A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Here we report protocols to detect endogenous and exogenous centromere-kinetochore proteins in human cells and quantify these protein levels at centromeres-kinetochores by indirect immunofluorescent staining through the use of fixation (paraformaldehyde, acetone, or methanol fixation).
"Centromeres" and "kinetochores" refer to the site where chromosomes associate with the spindle during cell division. Direct visualization of centromere-kinetochore proteins during the cell cycle remains a fundamental tool in investigating the mechanism(s) of these proteins. Advanced imaging methods in fluorescence microscopy provide remarkable resolution of centromere-kinetochore components and allow direct observation of specific molecular components of the centromeres and kinetochores. In addition, methods of indirect immunofluorescent (IIF) staining using specific antibodies are crucial to these observations. However, despite numerous reports about IIF protocols, few discussed in detail problems of specific centromere-kinetochore proteins.1-4 Here we report optimized protocols to stain endogenous centromere-kinetochore proteins in human cells by using paraformaldehyde fixation and IIF staining. Furthermore, we report protocols to detect Flag-tagged exogenous CENP-A proteins in human cells subjected to acetone or methanol fixation. These methods are useful in detecting and quantifying endogenous centromere-kinetochore proteins and Flag-tagged CENP-A proteins, including those in human cells.
"צנטרומר" הוגדר קלסי כאזורים של רקומבינציה meiotic מורחקת בגנטיקה ומאוחר יותר הוכר ההתכווצות העיקרית של הכרומוזומים mitotic, אשר ממלאת תפקיד חיוני פרדת כרומוזום מדויקת במהלך מיטוזה. "קינטוכור" תואר מבנים הרבים השכבתיים אשר נקלטים על ידי microtubules על פני השטח של צנטרומר, כפי שהיא מתגלה על ידי מיקרוסקופי אלקטרונים; "קינטוכור" הוגדרו מאוחר כמתחם macromolecular שמתאימה בבית centromere של הכרומוזומים mitotic. למרות הבדלים דרמטיים של רצפי DNA centromeric בין חוליות, מבנה קינטוכור ורכב הם שמורים ביותר. אינטראקציה דינמית בין microtubules ציר ואת קינטוכור נדרשת הפרדה נאמן של הכרומוזומים במהלך מיטוזה, ופגמים בעופרת פונקציה centromere-קינטוכור כדי aneuploidy ובכך סרטן.
Centromere ברוב אאוקריוטיםאין רצף DNA מוגדר, אבל מורכב מערכים גדולים (0.3-5 Mb) של DNA alphoid החוזר מורכב 171-נ"ב DNA α-הלווין. למעט ניצני שמרים, זהות centromere מושגת לא על ידי רצף ה- DNA אלא על ידי נוכחות של הנוקלאוזום מיוחד המכיל את גרסה H3 היסטון CenH3 (חלבון centromere [CENP-א] בבני אדם). 5 נוקלאוזום CENP-A למקם אל צלחת פנימית של קינטוכור יונק 7 ו נקשר לדנ"א 171-נ"ב α-הלווין. צנטרומר Active דורש CENP-A-המכיל נוקלאוזום לכוון את הגיוס של רשת centromere קשור מכוננת (CCAN) והחלבונים קינטוכור, שביחד להסדיר את הקובץ המצורף של הכרומוזומים אל ציר mitotic והתקדמות מחזור לאחר מכן במחסום הכישור.
לאור הראיות הנ"ל, CENP-A הוצע להיות סימן אפיגנטיים של centromere 8; עם זאת, התהליך שבאמצעותו-A CENP משולב iDNA centromeric n כדי וגורמי אחראי התאגדות זה טרם מאופיין היטב. תחום קצר מיקוד-centromere (CATD) מתגורר היסטון לקפל באזור CENP-A, והחלפת באזור המקביל H3 עם CATD מספיקה כדי H3 ישירה centromere. 9 מספר מחקרים הציעו תפקידים פונקציונאליים-translational פוסט שינוי (PTM) של CENP-A 12-16; עם זאת, המנגנונים המולקולריים של PTMs אלה של-A CENP בגיוס כדי צנטרומר טרם הובהר. דיווחנו בעבר כי CUL4A-RBX1-COPS8 פעילות האנזים E3 נדרש CENP-A K124 ubiquitylation ולוקליזציה של CENP-א 'עד צנטרומר. 17
התגלית ואפיון של חלבונים קינטוכור הובילו לתובנה חדשה לגבי הפרדה כרומוזום. 18 יותר מ -100 רכיבים קינטוכור זוהו בתאים חוליות ידי גישות שונות. 19,20 תחתמעמדו של איך קינטוכור להרכיב ותפקוד מגיע גם מן האפיון של התפקודים התאיים של כל חלבוני centromere-קינטוכור ורשת החלבונים בתוך תאים. 19 להדמיה ישירה ושיטות הדמיה מתקדמת מיקרוסקופ פלואורסצנטי לספק רזולוציה מרשימה של רכיבים-קינטוכור centromere ולאפשר תצפית ישירה של רכיבים מולקולריים ייחודיים של צנטרומר ו קינטוכור. בנוסף, שיטות immunofluorescent העקיף (IIF) מכתים באמצעות נוגדנים ספציפיים הם קריטיים תצפיות אלה. עם זאת, למרות דיווחים רבים על פרוטוקולים IIF, כמה דנו בבעיות פרט חלבונים centromere-קינטוכור ספציפיים. 1-4 לפיכך, פיתוח ודיווח שיטות מכתים IIF וכן assay IIF כמותית לנתח באופן ספציפי כל חלבון centromere-קינטוכור חשוב מאוד. בשנת מכתים IIF, אחד צריך להמשיך עם הפרוטוקול המכתים כדי למנוע אובדן של החלבון של עניין אושאר התא. עם זאת, קיבעון הורס אתרים אנטיגני מדי פעם, ושילובי נוגדן-אנטיגן שונים לעבוד היטב עם מקבע אחד, אבל טוב מאוד עם אחר, 21 ובחירה מקבע תלויים במידה רבה על החלבון (ים) של עניין. לכן, שיטות מקבעים שונות הן קריטיות מכתים IIF של חלבונים-קינטוכור centromere.
הנה שיטות אופטימיזציה של immunofluorescent עקיף (IIF) מכתים ו assay להתייחס לוקליזציה של חלבונים centromere-קינטוכור אנדוגני, כולל CENP-A ודגל מתוייגים אקסוגניים חלבונים CENP-A, ו לכמת את החלבונים האלה בתאים אנושיים פותחו. ניתן ליישם שיטות אלה כדי הניתוח של חלבונים-קינטוכור centromere במינים אחרים.
1. תרבות Transfection ניידות
2. תא קיבוע Immunofluorescent מכתים כדי זיהוי חלבונים אנדוגניים centromere-קינטוכור (קיבוע Paraformaldehyde)
3. תא קיבוע Immunofluorescent מכתים של בטרמינל C-דגל-tagged CENP-A חלבונים (קיבוע אצטון)
4. תא קיבוע Immunofluorescent מכתים של N-terminal דגל-tagged CENP-A חלבונים (קיבוע מתנול)
5. תצפית תמונה Immunofluorescence, רכישה, כימות, וניתוח
6. ניתוח כתם המערבי של חלבון סה"כ
ניתוח Immunofluorescence של CENP-A אנדוגני תומך בהשערה כי האנזים CUL4A-E3 נדרש עבור לוקליזציה של CENP-א 'עד צנטרומר
המחקרים האחרונים שלנו הראו כי CUL4A-RBX1-COPS8 פעילות אנזים E3 נדרשה ubiquitylation של ליזין 124 (K124) על CENP-A ולוקליזציה של CENP-א 'עד צנטרומר. 17 בתחי?...
בשנים האחרונות מחקרים רבים פתחו מבחני מיקרוסקופיה כמותיים שונים עבור תאים קבועים. 42 התקדמות בביולוגיה-קינטוכור centromere לעתים קרובות דורש הבנה של קינטוכור ספציפי הספציפי centromere או תפקודם של חלבונים אשר מרחבית-טמפורלית subcellular תקנה משקפת את הפונקציות המשתנות של חל...
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי GM68418 מענק NIH.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Lipofectamin 2000 | Life Technologies/Invitrogen | 11668 | transfection reagent I |
Lipofectamin RNAiMAX | Life Technologies/Invitrogen | 13778 | transfection reagent II |
Opti-MEM I | Life Technologies/Invitrogen | 31985 | Reduced serum media, warm in 37 °C water bath before use |
High-glucose DMEM (Dulbecco’s modified Eagle’s medium) | Life Technologies/BioWhittaker | 12-604 | high-glucose DMEM, warm in 37 °C water bath before use |
Fetal Bovine Serum, certified, heat inactivated, US origin | Life Technologies/Gibco | 10082 | FBS (fetal bovine serum) |
Poly-L-Lysine SOLUTION | SIGMA-SLDRICH | P 8920 | Poly-L-Lysine, 0.1% w/v, in water |
UltraPure Distilled Water | Life Technologies/Invitrogen/Gibco | 10977 | Sterile tissue culture grade water |
Micro Cover glass (22 mm x 22 mm) | Surgipath | 105 | Cover glass (22 mm x 22 mm) |
6 Well Cell Culture Cluster | Fisher/Corning Incorporated | 07-200-83 | 6-well polystyrene plate |
Penicillin, Streptomycin; Liquid | Fisher/Gibco | 15-140 | Penicillin-streptomycin |
PAP PEN | Binding Site | AD100.1 | Hydrophobic barrier pen (for a water repellant barrier in immunofluorescent staining) |
Paclitaxel (Taxol) | SIGMA-SLDRICH | T7402 | Taxol for mitotic cell analysis |
TN-16, microtubule inhibitor (TN16) | Enzo Life Sciences | BML-T120 | TN16 for mitotic cell analysis |
BSA (bovine serum albumin) | SIGMA-SLDRICH | A7906 | Blocking reagent |
Triton X-100 | SIGMA-SLDRICH | T8787 | Detergent for permeabilization |
Paraformaldehyde | SIGMA-SLDRICH | P6148 | Fixation reagant |
DAPI | SIGMA-SLDRICH | D9542 | For nuclear staining |
p-phenylenediamine | SIGMA-SLDRICH | P6001 | For mounting medium |
VWR Micro Slides, Frosted | VWR International | 48312-013 | Micro slides |
Anti-CENP-A antibody | Stressgen/Enzo Life Sciences | KAM-CC006 | Mouse monoclonal antibody; dilution ratio of 1:100 (IIF), 1:5000 (WB) |
Anti-CENP-B antibody | Novus Biologicals | H00001059-B01P | Mouse monoclonal antibody; dilution ratio of 1:200 (IIF, methanol/acetone fixation)-1:400 (IIF, paraformaldehyde fixation) |
Anti-CENP-B antibody | abcam | ab25734 | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:200 (IIF, methanol/acetone fixation)-1:400 (IIF, paraformaldehyde fixation) |
Anti-centromere antibody (ACA) | Fitzgerald Industries International, Inc. | 90C-CS1058 | Human centromere antiserum; dilution ratio of 1:2000 (IIF) |
Anti-CENP-H antibody | Bethyl Laboratories | BL1112 (A400-007A) | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:200 (IIF) |
Anti-CENP-H antibody | BD | 612142 | Mouse monoclonal antibody; dilution ratio of 1:200 (IIF) |
Anti-CENP-I antibody | N/A, Dr. Katusmi Kitagawa | N/A, Dr. Katusmi Kitagawa | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:1000 (IIF); Niikura et al., Oncogene, 4133-4146 (2006) |
Anti-KNL1 antibody | Novus Biologicals | NBP1-89223 | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:100 (IIF) |
Anti-Hec1 antibody | Novus Biologicals / GeneTex | NB 100-338 / GTX70268 | Mouse monoclonal antibody; dilution ratio of 1:100 (IIF) |
Anti-Hec1 antibody | GeneTex | GTX110735 | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:100 (IIF) |
Anti-Ska1 antibody | abcam | ab46826 | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:100 (IIF) |
Anti-Flag antibody | SIGMA-ALDRICH | F3165 | Mouse monoclonal antibody; dilution ratio of 1:1000 (IIF), 1:5000 (WB) |
Anti-Flag antibody | SIGMA-ALDRICH | F7425 | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:1000 (IIF), 1:5000 (WB) |
Anti-CUL4A antibody | N/A, Dr. Pradip Raychaudhuri | N/A, Dr. Pradip Raychaudhuri | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:3000 (WB); Shiyanov et al., The Journal of biological chemistry, 35309-35312 (1999) |
Anti-RBX1 antibody | Cell Signaling | 4397 | Rabbit polyclonal antibody; dilution ratio of 1:2000 (WB) |
Anti-GAPDH antibody | Chemicon | MAB374 | Mouse monoclonal antibody; dilution ratio of 1:5000 (WB) |
Alexa Fluor 488 Goat Anti-Mouse IgG | Life Technologies/Invitrogen | A11001 | fluorophore-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody) |
Alexa Fluor 594 Goat Anti-Mouse IgG | Life Technologies/Invitrogen | A11005 | fluorophore-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody) |
Alexa Fluor 488 Goat Anti-Rabbit IgG | Life Technologies/Invitrogen | A11008 | fluorophore-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody) |
Alexa Fluor 594 Goat Anti-Rabbit IgG | Life Technologies/Invitrogen | A11012 | fluorophore-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody) |
Non fat powdered milk (approved substitution for carnation powdered milk) | Fisher Scientific | NC9255871 (Reorder No. 190915; Lot# 90629) | Skim milk |
Leica DM IRE2 motorized fluorescence microscope | Leica | motorized fluorescence microscope | |
HCX PL APO 63x oil immersion lens | Leica | LEICA HCX PL APO NA 1.40 OIL PH 3 CS | 63X oil immersion lens |
HCX PL APO 100x oil immersion lens | Leica | LEICA HCX PL APO NA 1.40 OIL PHE | 100X oil immersion lens |
Leica EL6000 compact light source | Leica | External compact light source for fluorescent excitation | |
ORCA-R2 Digital CCD camera | Hamamatsu | C10600-10B | digital CCD camera |
Openlab version 5.5.2 Scientific Imaging Software | Perkin Elmer/Improvision | For image observation, acquisition, quantification, and analysis | |
Velocity version 6.1.1 3D Image Analysis Software | Perkin Elmer/Improvision | For image observation, acquisition, quantification, and analysis | |
Complete EDTA-free protease inhibitor cocktail | Roche | 11873580001/11836170001 | Protease inhibitor cocktail tablets |
PlusOne 2-D Quant Kit | Amersham Biosciences | 80-6483-56 | Commercial protein assay reagent I for measurement of protein concentration (compatible with 2% SDS) |
Bio-Rad Protein Assay | Bio-Rad | 500-0006 | Commercial protein assay reagent II for measurement of protein concentration (compatible with 0.1% SDS) |
Immobilon-FL | EMD Millipore | IPFL00010 | PVDF membrane for transferring |
IRDye 800CW Goat Anti-Mouse IgG | LI-COR Biosciences | 926-32210 | IR fluorescent dye-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody); dilution ratio of 1:20000 (IIF) |
IRDye 680 Goat Anti-Rabbit IgG | LI-COR Biosciences | 926-32221 | IR fluorescent dye-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody); dilution ratio of 1:20000 (IIF) |
Goat anti-Mouse IgG DyLight 549 | Fisher Scientific | PI35507 | DyLight-conjugated secondary antibodyIR fluorescent dye-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody); dilution ratio of 1:20000 (IIF) |
Goat anti-Rabbit DyLight 649 | Fisher Scientific | PI35565 | DyLight-conjugated secondary antibodyIR fluorescent dye-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody); dilution ratio of 1:20000 (IIF) |
Goat anti-mouse IgG-HRP | Santa Cruz | SC-2005 | HRP-conjugated secondary antibodyDyLight-conjugated secondary antibodyIR fluorescent dye-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody); dilution ratio of 1:10000 (IIF) |
Goat anti-rabbit IgG-HRP | Santa Cruz | SC-2004 | HRP-conjugated secondary antibodyDyLight-conjugated secondary antibodyIR fluorescent dye-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody); dilution ratio of 1:10000 (IIF) |
Openlab version 5.5.2. Scientific Imaging Software | Improvision/PerkinElmer | Software A | |
Volocity version 6.3 3D Image Analysis Software (Volocity Acquisition) | PerkinElmer | Software B1 | |
Volocity version 6.3 3D Image Analysis Software (Volocity Quantification) | PerkinElmer | Software B2 | |
Branson SONIFIER 450 | Sonicator | ||
Branson Ultrasonics sonicator Microtip Step, Solid, Threaded 9.5 mm | VWR Scientific Products Inc. | 33995-325 | Disruptor horn for sonication |
Branson Ultrasonics sonicator Microtip Tapered 6.5 mm | VWR Scientific Products Inc. | 33996-185 | Microtip for sonication |
Odyssey CLx Infrared imaging System | LI-COR Biosciences | Infrared imaging system for immunoblot detection | |
Image Studio Analysis Software Ver 4.0 | LI-COR Biosciences | Software C | |
Molecular Imager Versadoc MP4000 System | Bio-Rad | Chemiluminescence imager for immunoblot detection | |
Quantity One 1-D analysis software | Bio-Rad | Software D | |
SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate | Thermo | 34095 | Ultra-sensitive enhanced chemiluminescent (ECL) substrate |
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