Análise rápida e robusta de Celular e Molecular Polarização Induzida por Chemokine Signaling

Summary

Chemokine signaling elicits marked alterations of cellular morphology and some important redistributions of intracellular proteins. Here, a rapid and detailed protocol is provided to study these events.

Abstract

As células respondem a quimioquinas estimulação por perder a sua forma redonda num processo chamado de polarização, e alterando a localização subcelular de muitas proteínas. Técnicas de imagem clássicos têm sido usados ​​para estudar esses fenômenos. No entanto, eles requerida a aquisição Manual de muitas células seguido de quantificação demorado da morfologia e a co-localização da coloração de dezenas de células. Aqui, um método rápido e eficaz é descrito para estudar estes fenómenos em amostras que consistem em vários milhares de células, utilizando um fluxo de imagens de citometria tecnologia que combina as vantagens de um microscópio com as de um citómetro. Usando os linfócitos T estimulados com CCL19 e coloração para moléculas de MHC de Classe I e a actina filamentosa, uma estratégia de propagação é apresentada para medir simultaneamente o grau de alterações de forma e a dimensão da co-localização de marcadores que são afectadas pela sinalização CCL19. Além disso, esta estratégia gating nos permitiu observoe a segregação de actina filamentosa (na frente) e fosforilada proteínas Ezrin-radixina-moesin (fosfo-ERM) (na parte traseira) em células T polarizadas após a estimulação CXCL12. Esta técnica também foi útil para observar o efeito de bloqueio em polarização de dois elementos diferentes: a inibição da polimerização da actina por um inibidor farmacológico e expressão de mutantes do Par6 / atípica via de sinalização PKC. Assim, a prova é mostrado que esta técnica é útil para analisar as duas alterações morfológicas e redistribuições de proteína.

Introduction

As quimiocinas são proteínas solúveis pequenos que atraem as células para locais especializados ^1. Portanto, eles participam do posicionamento correto de células em tecidos, uma função crucial no desenvolvimento e fisiologia. O sistema imunológico não é excepção a esta regra, uma vez que conta com a ação de muitos tipos diferentes de células que agem em conjunto para montar uma resposta imune eficaz. Ao controlar o local específico de um tipo de célula imune em um determinado estado, as quimiocinas são pré-requerida antes de antigénios estranhos pode ser detectada e neutralizada.

Para os linfócitos T, em particular, as quimiocinas se ligam a receptores específicos da superfície que, mediante acoplamento, provocam diversos sinais intracelulares (subida de cálcio, de fosforilação de ERK, activação as Rho GTPases, aumento da afinidade e integrinas alterações do citoesqueleto), que favorecem a motilidade de células T ^2,3. Ao nível celular, pode-se observar alterações morfológicas induzidas por estimulação de quimiocinas.Essas mudanças nas formas celulares são especialmente dramática nas células T: células T em repouso têm uma morfologia Conta redonda semelhante ao viajar na corrente sanguínea. No entanto, a detecção da presença de quimiocinas em locais inflamatórios ou na proximidade dos órgãos linfóides vai alterar a forma das células T, que agora adoptar um típico "mão-espelho" morfologia que consiste de uma forma bipolar: um bordo de ataque na frente e um bordo de fuga, ou uropod, na parte de trás ^4. Além disso, os componentes intracelulares pode separar em duas regiões opostas de uma célula T polarizada para sustentar a migração. Por exemplo, aumentos de filamentos de actina mediante polimerização de quimiocina estimulação ⁵ actina polimerizada e acumula-se na parte da frente de uma célula T polarizada ^2. Por outro lado, diversas proteínas, tais como proteínas fosforiladas da família Ezrin-radixina-moesina (ERM) que ligam a membrana plasmática para o citoesqueleto de actina F cortical, re-localizar no uropod de polarizadaAs células T ^6. Curiosamente, e outros mostraram que este processo de polarização é necessária para a migração de células T. Com efeito, qualquer tratamento que interfere com polarização irá inibir a motilidade celular. Por exemplo, a inibição da actividade dos membros da proteína atípica quinases C (PKC) da família, e PKCζ PKCι blocos t polarização celular e seu processo de digitalização migratório das células dendríticas ^7. T polarização celular também é regulada por GTPases Rho. Mostrámos que a modulação da actividade da proteína RhoA por Fam65b recentemente descrito interfere com mudanças na morfologia das células T e a sua capacidade para migrar em um ensaio Transwell ^6. Como polarização é um passo de pré-requisito para a motilidade celular, é, portanto, essencial para ser capaz de quantificar, como um visor principal de respostas de quimiocina. Alterações forma da célula foram previamente avaliados manualmente ^8. No entanto, este tipo de quantificação é muito demorado, de modo que normalmente apenas algunsdezenas de células são tomadas em consideração.

Aqui, um novo método é apresentado para quantificar rapidamente o grau de alterações de forma dos linfócitos T expostos ao estímulo de quimiocina. Um fluxo de citometria de tecnologia de imagem (ver Tabela de Reagentes Específico / Equipamento) é utilizada, a qual combina as vantagens de um citómetro de fluxo e um microscópio ⁹ para quantificar eficazmente a quantidade de células polarizadas em diferentes condições de estimulação de quimiocina. Para além da quantificação das alterações morfológicas que se pode medir de forma robusta com esta tecnologia, é também possível avaliar as alterações na localização subcelular de algumas proteínas mediante a sinalização da quimiocina.

Protocol

1. Preparação de Linfócitos T Prepare primário do rato ou células T humanas, como descrito 10,11. Cultivar células T humanas em meio RPMI completo com 10% de soro humano AB a uma densidade de 2 – 3 x 10 6 células / ml. NOTA: A utilização de soro fetal de vitelo (FCS) em vez de soro humano podem induzir a polarização espontânea de uma grande fracção de células T humanas em cultura. Manter essas células em cultura por 4-5 dias, e outro processo-los a qualqu…

Representative Results

O primeiro exemplo aqui escolhido se refere à utilização de linfócitos T primárias humanas estimuladas com CCL19. No entanto, a mesma estratégia pode ser usada com células T de rato primário, linhas de células T ou qualquer outro tipo de células responsivas à estimulação da quimiocina. A estratégia de gating aqui apresentado inclui uma série de janelas que selecionam os eventos temáticos, em seguida, as células individuais. Finalmente, o intervalo de intensidade de fluorescência é seguido aqui como um…

Discussion

Usando uma tecnologia recente de citometria de fluxo de imagem, uma estratégia de propagação rápida e informativo para analisar eventos celulares e moleculares induzidos por estimulação de quimiocina é apresentado. A partir de uma única experiência, pode obter-se dois tipos principais de informação: as alterações na morfologia celular induzida por estimulação de quimiocina e a distribuição subcelular de proteínas diferentes durante o processo de polarização. Curiosamente, os dados também é fornecid…

Materials

Name of the material/Equipment	Company	Catalog number	Comments/Description (optional)
RPMI	Gibco	61870-010
Human serum AB	PAA	C11-021	Pre-heat to inactivate the complement.
Fetal calf serum	PAN Biotech	P30-3300	Pre-heat to inactivate the complement.
Human T cell nucleofactor kit	Lonza	VCA-1002
Murine IL7	Peprotech	217-17
HBSS	Gibco	14025-050	Warm in 37 °C water bath before use.
Hepes	Gibco	15630-056
Murine CCL19	Peprotech	250-27B	Aliquots are thawed on ice before adding the chemokine to the cells.
Human CCL19	Peprotech	300-29B	Aliquots are thawed on ice before adding the chemokine to the cells.
Human CXCL12	Peprotech	300-28A	Aliquots are thawed on ice before adding the chemokine to the cells. This chemokine can also be used on mouse T cells.
PFA	Electron Microscopy Sciences	157-8-100	This is a 8 % PFA solution in water. Mix volume to volume with 2X PBS to obtain a 4 % PFA solution in PBS.
BSA	Sigma	A3059
Saponin	Fluka	84510
Alexa Fluor 594 phalloidin	Invitrogen	A12381
FITC-anti-HLA-ABC antibody	Beckman Coulter	IM1838	clone B9.12.1
Anti-P-ERM antibody	Cell Signaling Technology	3149P
ImageStreamx Mark II	Amnis