A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
نصف هنا استخدام مجموعة من علامات العضيات القائمة على البروتين الفلوري في تصوير الخلايا الحية للخميرة الناشئة ، خميرة الخميرة.
الخميرة الناشئة ، خميرة الخميرة ، هي نظام نموذجي كلاسيكي في دراسة وظيفة العضية وديناميكياتها. في أعمالنا السابقة ، قمنا ببناء علامات قائمة على البروتين الفلوري للعضيات الرئيسية وهياكل الأغشية الداخلية ، بما في ذلك النواة ، والشبكة الإندوبلازمية (ER) ، وجهاز جولجي ، والجسيمات الداخلية ، والفجوات ، والميتوكوندريا ، والبيروكسيسومات ، وقطرات الدهون ، والبلعمة الذاتية. يصف البروتوكول المقدم هنا إجراءات استخدام هذه العلامات في الخميرة ، بما في ذلك تحضير الحمض النووي لتحويل الخميرة ، واختيار وتقييم المحولات ، والمراقبة المجهرية الفلورية ، والنتائج المتوقعة. النص موجه نحو الباحثين الذين يدخلون مجال دراسة عضيات الخميرة من خلفيات أخرى. يتم تغطية الخطوات الأساسية ، بالإضافة إلى الملاحظات الفنية حول اعتبارات أجهزة المجهر والعديد من المزالق الشائعة. يوفر نقطة انطلاق للأشخاص لمراقبة الكيانات الخلوية الفرعية للخميرة عن طريق الفحص المجهري الفلوري للخلايا الحية. يمكن استخدام هذه الأدوات والأساليب لتحديد توطين البروتين تحت الخلايا وتتبع العضيات ذات الأهمية في التصوير بفاصل زمني.
يعد التقسيم تحت الخلوي إلى عضيات مرتبطة بالغشاء مبدأ شائعا في تنظيم الخلايا حقيقية النواة. كل عضية تؤدي وظائف محددة. كما هو الحال في العديد من الجوانب الأخرى لعلم الأحياء حقيقيات النواة ، كانت الخميرة الناشئة ، خميرة الخميرة ، نظاما نموذجيا كلاسيكيا في توضيح المبادئ الأساسية لتنظيم العضيات وديناميكياتها. تشمل الأمثلة الاكتشافات المنوية في مسار إفراز البروتين ، ومسار استيراد البروتين البيروكسيزومي ، ومسار الالتهام الذاتي1،2،3.
في الظروف النموذجية الغنية بالمغذيات ، تحتوي خلايا الخميرة سريعة النمو على الشبكة الإندوبلازمية (ER) ، وجولجي المبكرة ، والجسيمات الداخلية المتأخرة / المبكرة جولجي ، والجسيمات الداخلية المتأخرة ، والفجوات ، والميتوكوندريا. توجد أيضا بعض البيروكسيسومات ، وقطرات الدهون ، والبلعمة الذاتية (حتى أقل من الأولين ، بشكل أساسي من نوع الحويصلة Cvt ، والتي توجد في ظروف غنية بالمغذيات4) ، ولكنها ليست بارزة كما ستكون في ظل ظروف استزراع محددة (الوسائط الغنية بالدهون ، وسائط الجوع ، إلخ). بالمقارنة مع النماذج حقيقية النواة الشائعة الأخرى ، فإن خلايا الخميرة صغيرة جدا. يبلغ قطر خلية الخميرة النموذجية حوالي 5 ميكرومتر ، مقارنة بعشرات الميكرومترات لمعظم الخلايا الحيوانية والنباتية. نتيجة لذلك ، في نفس مجال التصوير الذي يحتوي عادة على خلية حيوانية واحدة ملتصقة ، يرى المرء عادة عشرات خلايا الخميرة في مراحل مختلفة من دورة الخلية. إلى جانب اختلاف الحجم ، يحتوي مورفولوجيا عضية الخميرة أيضا على بعض الميزات الغريبة. على مستوى البنية التحتية ، تتكون ER الخميرة من صفائح وأنابيب ، كما هو الحال في الأنظمة الأخرى. تحت الفحص المجهري الفلوري ، تظهر ER الخميرة على شكل حلقتين مع بعض الهياكل المترابطة بينهما. الحلقة الداخلية هي ER النووي ، وهو مستمر مع الغلاف النووي ، والحلقة الخارجية هي ER المحيطي ، وهي شبكة أنبوبية تقع تحت غشاء البلازما5. على غرار الخلايا النباتية ولكنها تختلف عن الخلايا الحيوانية ، توجد عضية هجينة ، متأخرة جولجي / الجسيم الداخلي المبكر ، عند التقاطع بين المسار الإفرازي والمسار الداخلي6،7. من الناحية الشكلية ، تنتشر أجهزة خميرة جولجي في السيتوبلازم. تشبه الفجوات وظيفيا الجسيمات الحالة في الخلايا الحيوانية. غالبا ما تشغل أجزاء كبيرة من السيتوبلازم وتخضع للانشطار والاندماج المتكرر. إلى جانب استخدام علامات التموضع الفلوري ، يمكن تمييز الغشاء الفراغي عن ER النووي من خلال معيارين على الأقل: يكون الغشاء الفراغي بشكل عام أكثر تقريبا من ER النووي ، كما أن المظهر المتزاوج للفجوة في DIC يكون أيضا أكثر وضوحا من النواة.
بشكل روتيني ، نستخدم مجموعة من العلامات القائمة على البروتين الفلوري لتصور العضيات المذكورة أعلاه في خلايا الخميرة الحية (الجدول 1). تم التحقق من دقة ووظائف علامات العضيات هذه تجريبيا7،8. تهدف تركيبات العلامات هذه إلى إدخال أشرطة كيميرا البروتين الفلوري في جينوم الخميرة. كما هو موضح أدناه ، استعدادا لتحويل الخميرة ، يتم إنشاء شظايا الحمض النووي الخطية إما عن طريق الهضم الأنزيمي أو تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل7،8. يتم دمج شظايا الحمض النووي الخطية في الجينوم عن طريق إعادة التركيب المتماثل. بالنسبة للبلازميدات الموضحة في هذا البروتوكول ، يتم استخدام ثلاثة أنواع من التصميم. في النوع الأول ، الذي يغطي غالبية البلازميدات ، غالبا ما يكون من الممكن الحصول على محولات تحمل نسخا متعددة من البناء. عادة ما يكون هذا غير مرغوب فيه لأنه يقدم اختلافات تعبيرية وربما وظيفية عبر المحولات. يجب تحديد المحولات أحادية النسخة من خلال التصوير كما هو موضح في هذا البروتوكول ، عن طريق النشاف المناعي أو عن طريق اختبارات تفاعل البوليميراز المتسلسل المصممة بعناية. في النوع الثاني ، الذي يغطي GFP-Sed5 و GFP-Pep12 و GFP-Atg8 ، يتم إنتاج تكامل نسخة واحدة فقط في خلايا الخميرة أحادية الصيغة الصبغية. يحافظ كل من النوع الأول والنوع الثاني على النسخة الداخلية من جين العلامة سليمة في الجينوم. يهدف النوع الثالث من تصميم البلازميد ، الذي يغطي Sec7-2GFP و Vph1-2GFP ، إلى إدخال ضربات C-terminal ، مما يؤدي إلى أن تكون الوهم هي النسخة الوحيدة من جين العلامة المقابل.
نصف هنا إجراء استخدام علامات العضيات هذه ، ونقدم صورا مجهرية نموذجية ، ونناقش الاحتياطات الموجهة نحو الباحثين الجدد في تصوير عضيات الخميرة.
1. بناء سلالة الخميرة
2. الفحص المجهري الفلوري: الإجراءات العامة والتصوير أحادي النقطة الزمنية
3. تصوير بفاصل زمني
ملاحظة: يختلف إجراء التصوير بفاصل زمني عن إجراء التصوير بنقطة زمنية واحدة في مجالين: إعداد العينة ومعلمات التصوير.
4. تصور مكدسات الصور وتقييم رقم نسخة التكامل
تخضع مورفولوجيا العضيات وديناميكياتها للتغيير حيث تستجيب خلايا الخميرة للإشارات الخارجية والداخلية. هنا ، نقدم صورا تمثيلية لعضيات الخميرة في مرحلة منتصف السجل (الشكل 3 أ ، ب). كما ذكرنا سابقا ، تتمتع العديد من العضيات بخصائصها المورفولوجية الم...
يوفر البروتوكول الموصوف هنا بداية بسيطة للأشخاص الذين يدخلون من مجالات بحثية أخرى لاستكشاف عضيات الخميرة التصويرية. قبل الانتقال إلى مواضيع محددة ، نود أن نؤكد مرة أخرى على أنه يحتاج المرء إلى الامتناع عن الاستخدام المفرط للميزات التلقائية في برامج التصوير. صور الفحص ا...
يود المؤلفون أن يشكروا أعضاء مختبر Xie على مساعدتهم السخية في إعداد المخطوطات. تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة 91957104) ، ولجنة التعليم في بلدية شنغهاي (منحة 2017-01-07-00-02-E00035) ، ولجنة العلوم والتكنولوجيا في بلدية شنغهاي (المنحة 22ZR1433800).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adenine | Sangon Biotech | A600013 | |
Casaminoacid | Sangon Biotech | A603060 | |
Concanavalin A from canavalia ensiformis (Jack bean) | Sigma Aldrich | L7647 | |
D-Glucose | Sangon Biotech | A501991 | |
Fiji | https://fiji.sc/ | ||
Glass-bottom petri dish | NEST | 706001 | Φ35 mm |
ImajeJ | https://imagej.net/ | ||
Inverted florescence microscope | Olympus | IX83 equipped with UPLXAPO 100X oil immersion objective, Lumencor Spectra X light source, and Hamamatsu Orca Flash4.0 LT camera. | |
L-Histidine | Sangon Biotech | A604351 | |
L-Leucine | Sangon Biotech | A100811 | |
L-Lysine | Sangon Biotech | A602759 | |
L-Methionine | Sangon Biotech | A100801 | |
L-Tryptophan | Sangon Biotech | A601911 | |
Microscope cover glass | CITOTEST | 10222222C | 22 mm x 22 mm, 0.16–0.19 mm |
Microscope slides | CITOTEST | 1A5101 | 25 mm x 75 mm, 1–1.2 mm |
Peptone | Sangon Biotech | A505247 | |
Uracil | Sangon Biotech | A610564 | |
Visiview | Visitron System GmbH | https://www.visitron.de/products/visiviewr-software.html | |
Yeast extract | Sangon Biotech | A100850 | |
Yeast nitrogen base without amino acids | Sangon Biotech | A610507 | |
YNB without amino acids and ammonium sulfate | Sangon Biotech | A600505 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved