JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Here, a novel quantitative fluorescence assay is developed to measure changes in the level of a protein specifically at centrosomes by normalizing that protein’s fluorescence intensity to that of an appropriate internal standard.

Abstract

Centrosomes הם אברונים קטנים אך חשובים, המשמשים כקטבים של ציר mitotic כדי לשמור על שלמות הגנומי או להרכיב cilia העיקרי כדי להקל על פונקציות חושיות בתאים. רמת חלבון עשויה להיות מוסדרת באופן שונה בcentrosomes מאשר במקומות אחרים .cellular, והשינוי ברמת centrosomal של כמה חלבונים בנקודות שונות של מחזור התא נראה חיוני לוויסות הנכונה של ההרכבה צנטריול. פיתחנו assay מיקרוסקופ פלואורסצנטי כמותיים המודד שינויים יחסי ברמת חלבון בcentrosomes בתאים קבועים ממדגמים שונים, כגון בשלבים שונים של מחזור התא או לאחר טיפול בחומרים כימיים שונים. העיקרון של assay זה טמון במדידת עוצמת ניאון הרקע תיקן המתאימה לחלבון באזור קטן, ולנרמל את המדידה שנגד אותם לחלבון אחר שאינו משתנה על פי ג הניסיוני נבחרondition. ניצול assay זה בשילוב עם דופק BrdU ואסטרטגיה מרדף ללמוד מחזורי תא מוטרדים, יש לנו כמותית תוקף התצפית האחרונה שלנו כי בריכת centrosomal של VDAC3 מוסדרת בcentrosomes במהלך מחזור התא, סביר להניח בשפלה בתיווך פרוטאזום במיוחד בcentrosomes.

Introduction

Centrosomes מורכב של זוג centrioles מוקף חומר pericentriolar (PCM). להיות המרכזים המארגנים microtubule הגדולות (MTOCs) בתאי יונקים, centrosomes לשמש כשני הקטבים של צירים mitotic בתאים מתחלקים, ובכך לסייע לשמור על שלמות הגנומי 1. בתאים שקטים (לדוגמא, בשלב G0), אחד משני centrioles של centrosome, כלומר צנטריול אמא, הופך לגוף בסיסי להרכיב cilium העיקרי, אברון חושי הבולט החוצה מתא השטח 2. ברגע שהתאים להזין מחדש את מחזור התא, cilia העיקרי מפורק וכל צנטריול מכוון את ההרכבה של procentriole בקצה הפרוקסימלי שלה שמתארך בהדרגה ליצירת צנטריול בוגר 3. בתחילת S-שלב, מבנה דמוי גלגלון-המספק הסימטריה 9 פי לצנטריול נוצר על פני השטח של כל צנטריול הקיים ויהפוך את הבסיס של כל procentriole. t Sas6כובע הוא הכרחי להרכבת צנטריול מגויסת כדי ליצור את הרכזת של גלגלון 4-6. לאחר מכן חלבוני centriolar אחרים הם התאספו על גלגלון בפיקוח הדוק, הפרוקסימלי לאופן דיסטלי 7. לאחר שסיים בדיוק כפילות צנטריול, תאים להרכיב חומרי pericentriolar נוספים לבניית שתי centrosomes פונקציונלי בסוף שלב G2 8. בנוסף לרכיבי ליבת centriolar 9-11, כמה חלבונים אחרים, כולל קינאז, phosphatases, מלווים, רכיבי פיגום, חלבונים הקשורים קרום ומכונות השפלה משויך centrioles, גופים בסיסיים וPCM בזמנים שונים של מחזור התא 12-16. הוא ציין כי לעתים קרובות רמות centrosomal של חלבונים רבים מוסדרות באופן זמני על ידי מנגנוני מיקוד centrosomal ו / או השפלה proteasomal בcentrosomes. חשוב לציין, התנודות ברמת centrosomal של כמה חלבונים כגון Plk4, Mps1, Sas6, וCP110נקודות שונות t של מחזור התא נראית חיוני להסדיר הרכבה צנטריול 5,17-22, ובמקרה של Mps1 מניעת השפלה centrosomal זה מוביל להיווצרות של centrioles העודף 19. מצד השני, השברים centrosomal של כמה חלבונים הם פחות יציבים בהשוואה לבריכות cytosolic. לדוגמא siRNA בתיווך למטה ויסות של Centrin 2 (Cetn2) הוביל לירידה מתונה בלבד של רמת החלבון בcentrioles למרות ירידה גדולה ברמות התא כולו 23. לכן זה חיוני כדי למדוד את השינויים ברמה של חלבוני centrosomal בcentrosome ולא מדידת רמות חלבון תא כל עת הערכת פונקציות centrosome הספציפית שלהם.

במחקר זה פיתחנו assay באמצעות immunofluorescence העקיף (IIF) לכמת את הרמה היחסית של חלבון בcentrosomes. assay זו פותח במיוחד לאבחון תאים שנמצאים ממדגמים שוניםולכן לא יכול להיות צילם באותו הזמן. דגימות אלה יכולים להיות תאים שטופלו בחומרים כימיים שונים (כלומר, תרופה לעומת קבוצת ביקורת), שנאספו בנקודות זמן שונות (כלומר, דופק לעומת מרדף), או נמצאים בשלבים שונים של מחזור התא. העיקרון של assay זה טמון במדידת עוצמת ניאון הרקע תיקן מתאים לחלבון באזור קטן ולנרמל את הערך שנגד אותם לחלבון אחר שרמות לא להשתנות תחת תנאי ניסוי נבחרו. מספר מחקרים בביולוגיה centrosome לאחרונה נצלו טכניקות שונות כמותי מיקרוסקופיה, בשני תאי החיים או קבועים, כדי לקבוע את פונקצית centrosome הספציפית של חלבוני מועמד 24-27. בדומה למבחנים אלה, הטכניקה הנוכחית גם מודדת את עוצמת הקרינה הרקע המתוקנת של חלבון המבחן. עם זאת, ההכללה של הנורמליזציה באמצעות תקן פנימי בassay זה היית צפוי להציע יותרדיוק וביטחון בניתוח שני מדגמים שונים שנמצאים בשני coverslips שונה. יתר על כן, בנוסף לבחינה של רמת החלבון בcentrosomes, עם התאמות קלות בשיטה זו יכולה להיות מיושמת על קבוצה מגוונת של תנאי ניסוי או באתרים סלולריים אחרים.

כאן, אנו משלבים assay מיקרוסקופיה הכמותי שלנו עם אסטרטגית דופק מרדף BrdU להשוות תאים משלבי מחזור התא שונים. במקום להשתמש בטכניקות עצירת מחזור התא סטנדרטית ושחרור ללמוד נקודות שונות בזמן מחזור התא, תאים גדלו באופן אסינכרוני מודגרת עם BrdU לתייג תאים בS-שלב, והתאים שכותרתו נרדפים לזמנים שונים (בדרך כלל 4-6 שעות). רוב התאים שכותרתו יהיה בשלב S-מייד לאחר הדופק. אורכו של המרדף נבחר כך שלאחר המרדף, תאים שכותרתו יהיו בS, G2, או מיטוזה מאוחר, אשר יכול להיות מאומת על ידי מאפיינים מורפולוגיים עמדת As- כזה של centrosomes ביחס לnucליי, מרחק בין centrosomes, עיבוי של כרומוזומים וכו 'לכן, לאורכו של המרדף תלוי במח"מ של S, G2 ושלב M של סוג תא מסוים. מאז גישה זו נמנעת מעכבי מחזור התא כגון hydroxyurea, aphidicolin, nocodazole, וכו ', זה מאפשר יותר רלוונטי מבחינה פיזיולוגית ניתוח מחזור התא.

לפיכך, אנו מראים כאן שassay מיקרוסקופ פלואורסצנטי כמותית בלבד, או בשילוב עם assay דופק המרדף BrdU, הוא טכניקה פשוטה אך רבת עוצמה כדי למדוד במדויק את השינויים יחסי ברמת centrosomal של חלבון מועמד במהלך מחזור תא מוטרד. מדדנו את רמת centrosomal של VDAC3, חלבון שזיהינו לאחרונה בcentrosomes בנוסף למיטוכונדריה 16,28, באמצעות מבחני אלה. תוצאות שהתקבלו כאן לאמת התצפית הקודמת שלנו שברכת centrosomal של VDAC3 מוסדרת על ידי השפלה, וגם משתנה בdependen מחזור התאאופן t 16, יתר על כן אימות תחולתה של שיטה זו.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

תרבות 1. תא

  1. השתמש הטלומרז אנושי הפוך transcriptase (hTERT) תאי אפיתל הפיגמנט ברשתית הונצחו (hTERT-RPE1; המכונה כאן RPE1).
    הערה: תאי RPE1 הם תאים קרובים דיפלואידי, שאינו הופכים אדם שמשמשים בדרך כלל כדי ללמוד הרכבה צנטריול וciliogenesis. תאים אלה בצעו מחזור שכפול צנטריול נורמלי מתואם עם מחזור תא מוסדר.
  2. מעבר מנה כמעט ומחוברות 100 מ"מ תרבית תאים של תאי RPE1 ב 1: 5 דילול של התרבות המקורית לתוך צלחת 100 מ"מ טריים המכילה 10 מיליליטר של DME / F-12 (1: 1) בינוני בתוספת 10% בסרום שור עוברי (FBS), 100 U / ml פניצילין G ו- 100 מיקרוגרם / מיליליטר סטרפטומיצין (הבינוני המלאה נקרא כDME / בינוני F-12). לגדל תאים על 37 מעלות צלזיוס בנוכחות של 5% CO 2.
    1. דגירה coverslips זכוכית העגולה 12 מ"מ ב 50 מיליליטר של 1 N HCl בכוס זכוכית מכוסה, O / N בלי לרעוד, ב 60 ° C באמבט מים או בחממה.
    2. After השלכת פתרון החומצה, לשטוף את coverslips שלוש פעמים ב 100 מיליליטר מים מזוקקים על ידי דוגרים למשך 15 דקות, כאשר מדי פעם טלטול. חזור על הכביסה באופן דומה, בשנת 70% אתנול ו -95% אתנול.
    3. יבש coverslips ידי בנפרד הפצה אותם על נייר סופג מעבדה בארון בטיחות ביולוגית, ואחריו עיקור בקרינת UV במשך 60 דקות.
  3. מניחים 2-4 coverslips היבש בצלחת תרבית תאי 35 מ"מ. לדלל את הפתרון של פיברונקטין או פיברונקטין כמו פולימר מהונדס (ריכוז מניות של 1 מ"ג / מיליליטר) לריכוז של 25 מיקרוגרם / מיליליטר בתרבית תאי PBS.
    1. הנח 80-100 μl של הפתרון המדולל על coverslip כל דגירה במשך 60 דקות למעייל בצד העליון של coverslip. שטוף את coverslips שלוש פעמים באמצעות PBS לפני הוספה בינונית מלא.

2. תאי גידול ותאי טיפול עם מעכבי פרוטאזום

  1. מעבר 2 x 10 5 אסינכרוני לגדולתאי ing RPE1 בכל מנה 35 מ"מ המכילים coverslips ולגדול התאים 2 מיליליטר בינוני מלא. החלף את מדיום התרבות כל שעות 24 עם בינוני מלא מראש חימם טרי.
    1. כדי לנתח את ההשפעה של עיכוב הפרוטאזום ברמת centrosomal של חלבון הבדיקה (כאן VDAC3 או γ טובולין), לגדול התאים בשתי מנות 35 מ"מ במשך 44 שעות. החלף את מדיום התרבות עם מדיום להשלים ולהוסיף גם MG115 או DMSO כממס שליטה בריכוז סופי של 5 מיקרומטר או 0.05% בהתאמה. באותו הזמן, להוסיף BrdU לתאים בריכוז סופי של 40 מיקרומטר ודגירת תאים במשך 4 שעות.
    2. העבר את כל coverslip בצלחת 24 גם. להוסיף מתנול 500 μl המצונן היטב כל אחד ודגירת הצלחת ב -20 ° C במשך 10 דקות כדי לתקן את התאים על coverslips. מייד לשטוף את coverslips שלוש פעמים עם 500 חיץ לשטוף μl (1x PBS המכיל 0.5 מ"מ MgCl 2 ו 0.05% Triton-X 100).
  2. לקצור את השיירתאים מצלחת 35 מ"מ ו צנטריפוגות התאים XG ב 1000 במשך 5 דקות. השתמש בתא גלולה לנתח את החלבון הכולל ידי מערבי סופג (שלב 6).

3. דופק BrdU וצ'ייס Assay לנתח רמות חלבון בשלבי Cell Cycle שונים

  1. כדי לנתח את הווריאציה של רמת חלבון (כאן VDAC3, Sas6 או Cep135) בcentrosomes בשלבים שונים של מחזור התא, תאים לגדול בשתי מנות של 35 מ"מ המכילות coverslips במשך 44 שעות. החלף את מדיום התרבות עם מדיום מלא המכיל 40 מיקרומטר BrdU דגירה התאים במשך 4 שעות בתרבית תאי החממה.
  2. מצלחת אחת, להעביר את coverslips לצלחת 24 גם כדי לתקן את התאים באמצעות מתנול הצונן כמתואר בשלב 2.1.2.
  3. אחרי דופק BrdU 4 שעות, להסיר את המדיום המכיל BrdU, לשטוף את התאים פעם עם PBS ופעם עם מדיום להשלים, להוסיף בינוני טרי, ולאחר מכן לגדול התאים בהעדר BrdU לזמנים שונים (בדרך כלל עוד 4 שעותלתאי RPE1) לפני תיקון התאים כמתואר בשלב 2.1.2.
    הערה: לתאי RPE1, רוב תאי BrdU חיובי נמצאים בS מאוחר או G2-שלב אחרי מרדף 4 שעות. זה צריך להיקבע באופן עצמאי לכל סוג תא.

4. Immunostaining

  1. דגירה תאים הקבועים על coverslips ב -200 μl חיץ חסימה (BSA 2% ו -0.1% TritonX-100 ב 1x PBS) למשך 30 דקות.
    1. דגירה התאים עם שילוב של נוגדנים ראשוניים (בדרך כלל אחד וגדל ארנב ועוד גדלו בעכבר) בדילול מלא בחסימת O החיץ / N ב 4 מעלות צלזיוס בתא humidified.
    2. כדי להפוך תא humidified, לשים נייר מגבת רטובה בחצי התחתון של תיבת קצה פיפטה 1,000 μl ריקה. הנח רצועת Parafilm על פני השטח המדף, ולזהות אגל (15-20 μl) של פתרון הנוגדן על Parafilm עבור כל coverslip להיות מודגרות. היפוך coverslip על טיפה של פתרון נוגדן (כך שתאים שקועים) וקרובמכסה קופסא הקצה.
    3. הפוך coverslips שוב ולהחזיר אותם בחזרה לצלחת 24 גם. לשטוף coverslips ואז דגירה אותם בתערובת 150 נוגדנים משני μl (כאן צבע נגד ארנב מצומדות ירוק-ניאון וצבע אדום-ניאון אנטי עכבר מצומדות דילול בחסימת מאגר) במשך שעה 1 ב RT. שטוף את coverslips שלוש פעמים.
      הערה: הנוגדנים משני fluorophore מצומדות הם רגישים לאור. להגן על הדגימות מן האור במהלך שלבים 4.1.3-5.1.2.
  2. היכונו לצביעה נגד BrdU על ידי תיקון תאי RPE1 המוכתם שוב עם מתנול המצונן 500 μl ב -20 ° C למשך 10 דקות, כמתואר בשלב 2.1.2. שטוף את coverslips שלוש פעמים.
    הערה: קיבעון זה מאבטח את תיוג הנוגדן הראשוני והמשני של החלבון (ים) של עניין בתהליך הידרוליזה החומצה בשלב הבא.
    1. דגירה התאים ב -200 μl של 2 N HCl למשך 30 דקות ב RT. לנטרל עם 300 μl של 1 M טריס-Cl, pH 8ד לשטוף את התאים שלוש פעמים באמצעות חיץ לשטוף.
    2. חסום את התאים שוב באמצעות 200 μl חיץ חסימה למשך 30 דקות ב RT.
    3. דגירה התאים עם נוגדן אנטי BrdU חולדה (בדילול בחסימת מאגר) במשך 45 דקות ב 37 מעלות צלזיוס בתא humidified. להחזיר את coverslips חזרה לצלחת 24 גם, לשטוף אותם ולאחר מכן דגירה עם נוגדן כחול-ניאון הצבע מצומדות אנטי-עכברוש המשני (בדילול מלא 150 μl חיץ חסימה בצלחת 24 גם עבור שעה 1 ב RT.
  3. שטוף את coverslips שלוש פעמים. ספוט אגל (בערך 3-6 μl) של פתרון הרכבה המכיל antifade מגיב על שקופיות מיקרוסקופ זכוכית. היפוך coverslip, עם התא בצד פונה כלפי מטה, על פתרון ההרכבה. נגב נוזל עודף בעדינות על ידי לחיצה על coverslip נגד השקופית באמצעות רקמות רכות ניקוי. החל לק שקוף בשולי coverslip כדי לאטום אותו לשקופית מיקרוסקופ.

תמונת Immunofluorescence 5. Acquisition וניתוח

  1. השתמש במטרת 100X תכנית Apo טבילת שמן (עם צמצם מספרי 1.4) לרכישת התמונות של תאי RPE1 BrdU חיובי בטמפרטורת הסביבה.
    1. שים שקופיות במיקרוסקופ (ראה ציוד) מצורף עם מצלמה מסוגלת הדמיה דיגיטלית. עבור כל fluorophore, לקבוע את זמן החשיפה המתאים (בדרך כלל בין 300-1,000 אלפיות שני) על ידי בחינת אופן ידני את כל דוגמאות של ניסוי. לפני רכישת תמונות של תא, לקבוע באופן ידני העליון המתאימות ומישור מוקד תחתון לאורך ציר Z-(בדרך כלל 0.2 מיקרומטר גודל צעד). לרכוש תמונות של מדגמים שונים שנמצאים על coverslips הנפרד באמצעות זמן חשיפה זהה לfluorophores שונה לאורך ציר Z-שימוש בחבילת תוכנת הדמיה מיקרוסקופית דיגיטלית.
  2. בצע deconvolution (במקרים אלה באמצעות אלגוריתם לא השכן) של כל ערימות התמונה שנרכשו לאורך ציר Z-.
    1. השג את הקרנת העצמה הכוללת של כל ערימת תמונה לאורךZ-הציר.
  3. בתאים שבם centrosomes קרוב (מרחק בין שתי centrosomes הוא פחות מ -2 מיקרומטר), לצייר ריבוע קטן (בדרך כלל 20-30 פיקסלים לכל צד) סביב שני centrosomes וסמן את השטח שנבחר.
    1. לצייר ריבוע גדול יותר (בדרך כלל 24-35 פיקסלים לכל צד) המקיף את הכיכר הראשונה וסמן את השטח שנבחר לכיכר הגדולה.
    2. השג את האזור (A) ואת עוצמת הקרינה הכוללת (F) של כל fluorophore בכל תיבה (S מציין קופסא קטנה וL מציין קופסא גדולה).
    3. לנתח את עוצמת הקרינה הרקע המתוקנת של כל fluorophore באמצעות הנוסחא שתוארה על ידי Howell et al 29:. F = F S - [(L F - F S) x S / (L - S)].
    4. השג את עוצמת הקרינה המנורמלת של החלבון של עניין (כאן VDAC3 או Sas6) על ידי חישוב יחס עוצמת הקרינה מתוקן רקע fluorophore לזה של fluorophore משמש להתקן שנבחר על פנימי (כאן γ טובולין, Sas6 או Cep135).
  4. במקרה של ניתוח תאים בי centrosomes מופרדים היטב (מרחק בין שתי centrosomes יעלה על 2 מיקרומטר), לנתח כל centrosome בנפרד על ידי ציור שתי קבוצות נפרדות של תיבות. לצייר ריבוע קטן (בדרך כלל 15-25 פיקסלים לכל צד) סביב כל centrosome וסמן את השטח שנבחר. לצייר ריבוע גדול יותר (20-30 פיקסלים לכל צד) המקיף את הכיכר הראשונה וסמן את השטח שנבחר.
    1. השג את האזור (A) ואת עוצמת הקרינה הכוללת (F) של כל fluorophore בכל תיבה, ולחשב את עוצמות הקרינה רקע המתוקנת של כל fluorophore, בנפרד עבור כל centrosome, כמתואר בשלב 5.3.3.
    2. מערבבים את עוצמות הקרינה רקע המתוקנת של כל חלבון משני centrosomes להשיג את רמת centrosomal הכוללת של חלבון שבתא ש.
    3. השגעוצמה מנורמלת לחלבון של עניין על ידי חישוב יחס עוצמת centrosomal הכוללת שלה לעצמת centrosomal הכוללת של התקן הפנימי.
  5. לנתח לפחות 15-25 תאים לכל תנאי ניסוי ואת העלילה הגרף בגיליון אלקטרוני.

6. ניתוח החלבון סה"כ שימוש סופג מערבי

  1. Resuspend תאי assay radioimmunoprecipitation חיץ (ריף) המכיל pH 50 מ"מ טריס-HCl 8, 150 מ"מ NaCl, 1% P-40, 1% deoxycholate נתרן, 0.1% סולפט dodecyl נתרן Nonidet (SDS) ודגירה של 10 דקות על קרח לlyse התאים.
    1. צנטריפוגה את התערובת על 10,000 XG במשך 10 דקות, להפריד את lysate מחלק גלולה ולמדוד את ריכוז החלבון הכולל של כל lysate באמצעות ערכת assay חומצת bicinchoninic (BCA).
  2. מערבבים 40 מיקרוגרם של lysate עם חיץ 4x SDS-PAGE טעינה (50 מ"מ טריס-Cl, pH 6.8, 2% SDS, גליצרול 10%, 100 מ"מ dithiothreitol, ברום 0.1%ophenol כחול).
    1. מרתיחים את הדגימות למשך 10 דקות ולהפעיל את הדגימות על 12.5% ​​denaturing SDS-PAGE במתח קבוע של 200 V.
  3. העבר את החלבונים מופרדים על SDS-PAGE על קרום nitrocellulose באמצעות טכניקה מערבית סופג (במתח קבוע של 90 V עבור שעה 1 בקור).
    1. חסום את הממברנה עם חלב 3% דל שומן ב1x PBS, ולאחר מכן דגירה הקרום עם פתרונות של נוגדנים עיקריים בדילול מלא (במקרה ארנב נגד VDAC3, אנטי-α-טובולין ארנב נגד γ טובולין ועכבר זה) ל1 שעות על RT.
    2. לאחר שטיפת הקרום שלוש פעמים (כל אחד דגירה 5 דקות תחת רועד) באמצעות חיץ PBS-T (1x PBS ו -0.2% Tween-20), דגירה הקרום בתערובת של קרוב אינפרא אדום-צבע פלואורסצנטי (IR) נגד ארנב מצומדות ו נוגדני צבע פלואורסצנטי IR מצומדות אנטי עכבר משניים (בדילול מלא PBS-T) במשך שעה 1.
    3. לשטוף את הממברנה שלוש פעמים ולאחר מכן לסרוק את הקרום לנתח את הלהקות באמצעות f אינפרא אדוםמערכת ההדמיה luorescence מתאימה לזיהוי immunoblot.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

המחקרים האחרונים שלנו זיהו לוקליזציה רומן centrosomal ותפקוד של VDAC3, אחד מporins המיטוכונדריה 16,28. Immunostaining של מספר תאי יונקים כוללים תאי RPE1 באמצעות נוגדן VDAC3 ספציפי הראה צביעת centrosomal בולטת והכתמה של המיטוכונדריה חלשה יחסית. אנחנו גם הראו כי VDAC3 centrosomal קשור באופן מועדף עם ?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

מיקרוסקופיה כמותי בביולוגיה של תא היא נפוצה הקשורים מבחני Live- תא הדמיה כגון העברת הקרינה תהודה אנרגיה (סריג), שחזור הקרינה לאחר photobleaching (FRAP), וכו 'עם זאת, יש דוגמאות הולך וגדל של ביולוגים של תא פיתוח מבחני כמותיים מיקרוסקופיה שונות לקבועים תאים בשנים האחרונות

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

The authors declare that they have no competing financial interests.

Acknowledgements

This work was supported by a National Institutes of Health grant (GM77311) and a seed grant from The Ohio Cancer Research Associates (to H.A.F.). SM was partially supported by an Up on the Roof fellowship from the Human Cancer Genetics Program of The Ohio State University Comprehensive Cancer Center.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
FibronectinSigmaF8141Stock of 1 mg/ml in water
DMSOSigmaD2650
MG115SigmaSCP0005Stock of 10 mM in DMSO
BrdUSigmaB5002Stock of 10 mM in DMSO
Anti-γ-tubulin (mouse monoclonal, clone GTU 88)SigmaT 65571:200 in IIF blocking buffer 
Anti-VDAC3 (rabbit polyclonal) Aviva Systems BiologyARP35180-P0501:50 in IIF blocking buffer, 1:1,000 in WB blocking buffer
Anti-Sas6 (mouse monoclonal) Santa cruz biotechnologysc-814311:100 in IIF blocking buffer
Anti-Cep135 (rabbit polyclonal)Abcamab-750051:500 in IIF blocking buffer
Anti-BrdU (rat monoclonal) Abcamab63261:250 in IIF blocking buffer
Alexa Fluor 350 Goat Anti-Rat IgG (H+L)Life technologiesA210931:200 in IIF blocking buffer
Alexa Fluor 488 Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) AntibodyLife technologiesA212021:1,000 in IIF blocking buffer
Alexa Fluor 594 Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) AntibodyLife technologiesA212031:1,000 in IIF blocking buffer
Alexa Fluor 488 Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) AntibodyLife technologiesA212061:1,000 in IIF blocking buffer
Alexa Fluor 594 Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) AntibodyLife technologiesA212071:1,000 in IIF blocking buffer
Anti-γ-tubulin (rabbit polyclonal)SigmaT51921:1,000 in WB blocking buffer
Anti-α-tubulin (mouse monoclonal, DM1A)SigmaT90261:20,000 in WB blocking buffer
Alexa Fluor 680 Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)Life technologiesA100431:10,000 in WB blocking buffer
Mouse IgG (H&L) Antibody IRDye800CW ConjugatedRockland antibodies610-731-0021:10,000 in WB blocking buffer
SlowFade Gold Antifade Reagent Life technologiesS36936Mounting media
Round coverslips 12CIR.-1Fisherbrand12-545-80
Olympus IX-81 microscopeOlympus
Retiga ExiFAST 1394 IR cameraQImaging 32-0082B-238
100X Plan Apo oil immersion objectiveOlympus1.4 numerical aperture
Slidebook software packageIntelligent Imaging Innovations
Odyssey IR Imaging SystemLi-cor Biosciences
Bicinchoninic acid (BCA) assayThermo Scientific23227
U-MNU2 Narrow UV cubeOlympusU-M622Filter
U-MNU2 Narrow Blue cubeOlympusU-M643Filter
U-MNU2 Narrow Green cubeOlympusU-M663Filter

References

  1. Ganem, N. J., Godinho, S. A., Pellman, D. A mechanism linking extra centrosomes to chromosomal instability. Nature. 460, 278-282 (2009).
  2. Kobayashi, T., Dynlacht, B. D. Regulating the transition from centriole to basal body. J. Cell Biol. 193, 435-444 (2011).
  3. Azimzadeh, J., Marshall, W. F. Building the centriole. Curr. Biol. 20, 816-825 (2010).
  4. Nakazawa, Y., Hiraki, M., Kamiya, R., Hirono, M. SAS-6 is a cartwheel protein that establishes the 9-fold symmetry of the centriole. Curr. Biol. 17, 2169-2174 (2007).
  5. Strnad, P., et al. Regulated HsSAS-6 levels ensure formation of a single procentriole per centriole during the centrosome duplication cycle. Dev. Cell. 13, 203-213 (2007).
  6. Hilbert, M., et al. Caenorhabditis elegans centriolar protein SAS-6 forms a spiral that is consistent with imparting a ninefold symmetry. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110, 11373-11378 (2013).
  7. Pike, A. N., Fisk, H. A. Centriole assembly and the role of Mps1: defensible or dispensable. Cell Div. 6, 9(2011).
  8. Haren, L., Stearns, T., Luders, J. Plk1-dependent recruitment of gamma-tubulin complexes to mitotic centrosomes involves multiple PCM components. PLoS One. 4, e5976(2009).
  9. Andersen, J. S., et al. Proteomic characterization of the human centrosome by protein correlation profiling. Nature. 426, 570-574 (2003).
  10. Keller, L. C., Romijn, E. P., Zamora, I., Yates, J. R. 3rd, Marshall, W. F. Proteomic analysis of isolated chlamydomonas centrioles reveals orthologs of ciliary-disease genes. Curr. Biol. 15, 1090-1098 (2005).
  11. Kumar, A., Rajendran, V., Sethumadhavan, R., Purohit, R. CEP proteins: the knights of centrosome dynasty. Protoplasma. 250, 965-983 (2013).
  12. Kanai, M., et al. Physical and functional interaction between mortalin and Mps1 kinase. Genes Cells. 12, 797-810 (2007).
  13. Jakobsen, L., et al. Novel asymmetrically localizing components of human centrosomes identified by complementary proteomics methods. Embo. J. 30, 1520-1535 (2011).
  14. Sang, L., et al. Mapping the NPHP-JBTS-MKS protein network reveals ciliopathy disease genes and pathways. Cell. 145, 513-528 (2011).
  15. Dowdle, W. E., et al. Disruption of a ciliary B9 protein complex causes Meckel syndrome. Am. J. Hum. Genet. 89, 94-110 (2011).
  16. Majumder, S., Slabodnick, M., Pike, A., Marquardt, J., Fisk, H. A. VDAC3 regulates centriole assembly by targeting Mps1 to centrosomes. Cell Cycle. 11, 3666-3678 (2012).
  17. Guderian, G., Westendorf, J., Uldschmid, A., Nigg, E. A. Plk4 trans-autophosphorylation regulates centriole number by controlling betaTrCP-mediated degradation. J. Cell Sci. 123, 2163-2169 (2010).
  18. Holland, A. J., et al. The autoregulated instability of Polo-like kinase 4 limits centrosome duplication to once per cell cycle. Genes Dev. 26, 2684-2689 (2012).
  19. Kasbek, C., et al. Preventing the degradation of mps1 at centrosomes is sufficient to cause centrosome reduplication in human cells. Mol. Biol. Cell. 18, 4457-4469 (2007).
  20. Kasbek, C., Yang, C. H., Fisk, H. A. Antizyme restrains centrosome amplification by regulating the accumulation of Mps1 at centrosomes. Mol. Biol. Cell. 21, 3878-3889 (2010).
  21. Puklowski, A., et al. The SCF-FBXW5 E3-ubiquitin ligase is regulated by PLK4 and targets HsSAS-6 to control centrosome duplication. Nat. Cell Biol. 13, 1004-1009 (2011).
  22. Spektor, A., Tsang, W. Y., Khoo, D., Dynlacht, B. D. Cep97 and CP110 suppress a cilia assembly program. Cell. 130, 678-690 (2007).
  23. Salisbury, J., Suino, K., Busby, R., Springett, M. Centrin-2 is required for centriole duplication in Mammalian cells. Curr. Biol. 12, 1287(2002).
  24. Lukasiewicz, K. B., et al. Control of centrin stability by Aurora A. PLoS One. 6, e21291(2011).
  25. Zhao, J., Ren, Y., Jiang, Q., Feng, J. Parkin is recruited to the centrosome in response to inhibition of proteasomes. J. Cell Sci. 116, 4011-4019 (2003).
  26. Korzeniewski, N., et al. Cullin 1 functions as a centrosomal suppressor of centriole multiplication by regulating polo-like kinase 4 protein levels. Cancer Res. 69, 6668-6675 (2009).
  27. Rohatgi, R., Milenkovic, L., Corcoran, R. B., Scott, M. P. Hedgehog signal transduction by Smoothened: pharmacologic evidence for a 2-step activation process. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 3196-3201 (2009).
  28. Majumder, S., Fisk, H. A. VDAC3 and Mps1 negatively regulate ciliogenesis. Cell Cycle. 12, 849-858 (2013).
  29. Howell, B. J., Hoffman, D. B., Fang, G., Murray, A. W., Salmon, E. D. Visualization of Mad2 dynamics at kinetochores, along spindle fibers, and at spindle poles in living cells. J. Cell Biol. 150, 1233-1250 (2000).
  30. Meraldi, P., Nigg, E. A. Centrosome cohesion is regulated by a balance of kinase and phosphatase activities. J. Cell Sci. 114, 3749-3757 (2001).
  31. Zimmerman, W. C., Sillibourne, J., Rosa, J., Doxsey, S. J. Mitosis-specific anchoring of gamma tubulin complexes by pericentrin controls spindle organization and mitotic entry. Mol. Biol. Cell. 15, 3642-3657 (2004).
  32. Lee, K., Rhee, K. PLK1 phosphorylation of pericentrin initiates centrosome maturation at the onset of mitosis. J. Cell Biol. 195, 1093-1101 (2011).
  33. Lin, Y. C., et al. Human microcephaly protein CEP135 binds to hSAS-6 and CPAP, and is required for centriole assembly. Embo. J. 32, 1141-1154 (2013).
  34. Lichtenstein, N., Geiger, B., Kam, Z. Quantitative analysis of cytoskeletal organization by digital fluorescent microscopy. Cytometry A. 54, 8-18 (2003).
  35. Keller, L. C., et al. Molecular architecture of the centriole proteome: the conserved WD40 domain protein POC1 is required for centriole duplication and length control. Mol. Biol. Cell. 20, 1150-1166 (2009).
  36. Venoux, M., et al. Poc1A and Poc1B act together in human cells to ensure centriole integrity. J. Cell Sci. 126, 163-175 (2013).
  37. Stevens, N. R., Roque, H., Raff, J. W. DSas-6 and Ana2 coassemble into tubules to promote centriole duplication and engagement. Dev. Cell. 19, 913-919 (2010).
  38. Machiels, B. M., et al. Detailed analysis of cell cycle kinetics upon proteasome inhibition. Cytometry. 28, 243-252 (1997).
  39. Yang, C. H., Kasbek, C., Majumder, S., Yusof, A. M., Fisk, H. A. Mps1 phosphorylation sites regulate the function of centrin 2 in centriole assembly. Mol. Biol. Cell. 21, 4361-4372 (2010).
  40. Tsou, M. F., et al. Polo kinase and separase regulate the mitotic licensing of centriole duplication in human cells. Dev. Cell. 17, 344-354 (2009).
  41. Salic, A., Mitchison, T. J. A chemical method for fast and sensitive detection of DNA synthesis in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 2415-2420 (2008).
  42. Buck, S. B., et al. Detection of S-phase cell cycle progression using 5-ethynyl-2'-deoxyuridine incorporation with click chemistry, an alternative to using 5-bromo-2'-deoxyuridine antibodies. Biotechniques. 44, 927-929 (2008).
  43. Waters, J. C. Accuracy and precision in quantitative fluorescence microscopy. J. Cell Biol. 185, 1135-1148 (2009).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

94CentrosomecentrosomalVDAC3BrdU

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved