Die Untersuchung der Funktion von Coronin A in der frühen Starvation Reaktion von<em> Dictyostelium discoideum</em> Durch Aggregationstests
Summary
The social amoeba Dictyostelium discoideum undergoes a developmental transition into a multicellular organism when starved. The evolutionary conserved protein coronin A plays a crucial role in the initiation of development. Using aggregation assays as our main method, we aim to elucidate the role of coronin A in early development.
Abstract
Dictyostelium discoideum Amöbe sind im Boden und ernähren sich von Bakterien gefunden. Wenn Nahrungsquellen knapp werden, sie Faktoren absondern einen vielzelligen Entwicklungsprogramm zu initiieren, in denen 1-4 einzelne Zellen chemotax zur Aggregation Zentren. Dieser Prozess ist abhängig von der Freisetzung von zyklischem Adenosinmonophosphat (cAMP) 5. cAMP wird in Wellen durch die konzertierte Aktion der Adenylatcyclase und Phosphodiesterasen produziert und bindet an G – Protein-gekoppelten Rezeptoren cAMP 6,7. Ein weit verbreiteter Test die Mechanismen in dem Entwicklungszyklus des niederen Eukaryoten Dictyostelium discoideum beteiligt zu analysieren ist in submersen Bedingungen 8,9 auf der Beobachtung der Zellaggregation basiert. Dieses Protokoll beschreibt die Analyse der Rolle von Coronin A im Entwicklungszyklus durch Verhungern in Gewebekulturplatten unter Wasser in ausgewogener Salzlösung (BSS) 10. Coronin A ist ein Mitglied der weitgehend konservierten protein Familie von Coronine , die 11,12 in einer Vielzahl von Aktivitäten eine Rolle spielen . Dictyostelium Zellen ohne A Coronin sind unfähig mehrzelligen Aggregate zu bilden, und dieser Fehler kann durch Zuführen von Pulsen von cAMP gerettet werden, was darauf hindeutet , dass eine Akte stromaufwärts von der Coronin cAMP Kaskade 10. Die Techniken , die in diesen Studien beschriebenen liefern robuste Werkzeuge Funktionen von Proteinen während der Anfangsstadien des Entwicklungszyklus von Dictyostelium discoideum stromauf der cAMP – Kaskade zu untersuchen. Daher erlauben die weitere Untersuchung der Coronin Eine Funktion und unser Verständnis der Biologie Coronin kann diese Aggregation Assay verwendet.
Introduction
Die Coronin Familie von Proteinen ist stark in ganz Eukaryoten konserviert. Diese Proteine werden durch die Gegenwart eines Amino-terminalen Tryptophan-aspartat (WD) wiederholen haltigen Bereich , gefolgt von einer einzigartigen Region verbunden mit einem carboxy-terminalen coiled-coil Domäne 13,14 (Figur 1) charakterisiert. Coronine wurden in einer Vielzahl von zellulären Funktionen beteiligt, einschließlich der Zytoskelett – Regulation und Signaltransduktion 12. Bei Säugetieren bis zu sechs kurze Coronin Moleküle (Coronin 1-6) sowie ein "Tandem" Coronin 7 können coexprimiert 12,15 werden. Coronin 1 ist das am intensivsten untersuchten Familienmitglied und wurde pathogen Zerstörung, T-Zell-Überleben und die neuronalen Signalübertragung beteiligt werden gezeigt. Wie genau Coronin 1 trägt diese Aktivitäten aus, bleibt unklar. Während Coronin 1 wurde gezeigt , Ca 2+ und cAMP-abhängige Signalgebung sowie F-Aktin – Zytoskelett Modulation 16-18, das Potential co zu regulieren-Ausdruck von bis zu 7 Familienmitglieder in Säugetieren hat es schwierig, das Molekular Funktion Coronine in diesen Systemen zu untersuchen, aufgrund potentieller Redundanzen. Im Gegensatz zu Säugetierorganismen exprimiert die niederen Eukaryoten Dictyostelium discoideum nur zwei Coronin Familienmitglieder (Coronin A, das Ortholog von Säugetier Coronin 1 und Coronin B, das Ortholog von Säugetier Coronin 7) mit scheinbar nicht-redundante Funktionen 15,19,20. Diese Tatsache macht Dictyostelium discoideum ein starkes Modell , um die Funktion von Coronine zu studieren.
Um die Rolle von Coronin A in Dictyostelium discoideum studieren, induziert wir den Entwicklungszyklus durch Verhungern in Gewebekulturplatten mit ausgeglichener Salzlösung (BSS) Puffer entweder Wildtyp – Zellen oder Zellen mit fehlenden A 10 Coronin. Wir fanden heraus, dass Zellen ohne Coronin A waren nicht in der Lage mehrzelligen Aggregate auf Hunger zu bilden. Für eine genaue quantitative Beurteilung dieser Phänotyp derautomatisierte Live Cell Imaging in diesem Protokoll beschrieben ist ein wichtiges Instrument. Der Defekt in der Einleitung des frühen Verhungern Reaktion in Zellen Coronin A fehlt, kann durch Zuführen von Pulsen von cAMP gerettet werden, was darauf hindeutet, dass eine Akte vor der cAMP-Kaskade Coronin. Die exogene Applikation von cAMP Impulse für die Einleitung der Entwicklung zu simulieren wurde von mehreren Laboratorien in der Vergangenheit 8,9 verwendet worden. Jedoch ist dieses Verfahren auch in hohem Maße von Zelldichten und den Zeitpunkt bekannt sein. Daher beschrieben das Protokoll hier zum Ziel, diese Variabilitäten zu reduzieren, um ein hohes Maß an Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Zusammengenommen sind die verwendeten Techniken in diesen Studien liefern robuste Werkzeuge Funktionen von Proteinen während der frühen Phasen des Entwicklungszyklus von Dictyostelium discoideum zu untersuchen und haben das Potenzial , zu identifizieren Up- sowie Downstream – Effektoren einer Funktion Coronin.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Coronin Proteine werden in den meisten Taxa der eukaryotischen Klade. Dictyostelium discoideum Coronin A, das Homolog von Säuger Coronin 1, gefunden wird im frühen Verhungern Antwort beteiligt, da Coronin A-defizienten Zellen Aggregationsstellen nicht in der Lage sind , während der frühen Entwicklungs zu bilden Zyklus 10. Um in der Lage sein, um quantitativ und genau die Verzögerung in der Entwicklung zwischen den Stämmen beurteilen zu können, ein Mikroskop Live Cell Imaging Set-up m…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank the Dictyostelium Stock Center for strains and reagents. This study was financed by grants from the Swiss National Science Foundation and the Canton of Basel.
Materials
| HL-5 media (for 1L: 5 g proteose peptone, 5 g thiotone E peptone, 10 g glucose, 5 g yeast extract, 0.35 g Na2HPO4∗2H2O, 0.35 g KH2PO4, 0.05 g dihydrostreptomycin-sulfate, pH 6.6) | |||
| Proteose peptone | BD Bioscience | 211693 | |
| Thiotone E peptone | BD Bioscience | 211684 | |
| Yeast extract | BD Bioscience | 212750 | |
| Glucose | AppliChem | A3666 | |
| Na2HPO4∗2H2O | Fluka | 71643 | |
| KH2PO4 | AppliChem | A1043 | |
| dihydrostreptomycin-sulfate | Sigma-Aldrich | D1954000 | |
| PBM (0.02 M potassium phosphate, 10 μM CaCl2, and l mM MgCl2, pH 6.1) | self made | ||
| BSS (10 mM NaCl, 10 mM KCl, 2.5 mM CaCl2, pH 6.5) | self made | ||
| 0.45-μm Filtropure S filter | Sarstedt | 83.1826 | |
| Falcon 24-well Tissue culture plate | Fisher Scientific | 08-772-1H | |
| Cellobserver microscope | Zeiss | custom built | |
| AxioVision software | Zeiss | ||
| IPC Microprocessor–controlled dispensing pump | ISMATEC | ISM 931 | |
| Axiovert 135M microscope | Zeiss | 491237-0001-000 | |
| Incubation Shaker | Inforst HT Minitron |
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