-jacents ensemble F-actine pendant la polarisation cellulaire, détection cellulaire de l'environnement, de la détermination de la trajectoire et la direction du mouvement de la cellule, et les interactions intercellulaires unend communications.
En raison de la nature hautement hydrophobe de TMED et la nature membraneuse mince et fragile de nanopodia, un soin particulier doit être pris afin de préserver TMED et nanopodia. La destruction de nanopodia et l'élimination des TMED par des méthodes courantes de laboratoire est une raison possible pour laquelle seulement soixante-trois publications ont paru sur TM4SF1 depuis sa première découverte en 1986 et 1 pour l'absence totale de connaissance de l'enrichissement TM4SF1 à 100-300 um microdomaines sur la surface de la cellule jusqu'à ce que le rapport de TM4SF1 dans les cellules endothéliales en 2009 2.
Méthodes d'immunomarquage classiques utilisent souvent des solvants organiques tels que l'éthanol, le méthanol, l'acétone ou de fixer les cellules et utiliser une concentration plus élevée de Triton X-100 0,1% ou à perméabiliser les cellules 5. Études décrites ici mis en œuvre trois changements majeurs à la méthode conventionnelle de révéler TMED et nanopodia: (i) utilisent 37 ° C 4% PFA et fixer les cellules dans un 3776; incubateur, (ii) appliquer la température ambiante douce PBS lavage, et (iii) utiliser moins de 0,03% de Triton X-100 que brièvement pour perméabiliser les cellules avant l'addition de l'anticorps primaire, comme le Triton X-100 supérieure à 0,03% extraira TM4SF1.
Tous les tétraspanines forment des microdomaines de la membrane de la cellule 6 et à une certaine colocalisent TMED endothéliales dans les cellules tumorales et 2,3. Comme tétraspanines comme CD9, CD81, CD151 et sont exprimés de façon ubiquitaire, le protocole de coloration décrit ici peut être étendue à de nombreux types différents de cellules qui manquent TM4SF1 pour les études de la fonction nanopodia.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nanopodia sont des canaux membranaires cellulaires minces qui se fixent solidement à la matrice par TMED et peuvent s'étendre à plus de 100 um d'une cellule polarisée mobile pour détecter l'environnement et la médiation des interactions intercellulaires 2,3. Nanopodia adhérer à la matrice si bien que les résidus sont laissés comme les cellules s'éloigne (figures 1 et 2). Nanopodia permet donc d'étudier comment les cellules sentent leur environn…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous reconnaissons le Dr Harold Dvorak pour des discussions utiles, y compris la suggestion d'essayer fixation à 37 ° C PFA. Ce travail a été soutenu par NIH P01 CA92644 et par un contrat de la Fondation nationale pour la recherche sur le cancer.
Materials
| glass discs | Fisher Scientific | 12-545-82 | 12-mm diameter |
| glass jar | Fisher Scientific | 02-912-310 | Certified Clean Clear Glass Straight-Sided Jars, 4 oz. |
| glass slide | Fisher Scientific | 12-544-1 | Fisherfinest Premium Plain Glass Microscope Slides |
| 50-ml falcon tube | BD Falcon | 352070 | 50-ml high-clarity polypropylene conical centrifuge tube, 16,000 rcf rating. Sterile. |
| 15-ml falcon tube with Styrofoam rack | Corning | 430790 | Corning 15-ml PP Centrifuge Tubes |
| Sharp forceps | Fisher Scientific | 13-812-42 | Dissecting Extra-Fine-Pointed Splinter Forceps |
| 24-well cell culture plate | BD Bioscience | 353047 | 24-well Cell Culture Plate |
| 150-mm cell culture plate | BD Bioscience | 353025 | 150-mm cell culture plate |
| 19G 1 ½ syringe needle | BD Bioscience | 309635 | 19G 1 ½ |
| Name of Reagent | |||
| ethanol | Decon Laboratories, Inc. | 2701 | Decon's Pure Ethanol 200 Proof |
| collagen solution | BD Bioscience | 354249 | Collagen I, High Concentration, rat tail, 100 mg |
| trypsin/EDTA | Cellgro | 25-053-CI | 0.25% Trypsin-EDTA 1X |
| DMEM | Life Technologies | 11965-092 | DMEM high glucose (1X), liquid, with L-glutamine, without sodium pyruvate |
| 10X PBS | Affymetrix | 75889 5 LT | PBS, 10X Solution, pH 7.4 |
| PFA (paraformaldehyde) | Affymetrix | 19943 1 LT | 4% in PBS |
| FBS | Sigma-Aldrich | F4135-500ML | Fetal Bovine Serum |
| EGM2-MV | Lonza | CC-3162 | EGM-2 BulletKit, EBM-2 Basal Medium 500 ml and EGM-2 SingleQuot Kit Suppl. & Growth Factors |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Triton X-100 |
| NaN3 | Sigma-Aldrich | S2002-25G | solubilized in water. 4% stock solution and working concentration is 0.4%. |
| mouse anti-human TM4SF1 antibody | Millipore | MAB3127 | Epitope is located in extracellular domain |
| mouse anti-human CD9 antibody | BD Bioscience | 555370 | Epitope is located in extracellular domain |
| Alexa Fluor 488 Donkey anti-mouse 2nd antibody | Life Technologies | A-21202 | Alexa Fluor 488 Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) |
| Phalloidin | Chemicon | 90324 | Rhodamine-conjugated Phalloidin |
| anti-fade mounting media | Life Technologies | P-36931 | ProLong Gold Antifade Reagent with DAPI |
| Buffers and solutions | |||
| 70% ethanol | 17.5 ml of ethanol (200 proof) 7.5 ml of double deionized water |
||
| 10X PBS (make 200 ml) | |||
| 20 ml of 10X PBS | |||
| 180 ml of double deionized water | |||
| 20% Triton X-100 (make 20 ml) | |||
| 4 ml | |||
| 16 ml double deionized water | |||
| 4% NaN3 (make 25 ml) | |||
| 1 g of NaN3 | |||
| 25 ml of double deionized water | |||
| 50 ng/ml bovine collagen solution in PBS (make 5 ml) | |||
| Make stock soln. of 50 μg/ml (50 ml) | |||
| 830 μl of Collage I (3 mg) | |||
| 50 ml PBS | |||
| ICC Blocking Buffer (50 ml) | |||
| 49 ml PBS | |||
| 2% FBS (add 1 ml) | |||
| 0.04% NaN3 (add 100 μl of 4% NaN3) | |||
| ICC Blocking Buffer/0.01% Triton X-100 (make 50 ml) | |||
| 50 ml of ICC Blocking Buffer | |||
| 25 μl of 20% Triton X-100 | |||
| Name of Cell | |||
| HUVEC | Lonza | C2517A | http://www.lonza.com/products-services/bio-research/primary-and-stem-cells/human-cells-and-media/endothelial-cells-and-media/huvec-human-umbilical-vein-endothelial-cells.aspx |
| PC3 | ATCC | CRL-1435 | http://www.atcc.org/products/all/CRL-1435.aspx#85786B46AA23451B94BC5D45200673F7 |
| Name of Equipment | |||
| cell culture hood | NuAIRE | Nu-425-600 | NU-425 (Series 60) BIOLOGICAL SAFETY CABINET |
| 37 °C, 5% CO2 cell culture incubator | CellStar | QWJ300DABA | Cellstar CO2 Water Jacketed Incubator |
| heating pad | K&H Manufacturing | 1020 | K&H Lectro Kennel Heated Pad with Free Fleece Cover (http://www.amazon.com/Lectro-Kennel-Heat-Pad-22-5×28-5-In/dp/B000PSRN20/ref=pd_bxgy_petsupplies_img_y) |
| centrifuge | Sorvall | T6000B | Sorvall T6000 (B) Benchtop Centrifuge |
| Hemacytometer | Sigma-Aldrich | Z359629 | Bright-Line Hemacytometer |
Riferimenti
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