Summary

Nanopodia - 薄,易碎膜预测与细胞运动和细胞间的相互作用角色

Published: April 03, 2014
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Summary

Nanopodia很瘦但很脆弱的膜通道,向​​上延伸至100微米的细胞的领先的前面或后面尾随和检测的细胞环境。直接固定在较高的Triton X-100浓度为37℃,轻柔洗涤,并避免如乙醇,甲醇,丙酮或有机溶剂,并须遵守这些细胞结构。

Abstract

贴壁培养细胞保持极化状态,支持移动和细胞间的相互作用。 Nanopodia是薄的,细长的,主要是丝状肌动蛋白阴性的内皮细胞和癌细胞膜突起,可以通过TM4SF1(跨膜-4-L-6家族-1)的免疫荧光染色进行可视化。 TM4SF1集群在100-300微米直径TMED(TM 4SF1ÉnrichedÐomains)含有3到多达14个独立的TM4SF1分子。 TMED间歇地沿着nanopodia以1至3%μ米TMED并牢固地固定到nanopodia矩阵具有规则间距。这使得nanopodia从偏振内皮细胞或肿瘤细胞的前前或后后方延伸超过100μm,且使膜的残基上MATR被留下九时电池移开。 TMED和nanopodia被忽视了,因为他们的极端脆弱性和敏感性,以温度。常规洗涤和固定破坏的结构。 Nanopodia被直接固定在多聚甲醛(PFA)在37℃下保存,然后短暂暴露于0.01%的Triton X-100的染色之前。 Nanopodia在细胞生物学中打开新的局面:他们承诺将重塑我们的细胞如何感知他们的环境的认识,检测和识别其他细胞的距离,启动细胞间相互作用的密切联系,以及参与运动,增殖的信号传导机制,以及细胞细胞通讯。被用于研究TM4SF1衍生nanopodia开发的方法可以是用于通过经典四旋蛋白,特别是广泛表达CD9,CD81,和CD151的机构​​形成在其它类型的细胞nanopodia的研究是有用的。

Introduction

在极化运动,动物细胞延长了多种从它们的表面活力,细胞膜突起,其中包括丝状伪足,伪足,回缩纤维,和褶边1。最近加入到这个名单是nanopodia,一个新认识的类型的薄(100-300微米,直径),伸长(可达50〜100微米长)投影膜提供的膜通道的F-肌动蛋白的结构,如丝状伪足的延伸和回缩纤维,而且染色水平与TM4SF1(跨膜-4-L-6家族-1)中培养的内皮细胞和肿瘤细胞2,3。

TM4SF1是用四旋状的拓扑结构,最初被称为发现,即该分子是内皮细胞的生物标记物中起着内皮细胞增殖和迁移2,3必不可少的作用前的肿瘤细胞抗原4的蛋白质。免疫荧光染色发现TM4SF1被定位于perinuc利尔囊泡和到质膜,并富含TM 4SF1ënrichedðomains(TMED)。 TMED锚nanopodia到矩阵和存在于nanopodia 1-3 TMED /微米长度的规则排列的条带状花纹。 Nanopodia通常是从一个细胞的前领先,并延长电池的极化为移动中尾随后面。由于TMED的牢固附着的性质,nanopodia无法缩回到细胞,因为它移动远离;弃nanopodia残基从而描绘出蜂窝移动路径。 Nanopodia提供的膜通道的F-肌动蛋白的扩展和回缩,且细胞间的相互作用和通信2,3的网站。这些特点意味着nanopodia提供研究细胞分化,对环境的感知细胞,测定细胞运动的路径和方向,和细胞间的相互作用过程中的F-肌动蛋白装​​配背后的机制一个独特的机会,一个ND通信。

由于TMED的高度疏水性质和nanopodia的薄和脆弱的膜性质,需要特别注意采取以保存TMED和nanopodia。 nanopodia和去除TMED由共同的实验室方法的破坏是一个可能的原因,只有63出版物自1986年1它的首次发现和完全缺乏TM4SF1富集在100-300微米微区上的知识出现在TM4SF1细胞表面,直到TM4SF1的内皮细胞在2009年2报告。

常规的免疫染色方法通常使用像乙醇,甲醇,丙酮或有机溶剂来修复细胞,并使用0.1%或更高的Triton X-100浓度通透细胞5。这里所描述的研究实现了三个重大变化,以常规方法揭示TMED和nanopodia:(i)使用37℃的4%PFA和修复细胞的3776,C培养箱,(ⅱ)申请温和室温下PBS中洗涤,并且(iii)使用低于0.03%的Triton X-100只简要地通透细胞除第一抗体之前,如曲通X-100 0.03%更高将提取TM4SF1。

所有四旋蛋白形成细胞膜上的6微区和在内皮细胞和肿瘤细胞中某些2,3共定位与TMED。如像CD9,CD81,和CD151四旋蛋白被广泛表达,在这里所描述的染色方案可以扩展到那些缺乏TM4SF1对nanopodia功能的研究很多不同的细胞类型。

Protocol

1。胶原镀膜玻璃磁盘细胞培养这里的玻璃盘(直径12毫米)在一个玻璃瓶(4盎司)和高压釜灭菌的光盘。 把25毫升70%乙醇在50毫升猎鹰管,并将其放置在细胞培养罩。此溶液可以重复使用多次,直至该溶液的液面下降至20ml。 用它来处理的玻璃盘前放置一个锋利的钳用极细点在70%乙醇5分钟。 小心取出钳出管,盖上,然后轻轻将乙醇处理钳在管顶空气干燥2分钟。不?…

Representative Results

对于第1步: 如果细胞(如内皮细胞,并在本研究中使用PC3)都能够正常生长,细胞会附着在30分钟内的胶原蛋白涂层的光盘后,他们是种子,分化,成为移动不久之后,排在他们的道路的延伸nanopodia运动。 图1A和1B分别显示了极化和脐静脉内皮细胞的增殖。 图2A显示极化PC3细胞在移动状态。 对第2步: <p class="jove_content…

Discussion

Nanopodia薄细胞膜通道,牢牢附着基质通过TMED,可以从一个极化移动细胞感知环境并介导细胞间的相互作用2,3延伸超过100微米。 Nanopodia坚持以矩阵如此坚定地认为残留物留下的细胞移开( 图1图2)。 Nanopodia从而使我们能够研究细胞如何感知他们的环境,并确定细胞运动的路径,基因表达或药物治疗是如何变化的运动。然而,由于这些薄(100-300微米宽度)膜结?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们承认哈罗德·德沃夏克博士的有益讨论包括建议尽量固定在37℃煤灰。这项工作是由美国国立卫生研究院授予P01 CA92644和由国家癌症研究基金会的合同支持。

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

References

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Cite This Article
Lin, C., Lau, C., Li, D., Jaminet, S. Nanopodia – Thin, Fragile Membrane Projections with Roles in Cell Movement and Intercellular Interactions. J. Vis. Exp. (86), e51320, doi:10.3791/51320 (2014).

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