A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
غالبا ما تؤدي اضطرابات اعتلال الصفيحة الفقرية إلى تغيرات في الغلاف النووي ، مما قد يسبب الفقاع النووي والتسرب. تقدم هذه الدراسة طريقة التألق المناعي لتصور الصفيحة النووية جنبا إلى جنب مع الحمض النووي مزدوج الشريطة (dsDNA) ، مما يوفر وسيلة لتقييم البنية النووية وسلامتها في خلايا الثدييات.
الصفيحة النووية هي شبكة من الخيوط الكامنة وراء الغشاء النووي ، وتتكون من اللامين والبروتينات المرتبطة بالصفيحة. يلعب أدوارا حاسمة في العمارة النووية ، وتحديد المواقع النووية ، وتنظيم التعبير الجيني ، وتنظيم الكروماتين ، وتكرار الحمض النووي ، وإصلاح الحمض النووي. تؤدي الطفرات في الجينات المشاركة في التعبير عن بروتينات اللامين أو معالجتها بعد الترجمة إلى اضطرابات وراثية تعرف باسم اعتلال الصفيحة. على وجه التحديد ، يمكن أن تؤدي الطفرات في LMNA أو جينات ZMPSTE24 إلى تراكم أشكال غير معالجة بشكل كامل من lamin A والتي تحتفظ بمجموعات farnesyl و methyl ، والتي تكون غائبة في lamin A المعالجة بالكامل. تتمركز بروتينات lamin A المعالجة بشكل غير كامل في الغشاء النووي الداخلي بدلا من الصفيحة النووية ، حيث يوجد lamin A الناضج. تعمل بروتينات اللامين غير الموضعية على تعطيل الوظيفة والبنية النووية بشكل عميق ، مما يؤدي غالبا إلى الانفجار النووي. في الحالات الشديدة ، يمكن أن يحدث تمزق نووي ، مما يتسبب في فقدان التجزئة وتسرب الحمض النووي الجيني إلى العصارة الخلوية. يمكن تحديد البنية النووية غير الطبيعية وفقدان التجزئة من خلال التألق المناعي غير المباشر (IF) على الخلايا الثابتة. توضح هذه الدراسة مثل هذه الطريقة ، باستخدام أجسام مضادة محددة ضد بروتين لامين والحمض النووي مزدوج الشريطة (dsDNA) لتصور الغلاف النووي والحمض النووي في وقت واحد. يتيح هذا النهج تقييما سريعا للسلامة الهيكلية النووية والتسرب المحتمل للحمض النووي النووي إلى العصارة الخلوية.
الصفيحة النووية هي شبكة من الخيوط التي تكمن وراء الغشاء النووي وتتكون من بروتينات تسمى اللامينات. تلعب الصفيحة النووية أدوارا أساسية في العمارة النووية ، وتحديد موقع المسام النووية ، وتنظيم التعبير الجيني ، وتنظيم الكروماتين ، وتكرار الحمض النووي ، وإصلاح الحمض النووي1،2،3. تؤدي الطفرات في الجينات التي تلعب دورا في التعبير عن بروتينات لامين إلى اضطرابات وراثية تسمى اعتلال الصفيحة3.
الاعتلال الجلدي المقيد (RD) هو اضطراب حاد في اعتلال الصفيحة الناجم في الغالب عن الطفرات المركبة غير المتجانسة التي تخلق أكواد إنهاء مبكرة في الجين ZMPSTE24 4 ، مما يؤدي إلى غياب ZMPSTE24 ميتالوبروتياز المعادن. يتميز هذا الاعتلال الصفيحي بتأخر النمو داخل الرحم ، والجلد المشدود ، والصلب ، والفم الصغير الحجم ، والشعر الرقيق ، وعيوب تمعدنالعظام 1. عادة لا يعيش مرضى RD بعد الأسبوع الأول من حياتهم بسبب القصور الرئوي1. ينطوي اثنان آخران من اضطرابات الاعتلال الصفيحي الخارقية المعروفين باسم متلازمة هاتشينسون-جيلفورد بروجيريا غير النمطية (AT-HGPS) وخلل التنسج الفكي السفلي من النوع B (MAD-B) على انخفاض التعبير ZMPSTE24 ويرتبطان بانخفاض العمر الافتراضي ويظهران أوجه تشابه مع اضطرابات الشيخوخة المبكرة5. يعد البروتياز ZMPSTE24 الذي يتأثر في هذه الاعتلالات الصفيحية أمرا حيويا في التعديل اللاحق للترجمة لللامين أ ، وهو مكون حاسم في الصفيحة النووية. ينتج عن ZMPSTE24 النقص تراكم شكل فارنسيلات غير معالج بالكامل من لامين أ ، والمعروف باسم بريلامين أ2.
الشكل 1: معالجة Lamin A في الوضع العادي مقابل. خلايا RD. Lamin مسار معالجة في الخلايا الطبيعية (يسار) ومعالجة lamin A المتغيرة في RD ، أو الخلايا الناقصة ZMPSTE (يمين). يشار إلى مجموعات فارنسيل (Fa) والميثيل (Me). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
كما هو موضح في الشكل 1 ، في معالجة lamin A العادية ، يتم إرفاق مجموعة farnesyl (الدهون) ببقايا السيستين بالقرب من الطرف C ، متبوعا بانقسام محلل للبروتين لثلاثة أحماض أمينية C-terminal3،6. ثم يتم ميثيل بقايا السيستين. يسمح هذان التعديلان باستهداف بريلامين أ للغشاء النووي الداخلي2. يقوم ZMPSTE24 بعد ذلك بإجراء تفاعل انقسام حيث تتم إزالة آخر 15 من الأحماض الأمينية الطرفية C ، جنبا إلى جنب مع مجموعات الفارنسيل والميثيل ، لإنتاج بروتين لامين أ الناضج ، والذي يتم توصيله إلى الصفيحة النووية6،7،8. في RD و AT-HGPS و MAD-B ، لا تحدث الخطوة الأخيرة من المعالجة بشكل فعال نظرا لأن البروتين المعدني ZMPSTE24 يفتقر أو لا يعمل بكاملطاقته 8،9. ينتج عن هذا تراكم بريلامين أ ، والذي يظل فارنسيلات وميثيل بشكل دائم9. تتسبب هذه المجموعات الأخيرة في التصاق الطبقة الأولية A بالغشاء النووي الداخلي بدلا من التوطين في الصفيحة النووية ، حيث يجب أن يقيم اللامين أ الناضج في النهاية ، كما هو موضح في الشكل 1. وبالتالي ، فإن نقص ZMPSTE له تأثيرات عميقة على مجموعة متنوعة من الوظائف النووية ، إلى جانب الهيكل النووي10،11،12،13،14،15. قد تشمل هذه التعديلات في التركيب النووي الفقاع النووي وحتى التمزق النووي الذي يمكن أن يؤدي إلى تسرب الحمض النووي إلى العصارة الخلوية بالإضافة إلى دخول العصارة الخلوية إلى النواة. النوى ذات الشكل الشاذ هي بالفعل سمة مميزة لاضطرابات الاعتلال الصفيحي ، إلى جانب العديد من الأنماط الظاهرية الأخرى التي تسببها معالجة بريلامين أ المعيبة16،17. تؤدي العيوب في الصفيحة النووية إلى العديد من الآثار الضارة ، بما في ذلك الخطأ في تحديد موقع مراقبة جودة البروتين النووي وبروتينات إصلاح الحمض النووي في النيوكليوبلازم ، والتي بدورها تؤدي إلى العديد من العيوب في الوظيفة النووية18. من المهم أن يكون لديك تقنية بسيطة يمكن أن تساعد في تحديد ومراقبة هذه السمات المميزة لاعتلال الصفيحة لتسهيل البحث في تطوير الأساليب العلاجية التي تهدف إلى تحسين الأنماط الظاهرية للاعتلال الصفيحي. بالنسبة للفئران المصابة باعتلال الصفيحة ، فقد ثبت أن القضاء على الفقاع النووي يرتبط بالقضاء العام على الأنماط الظاهرية للاعتلال الصفيحي16. يمكن للتقنية التي تسمح بمراقبة السلامة النووية في الخلايا البشرية أن تعزز دراسة العلاجات المحتملة للقضاء على الأنماط الظاهرية للمرض أو تحسينها بشكل كبير.
التألق المناعي غير المباشر (IF) هو تقنية حساسة ومستخدمة على نطاق واسع تستخدم كلا من الجسم المضاد الأولي غير المسمى والجسم المضاد الثانوي المسمى بالفلوروفور الذي يتعرف على الجسم المضاد الأساسي للكشف عن هدف الاهتمام19. يمكن أن توفر طرق IF وسيلة قوية لتصور مكونات وهياكل محددة داخل الخلايا. من الممكن أيضا أن يتفاعل أكثر من جزيء ثاني واحد من الجسم المضاد مع الجسم المضاد الأساسي ، مما يؤدي إلى تضخيم الإشارة19. IF غير المباشر هو تقنية متعددة الاستخدامات تسمح أيضا بالكشف عن العديد من الأجسام المضادة الأولية مع مجموعة صغيرة نسبيا من الأجسام المضادة الثانوية حيث يتم رفع الأجسام المضادة الثانوية ضد مجال Fc للجسم المضاد الأساسي ، والذي يتم الحفاظ عليه داخل النوع19.
توضح هذه المقالة طريقة غير مباشرة (IF) لتقييم الفقاع النووي وتسرب الحمض النووي في الخلايا التي تعاني من نقص في ZMPSTE24 ، باستخدام الأجسام المضادة ضد الحمض النووي مزدوج الشريطة (dsDNA) و lamin B1 للكشف عن الحمض النووي والصفيحة النووية ، على التوالي. لإثبات فائدة هذا النهج ، تم تطبيق الإجراء على خط خلية HeLa مع تعبير ZMPSTE24 مقطوع ، بالإضافة إلى خط خلية HeLa الذي يعبر عن ZMPSTE24 ، وتمت مقارنة نتائج خطي الخلية.
تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.
1. تحضير المواد
2. إعداد الحلول
3. زراعة الخلايا المرغوبة
ملاحظة: نمت خلايا HeLa في هذا البروتوكول إلى التقاء داخل قارورة T75.
4. تثبيت الخلايا ونفاذيتها
5. تلطيخ التألق المناعي
جسم | مصدر | شركة | مرجع | ||
الأجسام المضادة DSDNA Marker (HYB331-01) | الماوس أحادي النسيلة | سانتا كروز | SC-58749 | ||
الماعز المضاد للفأر IgG (H + L) الجسم المضاد الثانوي عالي الامتصاص ، Alexa Fluor Plus 488 | ماعز | ثيرموفيشر | أ32723 | ||
الماعز المضاد للفأر IgG (H + L) الجسم المضاد الثانوي عالي الامتصاص ، Alexa Fluor Plus 405 | ماعز | إنفيتروجين | أ31553 | ||
لامين B1 الأجسام المضادة متعددة النسيلة | أرنب | بروتينتك | 12987-1-ا ف ب | ||
الماعز المضاد للأرانب IgG (H + L) الجسم المضاد الثانوي عالي الامتصاص ، Alexa Fluor 594 | ماعز | إنفيتروجين | أ 11037 |
الجدول 1: الأجسام المضادة. قائمة بجميع الأجسام المضادة المستخدمة في هذا البروتوكول.
6. الحصول على الصور
7. تحليل البيانات
تقدم هذه الدراسة طريقة IF لتصور الصفيحة النووية جنبا إلى جنب مع الحمض النووي مزدوج الشريطة (dsDNA). بمجرد إجراء IF ، يمكن فحص الصور الملتقطة بحثا عن علامات الجرع النووي وتسرب الحمض النووي.
يحتوي البروتوكول المقدم على عدة خطوات حاسمة ، أهمها علاج الخلايا الثابتة بالأجسام المضادة الأولية والثانوية. إن ضمان استخدام جسم مضاد أولي عالي الجودة ضد الهدف محل الاهتمام بجسم مضاد ثانوي مناسب مناسب مع فلوروفورات ضمن نطاق المجهر المستخدم سيؤدي إلى نتائج مثالية
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل منح المعهد الوطني للشيخوخة R03AG064525 إلى ASW. نود أن نشكر الدكتور جيسون أ. ستيوارت على المساعدة في الإرشاد التقني ومختبر هوي تشن لتوفير المجهر المستخدم. نود أيضا أن نشكر فابيو مارتينون على خطوط خلايا HeLa المستخدمة في هذه التجارب.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
22 mm Square Glass Coverslips | Propper Manufacturing Company | M8710 | Any size or shape can be used as long as they can be fixed to a standard microscope slide. |
36.5% Formaldehyde | Sigma Aldrich | F8775 | Fixation Reagent. |
75 cm 2 Flasks | Corning | 430725U | For cell culture. |
Bovine Serum Albinum (BSA) | Fisher Scientific | 9048-46-8 | Antibody dilution buffer. |
DMEM with 1 g/L glucose, L-glutamine & sodium pyruvate | Corning | 10-014-CV | For cell culture. |
Ethanol (200 Proof) | Decon Laboratories | 2701 | For dehydration of samples before mounting, diluted to make multiple concentrations. |
EVOS FL Digital Inverted Fluorescence Microscope | Fisher Scientific | 12-563-460 | Imaging. |
Fish Gelatin | Sigma Aldrich | G7041 | Antibody dilution buffer. |
Fluoromount-G | Southern Biotech | 0100-01 | Mounting medium to prevent photobleaching. |
Parafilm (4 in) | Fisher Scientific | 13-374-12 | Any size can be substituted, as long as the coverslips being used can fit. |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15-140-122 | For cell culture. |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | N/A | N/A | Made and sterilized in the lab for tissue culture and solutions. |
Premium Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11150 | For cell culture. |
Superfrost Premium Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-544-7 | Any standard microscope slides can be used. |
Tissue Culture Treated 6-well Flat Bottom Plates | Falcon | 353046 | For cell culture. |
TritonX-100 | Thermofisher Scientific | A16046.AP | For washing. |
Trypsin-EDTA (0.5%) | Gibco | 15-400-054 | For cell culture. |
Tween 20 | Fisher Scientific | 9005-64-5 | Cell Permeation reagent. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved