Summary

Real-time Live beeldvorming van T-cel signaleringscomplex Vorming

Published: June 23, 2013
doi:

Summary

We beschrijven een live-cell imaging methode die inzicht geeft in eiwitdynamica tijdens de T-cel activatie proces. We tonen de totale gebruiksduur van de T-cel verspreiding assay, confocale microscopie en beeldanalyse te geven kwantitatieve resultaten volgen signalering complexvorming in T-cel activatie.

Abstract

Bescherming tegen besmettelijke ziekten gemedieerd door het immuunsysteem 1,2. T-lymfocyten zijn het meestercoördinatoren van het immuunsysteem, het reguleren van de activatie en reacties van meerdere immuuncellen 3,4. T-celactivering is afhankelijk van de herkenning van antigenen weergegeven door antigen presenterende cellen (APCs). De T-cel antigeen receptor (TCR) is voor elke T-cel kloon en bepaalt antigeenspecificiteit 5. De binding van de TCR aan het antigeen induceert fosforylatie van componenten van het TCR complex. Om T-cel activatie te bevorderen, moet dit signaal worden getransduceerd door het membraan naar het cytoplasma en de nucleus, inleiding diverse belangrijke reacties zoals recrutering signaaleiwitten de TCR, APC site (de immune synaps), hun moleculaire activatie, cytoskelet omlegging, verhoging van de intracellulaire calciumconcentratie en veranderingen in genexpressie 6,7. De juistitiation en beëindiging van activerende signalen cruciaal passende T-celreacties. De activiteit van signaaleiwitten is afhankelijk van de vorming en ontbinding van eiwit-eiwit interacties posttranslationele modificaties zoals proteïne fosforylatie, vorming van eiwitcomplexen, eiwit ubiquitinering en de rekrutering van diverse cellulaire eiwitten plaatsen 8. Inzicht in de werking van de T-cel activatie proces is voor zowel immunologisch onderzoek en klinische toepassingen.

Verschillende assays werden ontwikkeld om eiwit-eiwit interacties te onderzoeken, maar niet biochemische assays, zoals de gebruikte co-immunoprecipitatie werkwijze niet toe eiwit locatie te onderscheiden, waardoor elke waarneming waardevolle inzichten in de dynamiek van cellulaire mechanismen. Bovendien, deze massa assays combineert gewoonlijk eiwitten uit verschillende cellen die mogelijk in verschillende stadia van de tHij onderzocht cellulaire proces. Dit kan een nadelig effect op temporele resolutie hebben. Het gebruik van real-time beeldvorming van levende cellen kunnen zowel de ruimtelijke volgen van eiwitten en het vermogen om tijdelijk onderscheiden signalerende gebeurtenissen, dus licht werpen op de dynamiek van het proces 9,10. We stellen een werkwijze real-time imaging van signaal-complexvorming in T-cel activatie. Primaire T-cellen of T-cellijnen, zoals Jurkat, getransfecteerd met plasmiden die coderen voor eiwitten van belang gefuseerd aan monomere fluorescerende eiwitten, dat niet-fysiologische oligomerisatie 11. Levende T-cellen worden neergezet op een dekglaasje vooraf bekleed met T-cel activerende antilichaam 8,9, dat bindt aan het CD3/TCR complex, induceren T-celactivering terwijl overwinnen dat specifieke activerende antigenen. Geactiveerde cellen voortdurend afgebeeld met het gebruik van confocale microscopie. Beeldgegevens worden geanalyseerd om kwantitatieve resultaten, zoals col opbrengstocalization coëfficiënt van de signalering eiwitten.

Protocol

1. T-cel transfectie Bereid de geactiveerde Amaxa Nucleofector oplossing door het mengen van de kit "Supplement" oplossing voor het Nucleofector Solution. De geactiveerde oplossing kan bij 4 ° C gedurende drie maanden opgeslagen. Kweek Jurkat T-cellen in kweekmedium [10% foetaal kalf serum (FCS), 1% penicilline-streptomycine-oplossing en 2 mM L-glutamine in RPMI]. Optimaal dienen cellen worden 1-2 weken na ontdooien. Met behulp van celculturen in logaritmische groei is cruciaal voor hoge …

Representative Results

We geven een voorbeeld van levende T-cell imaging en analyse. Voorafgaand aan de beeldvormende experiment werden SLP76 deficiënte T-cellen (J14) geanalyseerd met gebruik van FACS om de expressie van de fluorescerende eiwitten (Figuur 1) te bepalen. T-cellen getransfecteerd met de gelabelde signaaleiwitten mCFP-Nck en SLP76-mYFP werden afgezet over activeren slides en afgebeeld in T-cell spreiding (figuur 2). Verzamelde beelden tonen de dynamiek van eiwit lokalisatie in activering en ve…

Discussion

De regulatie en werking van verschillende cellulaire processen zijn afhankelijk van de vorming en de beëindiging van eiwit-eiwit interacties. Microscopische beeldvorming maakt de real-time tracking van fluorescent gelabelde eiwitten in levende cellen. Colocalization van gemerkte eiwitten suggereren een directe of indirecte interactie tussen de eiwitten en kunnen worden gebruikt om de verkregen resultaten van biochemische werkwijzen, zoals immunoprecipitatie versterken. In tegenstelling tot de biochemische methoden, lee…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs danken Sophia Fried voor technische ondersteuning. MBS bedankt de volgende organisaties voor hun onderzoek support: The Israel Science Foundation voor subsidies no.1659/08, 971/08, 1503-1508 en 491/10, de ministeries van Volksgezondheid en Wetenschap voor subsidies niet. 3-4114 en 3-6540, het Israël Cancer Association door de Estate van wijlen Alexander Smidoda, en de Taubenblatt Family Foundation voor de Bio-medische excellentie subsidie.

Materials

Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Amaxa human T Cell nucleofector kit Lonza VCA-1002  
Anti CD3 (UCHT1 clone) BioLegend 300432  
Falcon FACS Tubes Becton Dickinson 352058  
FCS HyClone SV30160.03  
G418 Calbiochem 345810  
German coverglass system 4 chamber slides Lab-Tek II 155382  
HCl Bio Lab 8410501  
Hepes Biological Industries 03-025-1B  
Hygromycin Enzo ALX-380-306  
L-glutamine Sigma G7513  
PBS (10X) Sigma D1408  
Penicillin-Streptomycin Sigma P0781  
Poly-L-lysine 0.1% (w/v) in H2O Sigma P8920  
RPMI Sigma R8758  
Sodium azide Sigma S2002  
Equipment      
Accublock digital dry bath Labnet D1105A  
Centrifuge Eppendorf Centrifuge 5810 R  
Confocal microscope Zeiss LSM 510 Meta  
Heatable mounting frame – Heating Insert P S PeCon 130-800-031  
TempModule S (required for the heatable mounting frame) Zeiss 411860-9010-000  
Electroporation device Amaxa Nucleofector I  
Fluorescence activated cell sorter Becton Dickinson FACSVantage SE  
Image analysis software Bitplane 7.0.0  

References

  1. Viret, C., Janeway, C. A. MHC and T cell development. Rev. Immunogenet. 1, 91-104 (1999).
  2. Risso, A. Leukocyte antimicrobial peptides: multifunctional effector molecules of innate immunity. J. Leukoc. Biol. 68, 785-792 (2000).
  3. Doherty, P. C. Cytotoxic T cell effector and memory function in viral immunity. Curr. Top Microbiol. Immunol. 206, 1-14 (1996).
  4. Jager, D., Jager, E., Knuth, A. Immune responses to tumour antigens: implications for antigen specific immunotherapy of cancer. J. Clin. Pathol. 54, 669-674 (2001).
  5. Davis, M. M., Bjorkman, P. J. T-cell antigen receptor genes and T-cell recognition. Nature. 334, 395-402 (1988).
  6. Burkhardt, J. K., Carrizosa, E., Shaffer, M. H. The actin cytoskeleton in T cell activation. Annu. Rev. Immunol. 26, 233-259 (2008).
  7. Reicher, B., Barda-Saad, M. Multiple pathways leading from the T-cell antigen receptor to the actin cytoskeleton network. FEBS Lett. 584, 4858-4864 (2010).
  8. Barda-Saad, M., et al. Dynamic molecular interactions linking the T cell antigen receptor to the actin cytoskeleton. Nat. Immunol. 6, 80-89 (2005).
  9. Bunnell, S. C., Kapoor, V., Trible, R. P., Zhang, W., Samelson, L. E. Dynamic actin polymerization drives T cell receptor-induced spreading: a role for the signal transduction adaptor LAT. Immunity. 14, 315-329 (2001).
  10. Balagopalan, L., Sherman, E., Barr, V. A., Samelson, L. E. Imaging techniques for assaying lymphocyte activation in action. Nat. Rev. Immunol. 11, 21-33 (2011).
  11. Zacharias, D. A., Violin, J. D., Newton, A. C., Tsien, R. Y. Partitioning of lipid-modified monomeric GFPs into membrane microdomains of live cells. Science. 296, 913-916 (2002).
  12. Adler, J., Parmryd, I. Quantifying colocalization by correlation: the Pearson correlation coefficient is superior to the Mander’s overlap coefficient. Cytometry A. 77, 733-742 (2010).
  13. Costes, S. V., et al. Automatic and quantitative measurement of protein-protein colocalization in live cells. Biophys. J. 86, 3993-4003 (2004).
  14. Fang, N., Motto, D. G., Ross, S. E., Koretzky, G. A. Tyrosines 113, 128, and 145 of SLP-76 are required for optimal augmentation of NFAT promoter activity. J. Immunol. 157, 3769-3773 (1996).
  15. Wunderlich, L., Faragó, A., Downward, J., Buday, L. Association of Nck with tyrosine-phosphorylated SLP-76 in activated T lymphocytes. Eur. J. Immunol. 29, 1068-1075 (1999).
  16. Pauker, M. H., Reicher, B., Fried, S., Perl, O., Barda-Saad, M. Functional cooperation between the proteins Nck and ADAP is fundamental for actin reorganization. Mol. Cell Biol. 31, 2653-2666 (2011).
  17. Barda-Saad, M., et al. Cooperative interactions at the SLP-76 complex are critical for actin polymerization. EMBO J. 29, 2315-2328 (2010).
  18. Pauker, M. H., Hassan, N., Noy, E., Reicher, B., Barda-Saad, M. . Studying the Dynamics of SLP-76, Nck, and Vav1 Multimolecular Complex Formation in Live Human Cells with Triple-Color. 5, rs3 (2012).

Play Video

Cite This Article
Noy, E., Pauker, M. H., Barda-Saad, M. Real-time Live Imaging of T-cell Signaling Complex Formation. J. Vis. Exp. (76), e50076, doi:10.3791/50076 (2013).

View Video