우리는 조 엘 Sanneman와 박사 Philine Wangemann에 의해 캔자스 주립 대학 대학의 수의학,이 기술을 개발 하기 위해 노력에의 그들의 지원에 대 한 자금 Confocal 현미경 코어의 감사 합니다. pCBASceI 마리아 Jasin (Addgene 플라스 미드 # 26477)에서 선물 했다 30. U2OS 박사-GFP 셀 마리아 Jasin18종류 선물 했다.

제발 참고,이 프로토콜은 작성 된-SceI 인식 사이트18를 포함 하는 U2OS 세포. 셀은 U2OS 필요가 없습니다 하지만-SceI 사이트를 포함 해야 합니다. 프로토콜 조정 (예를 들어, 셀 시드 및 보육 시간) 되도록 할 수 있습니다 사용 하는 세포의 종류에 따라.
1. 정의 DSB 수리 복잡 한 대형의 활동
<ol><li>Confluent 85-90%까지 10cm 조직 문화 접시에 U20S DRGFP 세포를 성장 한다.</li>
	<li>미디어를 제거 하 고 2 분에 대 한 EDTA의 3 mL에서 실 온 (RT)에서 품 어.</li>
	<li>트립 신 1 mL를 EDTA를 대체 하 고 5 분 확인 셀에서 현미경으로 접시의 표면에서 분리는 37 ° C에서 품 어. 5 mL의 Dulbecco의 수정이 글 중간 (DMEM) 10% 태아 둔감 한 혈 청 (FBS)와 1% 페니실린/스 보충 된 트립 신을 무력화.</li>
	<li>이 정지는 hemocytometer trypan 블루 제외 메서드를 사용 하 여 셀의 농도 결정 합니다.</li>
	<li>시드 6 x 103 유리 하단 96 잘 접시 200 µ L에 셀/잘. 또는, 12 m m coverslips에 8 mL에 씨앗 4 x 106 전지 10 cm 접시에 배치합니다. 참고: 각 잘 또는 coverslip 컨트롤을 포함 하 여 한 번 포인트를 나타냅니다.</li>
	<li>37 ° C, 5% CO2에서 하룻밤 세포 성장.</li>
	<li>유도 하는 DSBs
	<ol>
<li>H2O2 DMEM + 10%와 25 µ M의 농도를 희석 96 잘 접시/10 cm 접시에서 미디어 바꿉니다 FBS와 1 시간 동안 37 ° C에서 품 어.</li>
		<li>워시 PBS x 1 3 x와 신선한 DMEM 바꿀 보충 10 %FBS 1% 페니실린/스 셀. 0, 1, 4, 8, 24, 37 ° C에서 48 h. 확인 H2O2 의 신선한 희석 각 실험을 위해 사용 되는 셀을 품 어. 참고: 여기에 사용 된 H2O2 농도에서 세포를 죽이 피하기 위해, 충분히 apoptosis와 노화 세포의 대량 피할 것 이다 그런 손상의 복용량 낮은 인지 확인 합니다. 복구 프로세스를 관찰 하는 것이 중요 하다입니다. 이 최고의 복용량의 범위에 감도 측정 하 여 이루어집니다. MTT 분석 결과 또는 사용할 수 있는 과산화 수소의 최소 농도 결정 하기 위해 다른 세포 생존 능력 분석 실험을 수행 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>담합 및 셀 permeabilizing
	<ol>
<li>3 번 1 x PBS로 세포 세척. coverslip 각 시간 지점에 대 한 10 cm 접시에서 제거 하 고 해결을 위한 24-잘 접시의 단일 우물에. 바늘과 포 셉을 사용 하 여 조심 스럽게 제거 하는 coverslip 고 coverslip 표면에서 세포를 긁힘 방지.</li>
		<li>H2O2 노출 및 신선한 DMEM 교체 (0, 1, 4, 8, 24, 및 48 h)의 1 시간 후에 시간을 지정 하는 셀에 4 %paraformaldehyde (PFA)와 15 분 동안 배양 하 여 수정.</li>
		<li>고정된 coverslips PBS로 3 회 세척. 1 x PBS에 희석 0.5% 비 이온 세제로 세포를 permeabilize. PBS 가진 3 배를 세척 하기 전에 RT에서 15 분 동안 품 어. 참고: 후에 permeabilization, coverslips의 저장 가능 하다 PBS에 4 ° C에서 적어도 일주일 동안.</li>
	</ol></li>
	<li>복잡 한 시각화를 복구
	<ol>
<li>3% 소 혈 청 알 부 민 (BSA)과 0.1% 비 이온 세제 1 x PBS에 희석의 솔루션에 96 잘 접시/coverslips 차단 (3 %BSA 솔루션) 실시간에서 1 h</li>
		<li>관심, RT에서 1 h 3 %BSA 솔루션에서 제조업체의 사양에 따라 1 x PBS로 3 회 세척 하기 전에 희석의 수리 단백질을 대상으로 1 차 항 체로 품 어.</li>
		<li>이차 항 체 3 %BSA 솔루션에서 제조 업체의 프로토콜에 따라 희석 된 96 잘 접시/coverslips를 품 어. 확인 하는 보조 fluorophores 겹치는 구동 또는 없는 방출 스펙트럼.</li>
		<li>셀 PBS 3 시간을 세척 후 추가 DAPI, 1 x PBS에 제조업체의 사양에 따라 희석 하 고 5 분 RT에서 품 어.</li>
		<li>아래 셀 쪽 얼굴 확인 하 장착 에이전트의 드롭 슬라이드에 coverslips를 탑재 합니다. coverslips를 신중 하 게 누르고 닦기와 어떤 초과 설치 에이전트를 흡수.</li>
		<li>투명 매니큐어 빠른 건조와 coverslips를 밀봉 하 고 슬라이드 coverslip의 완전 한 도장 합니다.</li>
		<li>실험으로 편견을 소개 하는 피하기 위해 DAPI 채널 (관심사의 DNA 복구 유전자에서 신호)와 다른 채널 앞에 초점을 맞춤 으로써 confocal 현미경 이미지를 가져가 라.</li>
		<li>또는, 이미지 Z-섹션의 원하는 영역을 복용 하 고 모든 감지 foci 시각화 하는 단일 평면에 이미지를 응축 하 여 취득 될 수 있다. 참고: DSB 해상도 또는 관심사의 단백질은 시간 포인트 선택에 나타나지 않으면, 결정 DSBs 처음 시간 포인트의 넓은 범위를 선택 하 여 해결 하는 경우 (0-48 h 후 DSB 유도). 관심의 시간 포인트 DSB 유도 방법 및 관심사의 수리 단백질에 의해 달라 집니다.</li>
	</ol></li>
	<li>ImageJ는 무료 소프트웨어를 사용 하 여 면역 형광 현미경 이미지에 핵을 정의. 참고: 현미경 이미지를 열려면 바이오 포맷 플러그인 ImageJ에 설치 되어야 합니다.<ol>
<li>ImageJ의 "플러그인" 도구 모음에서 confocal 이미지 (.czi 또는.tif) ImageJ 창에 이미지 파일을 드래그 하거나 "바이오 형식 가져오기"를 선택 하 여 엽니다. 참고: "바이오 형식 가져오기 옵션" 창이 나타납니다.</li>
		<li>"분할 채널" 제정 DAPI와 "바이오 형식 가져오기 옵션" 창에서 형광 이미지 이미지 분할을 선택 합니다.</li>
		<li>드롭 다운 메뉴에서 "색상 옵션"에서 "Colorized"를 선택 합니다. DAPI와 히스톤 H2AX를 엽니다 "확인"을 선택 합니다 (H2AX)로 windows를 별도 영상과 DAPI 이미지를 선택 하십시오.</li>
		<li>"이미지" 도구 모음 및 핵을 선택 하는 "조정 임계값" 옵션을 선택 합니다. 참고: "임계값" 창이 나타납니다.</li>
		<li>오른쪽에 "임계값" 윈도우의 하단 표시줄을 완전히 밀어 이미지 임계값을 조정 합니다. 핵 뚜렷한 윤곽선과 배경 블랙 완전 빨간색 표시 될 때까지 가기 막대를 조정 합니다. 선택 하지 않으면 적용. "임계값 조정" 창을 닫습니다.</li>
		<li>"분석" 도구 모음 및 "입자 분석" 옵션을 선택 합니다. 화면에 나타나는 "입자 분석" 창을 참조 하십시오.</li>
		<li>핵의 최소 크기를 입력 합니다. 참고: 입력 크기 아래 입자 핵으로 계산 하지 않습니다.</li>
		<li>"보기" 드롭다운 메뉴에서 "설명"을 선택 합니다. "관리자 추가" 옵션을 선택 합니다. "ROI 관리자" 창을 엽니다 "확인"을 클릭 합니다. 참고: 핵의 윤곽선은 별도 창에 표시 됩니다.</li>
		<li>"ROI 관리자" 창에서 선택할 수 있는 핵에 번호를 할당 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>ImageJ를 사용 하 여 면역 형광 현미경 이미지에 H2AX foci 계량.
	<ol>
<li>"H2AX" foci 창 (물 붙일 활용 된 이차 항 체)를 선택 합니다. 다음, "프로세스" 도구 모음을 선택 하 고 "맥시 마 찾기"는 핵 내에서 포커스를 찾을 수를 선택 합니다. 참고: "맥시 마 찾기" 창이 열립니다.</li>
		<li>"출력 형식" 드롭 다운 메뉴에서 "단일 포인트" 옵션을 선택 하 고 "미리 보기 위치 선택"을 선택 맥시 마/foci 시각화. "잡음" 허용치 이미지 (그림 1)의 형광 강도 따라 입력 합니다. 작은 검은 점 들과 흰색 창의 모양을 확인 합니다. 참고:이 점을 고 H2AX foci/맥시 마 검색 된 나타냅니다. 소음 허용 오차 값 분석 되 고 모든 이미지에 대 한 상수 유지 되어야 합니다. 낮은/높은 소음 허용 오차는 핵 내에서 너무 많은/몇 맥시 마 (포커스)를 묘사 하 고 핵 내의 foci의 정확한 표현 되지 않습니다.</li>
		<li>핵을 H2AX foci 해야 합니다 측정할 수에 대 한 "투자 수익 관리자" 창에서 선택 합니다. "모두 표시" 옵션을 선택 하 여 모든 핵을 선택 합니다.</li>
		<li>맥시 마/foci 선택한 핵 내에서 수를 측정 하는 "측정"을 선택 합니다. 참고: 맥시 마/foci 수 255, 즉의 배수로 표시, 하나의 최대 255의 "RawIntDen" (통합된 밀도) 읽기.</li>
		<li>"RawIntDen" 값을 복사 하 고 데이터 분석을 위한 소프트웨어에 붙여 넣어.</li>
	</ol></li>
</ol>2. 오랫동안 이중 가닥 DNA 틈에 지역화 분석
<ol><li>96 잘 접시/coverslips 설명 섹션 1.1와 1.2에 시드 셀.</li>
	<li>
이중 가닥 DNA 틈의 유도
	<ol>
<li>제조업체의 사양에 따라 지질에 기초를 둔 transfection 시 약을 사용 하 여-SceI 식 벡터와 셀 transfect. Transfection endonuclease 식 최대화 하기 후 24-72 h를 기다립니다. 단 수 큰 핵 γ-H2AX 초점 세포를 찾아 transfection는 성공 했는지 확인 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
이미지의 획득
	<ol>
<li>수정, permeabilize, 차단, 그리고 1.8 섹션에 설명 된 대로 96 잘 접시/coverslips 세척.</li>
		<li>공동 γ H2AX와 관심의 수리 단백질에 대 한 항 체와 세포를 품 어 (여기, RAD51에 대 한 1 차적인 항 체 사용) 3 %BSA 솔루션에서 제조업체의 사양에 따라 희석.</li>
		<li>96 잘 접시/coverslips 1 x PBS로 3 회 세척. 이차 항 체 3 %BSA 솔루션에서 제조 업체의 프로토콜에 따라 희석 된 96 잘 접시/coverslips를 품 어. 확인 하는 보조 fluorophores 겹치는 구동 또는 없는 방출 스펙트럼.</li>
		<li>큰 핵 γ H2AX 포커스가 있는 셀을 식별 합니다. 만을 편견을 피하기 위해 이러한 셀의 사진을 찍을.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
오랫동안 SceI의 분석 유도 포커스
	<ol>
<li>큰 γ-H2AX foci 및 관심사의 수리 단백질의 공동 화 된 foci 있는 셀 개수를 계산 하 여 오랫동안 포커스를 수동으로 분석.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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저자는 공개 없다.

DNA의 분석 손상 수리 일반적 이며 이중 가닥 DNA 틈의 수리 구체적으로 연구의 활성 영역 그 결과 기본적인 생물학6,20tumorigenesis 범위 때문에. 이 원고 세부 사항 정확 하 게 dissects 시간 기대,이 방법을 통해 DSBs 해상도 RAD51 및 γ-H2AX 단백질의 기여 하는 방식 명료 DSBs14수리 단백질의 추가 기능을 사용할 수 있습니다. 복구 활동의 비교와, ...

매일, 모든 세포는 인체에는 약된 10, 000으로 포 격 된다 DNA 장애1. 이 생존의 위협을 셀 뿐만 아니라 돌연변이, 발암에 대 한 위험에서 우리를 박 았 죽음. 게놈 충실도 보호 하기 위해 포유류 세포는 복잡 한 일련의 단백질 연결 및 수정 된 DNA 손상 응답 하 진화 했다. 이 응답은 여러 통로, DNA 손상 응답 (DDR)2,3로 총칭으로 구성 됩니다. DNA 병 변, 일시적으로 그리고 공간 조정에 DNA 수 선 단백질의 축적은 DDR에 의하여 이루어져 있다. DDR 자주 전파 또는 손상 된 DNA2,,45의 복제 하는 동안 발생할 수 있는 손상의 강화를 피하기 위해 세포 주기 검거를 유도 합니다. 차례 차례로, 그것은 또한 수리 완료 된 후 복구 단지를 분리 하 여 세포 주기 검거를 세포 생존에 필요한.
DNA 손상의 다양 한 종류 중에서 DSBs는 가장 해로운. DSBs 복구 실패 염색체 재배열 또는 전체 염색체 팔의 손실과 같은 대규모 삭제 될 수 있습니다. DSBs 수리 두 경로6,,78으로 분할 된다. 동종 재결합 (HR) 필요 자매 염색체 DNA 템플렛으로 사용 하 여 따라서 늦은 S와 G2/M 단계의 세포 주기9,10로 제한 됩니다. 비 동종 끝 결합 (NHEJ) 이러한 제한에는 없습니다 하지만 DSBs11,12복구 때 작은 삭제를 발생할 수 있습니다.
DSB 특히 수리와 DDR 일반적 조사의 활성 영역이 있습니다. 편리 하 게 분리 된 경로에 조직 되 고에 불구 하 고 중복의 큰 거래가 이다. 실제로, 많은 단백질 (BRCA1, BRCA2, 그리고 예를 들어 복잡 한 RPA) 여러 경로13,14,,1516에서 포함 된다. 한 통로 의해 병 변의 수리는 다른 통로14에 의해 복구 해야 하는 중간 손상으로 이어질 수 있습니다. 필요한 시간의 정확한 금액에 대 한 올바른 위치에 올바른 단백질 보충의 그들의 복잡 한 작업을 함께 이러한 통로의 하나는 다중 계층 규제 프로세스를 필요 합니다.
최근 보고서는 수리 복잡 한 형성, 해상도 및 지역화 각각 별도로 수 장애인된17으로 DDR의 복잡 한을 강조 한다. 다음과 같은 프로토콜의 전반적인 목표는 DSB를 복구 하는 세포의 능력이 결정적으로 부. 면역 형광 검사 현미경 검사 법을 사용 하 여, 손상의 사이트에서 수리 단백질의 축적 DSBs의 유도 따라 대표적인 시간 지점에서 구상 될 수 있다.
이 기술은 일반적으로 사용 되는 방법에 몇 가지 장점이 있습니다. 자주, 수리 한 번 포인트에서 조사 하 고 어셈블리의 동적 과정과 수리 단지의 분리를 나타내는 능력입니다. 전체 해상도로 초기 활성화에서 복구의 전체 범위를 관찰 하면 수리에서 지연 완전 한 금지로 오인 하지. 반대로, 그것은 했다 응답을 비활성화 수 있는 수리 응답의 감 응 작용 정상 또는 과도 한 정품 인증으로 오인 하지 보장 합니다.
그러나 지연된 단백질 복잡 한 형성 및 복구 단백질의 잘못 지역화, 수 없습니다 명확 하 게 구별 될이 방식으로. 확인 하려면 복구 단백질 대 잘못 지역화 된 그들의 지 방화에 지연, "오랫동안" DSB 세포질 DNA의 효소 분열을 통해 도입 수 있습니다. 결과 병 변 수리는, 뚜렷한 큰 핵 수리 초점 고 모집에서 시간 제한을 제거 때마다 recut 이다. 이 드문 절단 endonuclease (예를 들어, SceI) 오랫동안 DSB를 유발을 사용 하 여 기존 접근 방식을 수정 하 여 구현할 수 있습니다. DSBs의 장 수는 면역 형광 검사 현미경 검사 법에 의해 애매 수리 단백질의 시각화 수 있습니다. 또한 향상 된 풍부는 탐지 항 체 품질, 덜 공부 단백질 DNA 복구에 영향을 미치고로 식별 하는 경우 도움이 될 수 있는 기능에에서 제한에 의해 방해 된다 때 시각화를 향상 수 있습니다.
특히, 우리는 무료 이미지 처리 및 분석 소프트웨어 (예를 들어, ImageJ)에 대 한 명시적인 지침을 제공합니다. 이미지 분석, DNA 손상 복구를 심문을 열고 주요 금융 장벽을 제거 합니다.

<table><tbody><tr><td>12 mm Coverslips</td><td>VWR</td><td>89015-725</td><td></td></tr><tr><td>16% Paraformaldehyde (PFA)</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>28908</td><td></td></tr><tr><td>24-well plate</td><td>VWR</td><td>82050-892</td><td></td></tr><tr><td>96-well glass bottom plate</td><td>Cellvis</td><td>P96-1.5H-N</td><td></td></tr><tr><td>Anti-H2AX Alexa488</td><td>EMD Millipore</td><td>05-636-AF488</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Rad51 (D4B10)&amp;nbsp;</td><td>Cell Signaling Technology</td><td>8875S</td><td></td></tr><tr><td>Bio-formats plugin for ImageJ</td><td>National Institute of Health (NIH)&amp;nbsp;</td><td></td><td>https://imagej.nih.gov/ij/plugins/index.html</td></tr><tr><td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td><td>VWR</td><td>97061-416</td><td></td></tr><tr><td>DAPI</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>D1306</td><td></td></tr><tr><td>DMEM, High Glucose</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>12100046</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Invitrogen</td><td>15576-028</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum (FBS)</td><td>VWR</td><td>89510-194</td><td></td></tr><tr><td>Goat Anti-Rabbit IgG Alexa594</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>&amp;nbsp;A-11012&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen Peroxide</td><td>sigma-Aldrich</td><td>216763-100ML</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ Software</td><td>National Institute of Health (NIH)&amp;nbsp;</td><td></td><td>https://imagej.nih.gov/ij/</td></tr><tr><td>I-SceI Expression Vector</td><td>Addgene</td><td>26477</td><td></td></tr><tr><td>Nail Polish- Insta Dri</td><td>Sally and Hansen</td><td>Clearly Quick (103)</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate Buffered Saline (PBS)</td><td>Bio Basic</td><td>PD8117</td><td></td></tr><tr><td>ProLong Gold Antifade Reagent</td><td>Life Technologies</td><td>P36930</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>X100-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T4049-500ML</td><td></td></tr><tr><td>TurboFect Transfection Reagent</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>R0531</td><td></td></tr><tr><td>Tween-20</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP337-500</td><td></td></tr></tbody></table>

characterizing dna repair processes at transient and long-lasting double-strand dna breaks by immunofluorescence microscopy

더블-좌초 틈 (DSBs) DNA의 복구는 매우 조정된 과정, 형성 및 다중 단백질 수리 단지의 해상도 필요로. 이 프로세스는 협회를 홍보 하는 단백질의 무수 한와이 병 변이 단백질의 분열에 의해 통제 된다. 단백질의 광대 한 도서관의 기능 화면 수행 하는 능력에 큰 부분에 감사 합니다, 이중 가닥 DNA 틈 수리에 필요한 유전자의 큰 감사 이다. 종종 녹아웃 또는 화학 억제 물 스크린 DSB 수리에 필요한 단백질에 대 한 표식으로 증가 독성을 사용 하 여 복구 프로세스에 관련 된 단백질을 식별 합니다. 하지만 게놈 충실도 유지에 관련 된 식별 소설 세포질 단백질에 대 한 유용한 기능 분석 관심사의 단백질 지역화, 형성, 또는 수리 복합물의 해결책을 촉진 하는 여부의 결정을 필요로 합니다.
수리 단백질의 축적 면역 형광 검사 현미경 검사 법에 의해 고유 핵 foci로 쉽게 감지 수 있습니다. 따라서, 협회 및 DNA 손상의 사이트에이 단백질의 분열 이중 가닥 DNA 틈의 유도 후 이러한 핵 foci 대표 간격으로 관찰 하 여 액세스할 수 있습니다. 이 방법은 또한 수리 결함 수리에서 불완전 지연으로 동시에 발생 하지 않습니다 경우 잘못 지역화 된 복구 요소 단백질를 식별할 수 있습니다. 이 시나리오에서는 긴-지속 이중 가닥 DNA 휴식 했다 효소에 대 한 인식 사이트 세포 게놈으로 통합 되어 셀에 드문 절단 endonuclease (예를 들어, SceI)으로 표현 하 여 설계 수 있다. 결과 병 변 특히 충실 한 수리 효소의 인식 사이트, 분열의 또 다른 라운드를 메시지를 다시 것입니다 해결 하기 어렵다. 그 결과, 수리의 속도에 차이 제거 됩니다. 수리 단지 형성 하지는 경우 지역화 장애가 되어 있다. 이 프로토콜 수리 단백질 지 방화 뿐만 아니라 복구 속도 론 변경 내용을 식별 하는 데 필요한 방법론을 설명 합니다.

그림 1 은 맥시 마/foci 정량화 ImageJ를 사용 하 여에 대 한 올바른 잡음 차별의 선택을 묘사 한다. DAPI의 병합 된 이미지 및 복구 단백질의 왼쪽된 패널에 있습니다. 그림 1A 90의 잡음 차별 보여준다 고 foci의 정확한 수를 표시 합니다. 핵 가장자리 (분홍색 화살표 표시)와 포커스 (노란색 화살표가 그려져) 핵 외부에 정량화 하는 동?...

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Characterizing DNA Repair Processes at Transient and Long-lasting Double-strand DNA Breaks by Immunofluorescence Microscopy

이중 가닥 DNA 틈의 수리 후 병 변 해결 뿐만 아니라 휴식, 하지만 또한 그들의 해상도에 선 단지의 형성을 필요로 역동적인 과정 이다. 여기, 사용 면역 형광 검사 현미경 검사 법 과도 하 고 오래 견 딘 더블-좌초 휴식을 위한 도구로 서이 게놈 유지 관리 메커니즘을 해 부 합니다.

면역 형광 검사 현미경 검사 법에 의해 변이 및 긴-지속 이중 가닥 DNA 틈에 DNA 복구 과정을 특성화

The repair of double-stranded breaks (DSBs) in DNA is a highly coordinated process, necessitating the formation and resolution of multi-protein repair ...

characterizing-dna-repair-processes-at-transient-long-lasting-double

Research

JoVE Journal

Cancer Research

9.0K 조회수.  Kansas State University. 이중 가닥 DNA 틈의 수리 후 병 변 해결 뿐만 아니라 휴식, 하지만 또한 그들의 해상도에 선 단지의 형성을 필요로 역동적인 과정 이다. 여기, 사용 면역 형광 검사 현미경 검사 법 과도 하 고 오래 견 딘 더블-좌초 휴식을 위한 도구로 서이 게놈 유지 관리 메커니즘을 해 부 합니다.

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Application of Laser Micro-irradiation for Examination of Single and Double Strand Break Repair in Mammalian Cells

Highly coordinated DNA repair pathways exist to detect, excise and replace damaged DNA bases, and coordinate repair of DNA strand breaks. While molecular biology techniques have clarified structure, enzymatic functions, and kinetics of repair proteins, there is still a need to understand how repair is coordinated within the nucleus. Laser micro-irradiation offers a powerful tool for inducing DNA damage and monitoring the recruitment of repair proteins. Induction of DNA damage by laser micro-irradiation can occur with a range of wavelengths, and users can reliably induce single strand breaks, base lesions and double strand breaks with a range of doses. Here, laser micro-irradiation is used to examine repair of single and double strand breaks induced by two common confocal laser wavelengths, 355 nm and 405 nm. Further, proper characterization of the applied laser dose for inducing specific damage mixtures is described, so users can reproducibly perform laser micro-irradiation data acquisition and analysis.

Confocal fluorescence microscopy and laser micro-irradiation offer tools for inducing DNA damage and monitoring the response of DNA repair proteins in selected sub-nuclear areas. This technique has significantly advanced our knowledge of damage detection, signaling, and recruitment. This manuscript demonstrates these technologies to examine single and double strand break repair.

단일의 검사 및 포유류 세포에서 이중 가닥 브레이크 수리에 대 한 레이저 마이크로-방사선의 응용

Highly coordinated DNA repair pathways exist to detect, excise and replace damaged DNA bases, and coordinate repair of DNA strand breaks. While molecular ...

연구

암 연구학

Detection and Visualization of DNA Damage-induced Protein Complexes in Suspension Cell Cultures Using the Proximity Ligation Assay

The DNA damage response orchestrates the repair of DNA lesions that occur spontaneously, are caused by genotoxic stress, or appear in the context of programmed DNA breaks in lymphocytes. The Ataxia-Telangiectasia Mutated kinase (ATM), ATM- and Rad3-Related kinase (ATR) and the catalytic subunit of DNA-dependent Protein Kinase (DNA-PKcs) are among the first that are activated upon induction of DNA damage, and are central regulators of a network that controls DNA repair, apoptosis and cell survival. As part of a tumor-suppressive pathway, ATM and ATR activate p53 through phosphorylation, thereby regulating the transcriptional activity of p53. DNA damage also results in the formation of so-called ionizing radiation-induced foci (IRIF) that represent complexes of DNA damage sensor and repair proteins that accumulate at the sites of DNA damage, which are visualized by fluorescence microscopy. Co-localization of proteins in IRIFs, however, does not necessarily imply direct protein-protein interactions, as the resolution of fluorescence microscopy is limited. 
In situ Proximity Ligation Assay (PLA) is a novel technique that allows the direct visualization of protein-protein interactions in cells and tissues with unprecedented specificity and sensitivity. This technique is based on the spatial proximity of specific antibodies binding to the proteins of interest. When the interrogated proteins are within ~40 nm an amplification reaction is triggered by oligonucleotides that are conjugated to the antibodies, and the amplification product is visualized by fluorescent labeling, yielding a signal that corresponds to the subcellular location of the interacting proteins. Using the established functional interaction between ATM and p53 as an example, it is demonstrated here how PLA can be used in suspension cell cultures to study the direct interactions between proteins that are integral parts of the DNA damage response.

Here, it is demonstrated how the in situ Proximity Ligation Assay (PLA) can be used to detect and visualize the direct protein-protein interactions between ATM and p53 in suspension cell cultures exposed to genotoxic stress.

Proximity Ligation Assay를 이용한 현탁 세포 배양에서의 DNA 손상 유발 단백질 복합체의 검출 및 가시화

The DNA damage response orchestrates the repair of DNA lesions that occur spontaneously, are caused by genotoxic stress, or appear in the context of ...

생화학

Immunofluorescence Microscopy of &#947;H2AX and 53BP1 for Analyzing the Formation and Repair of DNA Double-strand Breaks

DNA double-strand breaks (DSB) are serious DNA lesions. Analysis of the formation and repair of DSB is relevant in a broad spectrum of research areas including genome integrity, genotoxicity, radiation biology, aging, cancer, and drug development. In response to DSB, the histone H2AX is phosphorylated at Serine 139 in a region of several megabase pairs forming discrete nuclear foci detectable by immunofluorescence microscopy. In addition, 53BP1 (p53 binding protein 1) is another important DSB-responsive protein promoting repair of DSB by nonhomologous end-joining while preventing homologous recombination. According to the specific functions of &#947;H2AX and 53BP1, the combined analysis of &#947;H2AX and 53BP1 by immunofluorescence microscopy may be a reasonable approach for a detailed analysis of DSB. This manuscript provides a step-by-step protocol supplemented with methodical notes for performing the technique. Specifically, the influence of the cell cycle on &#947;H2AX foci patterns is demonstrated in normal fibroblasts of the cell line NHDF. Further, the value of the &#947;H2AX foci as a biomarker is depicted in x-ray irradiated lymphocytes of a healthy individual. Finally, genetic instability is investigated in CD34+ cells of a patient with acute myeloid leukemia by immunofluorescence microscopy of &#947;H2AX and 53BP1.

This manuscript provides a protocol for the analysis of DNA double-strand breaks by immunofluorescence microscopy of &#947;H2AX and 53BP1.

ΓH2AX와 53BP1 형성 및 DNA 두 배 물가 틈의 수리 분석에 대 한 면역 형광 검사 현미경 검사 법

DNA double-strand breaks (DSB) are serious DNA lesions. Analysis of the formation and repair of DSB is relevant in a broad spectrum of research areas ...

Immunofluorescence Imaging of DNA Damage and Repair Foci in Human Colon Cancer Cells

The purpose of the manuscript is to provide a step-by-step protocol for performing immunofluorescence microscopy to study the radiation-induced DNA damage response induced by neutron-gamma mixed-beam used in boron neutron capture therapy (BNCT). Specifically, the proposed methodology is applied for the detection of repair proteins activation which can be visualized as foci using antibodies specific to DNA double-strand breaks (DNA-DSBs). DNA repair foci were assessed by immunofluorescence in colon cancer cells (HCT-116) after irradiation with the neutron-mixed beam. DNA-DSBs are the most genotoxic lesions and are repaired in mammalian cells by two major pathways: non-homologous end-joining pathway (NHEJ) and homologous recombination repair (HRR). The frequencies of foci, immunochemically stained, for commonly used markers in radiobiology like &#947;-H2AX, 53BP1 are associated with DNA-DSB number and are considered as efficient and sensitive markers for monitoring the induction and repair of DNA-DSBs. It was established that &#947;-H2AX foci attract repair proteins, leading to a higher concentration of repair factors near a DSB. To monitor DNA damage at the cellular level, immunofluorescence analysis for the presence of DNA-PKcs representative repair protein foci from the NHEJ pathway and Rad52 from the HRR pathway was planned. We have developed and introduced a reliable immunofluorescence staining protocol for the detection of radiation-induced DNA damage response with antibodies specific for repair factors from NHEJ and HRR pathways and observed radiation-induced foci (RIF). The proposed methodology can be used for investigating repair protein that is highly activated in the case of neutron-mixed beam radiation, thereby indicating the dominance of the repair pathway.

Radiation-induced DNA damage response activated by neutron mixed-beam used in boron neutron capture therapy (BNCT) has not been fully established. This protocol provides a step-by-step procedure to detect radiation-induced foci (RIF) of repair proteins by immunofluorescence staining in human colon cancer cell lines after irradiation with the neutron-mixed beam.

인간 결장 암 세포에 있는 DNA 손상 및 복구 Foci의 면역 형광 화상 진찰

The purpose of the manuscript is to provide a step-by-step protocol for performing immunofluorescence microscopy to study the radiation-induced DNA damage ...

Visualization of miniSOG Tagged DNA Repair Proteins in Combination with Electron Spectroscopic Imaging (ESI)

The limits to optical resolution and the challenge of identifying specific protein populations in transmission electron microscopy have been obstacles in cell biology. Many phenomena cannot be explained by in vitro analysis in simplified systems and need additional structural information in situ, particularly in the range between 1 nm and 0.1 &#181;m, in order to be fully understood. Here, electron spectroscopic imaging, a transmission electron microscopy technique that allows simultaneous mapping of the distribution of proteins and nucleic acids, and an expression tag, miniSOG, are combined to study the structure and organization of DNA double-strand break repair foci.

Visualization of miniSOG Tagged DNA Repair Proteins in Combination with Electron Spectroscopic Imaging ESI

Electron spectroscopic imaging can image and distinguish nucleic acid from protein at nanometer resolution. It can be combined with the miniSOG system, which is able to specifically label tagged proteins in transmission electron microscopy samples. We illustrate the use of these technologies using double-strand break repair foci as an example.

전자 분광 이미징과 결합 miniSOG 태그 DNA 복구 단백질의 시각화 (ESI)

The limits to optical resolution and the challenge of identifying specific protein populations in transmission electron microscopy have been obstacles in ...

생물학

Advanced Confocal Microscopy Techniques to Study Protein-protein Interactions and Kinetics at DNA Lesions

Local microirradiation with lasers represents a useful tool for studies of DNA-repair-related processes in live cells. Here, we describe a methodological approach to analyzing protein kinetics at DNA lesions over time or protein-protein interactions on locally microirradiated chromatin. We also show how to recognize individual phases of the cell cycle using the Fucci cellular system to study cell-cycle-dependent protein kinetics at DNA lesions. A methodological description of the use of two UV lasers (355 nm and 405 nm) to induce different types of DNA damage is also presented. Only the cells microirradiated by the 405-nm diode laser proceeded through mitosis normally and were devoid of cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs). We also show how microirradiated cells can be fixed at a given time point to perform immunodetection of the endogenous proteins of interest. For the DNA repair studies, we additionally describe the use of biophysical methods including FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) and FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) in cells with spontaneously occurring DNA damage foci. We also show an application of FLIM-FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) in experimental studies of protein-protein interactions.

Laser microirradiation is a useful tool for studies of DNA repair in living cells. A methodological approach for the use of UVA lasers to induce various DNA lesions is shown. We have optimized a method for local microirradiation that maintains the normal cell cycle; thus, irradiated cells proceed through mitosis.

고급 단백질 단백질 상호 작용 및 DNA 병 변에서 속도 론 연구에 Confocal 현미경 검사 법 기술

Local microirradiation with lasers represents a useful tool for studies of DNA-repair-related processes in live cells. Here, we describe a methodological ...

Visualization of DNA Repair Proteins Interaction by Immunofluorescence

Mammalian cells are constantly exposed to chemicals, radiations, and naturally occurring metabolic by-products, which create specific types of DNA insults. Genotoxic agents can damage the DNA backbone, break it, or modify the chemical nature of individual bases. Following DNA insult, DNA damage response (DDR) pathways are activated and proteins involved in the repair are recruited. A plethora of factors are involved in sensing the type of damage and activating the appropriate repair response. Failure to correctly activate and recruit DDR factors can lead to genomic instability, which underlies many human pathologies including cancer. Studies of DDR proteins can provide insights into genotoxic drug response and cellular mechanisms of drug resistance.
There are two major ways of visualizing&#160;proteins in vivo: direct observation, by tagging the protein of interest with a fluorescent protein and following it by live imaging, or indirect immunofluorescence on fixed samples. While visualization of fluorescently tagged proteins allows precise monitoring over time, direct tagging in N- or C-terminus can interfere with the protein localization or function. Observation of proteins in their unmodified, endogenous version is preferred. When DNA repair proteins are recruited to the DNA insult, their concentration increases locally and they form groups, or &#8220;foci&#8221;, that can be visualized by indirect immunofluorescence using specific antibodies.
Although detection of protein foci does not provide a definitive proof of direct interaction, co-localization of proteins in cells indicates that they regroup to the site of damage and can inform of the sequence of events required for complex formation. Careful analysis of foci spatial overlap in cells expressing wild type or mutant versions of a protein can provide precious clues on functional domains important for DNA repair function. Last, co-localization of proteins indicates possible direct interactions that can be verified by co-immunoprecipitation in cells, or direct pulldown using purified proteins.

Following DNA damage, human cells activate essential repair pathways to restore the integrity of their genome. Here, we describe the method of indirect immunofluorescence as a means to detect DNA repair proteins, analyze their spatial and temporal recruitment, and help interrogate protein-protein interaction at the sites of DNA damage.

면역형광에 의한 DNA 수리 단백질 상호작용의 시각화

Mammalian cells are constantly exposed to chemicals, radiations, and naturally occurring metabolic by-products, which create specific types of DNA ...

Visualizing and Quantifying Endonuclease-Based Site-Specific DNA Damage

Cells are continuously exposed to various DNA damaging agents, inducing different cellular responses. Applying biochemical and genetic approaches is essential in revealing cellular events associated with the recruitment and assembly of DNA repair complexes at the site of DNA damage. In the last few years, several powerful tools have been developed to induce site-specific DNA damage. Moreover, novel seminal techniques allow us to study these processes at the single-cell resolution level using both fixed and living cells. Although these techniques have been used to study various biological processes, herein we present the most widely used protocols in the field of DNA repair, Fluorescence Immunostaining (IF) and Chromatin Immunoprecipitation (ChIP), which in combination with endonuclease-based site-specific DNA damage make it possible to visualize and quantify the genomic occupancy of DNA repair factors in a directed and regulated fashion, respectively. These techniques provide powerful tools for the researchers to identify novel proteins bound to the damaged genomic locus as well as their post-translational modifications necessary for their fine-tune regulation during DNA repair.

This article introduces essential steps of immunostaining and chromatin immunoprecipitation. These protocols are commonly used to study DNA damage-related cellular processes and to visualize and quantify the recruitment of proteins implicated in DNA repair.

엔도누블레스 기반 사이트 별 DNA 손상을 시각화하고 정량화

Cells are continuously exposed to various DNA damaging agents, inducing different cellular responses. Applying biochemical and genetic approaches is ...

RPA2 면역형광 염색을 통한 G1 상 단일 가닥 DNA 병소 검출

Visualizing Single-Stranded DNA Foci in the G1 Phase of the Cell Cycle

DNA has dedicated cellular repair pathways capable of coping with lesions that could arise from both endogenous and/or exogenous sources. DNA repair necessitates collaboration between numerous proteins, responsible for covering a broad range of tasks from recognizing and signaling the presence of a DNA lesion to physically repairing it. During this process, tracks of single-stranded DNA (ssDNA) are often created, which are eventually filled by DNA polymerases. The nature of these ssDNA tracks (in terms of both length and number), along with the polymerase recruited to fill these gaps, are repair pathway-specific. The visualization of these ssDNA tracks can help us understand the complicated dynamics of DNA repair mechanisms.
This protocol provides a detailed method for the preparation of G1 synchronized cells to measure ssDNA foci formation upon genotoxic stress. Using an easy-to-utilize immunofluorescence approach, we visualize ssDNA by staining for RPA2, a component of the heterotrimeric replication protein A complex (RPA). RPA2 binds to and stabilizes ssDNA intermediates that arise upon genotoxic stress or replication to control DNA repair and DNA damage checkpoint activation. 5-Ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU) staining is used to visualize DNA replication to exclude any S phase cells. This protocol provides an alternative approach to the conventional, non-denaturing 5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU)-based assays and is better suited for the detection of ssDNA foci outside the S phase.

저자 스포트라이트: Visualizing Single-Stranded DNA During DNA repair for Therapeutic Insights (치료적 통찰력을 위한 DNA 복구 중 단일 가닥 DNA 시각화) 

The following protocol presents the detection of single-stranded DNA foci in the G1 phase of the cell cycle utilizing cell cycle synchronization followed by RPA2 immunofluorescent staining.

세포 주기의 G1 단계에서 단일 가닥 DNA 병소 시각화

DNA has dedicated cellular repair pathways capable of coping with lesions that could arise from both endogenous and/or exogenous sources. DNA repair ...

면역 형광 검사 현미경 검사 법에 의해 변이 및 긴-지속 이중 가닥 DNA 틈에 DNA 복구 과정을 특성화

요약

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단일의 검사 및 포유류 세포에서 이중 가닥 브레이크 수리에 대 한 레이저 마이크로-방사선의 응용

Proximity Ligation Assay를 이용한 현탁 세포 배양에서의 DNA 손상 유발 단백질 복합체의 검출 및 가시화

ΓH2AX와 53BP1 형성 및 DNA 두 배 물가 틈의 수리 분석에 대 한 면역 형광 검사 현미경 검사 법

인간 결장 암 세포에 있는 DNA 손상 및 복구 Foci의 면역 형광 화상 진찰

전자 분광 이미징과 결합 miniSOG 태그 DNA 복구 단백질의 시각화 (ESI)

고급 단백질 단백질 상호 작용 및 DNA 병 변에서 속도 론 연구에 Confocal 현미경 검사 법 기술

면역형광에 의한 DNA 수리 단백질 상호작용의 시각화

엔도누블레스 기반 사이트 별 DNA 손상을 시각화하고 정량화

세포 주기의 G1 단계에서 단일 가닥 DNA 병소 시각화

세포 주기의 G1 단계에서 단일 가닥 DNA 병소 시각화