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Analyse der Signalanreicherung
(in Ausstülpungen und Retraktionen migrierender Zellen sowie der Dauer von Ausstülpungs-Retraktions-Zyklen)
Dieser Analyseansatz wurde entwickelt, um die Anreicherung von Signalen in Ausstülpungen oder Retraktionen im Verhältnis zum durchschnittlichen Signal in Zellen zu messen (Abbildung 1a, Video 1, Ref. 1). Die Analyse basiert auf dem Open-Source-ImageJ-Plugin ADAPT (Ref. 2), das modifiziert wurde, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen, indem Signale ausschließlich innerhalb der Zelle gemessen werden (Abbildung 1b–c; Ref. 3). Darüber hinaus wurde die Ausgabe des ADAPT-Plugins automatisch analysiert, um relative Signalanreicherungsprofile in Bezug auf Protrusions- oder Retraktionsereignisse zu extrahieren (Abbildung 1d–e, Ref. 4) sowie die durchschnittliche Dauer von Protrusions-Retraktions-Zyklen zu bestimmen (Ref. 1).
Video 1: Videomikroskopie einer einzelnen Krebszelle, welche ihre Migrationsrichtung dynamisch verändert. Die aktive Form des Signalmoleküls Rac1 (grün) ist Vorwärtsbewegungen stark am Zellrand angereichert und fehlt während sich die Zelle zurückzieht. Die gesamte Zelle wurde mithilfe einem Volumenmarker (magenta) visualisiert.
Abbildung 1: Automatisierte Analyse der Signalanreicherung während Ausstülpungs- und Rückzugsphasen migrierender Zellen.
a) Repräsentative Aufnahme einer Zelle, welche einen Volumenmarker zur Darstellung der Anhaftungsfläche der Zelle (magenta) sowie einen Aktivitätssensor (grün) enthält. Hier wurde ein Sensor verwendet, welcher die aktive Form des Signalproteins Rac1 detektiert. Der weiße Pfeil kennzeichnet die Richtung einer lokalen Vorwärtsbewegungen.
b) Automatisierte Nachverfolgung des Zellrandes mithilfe einer modifizierten Version des ADAPT-Plugins (Ref. 3).
c) Vom ADAPT-Plugin erzeugte Karten. Links: Räumlich-zeitliche Dynamik des Signals des Aktivitätssensors im Bereich zwischen den grünen Linien in (b). Rechts: Geschwindigkeit der lokalen Zellbewegung. Die gelben Pfeile in (c) kennzeichnen die lokale Vorwärtsbewegung, welche durch den gelben Pfeil in (b) markiert wurde. Rote Bereiche in der Geschwindigkeitskarte entsprechen lokalen orwärtsbewegungen, blaue Bereiche lokale Rückzugsphasen.
d) Darstellung der Signale des Rac-Aktivitätssensors und der lokalen Zellbewegungsgeschwindigkeit entlang der gelben gestrichelten Linie in (c).
e) Anreicherung der Signale des Rac-Aktivitätssensors in Vorwärtsbewegungen und Rückzugsphasen. Die Werte wurden auf die mittlere, mit dem Kontrollsensor gemessene Anreicherung normalisiert. Die Fehlerbalken geben den Standardfehler des Mittelwerts an.
Referenzen
1. Nanda S, Calderon A, Sachan, A, Duong T-T, Koch J, Xin X, Solouk-Stahlberg D, Wu Y-W, Nalbant P, Dehmelt L:
Rho GTPase activity crosstalk mediated by Arhgef11 and Arhgef12 coordinates cell protrusion-retraction cycles.
Nat Commun, 14:8356 (2023) (corresponding author)
2. Barry, D. J., Durkin, C. H. & Abella, J. v & Way, M.
Open source software for quantification of cell migration, protrusions, and fluorescence intensities.
J. Cell Biol. 209, 163–180 (2015).
3. Nanda et al. Adapt edge analysis modification. Github.
4. Nanda et al. Protrusion retraction enrichment analysis. Github.
NeuriteQuant
Ein Open-Source-Toolkit für High-Content-Screens der neuronalen Morphogenese.
NeuriteQuant ist ein frei verfügbares Open-Source-Werkzeug, das die automatisierte Analyse neuronaler Morphologien ermöglicht [1]. Es unterstützt sowohl die Analyse einzelner Experimente als auch groß angelegte High-Content-Screens. Die Analyse-Pipeline ist insbesondere darauf optimiert, den Einfluss experimenteller Manipulationen auf physiologisch relevante neuronale Kulturen zu quantifizieren, die einen hohen Grad an Überlappung zwischen Neuriten aufweisen, wie beispielsweise Kulturen aus primären Neuronen, Stammzellen oder Hirnschnitten.
