우리는 조언과 지원을 위한 Huse 실험실의 구성원 감사. 미국 국립 보건원 (R01-AI087644 수소) 및 P30-CA008748 기념 슬로 안-Kettering 암 센터에 의해 지원.

1입니다. 물질로 유리 표면 준비
<ol><li>Biotinylated 폴 리-L-리 신 (바이오-PLL)와 코트 8 잘 연 발 coverglass 희석 증류수, 이온을 제거 된 물 (ddH2O) 1: 500. 실 온 (RT)에서 30 분 동안 품 어.</li>
	<li>H2o. 세척</li>
	<li>실시간에서 2 시간 건조</li>
	<li>블록 바이오-PLL 실시간에서 30 분 동안 차단 버퍼 (HEPES 버퍼링 염 분 [10 mM HEPES pH 7.4, 150 mM NaCl], 2 %BSA)와 표면 코팅<ol>
<li>폴 리-L-리 신 hydrobromide 10mm NaPO4, pH 8.5의 1 ml에서의 5 mg을 디졸브.</li>
		<li>(에서 DMSO에 100mg/mL 주식) NHS-비오 틴의 125 μmol (0.55 밀리 그램)를 추가 하 고 반응의 pH를 확인. PH 8.5이 하 있는 경우에, pH 8.5와 9.5 사이 그것을 인상 4 N NaOH의 2 μ를 추가 합니다.</li>
		<li>30 분 동안 소용돌이입니다.</li>
		<li>20 mM Tris pH 8.0에에서 녹아 100mm 글리신의 50 μ와 반응을 끄다.</li>
		<li>10 분에 대 한 전체 전력에서 회전 시키십시오 그리고 새로운 튜브에는 상쾌한 전송. 참고: 바이오-PLL 품질은 일반적으로에 비해 이전 준비 직렬 2 배 희석 96-잘 ELISA 접시에 재료의 코팅 및 알칼리 성 인산 가수분해 효소를 가진 외피 streptavidin 결합 후 biotin 콘텐츠 측정.</li>
	</ol>
</li>
	<li>블로킹 버퍼를 제거 합니다. 웰 스 건조를 허용 하지 않습니다. Streptavidin (블로킹 버퍼에서 100 µ g/mL)를 추가 합니다. 1 h 4 ° c.에 품 어</li>
	<li>HBS에 씻어. 와 반전 챔버 슬라이드 웰 스 4-5 번, 우물에서 HBS를 제거. 웰 스 건조를 허용 하지 않습니다.</li>
	<li>표면에 biotinylated pMHC ligands 및 접착 분자를 추가 합니다. 참고: MCC 및 OVA 수 직교-nitrobenzyl를 추가 하 여 photocaged 기반 키 lysines의 ε 아미노 그룹을 보호 그룹 (예: nitrophenylethyl (NPE) 또는 nitroveratryloxycarbonyl (NVOC)) (고객 센터, OVA에서 k 7에에서 K12). Photocaged 고객 센터 및 OVA 상업용 공급 업체에서 얻을 수 있습니다. 수성 버퍼에서 재구성, 후 bacterially 표현된-Ek 와 h 2 Kb 설립된 접근11,12를 사용 하 여 refolded 있습니다 그들은.</li>
	<li>Photoactivatable 고객 센터 또는 OVA 펩타이드의 유효성 검사<ol>
<li>휴대용 UV 램프와 UV 해 여 NVOC 보호 펩 티 드 decage ( 재료의 표참조) 실시간에서 20 분</li>
		<li>펄스 1.0 x 105 APCs nonstimulatory 펩 티 드 (부정적인 컨트롤, 예를 들면 Hb)의 1 개의 µ M를 1 시간에 대 한 조사 photoactivatable 펩 티 드, 펩 티 드 photoactivatable 그리고 주 작동 근 펩 티 드 (긍정적인 통제, 예를 들어, 고객 센터) unirradiated 37 ° c.에서 하룻밤</li>
		<li>5 c.를 표현 하는 T 세포를 자극 하 C7/2B4/앤 TCR, CH12 또는 CH27 B 세포를 사용 합니다. OT1 T 세포를 자극, RMA s 또는 EL4 thymoma 셀을 사용 합니다.</li>
		<li>T 세포에의 동등한 수와 함께 펄스 APCs를 혼합 96-200의 최종 볼륨 하단 플레이트 라운드 잘 µ L. 12-24 h에 대 한 37 ° C에서 품 어.</li>
		<li>각 우물에서는 supernatants 복구와 streptavidin 양 고추냉이 과산화 효소 색도계 검출 ELISA에 의해 일리노이-2를 분석 합니다. 참고: 모든 펩 티 드 MHC 복합물으로 refolding 전에 분무 질량 분석에 의해 배우면 자격의 확인이 좋습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>폴딩 및 빛에 노출을 최소화 하기 위하여 MHC의 정화를 수행 합니다. 예를 들어 포장 알루미늄 호 일에 반응을 접는 고 오프 UV 램프와 젤 여과 크로마토그래피를 실시. 참고: 그것은 그 photoactivatable 고객 센터-난-Ek 를 발견 되었으며 OVA-H2-Kb 불완전 한 기능 고른다면으로 인해 높은 밀도에서 UV 독립 T 세포 활성화를 유도 합니다. 따라서, photoactivatable pMHC nonstimulatory pMHC (예: -Ek 헤모글로빈64-76 펩 티 드 (Hb) 포함)의 10-30 x 초과로 동원 정지 단계 희석은. 이 신호 대 잡음 비 후속 이미징 실험의 향상.</li>
	<li>Photoactivate CD4+ T 총칭 biotinylated Hb-난-Ek (3 µ g/mL), biotinylated photoactivatable 고객 센터-난-Ek (0.1 µ g/mL), 및 biotinylated 클래스에 대 한 항 체의 혼합물을 사용 하는 세포, MHC H2-Kk I (0.5 µ g / mL). 안티-H2-Kk 항 체 장려 5 c. C7/2B4/와 T 세포 H2-Kk, 정품 인증을 진행 하지 않고 유리 표면에 확산을 표현.</li>
	<li>CD8에 대 한+ T 세포, biotinylated h 2 Db 펩 티 드 KAVYDFATL 베어링의 혼합 사용 (1 µ g/mL), biotinylated photoactivatable OVA-H2-Kb (0.1 µ g/mL), 및 접착 분자 ICAM-1의 세포 외 도메인 (2 µ g/mL 곤충 세포 문화13생산). ICAM-1 T 세포 표면에서 LFA1 integrin 참여 하 여 가까운 접촉 형성을 장려 한다.</li>
	<li>RT에 1 시간 또는 2 시간 이상 4 ° c.에 외피 다음 블로킹 버퍼에 모든 단백질 혼합물을 적용 참고: 수 µ m2 당 8000 ~ 이런이 종류의 표면에 분자 밀도 이전 결정된6되었습니다. Photoactivatable pMHC ~1/30 대표는일 biotinylated 단백질 표면에, 그것의 밀도의 µ m2, decaging 이전 당 ~ 267 분자를 될 것입니다.</li>
	<li>1.6 단계에서 세척 하 고 사용 하 여 준비까지 HBS에 두고.</li>
	<li>200000 CD4 추가+ 또는 CD8+ T 세포 각 우물에 적절 한 TCR을 표현 하 고 15 분 동안 37 ° C에서 준수 하는 셀. 일단 세포는에 연결 하 고 표면에 확산, 그들은 photoactivation 및 이미징에 대 한 준비가 되었습니다. 참고: 효과 기 T 세포 형광 이미징 프로브와 Retroviral 변환 세부 elswhere6,7에 설명 되어 있습니다. 칼슘 신호 수 있습니다 또한 공부 될 칼슘 민감한 염료 Fluo-46로드 untransduced T 세포를 사용 하 여. 비율 염료 Fura-2 decaging photoactivatable pMHC의 유도 또한 UV 범위에서 여기 필요 하기 때문에 권장 하지 않습니다.</li>
</ol>2. 이미지 수집
<ol><li>거꾸로 TIRF 현미경 이미지 수집을 위한 UV 호환 150 X 객관적 렌즈와 복을 사용 합니다. UV 100 W 수은 램프 (HBO)에 연결 된 디지털 다이어 프 램 시스템을 사용 하 여 사용자 정의 영역을 비추는. UV 400 nm 긴 패스 미러를 사용 하 여 샘플에이 램프에서 빛을 직접.</li>
	<li>이미지 분석 소프트웨어를 사용 하 여 지역화 된 photoactivation 및 시간 경과 수집에 대 한. 대부분 실험에서 모두는 녹색 및 빨강 채널에서 488를 사용 하 여 프로브를 모니터링 및 561 nm 여기 레이저, 각각. 레이저 빛은 또한 UV 범위 (decaging 사용)에서 전송 듀얼 대역 통과 dichroic 거울을 사용 하 여 샘플에 지시 된다. 현미경 구성에 대 한 자세한 내용은 테이블의 자료 와 그림 6 을 참조 하십시오.</li>
	<li>T 세포를 포함 하는 챔버 슬라이드를 장착, TIRF 또는 epifluorescence 조명, 필요에 따라 얻기 위해 설정을 조정 합니다. 라이브 모드로 형광 probe(s)을 표현 하는 셀의 필드를 선택 합니다. 소프트웨어 제어를 사용 하 여 개별 셀 아래 photoactivation 미크론 단위 영역을 설정 합니다.</li>
	<li>시간 경과 수집을 시작 합니다. 일반적으로, 5의 간격 80 timepoints 인수는 각 시간 포인트 사이 s. 이것은 순차적 488에 대 한 더 충분 한 시간 및 듀얼 컬러 실험의 경우 563 nm 노출.</li>
	<li>10 timepoints, photoactivate 디지털 다이어 프 램을 열어서 선택된 영역 1-1.5 s 셔터 후</li>
	<li>시간 경과 후 셀의 새 필드를 선택 하 고 과정을 반복.</li>
</ol>3. 데이터 분석
참고: 고정된 ligands의 지역화 된 photoactivation 신호 응답 cytoskeletal 개장 이벤트의 정량 분석을 위해 사용 될 수 있는 잘 정의 된, 고정 된 물질로 영역을 만듭니다. 프로토콜은 일반적으로 조사 지역 내에서 형광 강도 측정 하거나 위치 끝점으로 거리 측정을 위한 조사 영역을 사용 하 여 포함 하는 분석 (예. 분극에 centrosome의 평가 조사 지역)입니다. 두 분석 프로토콜은 아래 설명 되어 있습니다. 강도 및 거리 측정, 다음 추가 처리 및 분석에 대 한 출력 수 있는 다양 한 대화형 이미지 분석 프로그램을 사용할 수 있습니다.
<ol><li>
형광 강도
	<ol>
<li>셀 (FIb) 밖에 배경 영역의 형광 강도 (FI)를 결정 합니다. 이 배경 보정을 위해 사용 됩니다.<ol>
<li>셀 외부 미크론 크기의 사각형 영역을 그릴 하 고 마스크. 형광 강도 확인 하려면 분석 클릭 | 통계를 마스크. 형광 강도 의미 를 선택 하 고 값을 내보냅니다. 참고: 절차 세부 정보 (예: 3.1.1.1) Slidebook 소프트웨어를 참조 하십시오 ( 재료의 표참조). 다른 소프트웨어 패키지를 사용 하 여이 프로토콜의 구현 (예., 피지) 약간 다를 수 것입니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>각 시간 지점에 대 한 photoactivated 지역 내에서 인터넷을 결정 합니다.<ol>
<li>마스크 는 photoactivated 영역을 강조 표시를 선택 합니다. 형광 강도 확인 하려면 분석 클릭 | 통계를 마스크. 형광 강도 의미 를 선택 하 고 값을 내보냅니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>배경을 FI 지역 내에서 측정된 된 FI 값에서 뺍니다. 그런 다음 평균으로 나누어 수정된 FI 측정 표준화, 배경 수정 photoactivation 전에 처음 9 프레임의 FI. Δ/F = ((FI-FIb)/mean(FI1-9)-FIb)). 참고: 그래프 δ/F 시간의 기능으로.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
거리
	<ol>
<li>X 및 y 좌표는 photoactivated 지역의 중심의.<ol>
<li>X 및 y를 확인 하려면 photoactivated 지역의 중심의 좌표 마스크 는 photoactivated 영역을 강조 표시를 선택. Photoactivation의 지역 강조 되 면 선택 분석 | 통계를 마스크 | 지역 센터 내보낼 값.</li>
		</ol>
</li>
		<li>X 및 y 결정 각 시간 지점에 대 한 관심의 형광 프로브에 대 한 좌표. 이것은 수동 또는 자동 입자 추적을 통해 일반적으로 달성 된다.<ol>
<li>X 및 y를 확인 관심, 형광 프로브의 좌표 수동 입자 추적 을 선택 하 고 시간이 지남에 따라 관심의 형광 프로브에 클릭. 일단 모든 시간 포인트 추적 된 선택 분석 | 통계를 마스크 | 지역 센터 내보낼 값.</li>
		</ol>
</li>
		<li>관심사의 형광 단백질 및 방정식을 사용 하 여 각 시간 지점에 photoactivated 지역의 중심 사이의 거리를 계산: 거리 = √ ((2x x-1)2+ (y2y-1)2), x2 와 y는2 에 관심과 x1 과 y1 의 형광 단백질의 좌표는 photoactivated 지역의 중심의 좌표.</li>
		<li>시간의 기능으로 거리 그래프입니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Dustin, M. L., Chakraborty, A. K., Shaw, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+structure+and+function+of+the+immunological+synapse.">Understanding the structure and function of the immunological synapse.</a> Cold Spring Harb.Perspect.Biol. 2, a002311 (2010).</li><li>Liu, X., Huse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunological+Synapse+Formation:+Cell+Polarity+During+T+Cell-APC+Interaction.">Immunological Synapse Formation: Cell Polarity During T Cell-APC Interaction.</a> Cell Polarity 1. , 247-275 (2015).</li><li>Bunnell, S. C., Kapoor, V., Trible, R. P., Zhang, W., Samelson, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+actin+polymerization+drives+T+cell+receptor-induced+spreading:+A+role+for+the+signal+transduction+adaptor+LAT.">Dynamic actin polymerization drives T cell receptor-induced spreading: A role for the signal transduction adaptor LAT.</a> Immunity. 14, 315-329 (2001).</li><li>Dustin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+into+Function+of+the+Immunological+Synapse+from+Studies+with+Supported+Planar+Bilayers.">Insights into Function of the Immunological Synapse from Studies with Supported Planar Bilayers.</a> Current topics in microbiology and immunology. 340, (2010).</li><li>Chauveau, A., Le Floc'h, A., Bantilan, N. S., Koretzky, G. a., Huse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diacylglycerol+kinase+&#945;+establishes+T+cell+polarity+by+shaping+diacylglycerol+accumulation+at+the+immunological+synapse.">Diacylglycerol kinase &#945; establishes T cell polarity by shaping diacylglycerol accumulation at the immunological synapse.</a> Sci. Signal. 7, ra82 (2014).</li><li>Huse, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+and+Temporal+Dynamics+of+T+Cell+Receptor+Signaling+with+a+Photoactivatable+Agonist.">Spatial and Temporal Dynamics of T Cell Receptor Signaling with a Photoactivatable Agonist.</a> Immunity. 27, 76-88 (2007).</li><li>Quann, E. J., Merino, E., Furuta, T., Huse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+diacylglycerol+drives+the+polarization+of+the+microtubule-organizing+center+in+T+cells.">Localized diacylglycerol drives the polarization of the microtubule-organizing center in T cells.</a> Nat Immunol. 10, 627-635 (2009).</li><li>Basu, R., Chen, Y., Quann, E. J., Huse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+variable+hinge+region+of+novel+PKCs+determines+localization+to+distinct+regions+of+the+immunological+synapse.">The variable hinge region of novel PKCs determines localization to distinct regions of the immunological synapse.</a> PLoS One. 9, 1-8 (2014).</li><li>Liu, X., Kapoor, T. M., Chen, J. K., Huse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diacylglycerol+promotes+centrosome+polarization+in+T+cells+via+reciprocal+localization+of+dynein+and+myosin+II.">Diacylglycerol promotes centrosome polarization in T cells via reciprocal localization of dynein and myosin II.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110, 11976-11981 (2013).</li><li>Quann, E. J., Liu, X., Altan-Bonnet, G., Huse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+cascade+of+protein+kinase+C+isozymes+promotes+cytoskeletal+polarization+in+T+cells.">A cascade of protein kinase C isozymes promotes cytoskeletal polarization in T cells.</a> Nat. Immunol. 12, 647-654 (2011).</li><li>Boniface, J. J., Reich, Z., Lyons, D. S., Davis, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermodynamics+of+T+cell+receptor+binding+to+peptide-MHC:+evidence+for+a+general+mechanism+of+molecular+scanning.">Thermodynamics of T cell receptor binding to peptide-MHC: evidence for a general mechanism of molecular scanning.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 96, 11446-11451 (1999).</li><li>Garboczi, D. N., Hung, D. T., Wiley, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HLA-A2-peptide+complexes:+refolding+and+crystallization+of+molecules+expressed+in+Escherichia+coli+and+complexed+with+single+antigenic+peptides.">HLA-A2-peptide complexes: refolding and crystallization of molecules expressed in Escherichia coli and complexed with single antigenic peptides.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 89, 3429-3433 (1992).</li><li>Huse, M., Lillemeier, B. F., Kuhns, M. S., Chen, D. S., Davis, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T+cells+use+two+directionally+distinct+pathways+for+cytokine+secretion.">T cells use two directionally distinct pathways for cytokine secretion.</a> Nat. Immunol. 7, 247-255 (2006).</li><li>Abeyweera, T. P., Merino, E., Huse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibitory+signaling+blocks+activating+receptor+clustering+and+induces+cytoskeletal+retraction+in+natural+killer+cells.">Inhibitory signaling blocks activating receptor clustering and induces cytoskeletal retraction in natural killer cells.</a> J. Cell Biol. 192, 675-690 (2011).</li><li>Nguyen Duc, T., Huse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Generalizable+Platform+for+the+Photoactivation+of+Cell+Surface+Receptors.">A Generalizable Platform for the Photoactivation of Cell Surface Receptors.</a> ACS Chem. Biol. 10, 2435-2440 (2015).</li><li>Airan, R. D., Thompson, K. R., Fenno, L. E., Bernstein, H., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporally+precise+in+vivo+control+of+intracellular+signalling.">Temporally precise in vivo control of intracellular signalling.</a> Nature. 458, 1025-1029 (2009).</li><li>Xu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+control+of+chemokine+receptor+signal+and+T-cell+migration.">Optogenetic control of chemokine receptor signal and T-cell migration.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 111, 6371-6376 (2014).</li><li>Levskaya, A., Weiner, O. D., Lim, W. A., Voigt, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+control+of+cell+signalling+using+a+light-switchable+protein+interaction.">Spatiotemporal control of cell signalling using a light-switchable protein interaction.</a> Nature. 461, 997-1001 (2009).</li><li>Guntas, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+an+improved+light-induced+dimer+(iLID)+for+controlling+the+localization+and+activity+of+signaling+proteins.">Engineering an improved light-induced dimer (iLID) for controlling the localization and activity of signaling proteins.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 112, 112-117 (2015).</li><li>Wu, Y. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+genetically+encoded+photoactivatable+Rac+controls+the+motility+of+living+cells.">A genetically encoded photoactivatable Rac controls the motility of living cells.</a> Nature. 461, 104-108 (2009).</li><li>Pathak, G. P., Vrana, J. D., Tucker, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+control+of+cell+function+using+engineered+photoreceptors.">Optogenetic control of cell function using engineered photoreceptors.</a> Biol. cell/under auspices Eur. Cell Biol. Organ. 105, 59-72 (2014).</li><li>Grusch, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatio-temporally+precise+activation+of+engineered+receptor+tyrosine+kinases+by+light.">Spatio-temporally precise activation of engineered receptor tyrosine kinases by light.</a> EMBO J. 33, 1713-1726 (2014).</li><li>Yi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Centrosome+repositioning+in+T+cells+is+biphasic+and+driven+by+microtubule+end-on+capture-shrinkage.">Centrosome repositioning in T cells is biphasic and driven by microtubule end-on capture-shrinkage.</a> J. Cell Biol. 202, 779-792 (2013).</li></ol>

저자는 공개 없다.

최근 몇 년 동안, 라이트는 세포질 과정의 spatiotemporally 제어 활성화를 위한 훌륭한 도구로 떠오르고 있다. 다양 한 방법론 개발 되었습니다, 각각 관련 장점과 단점. 고정, extracellular ligands의 decaging에, 기반으로, 여기에 설명 된 시스템은 급속 한, subcellular, 편광 신호 응답의 분석에 대 한 이상적으로 적합 합니다. 이 방법은 위에서 설명한 T 세포에는 대형 검사에 적용 되었습니다. 또한, 다른 수용 ?...

T 림프 톨 (T 세포) 항 원 펩 티 드의 세포 표면 MHC 컨텍스트에서 표시를 인식 하 여 세포 면역에 중심 역할을 재생 합니다. TCR에 의해 중재 되는 항 원 인식, naïve T 세포의 분화를 구동 하 고 이펙터 인구에 의해 cytolytic와 의사 소통 응답의 납품을 촉진. TCR 참여는 또한 세포질 구조에 극적인 변화를 유도 한다. 분 이내에, T 세포 면역학 시 냅 스 (IS)1,2로 알려진 편광된 인터페이스를 형성 하는 항 원 제시 세포 (APC)의 측에 gloms. IS cytokines의, 또는 세포 독성 T 세포 (Ctl), 송출 파괴 용균성 단백질의 경우 방향 릴리스를 사용 하 여 T 세포 효과 기 응답을 potentiates.
PMHC에 의해 TCR 참여 활성화의 T 세포 (위도), 궁극적으로 시 냅 스 골격2의 강력한 리 모델링 추진에 대 한 링커를 포함 한 여러 다운스트림 어댑터 분자의 급속 한 인 산화를 유도 한다. 대뇌 피 질의 filamentous 말라 (F-말라) T 세포 APC 표면 확산을 다음 IS 주변 및 중앙에서 고갈에 F-말라 축적으로 특징 고리 모양의 구조를 확인 한다. F-말라 반지 형성 인터페이스의 중심 바로 아래 위치에 microtubule 조직 센터 (MTOC, T 세포에서는 centrosome 라고도)의 재교육에 밀접 하 게 결합 이다. 두 이벤트는 초기 항 원 인식의 분 이내 발생 하 고 후속 활성화 이벤트와 이펙터 응답 발생 건축 컨텍스트 설정.
공부 하 고는 형성, 다양 한 실험실 접근 송출 고정된 TCR ligands를 포함 하거나 지원 자체 ligands3,4를 포함 하는 지질 bilayer 유리 표면에 의해 대체 됩니다 개발 했습니다. T 세포는 총 내부 반사 형광 현미경 (TIRF) 또는 confocal 현미경 검사 법, 초기 T 세포 활성화 및 IS 형성의 고해상도 연구를 활성화 하 여 몇 군데 수 있습니다이 표면에 IS 같은 연락처를 형성 합니다.
하지만이 방법을 완벽 하 게 조립된 IS의 뛰어난 시각화에 대 한 허용, 신호 다음 TCR:pMHC 결 찰의 많은 초 이내에, TCR 활성화를 정확 하 게 다음 사건의 순서를 결정 하는 노력을 복잡 하 게 발생 . 이 문제를 우회 하는 photoactivation 방식 개발 되었습니다, TCR 활성화5,,67의 spatiotemporal 제어를 달성 하기 위해 사용 되는 photoactivatable pMHC. 이 시스템에서 T 세포는 비 물질로 TCR까지 자외선 (UV)을 조사 하는 photoactivatable pMHC를 포함 하는 유리 표면에 부착 됩니다. UV 방사선의 T 세포 아래 표면 미크론 크기의 지역 T 세포에 의해 인식 될 수 있는 물질로 영역을 만드는 photocage를 제거 합니다. 이후 신호 이벤트와 cytoskeletal 개장 다음 유전자 인코딩된 형광 기자를 사용 하 여 모니터링 됩니다. 항 원 펩 티 드, 엄 시 토 크롬 c88-103 (MCC)와 ovalbumin257-264 (OVA), 선물 된다 II MHC-Ek 클래스와 클래스의 맥락에서 나 MHC H2-Kb, 각각의 2 개의 photoactivatable 버전 되었습니다 (그림 1)를 개발 했다. 그러면 두 CD4의 분석+ T 세포 (표현 5 C. 고객 센터-난-Ek 에 대 한 특정 C7, 2B4, 또는 모양과 TCRs)와 CD8+ T 세포 OVA-H2-Kb (OT1 TCR 표현)에 대 한 특정.
지난 10 년간, TCR photoactivation 및 이미징 접근은 이용 되어 신호 단계 초기 TCR의 정확한 활동을 설정 하 고 또한 편광된 cytoskeletal 개장5, 를 경 세 하는 분자 경로 식별 하 6 , 7 , 8 , 9 , 10. 예를 들어 분석 결과 그 centrosome 결정에서 쓸모 있었다 송출 쪽으로 재교육 가운데는 IS에 지질 두 번째 메신저 diacylglycerol의 지역화 된 그라데이션에 의해 중재입니다. 이 방법론의 T 세포 기능 고해상도 이미징 분석을 요구 하는 응용 프로그램에 대 한 가치가 있을 나갈 것입니다 예상 된다.

<table><tbody><tr><td>Nunc Lab-Tek Chambered Coverglass</td><td>Thermofischer Scientific</td><td>155361</td><td></td></tr><tr><td>Poly-L-lysine hydrobromide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2636</td><td>Will need to make Biotinylated Poly-L-Lysine</td></tr><tr><td>EZ-Link NHS-Biotin</td><td>Thermofischer Scientific</td><td>20217</td><td>Will need to make Biotinylated Poly-L-Lysine</td></tr><tr><td>Streptavidin</td><td>Thermofischer Scientific</td><td>434301</td><td></td></tr><tr><td>BirA-500: BirA biotin-protein ligase standard reaction kit</td><td>Avidity</td><td>BirA500</td><td>Will be used to biotinylate proteins</td></tr><tr><td>Biotinylated Hb I-E&lt;sup&gt;K&amp;nbsp;&lt;/sup&gt;</td><td></td><td></td><td>For protein folding, see reference 6. For biotinylation, use BirA kit</td></tr><tr><td>Biotinylated NPE-MCC I-E&lt;sup&gt;K&amp;nbsp;&lt;/sup&gt;</td><td>Anaspec</td><td></td><td>Custom NPE-MCC (H-ANERADLIAYL-K(Nvoc)-QATK-OH) can be purchased from Anaspec</td></tr><tr><td>Biotinylated &amp;alpha;H2-K&lt;sup&gt;k&lt;/sup&gt; antibody</td><td>BD Biosciences</td><td>553591</td><td></td></tr><tr><td>Biotinylated NPE-OVA H2-K&lt;sup&gt;b&lt;/sup&gt;</td><td>Anaspec</td><td></td><td>Custom NPE-OVA (H-SIINFE-K(Nvoc)-L-OH) can be purchased from Anaspec</td></tr><tr><td>Biotinylated KAVY H2-D&lt;sup&gt;b&lt;/sup&gt;&amp;nbsp;</td><td>Anaspec</td><td></td><td>Custom synthesized protein (KAVYDFATL) can be purchased from Anaspec</td></tr><tr><td>Biotinylated ICAM1&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>For protein folding, see reference in protocol. For biotinylation, use BirA kit</td></tr><tr><td>Hand held UV lamp</td><td>UVP</td><td>UVGL-25</td><td>Lamp is held &amp;lt; 1 cm from the sample.&amp;nbsp; 30 s of 365 light is sufficient for detectable decaging, 20 min for quantitative decaging.</td></tr><tr><td>Olympus IX-81 OMAC TIRF system.</td><td>Olympus</td><td></td><td>Additional information about the imaging system can be found in &lt;strong class=&quot;xfig&quot;&gt;Figure 6&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Mosaic digital diaphragm</td><td>Andor</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Slidebook software</td><td>Intelligent Imaging Innovations</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

spatial and temporal control of t cell activation using a photoactivatable agonist

T 림프 톨 급속 하 고, 편광 신호에 종사 하는 TCR 활성화 다음 분 이내 발생. 이 면역 시 냅 스, T 세포 활성화를 조절 하 고 이펙터 응답을 대상으로 하는 진부한 셀 교차로의 형성을 유도 합니다. 이러한 프로세스를 효과적으로 공부 하기 빠르고, 편광 응답 캡처에 맞춤화 된 이미징 접근 필요 하다. 이 프로토콜 기반으로 photoactivatable 펩 티 드-주요 조직 적합성 복잡 한 (pMHC)는 자외선에 노출 될 때까지 비 물질로 이러한 시스템을 설명 합니다. Videomicroscopy 실험 동안 타겟 decaging이 시 약의 TCR 활성화의 정확한 spatiotemporal 제어 및 고해상도 이미징 총 내부 반사 (TIRF) 이후 세포 응답의 모니터링 수 있습니다. 이 방법은 또한 유전과 약리 섭 동 전략와 호환 됩니다. 면역학 시 냅 스의 기반이 되는 편광 cytoskeletal 구조의 형성에 TCR 신호를 연결 하는 잘 정의 된 분자 통로의 어셈블리에 대 한 수 있습니다.

Photoactivation 및 이미징 접근 관찰과 급속 하 고, 편광 신호 응답의 손쉬운 정량화 할 수 있습니다. 복제의 기능을 설명 하기 위해 여기 TCR 유도 DAG 축적과 centrosome 재교육 사이 spatiotemporal 상관 관계를 조사 하는 실험 이다. 5 C. C7 T 셀 폭발 했다 2 명의 형광 기자 불리고 retrovirally: 단백질 키 니 아 제 C θ에서에서 탠덤 C1 도메인 포함 된 DAG 바이오 센서는 centrosome 모니터링 GFP (...

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Spatial and Temporal Control of T Cell Activation Using a Photoactivatable Agonist

Photoactivatable 길 항 제를 사용 하 여 T 세포 활성화의 공간 및 시간 제어

이 프로토콜 photoactivatable 펩 티 드-MHC T 세포 활성화의 정확한 spatiotemporal 제어 활성화를 사용 하 여 T 세포를 활성화 하는 영상 기반 방법을 설명 합니다.

T lymphocytes engage in rapid, polarized signaling, occurring within minutes following TCR activation. This induces formation of the immunological ...

spatial-temporal-control-t-cell-activation-using-photoactivatable

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

6.2K 조회수.  Memorial Sloan-Kettering Cancer Center. 이 프로토콜 photoactivatable 펩 티 드-MHC T 세포 활성화의 정확한 spatiotemporal 제어 활성화를 사용 하 여 T 세포를 활성화 하는 영상 기반 방법을 설명 합니다.

비디오: Spatial and Temporal Control of T Cell Activation Using a Photoactivatable Agonist

Spatio-Temporal Manipulation of Small GTPase Activity at Subcellular Level and on Timescale of Seconds in Living Cells

Dynamic regulation of the Rho family of small guanosine triphosphatases (GTPases) with great spatiotemporal precision is essential for various cellular functions and events1, 2. Their spatiotemporally dynamic nature has been revealed by visualization of their activity and localization in real time3. In order to gain deeper understanding of their roles in diverse cellular functions at the molecular level, the next step should be perturbation of protein activities at a precise subcellular location and timing. 
To achieve this goal, we have developed a method for light-induced, spatio-temporally controlled activation of small GTPases by combining two techniques: (1) rapamycin-induced FKBP-FRB heterodimerization and (2) a photo-caging method of rapamycin. With the use of rapamycin-mediated FKBP-FRB heterodimerization, we have developed a method for rapidly inducible activation or inactivation of small GTPases including Rac4, Cdc424, RhoA4 and Ras5, in which rapamycin induces translocation of FKBP-fused GTPases, or their activators, to the plasma membrane where FRB is anchored. For coupling with this heterodimerization system, we have also developed a photo-caging system of rapamycin analogs. A photo-caged compound is a small molecule whose activity is suppressed with a photocleavable protecting group known as a caging group. To suppress heterodimerization activity completely, we designed a caged rapamycin that is tethered to a macromolecule such that the resulting large complex cannot cross the plasma membrane, leading to virtually no background activity as a chemical dimerizer inside cells6. Figure 1 illustrates a scheme of our system. With the combination of these two systems, we locally recruited a Rac activator to the plasma membrane on a timescale of seconds and achieved light-induced Rac activation at the subcellular level6.

A method for spatio-temporal control of small GTPase activity by light is described. This method is based on rapamycin-induced FKBP-FRB heterodimerization and photo-caging systems. Optimization of light-irradiation enables the spatio-temporally controlled activation of small GTPases at the subcellular level.

리빙 셀의 Subcellular 수준과 초 Timescale에 작은 GTPase 활동의 Spatio-시간적 조작

Dynamic regulation of the Rho family of small guanosine triphosphatases (GTPases) with great spatiotemporal precision is essential for various cellular ...

연구

생체공학

An Optogenetic Method to Control and Analyze Gene Expression Patterns in Cell-to-cell Interactions

Cells should respond properly to temporally changing environments, which are influenced by various factors from surrounding cells. The Notch signaling pathway is one of such essential molecular machinery for cell-to-cell communications, which plays key roles in normal development of embryos. This pathway involves a cell-to-cell transfer of oscillatory information with ultradian rhythms, but despite the progress in molecular biology techniques, it has been challenging to elucidate the impact of multicellular interactions on oscillatory gene dynamics. Here, we present a protocol that permits optogenetic control and live monitoring of gene expression patterns in a precise temporal manner. This method successfully revealed that intracellular and intercellular periodic inputs of Notch signaling entrain intrinsic oscillations by frequency tuning and phase shifting at the single-cell resolution. This approach is applicable to the analysis of the dynamic features of various signaling pathways, providing a unique platform to test a functional significance of dynamic gene expression programs in multicellular systems.

Here, we present a protocol to analyze cell-to-cell transfer of oscillatory information by optogenetic control and live monitoring of gene expression. This approach provides a unique platform to test a functional significance of dynamic gene expression programs in multicellular systems.

제어 하 고 셀 상호 작용에서 유전자 표현 패턴을 분석 하는 Optogenetic 메서드

Cells should respond properly to temporally changing environments, which are influenced by various factors from surrounding cells. The Notch signaling ...

유전학

A TIRF Microscopy Technique for Real-time, Simultaneous Imaging of the TCR and its Associated Signaling Proteins

Signaling is initiated through the T Cell Receptor (TCR) when it is engaged by antigenic peptide fragments bound by Major Histocompatibility Complex (pMHC) proteins expressed on the surface of antigen presenting cells (APCs). The TCR complex is composed of the ligand binding TCR&alpha;&beta; heterodimer that associates non-covalently with CD3 dimers (the &#949;&delta; and &#949;&gamma; heterodimers and the &zeta;&zeta; homodimer)1. Upon engagement of the receptor, the CD3 &zeta; chains are phosphorylated by the Src family kinase, Lck. This leads to the recruitment of the Syk family kinase, Zap70, which is then phosphorylated and activated by Lck. After that, Zap70 phosphorylates the adapter proteins LAT and SLP76, initiating the formation of the proximal signaling complex containing a large number of different signaling molecules2. 
The formation of this complex eventually results in calcium and Ras-dependent transcription factor activation and the consequent initiation of a complex series of gene expression programs that give rise to T cell differentiation2. TCR signals (and the resulting state of differentiation) are modulated by many other factors, including antigen potency and crosstalk with co-stimulatory/co-inhibitory, chemokine, and cytokine receptors 3-4. Studying the spatial and temporal organization of the proximal signaling complex under various stimulation conditions is, therefore, key to understanding the TCR signaling pathway as well as its regulation by other signaling pathways.
One very useful model system to study signaling initiated by the TCR at the plasma membrane in T cells is glass-supported lipid bilayers, as described previously5-6. They can be utilized to present antigenic pMHC complexes, adhesion, and co-stimulatory molecules to T cells-serving as artificial APCs. By imaging the T cells interacting with the lipid bilayer using total internal reflection fluorescence microscopy (TIRFM), we can restrict the excitation to within 100 nm of the space between the glass and the cell surface 7-8. This allows us to image primarily the signaling events occurring at the plasma membrane. As we are interested in imaging the recruitment of signaling proteins to the TCR complex, we describe a two-camera TIRF imaging system wherein the TCR, labeled with fluorescent Fab (fragment antigen binding) fragments of the H57 antibody (purified from hybridoma H57-597, ATCC, ATCC Number:HB-218) which is specific for TCR&beta;, and signaling proteins, tagged with GFP, may be imaged simultaneously and in real time. This strategy is necessary due to the highly dynamic nature of both the T cells and of the signaling events that are occurring at the TCR. This imaging modality has allowed researchers to image single ligands 9-11 as well as recruitment of signaling molecules to activated receptors and is an excellent system to study biochemistry in-situ12-16.

The compartmentalization of proteins either within the plasma membrane or into intracellular locations is one regulatory mechanism that can greatly influence signaling outcomes; hence, to understand signaling it is important to study the spatial and temporal behavior of the proteins involved. We describe here a TIRF microscopy based system to study signal transduction in T cells, but is broadly applicable.

실시간, TCR의 동시 이미징 및 관련 신호 전달 단백질에 대한 TIRF 현미경 기법

Signaling is initiated through the T Cell Receptor (TCR) when it is engaged by antigenic peptide fragments bound by Major Histocompatibility Complex ...

면역학 및 감염병학

Real-time Live Imaging of T-cell Signaling Complex Formation

Protection against infectious diseases is mediated by the immune system 1,2. T lymphocytes are the master coordinators of the immune system, regulating the activation and responses of multiple immune cells 3,4. T-cell activation is dependent on the recognition of specific antigens displayed by antigen presenting cells (APCs). The T-cell antigen receptor (TCR) is specific to each T-cell clone and determines antigen specificity 5. The binding of the TCR to the antigen induces the phosphorylation of components of the TCR complex. In order to promote T-cell activation, this signal must be transduced from the membrane to the cytoplasm and the nucleus, initiating various crucial responses such as recruitment of signaling proteins to the TCR;APC site (the immune synapse), their molecular activation, cytoskeletal rearrangement, elevation of intracellular calcium concentration, and changes in gene expression 6,7. The correct initiation and termination of activating signals is crucial for appropriate T-cell responses. The activity of signaling proteins is dependent on the formation and termination of protein-protein interactions, post translational modifications such as protein phosphorylation, formation of protein complexes, protein ubiquitylation and the recruitment of proteins to various cellular sites 8. Understanding the inner workings of the T-cell activation process is crucial for both immunological research and clinical applications.
Various assays have been developed in order to investigate protein-protein interactions; however, biochemical assays, such as the widely used co-immunoprecipitation method, do not allow protein location to be discerned, thus precluding the observation of valuable insights into the dynamics of cellular mechanisms. Additionally, these bulk assays usually combine proteins from many different cells that might be at different stages of the investigated cellular process. This can have a detrimental effect on temporal resolution. The use of real-time imaging of live cells allows both the spatial tracking of proteins and the ability to temporally distinguish between signaling events, thus shedding light on the dynamics of the process 9,10. We present a method of real-time imaging of signaling-complex formation during T-cell activation. Primary T-cells or T-cell lines, such as Jurkat, are transfected with plasmids encoding for proteins of interest fused to monomeric fluorescent proteins, preventing non-physiological oligomerization 11. Live T cells are dropped over a coverslip pre-coated with T-cell activating antibody 8,9, which binds to the CD3/TCR complex, inducing T-cell activation while overcoming the need for specific activating antigens. Activated cells are constantly imaged with the use of confocal microscopy. Imaging data are analyzed to yield quantitative results, such as the colocalization coefficient of the signaling proteins.

We describe a live-cell imaging method that provides insight into protein dynamics during the T-cell activation process. We demonstrate the combined usage of the T-cell spreading assay, confocal microscopy and imaging analysis to yield quantitative results to follow signaling complex formation throughout T-cell activation.

T 세포의 실시간 라이브 영상은 복잡한 형성을 신호

Protection against infectious diseases is mediated by the immune system 1,2. T lymphocytes are the master coordinators of the immune system, regulating ...

Two-Photon-Based Photoactivation in Live Zebrafish Embryos

Photoactivation of target compounds in a living organism has proven a valuable approach to investigate various biological processes such as embryonic development, cellular signaling and adult physiology. In this respect, the use of multi-photon microscopy enables quantitative photoactivation of a given light responsive agent in deep tissues at a single cell resolution. As zebrafish embryos are optically transparent, their development can be monitored in vivo. These traits make the zebrafish a perfect model organism for controlling the activity of a variety of chemical agents and proteins by focused light. Here we describe the use of two-photon microscopy to induce the activation of chemically caged fluorescein, which in turn allows us to follow cell's destiny in live zebrafish embryos. We use embryos expressing a live genetic landmark (GFP) to locate and precisely target any cells of interest. This procedure can be similarly used for precise light induced activation of proteins, hormones, small molecules and other caged compounds.

Multiphoton microscopy allows control of low energy photons with deep optical penetration and reduced phototoxicity. We describe the use of this technology for live cell labeling in zebrafish embryos. This protocol can be readily adapted for photo-induction of various light-responsive molecules.

라이브 Zebrafish 태아에서 두 광자 기반 Photoactivati​​on

Photoactivation of target compounds in a living organism has proven a valuable approach to investigate various biological processes such as embryonic ...

생물학

Imaging CD4 T Cell Interstitial Migration in the Inflamed Dermis

The ability of CD4 T cells to carry out effector functions is dependent upon the rapid and efficient migration of these cells in inflamed peripheral tissues through an as-yet undefined mechanism. The application of multiphoton microscopy to the study of the immune system provides a tool to measure the dynamics of immune responses within intact tissues. Here we present a protocol for non-invasive intravital multiphoton imaging of CD4 T cells in the inflamed mouse ear dermis. Use of a custom imaging platform and a venous catheter allows for the visualization of CD4 T cell dynamics in the dermal interstitium, with the ability to interrogate these cells in real-time via the addition of blocking antibodies to key molecular components involved in motility. This system provides advantages over both in vitro models and surgically invasive imaging procedures. Understanding the pathways used by CD4 T cells for motility may ultimately provide insight into the basic function of CD4 T cells as well as the pathogenesis of both autoimmune diseases and pathology from chronic infections.

The mechanisms that govern the interstitial motility of CD4 effector T cells at sites of inflammation are relatively unknown. We present a non-invasive approach to visualize and manipulate in vitro-primed CD4 T cells in the inflamed ear dermis, allowing for study of the dynamic behavior of these cells in situ.

염증이 진피의 이미징 CD4 T 세포 간질 마이그레이션

The ability of CD4 T cells to carry out effector functions is dependent upon the rapid and efficient migration of these cells in inflamed peripheral ...

Optical Control of a Neuronal Protein Using a Genetically Encoded Unnatural Amino Acid in Neurons

Photostimulation is a noninvasive way to control biological events with excellent spatial and temporal resolution. New methods are desired to photo-regulate endogenous proteins expressed in their native environment. Here, we present an approach to optically control the function of a neuronal protein directly in neurons using a genetically encoded unnatural amino acid (Uaa). By using an orthogonal tRNA/aminoacyl-tRNA synthetase pair to suppress the amber codon, a photo-reactive Uaa 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl-cysteine (Cmn) is site-specifically incorporated in the pore of a neuronal protein Kir2.1, an inwardly rectifying potassium channel. The bulky Cmn physically blocks the channel pore, rendering Kir2.1 non-conducting. Light illumination instantaneously converts Cmn into a smaller natural amino acid Cys, activating Kir2.1 channel function. We express these photo-inducible inwardly rectifying potassium (PIRK) channels in rat hippocampal primary neurons, and demonstrate that light-activation of PIRK ceases the neuronal firing due to the outflux of K+ current through the activated Kir2.1 channels. Using in utero electroporation, we also express PIRK in the embryonic mouse neocortex in vivo, showing the light-activation of PIRK in neocortical neurons. Genetically encoding Uaa imposes no restrictions on target protein type or cellular location, and a family of photoreactive Uaas is available for modulating different natural amino acid residues. This technique thus has the potential to be generally applied to many neuronal proteins to achieve optical regulation of different processes in brains. The current protocol presents an accessible procedure for intricate Uaa incorporation in neurons in vitro and in vivo to achieve photo control of neuronal protein activity on the molecular level.

Here, a procedure to selectively activate a neuronal protein with a short pulse of light by genetically encoding a photo-reactive unnatural amino acid into a target neuronal protein expressed in neurons in culture or in vivo is presented.

뉴런의 유전자 인코딩 된 부 자연스러운 아미노산을 사용하여 신경 세포 단백질의 광 제어

Photostimulation is a noninvasive way to control biological events with excellent spatial and temporal resolution. New methods are desired to ...

신경과학

Use of Single Chain MHC Technology to Investigate Co-agonism in Human CD8+ T Cell Activation

Non-stimulatory self peptide MHC (pMHC) complexes do not induce T cell activation and effector functions, but can enhance T cell responses to agonist pMHC, through a process termed co-agonism. This protocol describes an experimental system to investigate co-agonism during human CD8+ T cell activation by expressing human MHC class I molecules presenting pre-determined peptides as single polypeptides (single chain MHC) in a xenogeneic cell line. We expressed single chain MHCs under conditions where low levels of agonist single chain p-MHC complexes and high levels of non-stimulatory single chain p-MHC complexes were expressed. Use of this experimental system allowed us to compare CD8+ T cell responses to agonist pMHC in the presence or absence of non-stimulatory pMHC. The protocol describes cell line transfection with single chain MHC constructs, generation of stable cell lines, culture of hepatitis B virus-specific human CD8+ T cells and T cell activation experiments simultaneously quantifying cytokine production and degranulation. The presented methods can be used for research on different aspects of CD8+ T cell activation in human T cell systems with known peptide MHC specificity.

This protocol describes the use of single chain MHC class I complexes to investigate molecular interactions in human CD8+ T cell activation: generation of engineered antigen presenting cells expressing single chain constructs, culture of human CD8+ T cell clone and T cell activation experiments.

공동-agonism 인간 CD8 + T 세포 활성화에 조사를 단일 체인 MHC 기술의 사용

Non-stimulatory self peptide MHC (pMHC) complexes do not induce T cell activation and effector functions, but can enhance T cell responses to agonist ...

Interrogating Individual Autoreactive Germinal Centers by Photoactivation in a Mixed Chimeric Model of Autoimmunity

Autoimmune diseases present a significant health burden. Fundamental questions regarding the development and progression of autoimmune disease remain unanswered. One requirement for advancements in our understanding of the underlying disease mechanisms and cellular dynamics is the precise coupling of the microanatomical location of cell subsets with downstream molecular or functional analyses; a goal that has traditionally been difficult to achieve. The development of stable photoactivatable biological fluorophores and their integration into reporter strains has recently enabled precise microanatomical labeling and tracking of cellular subsets in murine models. Here, we describe how the ability to analyze autoreactive lymphocytes from single germinal centers may help to provide novel insights into autoimmunity, using the combination of a novel chimeric model of autoimmunity with a photoactivatable reporter as an example. We demonstrate a procedure for generating mixed chimeras with spontaneous autoreactive germinal centers populated by lymphocytes carrying a photoactivatable green fluorescent protein reporter. Using in vivo labeling strategies, single germinal centers can be visualized in explanted lymphoid tissues and their cellular constituents photoactivated by two-photon microscopy. Photoactivated lymphocytes from single germinal centers can then be analyzed or sorted flow cytometrically, as single cells or in bulk, and may be subjected to additional downstream molecular and functional analyses. This approach may directly be applied to provide renewed insights in the field of autoimmunity, but the procedure for generating bone marrow chimeras and the photoactivation procedure may additionally find broad application in studies of infectious diseases and tumor metastases.

This protocol describes the generation of mixed murine bone marrow chimeras with spontaneous autoimmune germinal centers, in which autoreactive lymphocytes carry a photoactivatable green fluorescent protein (PA-GFP) reporter. This provides the ability to link cellular location in tissues with downstream molecular and functional analyses.

면역의 혼합된 공상 모델에 Photoactivation에 의해 개별 Autoreactive 어린 싹 센터 질문

Autoimmune diseases present a significant health burden. Fundamental questions regarding the development and progression of autoimmune disease remain ...

<meta charset="utf8"></head><body>광 조절 Allosteric Switch를 사용한 효소 활성의 광유전학적 제어

Spatiotemporal Control of Protein Activity through Optogenetic Allosteric Regulation

Optogenetics offers the potential for mimicking complex spatiotemporal control of enzyme activity down to a subcellular resolution. However, most optogenetic approaches often face significant challenges in integrating multiple capabilities in a single tool applicable to a wide range of target proteins. Achieving precise control over ON/OFF kinetics, ensuring minimum leakiness in the dark, and demonstrating efficient performance in mammalian cells with subcellular precision are some of the most common challenges faced in this field. A promising solution lies in the application of rationally designed light-sensitive domains to allosterically control protein activity. Using that strategy, we generated an optogenetic method combining all the desired features. The approach involves the incorporation of the Light-regulated allosteric switch module (LightR) in the target protein to regulate enzyme activity using blue (465 nm) light. The LightR domain is generated by linking two Vivid (VVD) photoreceptor domains, creating a light-sensitive clamp that can be incorporated into a small flexible loop within the catalytic domain of an enzyme. In its dark state, LightR clamp is open, thus distorting the enzyme&#39;s catalytic domain and inactivating it. Upon exposure to blue light, the LightR domain closes and restores the catalytic domain&#39;s structure and enzyme activity. In this manuscript, we discuss design strategies&#160;to generate a light-regulated protein kinase and demonstrate its control by blue light, reversibility, kinetics, and precise regulation at the subcellular level, enabling tight spatiotemporal precision. Utilizing Src tyrosine kinase as a model, we showcase a protocol for effectively regulating LightR-Src kinase activity. We also demonstrate LightR applicability across different enzyme classes, expanding the utility of the tool system in addressing mechanistic questions of signaling pathways in different diseases.

<meta charset="utf8"></head><body>Optogenetic Allosteric Regulation을 통한 단백질 활성의 시공간 제어

This protocol describes the application of an engineered blue-light-activated allosteric switch (LightR) domain for reversible spatiotemporal control of protein activity. Utilizing Src tyrosine kinase as a model, this study offers an elaborate protocol for developing and characterizing light-regulated Src (LightR-Src). It demonstrates the versatility of this approach across enzyme classes.

Photoactivatable 길 항 제를 사용 하 여 T 세포 활성화의 공간 및 시간 제어

요약

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리빙 셀의 Subcellular 수준과 초 Timescale에 작은 GTPase 활동의 Spatio-시간적 조작

제어 하 고 셀 상호 작용에서 유전자 표현 패턴을 분석 하는 Optogenetic 메서드

실시간, TCR의 동시 이미징 및 관련 신호 전달 단백질에 대한 TIRF 현미경 기법

T 세포의 실시간 라이브 영상은 복잡한 형성을 신호

라이브 Zebrafish 태아에서 두 광자 기반 Photoactivation

염증이 진피의 이미징 CD4 T 세포 간질 마이그레이션

뉴런의 유전자 인코딩 된 부 자연스러운 아미노산을 사용하여 신경 세포 단백질의 광 제어

공동-agonism 인간 CD8 + T 세포 활성화에 조사를 단일 체인 MHC 기술의 사용

면역의 혼합된 공상 모델에 Photoactivation에 의해 개별 Autoreactive 어린 싹 센터 질문

Optogenetic Allosteric Regulation을 통한 단백질 활성의 시공간 제어

Photoactivatable 길 항 제를 사용 하 여 T 세포 활성화의 공간 및 시간 제어

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리빙 셀의 Subcellular 수준과 초 Timescale에 작은 GTPase 활동의 Spatio-시간적 조작

제어 하 고 셀 상호 작용에서 유전자 표현 패턴을 분석 하는 Optogenetic 메서드

실시간, TCR의 동시 이미징 및 관련 신호 전달 단백질에 대한 TIRF 현미경 기법

T 세포의 실시간 라이브 영상은 복잡한 형성을 신호

라이브 Zebrafish 태아에서 두 광자 기반 Photoactivati​​on

염증이 진피의 이미징 CD4 T 세포 간질 마이그레이션

뉴런의 유전자 인코딩 된 부 자연스러운 아미노산을 사용하여 신경 세포 단백질의 광 제어

공동-agonism 인간 CD8 + T 세포 활성화에 조사를 단일 체인 MHC 기술의 사용

면역의 혼합된 공상 모델에 Photoactivation에 의해 개별 Autoreactive 어린 싹 센터 질문

Optogenetic Allosteric Regulation을 통한 단백질 활성의 시공간 제어

라이브 Zebrafish 태아에서 두 광자 기반 Photoactivation