Nanopodia - Proyecciones membrana delgada y frágil con papeles en Movimiento Celular y intercelulares Interacciones
Summary
Nanopodia son los canales de membrana delgada pero frágiles que se extienden hasta 100 micras de los principales delantero o trasero trasero de una célula y perciben el entorno celular. La fijación directa a 37 ° C, lavado suave, y la evitación de disolventes orgánicos como etanol, metanol, o acetona y de mayores Triton X-100 concentraciones están obligados a observar estas estructuras celulares.
Abstract
Las células adherentes en cultivo mantienen un estado polarizado para apoyar el movimiento y las interacciones intercelulares. Nanopodia son delgadas, alargadas, en gran parte proyecciones de membrana F-actina negativos en las células endoteliales y de cáncer que se pueden visualizar a través TM4SF1 (transmembrana-4-L-seis-familia-1) la tinción de inmunofluorescencia. Racimos TM4SF1 en 100-300 micras de diámetro TMED (TM 4SF1 e nriched micro omains d) que contiene 3 a un máximo de 14 TM4SF1 moléculas individuales. TMED están dispuestas intermitentemente a lo largo nanopodia con una separación regular de 1 a 3 TMED por μ m y anclar firmemente nanopodia a la matriz. Esto permite nanopodia extender más de 100 μ m de la parte delantera o trasera que conduce trasera del endoteliales tumorales o células polarizadas, y hace que los residuos de la membrana a quedar atrás en matrIX cuando la célula se aleja. TMED y nanopodia han pasado por alto debido a su extrema fragilidad y sensibilidad a la temperatura. Lavado de rutina y fijación interrumpen la estructura. Nanopodia se conservan por fijación directa en paraformaldehído (PFA) a 37 ° C, seguido por una breve exposición a 0,01% de Triton X-100 antes de la tinción. Nanopodia abrir nuevas perspectivas en la biología celular: prometen a remodelar nuestra comprensión de cómo las células perciben su entorno, detectar e identificar otras células a distancia, iniciar interacciones intercelulares en estrecho contacto, y de los mecanismos de señalización que participan en el movimiento, la proliferación celular y la comunicaciones en células. Los métodos que se desarrollan para el estudio nanopodia derivados de TM4SF1 pueden ser útiles para los estudios de nanopodia que se forman en otros tipos de células a través de la agencia de tetraspanins clásicos, especialmente el CD9 expresión ubicua, CD81, CD151 y.
Introduction
Durante la polarización para el movimiento, las células animales se extienden una variedad de salientes, de membrana dinámicos de sus superficies, incluyendo filopodios, lamelipodios, fibras de retracción, y volantes 1. Recientemente añadido a esta lista fueron nanopodia, un tipo recién reconocido de fina (100-300 m de diámetro), alargadas (hasta 50-100 m de largo) de proyección de la membrana que proporcionan los canales de membrana para la extensión de las estructuras de actina F, como filopodios y retracción de la fibra, y que la mancha positivamente con TM4SF1 (transmembrana-4-L-seis-familia-1) en endoteliales y tumorales células cultivadas 2,3.
TM4SF1 es una proteína con topología de tetraspanin como que se conocía originalmente como un antígeno de célula tumoral 4 antes de que el descubrimiento de que la molécula es un biomarcador de células endoteliales que desempeña un papel esencial en la proliferación celular endotelial y la migración 2,3. La tinción de inmunofluorescencia reveló que TM4SF1 se localiza en perinucLear y vesículas a la membrana plasmática, y se enriquece en TM 4SF1 e nriched omains d micro (TMED). TMED nanopodia anclaje a la matriz y el presente en un patrón de bandas espaciadas regularmente de 1-3 longitud TMED / m de nanopodia. Nanopodia típicamente se extienden desde delante líder de una célula y de salida trasera durante la polarización de las células para el movimiento. Debido a la naturaleza adherente firme de TMED, nanopodia son incapaces de retraer de nuevo en la celda de medida que se aleja; por tanto, los residuos abandonados nanopodia trazan la trayectoria de movimiento celular. Nanopodia proporcionar canales de membrana para la extensión F-actina y la retracción, y son los sitios de las interacciones intercelulares y comunicaciones 2,3. Estas características hacen que nanopodia proporcionan una oportunidad única para estudiar los mecanismos subyacentes conjunto de F-actina durante la polarización celular, la detección celular del medio ambiente, la determinación de la ruta de acceso y la dirección de movimiento de la célula, y las interacciones intercelulares unND comunicaciones.
Debido a la naturaleza altamente hidrofóbica de TMED y la naturaleza membranosa delgada y frágil de nanopodia, especial cuidado debe tomarse con el fin de preservar la TMED y nanopodia. La destrucción de nanopodia y remoción de TMED por métodos comunes de laboratorio es una posible razón por la que sólo sesenta y tres publicaciones han aparecido en TM4SF1 desde su primer descubrimiento en 1986 1 y por la falta total de conocimiento de enriquecimiento TM4SF1 en 100-300 micras microdominios en la superficie de la célula hasta que el informe de TM4SF1 en las células endoteliales en 2009 2.
Métodos de inmunotinción convencionales suelen utilizar disolventes orgánicos como etanol, metanol, o acetona para fijar las células y el uso de 0,1% o mayor concentración de Triton X-100 para permeabilizar las células 5. Los estudios aquí descritos implementaron tres grandes cambios con el método convencional para revelar TMED y nanopodia: (i) utilizan 37 ° C 4% PFA y fijar las células en un 3776; incubadora, (ii) aplicar el lavado de PBS temperatura ambiente suave, y (iii) el uso de menos de 0,03% de Triton X-100 sólo brevemente para permeabilizar las células antes de la adición de anticuerpo primario, como X-100 mayor que 0,03% extraerá Tritón TM4SF1.
Todos los tetraspanins forman microdominios en la membrana de la célula 6 y algunos colocalize con TMED en endoteliales y células tumorales 2,3. Como tetraspanins como CD9, CD81, CD151 y se expresan de manera ubicua, el protocolo de tinción descrito aquí se puede extender a muchos tipos diferentes de células que carecen de TM4SF1 para los estudios de la función nanopodia.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nanopodia son canales de la membrana celular delgadas que se adhieren firmemente a la matriz a través de TMED y pueden extenderse a más de 100 m de una célula móvil polarizada para detectar el medio ambiente y mediar en las interacciones intercelulares 2,3. Nanopodia adherirse a la matriz tan firmemente que los residuos se quedan atrás ya que los celulares se aleja (Figuras 1 y 2). Así Nanopodia permite el estudio de cómo las células perciben su entorno y determinar l…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Reconocemos el Dr. Harold Dvorak útil para los debates, incluyendo la sugerencia de probar la fijación en 37 ° C PFA. Este trabajo fue apoyado por el NIH subvención CA92644 P01 y por un contrato de la Fundación Nacional para la Investigación del Cáncer.
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
- Chhabra, E. S., Higgs, H. N. The many faces of actin: matching assembly factors with cellular structures. Nat. Cell Biol. 9, 1110-1121 (2007).
- Shih, S. C., et al. The L6 protein TM4SF1 is critical for endothelial cell function and tumor angiogenesis. Cancer Res. 69, 3272-3277 (2009).
- Zukauskas, A., et al. TM4SF1: a tetraspanin-like protein necessary for nanopodia formation and endothelial cell migration. Angiogenesis. 14, 345-354 (2011).
- Hellstrom, I., Beaumier, P. L., Hellstrom, K. E. Antitumor effects of L6, an IgG2a antibody that reacts with most human carcinomas. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83, 7059-7063 (1986).
- Jang, Y. Y., Ye, Z., Cheng, L. Molecular imaging and stem cell research. Mol. Imag. 10, 111-122 (2011).
- Hemler, M. E. Tetraspanin functions and associated microdomains. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6, 801-811 (2005).
- Vasile, E., Tomita, Y., Brown, L. F., Kocher, O., Dvorak, H. F. Differential expression of thymosin beta-10 by early passage and senescent vascular endothelium is modulated by VPF/VEGF: evidence for senescent endothelial cells in vivo at sites of atherosclerosis. FASEB. 15, 458-466 (2001).
- Itoh, T. J., Hotani, H. Microtubule dynamics and the regulation by microtubule-associated proteins (MAPs). Uchu Seibutsu Kagaku. 18, 116-117 (2004).
- Caplow, M., Shanks, J., Ruhlen, R. L. Temperature-jump studies of microtubule dynamic instability. J. Biol. Chem. 263, 10344-10352 (1988).
- Pollice, A. A., et al. Sequential paraformaldehyde and methanol fixation for simultaneous flow cytometric analysis of DNA, cell surface proteins, and intracellular proteins. Cytometry. 13, 432-444 (1992).
- Macarulla, J. M., et al. Membrane solubilization by the non-ionic detergent triton X-100. A comparative study including model and cell membranes. Revista Espanola de Fisiologia. 45 Suppl, 1-8 (1989).
- Koley, D., Bard, A. J. Triton X-100 concentration effects on membrane permeability of a single HeLa cell by scanning electrochemical microscopy (SECM). Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 16783-16787 (2010).
- Chang, Y. W., et al. CD13 (aminopeptidase N) can associate with tumor-associated antigen L6 and enhance the motility of human lung cancer cells. Int. J. Cancer. 116, 243-252 (2005).
