1. פרוטוקול אורך הטלומרים 19 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בידוד ה-DNA </li></ol> רוב שיטות בידוד DNA יכולה להיות בשימוש. המעבדה שלנו מעדיפה Qiagen DNeasy קיט (# 69,506) למקורות דם. בהתאם למקור של ה-DNA, כגון buccal או מקורות אחרים, ניתן להשתמש בשיטת בידוד שונה. <ol start="2" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פריימרים: </li></ol> כל פריימרים הם מדוללים בריכוז של מניית 100pmoles/μl במי כיתה PCR ומאוחסנים ב -20 ° C עד הצורך. מניות עבודה של פריימרים נעשות טריות ומאוחסנות בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס למשך תקופה קצרה של זמן (כמה חודשים). פריימרים רגילים שמשו לטלומרים וβ-גלובין, SCG, כפי שתוארו בO&#39;Callaghan et al. 20 . רצפי פריימר: 1 Telo: 5&#39;-CGGTTTGTTTGGGTTTGGGTTTGGGTT-TGGGTTTGGGTT-3 &quot; Telo 2: 5&#39;-GGCTTGCCTTACCCTTACCCTTACCCTTACCCTT-ACCCT-3 &quot; 1 SCG: 5&#39;-GCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGC-3 &quot; SCG 2: 5&#39;-CACCAACTTCATCCACGTTC-ACC-3 &#39; הערה: צבעי יסוד הם מדוללים לריכוז עבודה של 10pmoles/μl, לפני הוספה לתערובת תגובה. <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דילול הסדרה של הדנ&quot;א הגנומי: </li></ol> דילולים סדרתי של הדנ&quot;א הגנומי לTelo וג&#39;ין עותק בודד (SCG) נוצרים כדי ליצור עקומת ערך Ct סטנדרטית עבור assay. הדנ&quot;א הגנומי משמש היה שחולץ מן הלימפוציטים מדגימות דם. דילולים אלה נוצרים על ידי דילול PCR DNA עם כיתה H 2 0 לכל ריכוז בפקטור של 1.68 להניב שני הסטים של דילולים סדרתי שמשתמשים באותו הדנ&quot;א הגנומי. הריכוזים המתחילים כבר מותאמים המבוססים על ניסוי וטעייה, וייתכן שיצטרכו להיות מותאמים בעת שימוש בחומרים כימיים שונים, כלי נגינה, DNA ממינים אחרים, סוגי תאים, ומשמש SCG. הערה: דילול סידורי באמצעות הדנ&quot;א הגנומי נעשים על ידי ערבוב בעדינות ומחכה לפחות 15 דקות לשעה אחת befoלקיחה מחדש של DNA לדילול הבא. דילול כל דורש זמן להדנ&quot;א הגנומי לנתק. לאחסון, aliquot דילולים סדרו לטווח ארוך לרצועות PCR לאחסון ב -80 ° C. כל רצועת PCR הוא הפשיר והשתמשה פעם אחת, כדי למנוע מחזורי ההפשרה הקפאה שעלול לגרום נזק לדנ&quot;א. <ol start="4" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת תגובה לRT-PCR </li></ol> מכשיר בשימוש: Cycler אור Roche480 מגיב: רוש האור Cycler SYBR הירוק לדלל דגימות DNA בדיקה לריכוז סופי של 10 ng / μl. אנחנו בודקים באמצעות ריכוז Nanodrop או קיוביט. בנוסף, אנו לדלל את ה-DNA מ10ng/μl ל5ng/μl הסופי. אנחנו לא לבדוק את הריכוז שוב. מרכיבי תגובה: <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td fo:width="1.5in"> Telo </td><td fo:width="1.5in"> 1x </td><td fo:width=".25in" rowspan="6"></td><td fo:width="1.5in"> SCG </td><td fo:width="1.5in"> 1x </td></tr><tr><td> H 2 0 &lt;/ P&gt; <td> 6 μl </td><td> H20 </td><td> 6 μl </td></tr><tr><td> 1 Telo </td><td> 0.2 μl </td><td> SCG 1 </td><td> 0.6 μl </td></tr><tr><td> Telo 2 </td><td> 1.8 μl </td><td> SCG 2 </td><td> 1.4 μl </td></tr><tr><td> Rxn תמהיל </td><td> 10 μl </td><td> Rxn תמהיל </td><td> 10 μl </td></tr><tr><td> DNA או דילול סדרתי </td><td> 2 μl </td><td> DNA או דילול סדרתי </td><td> 2 μl </td></tr></tbody></table> הערה: מיקס מאסטר נעשה ללא DNA ועם עודף של 5% עד 10%. שניהם Telo וSCG מנוהלים יחד על אותה צלחת שימוש בתכנית הבאה. לבדיקת דיוק, לפחות שלושה משכפל של כל דגימה ובקרה יש להפעיל. וריאציות בפריימרים המשמשים עשויות להשפיע על התוצאות. הפרוטוקול שלנו כבר מותאם לעבודה באופן הבא את האור Cycler Roche480 ופריימרים שלנו. בתוךלפגל itial 10 דקות לפגל 95 מעלות צלזיוס רכיבה על אופניים 95 ° C 10 שניות אחיזה 60 ° C ההמתנה 5 שניות 72 מעלות צלזיוס ההמתנה 11 שניות ורכישה אחת חזור על 45 עד 55 פעמים כנדרש 2. (QTD) איתור Telomerase כמותית פרוטוקול (בהתבסס על ערכת QTD על ידי בעלות הברית ביוטק, Inc חתול. מס MT3012) לחלץ הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלולה תאים או רקמות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטפי פעם עם 1x PBS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Repellet ולהסיר 1x PBS. * </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Resuspend התא גלולה ב 200 μl של מאגר תמוגה x 1 לכל 10 -10 5 6 תאים או 40-100 מ&quot;ג של רקמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדגור על קרח למשך 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין למטה מדגם XG ב 12,000 במשך 30 דקות ב 4 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעביר 160 μl של supernatant לתוך צינור טרי ולקבוע את ריכוז חלבון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Aliquot ומהיר להקפיא את התמצית שנותרה על קרח / אתנול יבש, החנות ב -80 ° C. </li></ol> * בtמצבו, הטלומראז בתאים או רקמות קפואים הוא יציב במשך לפחות שנה. כשהפשרת לשימוש, resuspend התאים באופן מיידי במאגר 1 X תמוגה. 2.1. בקרת assay שליטת חום איון: לכל דגימה, לחמם טיפול תמצית שליטה נוספת על ידי דוגרים על 85 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות לפני assay פעילות טלומראז. עקומת סטנדרט לתבנית שליטת TSR: בצע כמותי Real-Time PCR באמצעות דילולים של TSR, oligonucleotide עם רצף דומה לפריימרים הטלומרים כלולים בערכה כדי ליצור עקומה סטנדרטית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דילולים סדרו 01:05 לריכוז TSR המניות (0.5 amoles / μl) עם מאגר תמוגה </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע את assay סטנדרטי איתור הטלומראז באמצעות μl 1 של דילול כל TSR, כולל ריכוז המניות. ניתן לאחסן דילולים אלה על 4 מעלות צלזיוס לפחות 2 שבועות. </li></ol> 2.2. Assay פעילות Telomeraseבאמצעות QTD Real-Time PCR <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור כל דגימה, להוסיף את הדברים הבאים לצינור PCR או קיר דק PCR צלחת (נפח כולל μl 25.0): <ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 12.5 μl של Premix QTD 2 x </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 1.0 μl של תא או תמצית רקמות </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 11.5 μl של מים מוסמכים PCR </li></ul></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים היטב </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תכנית בזמן אמת מערכות איתור PCR על פי התכנית שלהלן: - 25 מעלות צלזיוס למשך 20 דקות (תגובת הטלומראז) - 95 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות (שלב הפעלה ראשוני PCR) 35-40 מחזורים של: - שנייה 95 מעלות צלזיוס למשך 30 (denaturation) - 60 שניות מעלות צלזיוס למשך 30 (חישול) - 72 מעלות צלזיוס למשך 30 שניות (ארכה) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח צינורות PCR בCycler התרמית ולהפעיל את תכנית רכיבה על אופניים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף את מחזור הסף או C ערך T לאחר סיום מחזורים. מחזור הסף הוא המחזור שבו עלייה משמעותית מבחינה סטטיסטית של ΔRn הוא זוהה לראשונה. </li></ol> 2.3. ניתוח נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Generatעקומת סטנדרט EA באמצעות קריאות t C ולהשוות פעילות טלומראז. </li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

אורך הטלומרים מספק סמן סלולרי ייחודי ללמוד תא לחוץ והזדקנות ומציע תובנות לתוך המנגנונים של הזדקנות. מאז תפקידה בהזדקנות היה ראשון הוצע, מספר רב של המחקרים נעשה נוגע אורך הטלומרים לגיל, תוחלת חיים, מחלות הקשורות לגיל, סרטן, ולחץ. במשך עשרות שנים, ברמה של מדידות אורך הטל...

הטלומרים הם חוזרים DNA hexamer (TTAGGG) רצפים שנמצאו בקצוות של הכרומוזומים. בכל שכפול של תא, קצוות הכרומוזומים אלה מקוצרים. אם הם הופכים לקצרים מדי, כרומוזומים יכולים לעבור התכת הטלומרים קצה, רקומבינציה החריגה, והשפלות. לכן תחזוקת אורך הטלומרים מספיק ממלאת תפקיד מרכזי ביציבות כרומוזום ותא הגנה 38. תחזוקת אורך הטלומרים היא קריטית גם לגנים שנמצאו בסמוך לקצוות הכרומוזומים, מאז שכפול הדנ&quot;א אינו יכול להמשיך עד הסוף של כרומוזומים 1-2. כתוצאה מכך, מניעת ההתקצרות הטלומרים עשויה לשפר את יציבות תא. מחקרים רבים דיווחו כי אורך הטלומרים הוא מתואם עם תוחלת חיים של האורגניזם ומצב חולה, כגון בסרטן 3-4, סוכרת 5, ומחלות לב וכלי דם 6,7. בנוסף, הטלומרים התקצרו כבר קשורים ללחץ מופרז אואורח חיים לא בריא 8, אולי על ידי קידום ההזדקנות המוקדם של תאים ומות 9. מצד השני, כמה מחקרים מצאו כי אין הבדל משמעותי בין אורך הטלומרים ואריכות ימים וגיל 39 קשור מחלה, 40, 41. אחד מהמנגנונים המולדים של התא של הגנה מפני התקצרות הטלומרים הוא על ידי הפעלה משלה אנזים טלומראז ההפוך טרנסקריפטאז (טרט). אנזים זה והמקטע שלה, טלומראז RNA (TERC), RNA ללא קידוד, השתמשו הטלומרים כתבנית להוסיף הטלומרים חוזר לכרומוזום 10 מסתיים. למרות פעילות telomerase נעדר ממספר סוגים של תאים ומנגנונים אחרים מעורבים בתחזוקת אורך הטלומרים, פעילות telomerase גדלה מתואמת עם אורך הטלומרים מוגבר. הפעלת Telomerase כבר נקבע כאחד מהמנגנונים שבאמצעותם תאים מגיבים לנזק ולהדגיש ולמנוע הזדקנות ומוות בטרם עת. לדוגמה, כבר telomeres הודגם באוכלוסייה של יהודים אשכנזים יוצאי דופן עם 11 תוחלת חיים, מוטציות בTERC או טרט הוכחו לתרום למחלה קטלנית 12, ורגולציה epigenetic של הטלומראז הוכח יש השפעה על מחלות הקשורות לגיל 13. מאז גילויו, אורך הטלומרים הוצע כסמן ביולוגי למצב בריאות במודלים של בעלי חיים שונים, כמו גם בבני אדם, אך המחקרים המוקדמים הללו היו קשים לשכפל באופן נרחב, כי השיטה הייתה מייגע, ארוכה ויקרה. בשנת 2002, ועוד יותר מכוון בשינה 2009, הציע Cawthon והפגין פרוטוקול חדש, מדויק, מהיר ופשוט המבוסס על PCR להעריך אורך הטלומרים ועוד יותר לחקור את תפקידה בהיבטים שונים של ביולוגיה של תא, הזדקנות ומחלה 19. בחירת שיטת מדידת הטלומרים הנכונה עבור מחקר היא חיונית. כיום, ישנן שיטות שונות המשמשות למדידת אורך הטלומרים, כל אחד עם עצמויתרונות וחסרונות. באופן מסורתי, אורך הטלומרים נמדד באמצעות ניתוח דרום כתם של שברי הגבלת מסוף (TRFs), הכולל: א. לעכל את ה-DNA עם אנזימי הגבלה שלא לקצץ בחזרות הטלומרים על מנת לקבל TRFs, ב. כתם דרומי של TRFs אלה נעשה על ידי קביעת אורך TRF הממוצע באמצעות בדיקה telomeric 14, 37. למרות ששיטה זו היא מאוד מדויקת עם מקדם קטן של וריאציה, הוא מדד ישיר, ויכול להיות יתרון למדידת אורך הפצה, ניתוח TRF הוא יקר, עבודה אינטנסיבית ודורש לפחות 3 מיקרוגרם של ה-DNA. שיטה זו היא גם רגישה לטלומרים קצרים וקביעת אורך יכול להיות מבולבלת על ידי דנ&quot;א subtelomeric, אשר יכול להיות מזוהה על ידי הבדיקה נאותה (TTAGGG) n כמו רצפים שהם מכילים 15, 42. שיטה נוספת מאוד מדויקת במדידת אורך הטלומרים היא ניתוח יחיד הטלומרים התארכות אורך (סטלה), Singlשיטת ה-PCR מולקולה מבוססת שדורשת כמות קטנה של DNA בלבד. בשיטה זו, פריימרים עשויים להכיר בסככה G-העשירה בסופו של הכרומוזומים ולהיקשר לרצף subtelomeric ייחודי על כרומוזום אחד, אשר מגביר את הטלומרים של כרומוזום מסוים. ההגברה המתקבלת היא אז דמיינו ידי כתם דרום. לשיטה זו יתרון של להיות מדויק מאוד והוא מסוגל לזהות טלומרים קצרים outlier 16. לרוע המזל, מכיוון שלא כל הכרומוזומים קצוות G-עשירים ורצף subtelomeric שמיש, אורך הטלומרים יכול להימדד רק על כרומוזומים ספציפיים ומדידות אלה עשויות שלא לייצג את אורכו של כל הטלומרים בתא 15. שיטה נוספת שכבר מתורגלת היא השימוש בחומצות גרעין פפטיד (הרשות הפלסטינית) בדיקות לגילוי אורך הטלומרים. תפרחת כמותית הכלאה באתרו (Q-דגים) מאפשרת לנו לדמיין את הטלומרים במהלך metaphase, שם הרחובaining של הטלומרים עם בדיקה הרשות הפלסטינית באופן יחסי לגודל שלהם מאפשר השוואה של הטלומרים בין כרומוזומים ספציפיים. למרות ששיטה זו יכולה לשמש גם לתאים בשלבי ביניים, כאן לא יכול להיות מזוהה על אורך הטלומרים לכרומוזומים שונים, אשר מציג מגבלה בעת מדידת אורך הטלומרים בתאים מזדקנים או לעתים רחוקות חלוקת 17. דגים במקום זרימה משתמש cytometry זרימה, וכיום הוא השיטה רגישה ביותר למדידת אורך הטלומרים של תאי דם בסביבה הקלינית, אבל דורש טכנאים מיומנים מאוד 18. נכון לעכשיו, השיטה הסטנדרטית למדידת אורך הטלומרים ממוצע במעבדה שלנו מנצלת את הדיוק, הרגישות, וקלות כמותי בזמן אמת PCR. שיטה זו התאפשרה למדידת אורך הטלומרים על ידי הפיתוח של פריימרים רומן למנוע את הסינתזה של מוצרי שמקורם בדימר פריימר, אשר במקרה אחר היה מיוצרת כבassay tandard בשל האופי החוזר של הטלומרים. עבור assay זה, מדידת אורך הטלומרים מיוצגת על ידי T / S היחס, מספר העותק חוזר הטלומרים למספר גני עותק יחיד. מאז יש קשר ישיר בין יחסי אורך הטלומרים ומספר פריימרים הטלומרים שכותרתו מחייב את ה-DNA בשלבי ההתחלה של ה-PCR, יחס T / S הוא ביחס ישר לאורך הטלומרים. יחס T / S נמדד על ידי השוואה את ההבדל ב-CT, מספר מחזור השבר שבמדגם של הצטברו תפרחת חוצה סף שהוא כמה סטיות תקן מעל תפרחת תחילת המחקר, בין דגימות עם פריימרים הטלומרים וSCG פריימרים 19. שיטה זו זכתה לביקורת על מדידתו העקיפה של אורך הטלומרים, אשר יכול להוביל למדידה לא מדויקת, למשל, במקרה של כפילויות כרומוזום או וריאציות של מספר עותקים 15. כמו כן, השוואה בין מחקרים היא לעתים קרובות דיfficult, אבל סטנדרטי oligomers פותחו כדי למדוד את אורך הטלומרים 20 מוחלט. שיטה זו קדמה משופרת על ידי Cawthon, באמצעות assay qPCR זמנית בצבע אחד. ב assay זה, ה-PCR הייתה לרוץ בטמפרטורות נמוכות יותר לכמה מחזורים הראשונים, כדי למנוע מחייב פריימר-dimer וגן הטלומרים ובקרה נותחו באותו הצינור PCR להימנע משגיאה נוספת. את מדידות אורך הטלומרים המתקבלות מתואמות חזקות עם אורך הטלומרים נמדד על ידי ניתוח כתם דרומי של TRFs ודיוק גבוה יותר היה 15, 19, 36. באותו הרגע, qRT-PCR היא השיטה הנוחה זמינה רק לבדיקת מדגמים גדולים ורק דורשת כמות קטנה של DNA לביצוע. חלק חיוני של שיטה זו הוא אמצעי בקרת איכות מקיפה, כך שכאשר עושה את זה כמו שצריך, בשיטה זו יכולה לספק מידע השוואתי רב ערך על אורך הטלומרים. בנוסף, בשיטה זו הייתה מותאמת לשימוש מעבר למדידת לויקוציטים<html> אורך הטלומרים במגוון רחב של רקמות שונות 42. בנוסף לכך, על מנת להבין את הביולוגיה מאחורי תחזוקת אורך הטלומרים ויחסי גומלין בין שתי תופעות המנוגדות (כלומר קיצור הטלומרים במהלך שכפול והתארכות על ידי אנזים טלומראז) נוסף, אנו מלווים את שיטת אורך הטלומרים עם assay נוסף שמודד את פעילות טלומראז. לצורך כך, אנו משמשים פרוטוקול הגברה חזור Telomeric, assay במבחנה. בקצרה, lysed, נשמר, תאי enzymatically פעילים מסונתזים חוזר telomeric על גבי מצע oligonucleotide באמצעות הטלומראז, ואת המוצרים באמצעות PCR היו מוגבר בנוכחות SYBR הירוקה. התוצאות נותחו על ידי השוואת מדגם וערכי סף ה-CT בקרה. מאז הטלומראז הוא אנזים רגיש לחום, חום נוסף שטופל שליטה לרוץ לצד כל מדגם 21. יש צורך &quot;jove_content&quot;&gt; בעת מדידת אורך הטלומרים יכולה לספק תובנה חשובה התפקיד האפשרי של אורך הטלומרים בפתופיזיולוגיה של הזדקנות ומחלות, אורך הטלומרים אינו מאפיין סטטי ומידע נוסף כדי להבין פונקצית הטלומרים. מחקרי פעילות telomerase יכולים להוסיף מידע על מנגנוני רגולצית אורך הטלומרים. לדוגמה, ההפעלה המבוקרת של הטלומראז יכולה לשמור על אורך הטלומרים והתפשטות תאים, אך הפעלה בלתי מבוקרת של הטלומראז יכולה לגרום לסרטן. שתי שיטות קדימה זולות וישרות אלה בשילוב סיפק לנו לא רק עם ראיות חזקות יותר לכיוון קשר בין אורך הטלומרים ויציבות תא, אלא גם תובנה נוספת לתוך המנגנונים האפשריים של התקצרות הטלומרים והתאוששות. בעזרת שיטות אלה אנו מקווים להבהיר את התגובה של התא להזדקנות ומצבים שונים של התפשטות תאים נוספים עם המטרה הסופית של הבנה טובה יותר של mechanis המרכזיMS של ביולוגיה של תא.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>Name of the reagent</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalogue number</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Quantitative Telomerase Detection </td>
 <td>Allied Biotech </td>
 <td>MT3012 </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Qiagen DNeasy Kit</td>
 <td>Qiagen</td>
 <td>69506</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>LightCycler 480 SYBR Green I Master, Ready-to-use hot start reaction mix for SYBR Green I-based real-time PCR using the LightCycler 480 Instrument</td>
 <td>Roche Diagnostics</td>
 <td>4707516</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

telomere length and telomerase activity; a yin and yang of cell senescence

הטלומרים הם רצפי דנ&quot;א חוזרים בקצה קצוות של הכרומוזומים שהם מגוונים באורך ובבני האדם יכול להגיע לאורך של 15,000 זוגות בסיסים. הטלומרים משמש כמנגנון bioprotective התשה כרומוזום בכל חלוקת תא. באורך מסוים, הטלומרים להיות קצרים מדי כדי לאפשר לשכפול, תהליך שעלול להוביל לחוסר יציבות כרומוזום או מוות של תאים. אורך הטלומרים מוסדר על ידי שני מנגנונים מנוגדים: התשה והתארכות. ההתשה מתרחשת כמו כל תא מתחלק. בניגוד לכך, התארכות היא באופן חלקי מווסתת על ידי אנזים טלומראז, שמוסיף רצפים חוזרים בקצוות של הכרומוזומים. בדרך זו, יכול אולי להפוך את הטלומראז מנגנון הזדקנות וממריץ כדאיות תא. אלה הם אלמנטים קריטיים בשמירה על חיי תא ומשמשים כדי להעריך את הזדקנות תאים. בכתב היד הזה נתאר שיטה מדויקת, קצרה, מתוחכמת וזולה להערכת אורך הטלומרים ברקמות מרובותים ומינים. השיטה זו מנצלת את שני מרכיבים עיקריים, בד בבד החוזרת של רצף הטלומרים והרגישות של qRT-PCR כדי לזהות להעתיק מספרי הפרשים של דגימות שנבדקו. בנוסף, נתאר assay פשוט כדי להעריך את פעילות טלומראז כמבחן עמוד השדרה משלים לאורך הטלומרים.

דוגמה של assay qRT-PCR אורך הטלומרים מוצגת באיור 1. בפנל השמאלי העליון, שכותרתו דגימות באדום וירוק מייצגות את מיקומם של נושאים שנבדקו על 96 גם הצלחת. בלוח הימני העליון, עקומת ההגברה הפגינה. כל נושא נבדק על ידי שני מבחני (ג&#39;ין העתקת הטלומרים ויחיד), אשר נעשה בtriplicates. ב...

Watch this Scientific Journal Video about Telomere Length and Telomerase Activity; A Yin and Yang of Cell Senescence at JoVE.com

Telomere Length and Telomerase Activity; A Yin and Yang of Cell Senescence

שיטה מדויקת, קצרה, מתוחכמת וזולה מתוארת מעריך כי אורך הטלומרים ברקמות ומינים באמצעות qRT-PCR מרובים. בנוסף, נתאר assay פשוט כדי להעריך את פעילות טלומראז כמבחן עמוד השדרה משלים לאורך הטלומרים.

אורך הטלומרים ופעילות Telomerase; יין והיאנג של הזדקנות תא

Telomeres  are repeating DNA sequences at the tip ends of the chromosomes that are diverse  in length and in humans can reach a length of 15,000 base ...

telomere-length-telomerase-activity-yin-yang-cell

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Molecular Biology

Biology

Unit 1

DNA Replication

SCIENTISTS IN ACTION

46.4K Views.  Albert Einstein College of Medicine. שיטה מדויקת, קצרה, מתוחכמת וזולה מתוארת מעריך כי אורך הטלומרים ברקמות ומינים באמצעות qRT-PCR מרובים. בנוסף, נתאר assay פשוט כדי להעריך את פעילות טלומראז כמבחן עמוד השדרה משלים לאורך הטלומרים.

Video: Telomere Length and Telomerase Activity; A Yin and Yang of Cell Senescence

In vitro Reconstitution of the Active T. castaneum Telomerase

Efforts to isolate the catalytic subunit of telomerase, TERT, in sufficient quantities for structural studies, have been met with limited success for more than a decade. Here, we present methods for the isolation of the recombinant Tribolium castaneum TERT (TcTERT) and the reconstitution of the active T. castaneum telomerase ribonucleoprotein (RNP) complex in vitro.
Telomerase is a specialized reverse transcriptase1 that adds short DNA repeats, called telomeres, to the 3' end of linear chromosomes2 that serve to protect them from end-to-end fusion and degradation. Following DNA replication, a short segment is lost at the end of the chromosome3 and without telomerase, cells continue dividing until eventually reaching their Hayflick Limit4. Additionally, telomerase is dormant in most somatic cells5 in adults, but is active in cancer cells6 where it promotes cell immortality7.
The minimal telomerase enzyme consists of two core components: the protein subunit (TERT), which comprises the catalytic subunit of the enzyme and an integral RNA component (TER), which contains the template TERT uses to synthesize telomeres8,9. Prior to 2008, only structures for individual telomerase domains had been solved10,11. A major breakthrough in this field came from the determination of the crystal structure of the active12, catalytic subunit of T. castaneum telomerase, TcTERT1.
Here, we present methods for producing large quantities of the active, soluble TcTERT for structural and biochemical studies, and the reconstitution of the telomerase RNP complex in vitro for telomerase activity assays. An overview of the experimental methods used is shown in Figure 1.

In vitro Reconstitution of the Active T. castaneum Telomerase

Efforts to isolate the catalytic subunit of telomerase, TERT, in sufficient quantities for structural studies, have been met with limited success for more than a decade. Here, we present methods for the isolation of the recombinant Tribolium castaneum TERT (TcTERT) and the reconstitution of the active T. castaneum telomerase ribonucleoprotein (RNP) complex in vitro.

ב הכינון במבחנה של ט פעילים castaneum שהטלומרז

Efforts to isolate the catalytic subunit of telomerase, TERT, in sufficient quantities for structural studies, have been met with limited success for more ...

Efficient Derivation of Human Cardiac Precursors and Cardiomyocytes from Pluripotent Human Embryonic Stem Cells with Small Molecule Induction

To date, the lack of a suitable human cardiac cell source has been the major setback in regenerating the human myocardium, either by cell-based transplantation or by cardiac tissue engineering1-3. Cardiomyocytes become terminally-differentiated soon after birth and lose their ability to proliferate. There is no evidence that stem/progenitor cells derived from other sources, such as the bone marrow or the cord blood, are able to give rise to the contractile heart muscle cells following transplantation into the heart1-3. The need to regenerate or repair the damaged heart muscle has not been met by adult stem cell therapy, either endogenous or via cell delivery1-3. The genetically stable human embryonic stem cells (hESCs) have unlimited expansion ability and unrestricted plasticity, proffering a pluripotent reservoir for in vitro derivation of large supplies of human somatic cells that are restricted to the lineage in need of repair and regeneration4,5. Due to the prevalence of cardiovascular disease worldwide and acute shortage of donor organs, there is intense interest in developing hESC-based therapies as an alternative approach. However, how to channel the wide differentiation potential of pluripotent hESCs efficiently and predictably to a desired phenotype has been a major challenge for both developmental study and clinical translation. Conventional approaches rely on multi-lineage inclination of pluripotent cells through spontaneous germ layer differentiation, resulting in inefficient and uncontrollable lineage-commitment that is often followed by phenotypic heterogeneity and instability, hence, a high risk of tumorigenicity6-8 (see a schematic in Fig. 1A). In addition, undefined foreign/animal biological supplements and/or feeders that have typically been used for the isolation, expansion, and differentiation of hESCs may make direct use of such cell-specialized grafts in patients problematic9-11. To overcome these obstacles, we have resolved the elements of a defined culture system necessary and sufficient for sustaining the epiblast pluripotence of hESCs, serving as a platform for de novo derivation of clinically-suitable hESCs and effectively directing such hESCs uniformly towards clinically-relevant lineages by small molecules12 (see a schematic in Fig. 1B). After screening a variety of small molecules and growth factors, we found that such defined conditions rendered nicotinamide (NAM) sufficient to induce the specification of cardiomesoderm direct from pluripotent hESCs that further progressed to cardioblasts that generated human beating cardiomyocytes with high efficiency (Fig. 2). We defined conditions for induction of cardioblasts direct from pluripotent hESCs without an intervening multi-lineage embryoid body stage, enabling well-controlled efficient derivation of a large supply of human cardiac cells across the spectrum of developmental stages for cell-based therapeutics.

We have established a protocol for induction of cardioblasts direct from pluripotent human embryonic stem cells maintained under defined conditions with small molecules, which enables derivation of a large supply of human cardiac progenitors and functional cardiomyocytes for cardiovascular repair.

גזירת יעיל של מבשרי לב cardiomyocytes האדם מן האדם תאים pluripotent גזע עובריים עם אינדוקציה מולקולה קטנה

To date, the lack of a suitable human cardiac cell source has been the major setback in regenerating the human myocardium, either by cell-based ...

Monitoring of Ubiquitin-proteasome Activity in Living Cells Using a Degron (dgn)-destabilized Green Fluorescent Protein (GFP)-based Reporter Protein

Proteasome is the main intracellular organelle involved in the proteolytic degradation of abnormal, misfolded, damaged or oxidized proteins 1, 2. Maintenance of proteasome activity was implicated in many key cellular processes, like cell's stress response 3, cell cycle regulation and cellular differentiation 4 or in immune system response 5. The dysfunction of the ubiquitin-proteasome system has been related to the development of tumors and neurodegenerative diseases 4, 6. Additionally, a decrease in proteasome activity was found as a feature of cellular senescence and organismal aging 7, 8, 9, 10. Here, we present a method to measure ubiquitin-proteasome activity in living cells using a GFP-dgn fusion protein. To be able to monitor ubiquitin-proteasome activity in living primary cells, complementary DNA constructs coding for a green fluorescent protein (GFP)&#x2013;dgn fusion protein (GFP&#x2013;dgn, unstable) and a variant carrying a frameshift mutation (GFP&#x2013;dgnFS, stable 11) are inserted in lentiviral expression vectors. We prefer this technique over traditional transfection techniques because it guarantees a very high transfection efficiency independent of the cell type or the age of the donor. The difference between fluorescence displayed by the GFP&#x2013;dgnFS (stable) protein and the destabilized protein (GFP-dgn) in the absence or presence of proteasome inhibitor can be used to estimate ubiquitin-proteasome activity in each particular cell strain. These differences can be monitored by epifluorescence microscopy or can be measured by flow cytometry.

Monitoring of Ubiquitin-proteasome Activity in Living Cells Using a Degron dgn-destabilized Green Fluorescent Protein GFP-based Reporter Protein

A method to monitor ubiquitin-proteasome activity in living cells is described. A degron-destabilized GFP- (GFP-dgn) and a stable GFP-dgnFS fusion protein are generated and transduced into the cell using a lentiviral expression vector. This technique allows to generate a stable GFP-dgn/GFP-dgnFS expressing cell line in which ubiquitin-proteasome activity can be easily assessed using epifluorescence or flow cytometry.

ניטור של פעילות יוביקוויטין-הפרוטאזום בתאי חיים באמצעות ערער-חלבון Degron (DGN) ירוק פלורסנט חלבון (GFP)-מבוסס כתב

Proteasome is the main intracellular organelle involved in the proteolytic degradation of abnormal, misfolded, damaged or oxidized proteins 1, 2. ...

Measurement of Cellular Chemotaxis with ECIS/Taxis

Cellular movement in response to external stimuli is fundamental to many cellular processes including wound healing, inflammation and the response to infection. A common method to measure chemotaxis is the Boyden chamber assay, in which cells and chemoattractant are separated by a porous membrane. As cells migrate through the membrane toward the chemoattractant, they adhere to the underside of the membrane, or fall into the underlying media, and are subsequently stained and visually counted 1. In this method, cells are exposed to a steep and transient chemoattractant gradient, which is thought to be a poor representation of gradients found in tissues 2.
Another assay system, the under-agarose chemotaxis assay, 3, 4 measures cell movement across a solid substrate in a thin aqueous film that forms under the agarose layer. The gradient that develops in the agarose is shallow and is thought to be an appropriate representation of naturally occurring gradients. Chemotaxis can be evaluated by microscopic imaging of the distance traveled. Both the Boyden chamber assay and the under-agarose assay are usually configured as endpoint assays.
The automated ECIS/Taxis system combines the under-agarose approach with Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) 5, 6. In this assay, target electrodes are located in each of 8 chambers. A large counter-electrode runs through each of the 8 chambers (Figure 2). Each chamber is filled with agarose and two small wells are the cut in the agarose on either side of the target electrode. One well is filled with the test cell population, while the other holds the sources of diffusing chemoattractant (Figure 3). Current passed through the system can be used to determine the change in resistance that occurs as cells pass over the target electrode. Cells on the target electrode increase the resistance of the system 6. In addition, rapid fluctuations in the resistance represent changes in the interactions of cells with the electrode surface and are indicative of ongoing cellular shape changes. The ECIS/Taxis system can measure movement of the cell population in real-time over extended periods of time, but is also sensitive enough to detect the arrival of a single cell at the target electrode. 
Dictyostelium discoidium is known to migrate in the presence of a folate gradient 7, 8 and its chemotactic response can be accurately measured by ECIS/Taxis 9. Leukocyte chemotaxis, in response to SDF1&alpha; and to chemotaxis antagonists has also been measured with ECIS/Taxis 10, 11. An example of the leukocyte response to SDF1&alpha; is shown in Figure 1.

The ECIS/Taxis system is an automated, real-time assay that measures cellular chemotaxis. In this assay, cells move beneath a layer of agarose to arrive at a target electrode. Cellular movement is measured by the onset of resistance to AC current 0.

מדידת Chemotaxis סלולרי עם ECIS / מוניות

Cellular movement in response to external stimuli is fundamental to many cellular processes including wound healing, inflammation and the response to ...

In vitro Cell Migration and Invasion Assays

Migration is a key property of live cells and critical for normal development, immune response, and disease processes such as cancer metastasis and inflammation. Methods to examine cell migration are very useful and important for a wide range of biomedical research such as cancer biology, immunology, vascular biology, cell biology and developmental biology. Here we use tumor cell migration and invasion as an example and describe two related assays to illustrate the commonly used, easily accessible methods to measure these processes. The first method is the cell culture wound closure assay in which a scratch is generated on a confluent cell monolayer. The speed of wound closure and cell migration can be quantified by taking snapshot pictures with a regular inverted microscope at several time intervals. More detailed cell migratory behavior can be documented using the time-lapse microscopy system. The second method described in this paper is the transwell cell migration and invasion assay that measures the capacity of cell motility and invasiveness toward a chemo-attractant gradient. It is our goal to describe these methods in a highly accessible manner so that the procedures can be successfully performed in research laboratories even just with basic cell biology setup.

In vitro Cell Migration and Invasion Assays

Commonly used, highly accessible methods for examining cell migration and invasion in vitro are described. The first method is the cell wound closure assay that measures cell motility. The second method is the transwell migration and invasion assay that assesses the chemotactic and invasive capacity of cells.

נדידת תאים במבחנה ומבחני פלישה

Migration is a key property of live cells and critical for normal development, immune response, and disease processes such as cancer metastasis and ...

Correlating Gene-specific DNA Methylation Changes with Expression and Transcriptional Activity of Astrocytic KCNJ10 (Kir4.1)

DNA methylation serves to regulate gene expression through the covalent attachment of a methyl group onto the C5 position of a cytosine in a cytosine-guanine dinucleotide. While DNA methylation provides long-lasting and stable changes in gene expression, patterns and levels of DNA methylation are also subject to change based on a variety of signals and stimuli. As such, DNA methylation functions as a powerful and dynamic regulator of gene expression. The study of neuroepigenetics has revealed a variety of physiological and pathological states that are associated with both global and gene-specific changes in DNA methylation. Specifically, striking correlations between changes in gene expression and DNA methylation exist in neuropsychiatric and neurodegenerative disorders, during synaptic plasticity, and following CNS injury. However, as the field of neuroepigenetics continues to expand its understanding of the role of DNA methylation in CNS physiology, delineating causal relationships in regards to changes in gene expression and DNA methylation are essential. Moreover, in regards to the larger field of neuroscience, the presence of vast region and cell-specific differences requires techniques that address these variances when studying the transcriptome, proteome, and epigenome. Here we describe FACS sorting of cortical astrocytes that allows for subsequent examination of a both RNA transcription and DNA methylation. Furthermore, we detail a technique to examine DNA methylation, methylation sensitive high resolution melt analysis (MS-HRMA) as well as a luciferase promoter assay. Through the use of these combined techniques one is able to not only explore correlative changes between DNA methylation and gene expression, but also directly assess if changes in the DNA methylation status of a given gene region are sufficient to affect transcriptional activity.

Correlating Gene-specific DNA Methylation Changes with Expression and Transcriptional Activity of Astrocytic KCNJ10 Kir4.1

DNA methylation is capable of maintaining stable levels of gene expression as well as allowing for dynamic changes in gene expression in response to a variety of stimuli. We detail techniques that allow the study of gene-specific changes in DNA methylation and the effect of these changes on gene expression.

התאמת שינויים גנטיים ספציפי DNA מתילציה עם ביטוי ותעתיק פעילות של astrocytic<em&gt; KCNJ10</em&gt; (Kir4.1)

DNA methylation serves to regulate gene expression through the covalent attachment of a methyl group onto the C5 position of a cytosine in a ...

Applications of the Single-probe: Mass Spectrometry Imaging and Single Cell Analysis under Ambient Conditions

Mass spectrometry imaging (MSI) and in-situ single cell mass spectrometry (SCMS) analysis under ambient conditions are two emerging fields with great potential for the detailed mass spectrometry (MS) analysis of biomolecules from biological samples. The single-probe, a miniaturized device with integrated sampling and ionization capabilities, is capable of performing both ambient MSI and in-situ SCMS analysis. For ambient MSI, the single-probe uses surface micro-extraction to continually conduct MS analysis of the sample, and this technique allows the creation of MS images with high spatial resolution (8.5 &#181;m) from biological samples such as mouse brain and kidney sections. Ambient MSI has the advantage that little to no sample preparation is needed before the analysis, which reduces the amount of potential artifacts present in data acquisition and allows a more representative analysis of the sample to be acquired. For in-situ SCMS, the single-probe tip can be directly inserted into live eukaryotic cells such as HeLa cells, due to the small sampling tip size (&lt; 10 &#181;m), and this technique is capable of detecting a wide range of metabolites inside individual cells at near real-time. SCMS enables a greater sensitivity and accuracy of chemical information to be acquired at the single cell level, which could improve our understanding of biological processes at a more fundamental level than previously possible. The single-probe device can be potentially coupled with a variety of mass spectrometers for broad ranges of MSI and SCMS studies.

Here, we present protocols to perform both ambient mass spectrometry imaging (MSI) of tissues and in-situ live single cell MS (SCMS) analysis using the single-probe, which is a miniaturized multifunctional device for MS analysis.

יישומים של-הבדיקה הבודדה: הדמיה ספקטרומטריית מסה וניתוח תא יחיד בתנאי הסביבה

Mass spectrometry imaging (MSI) and in-situ single cell mass spectrometry (SCMS) analysis under ambient conditions are two emerging fields with great ...

Dissection and Flat-mounting of the Threespine Stickleback Branchial Skeleton

The posterior pharyngeal segments of the vertebrate head give rise to the branchial skeleton, the primary site of food processing in fish. The morphology of the fish branchial skeleton is matched to a species' diet. Threespine stickleback fish (Gasterosteus aculeatus) have emerged as a model system to study the genetic and developmental basis of evolved differences in a variety of traits. Marine populations of sticklebacks have repeatedly colonized countless new freshwater lakes and creeks. Adaptation to the new diet in these freshwater environments likely underlies a series of craniofacial changes that have evolved repeatedly in independently derived freshwater populations. These include three major patterning changes to the branchial skeleton: reductions in the number and length of gill raker bones, increases in pharyngeal tooth number, and increased branchial bone lengths. Here we describe a detailed protocol to dissect and flat-mount the internal branchial skeleton in threespine stickleback fish. Dissection of the entire three-dimensional branchial skeleton and mounting it flat into a largely two-dimensional prep allows for the easy visualization and quantification of branchial skeleton morphology. This dissection method is inexpensive, fast, relatively easy, and applicable to a wide variety of fish species. In sticklebacks, this efficient method allows the quantification of skeletal morphology in genetic crosses to map genomic regions controlling craniofacial patterning.

The branchial skeleton, including gill rakers, pharyngeal teeth, and branchial bones, serves as the primary site of food processing in most fish. Here we describe a protocol to dissect and flat-mount this internal skeleton in threespine sticklebacks. This method is also applicable to a variety of other fish species.

Dissection ו-הרכבה שטוחה של שלד Threespine קוצן branchial

The posterior pharyngeal segments of the vertebrate head give rise to the branchial skeleton, the primary site of food processing in fish. The morphology ...

Techniques to Induce and Quantify Cellular Senescence

In response to cellular stress or damage, proliferating cells can induce a specific program that initiates a state of long-term cell-cycle arrest, termed cellular senescence. Accumulation of senescent cells occurs with organismal aging and through continual culturing in vitro. Senescent cells influence many biological processes, including embryonic development, tissue repair and regeneration, tumor suppression, and aging. Hallmarks of senescent cells include, but are not limited to, increased senescence-associated &#946;-galactosidase activity (SA-&#946;-gal); p16INK4A, p53, and p21 levels; higher levels of DNA damage, including &#947;-H2AX; the formation of Senescence-associated Heterochromatin Foci (SAHF); and the acquisition of a Senescence-associated Secretory Phenotype (SASP), a phenomenon characterized by the secretion of a number of pro-inflammatory cytokines and signaling molecules. Here, we describe protocols for both replicative and DNA damage-induced senescence in cultured cells. In addition, we highlight techniques to monitor the senescent phenotype using several senescence-associated markers, including SA-&#946;-gal, &#947;-H2AX and SAHF staining, and to quantify protein and mRNA levels of cell cycle regulators and SASP factors. These methods can be applied to the assessment of senescence in various models and tissues.

Cellular senescence, the irreversible state of cell-cycle arrest, can be induced by various cellular stresses. Here, we describe protocols to induce cellular senescence and methods to assess markers of senescence.

טכניקות כדי להשרות ולכמת סלולר הזדקנות

In response to cellular stress or damage, proliferating cells can induce a specific program that initiates a state of long-term cell-cycle arrest, termed ...

In Vitro SUMOylation Assay to Study SUMO E3 Ligase Activity

Small ubiquitin-like modifier (SUMO) modification is an important post-translational modification (PTM) that mediates signal transduction primarily through modulating protein-protein interactions. Similar to ubiquitin modification, SUMOylation is directed by a sequential enzyme cascade including E1-activating enzyme (SAE1/SAE2), E2-conjugation enzyme (Ubc9), and E3-ligase (i.e., PIAS family, RanBP2, and Pc2). However, different from ubiquitination, an E3 ligase is non-essential for the reaction but does provide precision and efficacy for SUMO conjugation. Proteins modified by SUMOylation can be identified by in vivo assay via immunoprecipitation with substrate-specific antibodies and immunoblotting with SUMO-specific antibodies. However, the demonstration of protein SUMO E3 ligase activity requires in vitro reconstitution of SUMOylation assays using purified enzymes, substrate, and SUMO proteins. Since in the in vitro reactions, usually SAE1/SAE2 and Ubc9, alone are sufficient for SUMO conjugation, enhancement of SUMOylation by a putative E3 ligase is not always easy to detect. Here, we describe a modified in vitro SUMOylation protocol that consistently identifies SUMO modification using an in vitro reconstituted system. A step-by-step protocol to purify catalytically active K-bZIP, a viral SUMO-2/3 E3 ligase, is also presented. The SUMOylation activities of the purified K-bZIP are shown on p53, a well-known target of SUMO. This protocol can not only be employed for elucidating novel SUMO E3 ligases, but also for revealing their SUMO paralog specificity.

In Vitro SUMOylation Assay to Study SUMO E3 Ligase Activity

Unlike ubiquitin ligases, few E3 SUMO ligases have been identified. This modified in vitro SUMOylation protocol is able to identify novel SUMO E3 ligases by an in vitro reconstitution assay.

במבחנה SUMOylation Assay ללמוד סומו E3 ליגאז פעילות

Small ubiquitin-like modifier (SUMO) modification is an important post-translational modification (PTM) that mediates signal transduction primarily ...