Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Здесь мы описываем применение трехмерного восстановления флуоресценции после фотообесцвечивания (3D-FRAP) для анализа зависимого от щелевого перехода челнока miRNA. В отличие от общепринятых методов, 3D-FRAP позволяет количественно определять межклеточный перенос малых РНК в реальном времени с высоким пространственно-временным разрешением.
Малые антисмысловые РНК, такие как miRNA и siRNA, играют важную роль в клеточной физиологии и патологии и, более того, могут быть использованы в качестве терапевтических агентов для лечения нескольких заболеваний. Разработка новых инновационных стратегий терапии miRNA / siRNA основана на обширном знании основных механизмов. Недавние данные свидетельствуют о том, что небольшие РНК обмениваются между клетками в зависимом от щелевого соединения образом, тем самым индуцируя регуляторные эффекты гена в клетке-реципиенте. Молекулярно-биологические методы и проточный цитометрический анализ обычно используются для изучения межклеточного обмена miRNA. Однако эти методы не обеспечивают высокого временного разрешения, что необходимо при изучении щелевого взаимодействия молекул. Поэтому для исследования влияния miRNA / siRNA в качестве межклеточных сигнальных молекул необходимы новые инструменты, которые позволят проанализировать эти небольшие РНК на клеточном уровне. В настоящем протоколе описывается ap(3D-FRAP) микроскопии для выяснения взаимозависимого обмена молекул miRNA между сердечными клетками. Важно отметить, что этот простой и неинвазивный подход к визуализации живых клеток позволяет визуализировать и количественно измерять щелевую синхронизацию флуоресцентно меченных малых РНК в реальном времени с высоким пространственно-временным разрешением. Данные, полученные 3D-FRAP, подтверждают новый путь регуляции межклеточного гена, где небольшие РНК действуют как сигнальные молекулы внутри межклеточной сети.
Малые некодирующие РНК являются важными игроками в регуляции клеточных генов. Эти молекулы состоят из 20-25 нуклеотидов, которые связываются с специфической мишенью-мРНК, что приводит к блокировке трансляции или деградации мРНК 1 , 2 . Процесс регуляции генов, осуществляемый малыми РНК, такими как miRNA и siRNA, является высококонсервативным механизмом, который был обнаружен у многих разных видов 3 . В частности, молекулы miRNA имеют решающее значение для различных физиологических процессов, включая пролиферацию, дифференцировку и регенерацию 4 , 5 . Кроме того, дисрегуляция экспрессии miRNA объясняется многими патологическими нарушениями. Соответственно, miRNAs были признаны пригодными в качестве биомаркеров для диагностики и в качестве терапевтических агентов для генной терапии 6 , 7 .
Разрывные соединения (GJ) являются специализированными белковыми структурами в плазматической мембране двух смежных клеток, которые позволяют диффузионный обмен молекулами с молекулярной массой до 1 кД. Было показано, что они важны для развития тканей, дифференцировки, гибели клеток и патологических нарушений, таких как рак или сердечно-сосудистые заболевания 8 , 9 , 10 . Несколько молекул описаны как способные пересекать GJ-каналы, включая ионы, метаболиты и нуклеотиды. Интересно, что ГД также были найдены, чтобы обеспечить путь для межклеточного движения малых РНК 11 , 12 . Таким образом, miRNAs могут действовать не только внутри клетки, в которой они производятся, но также и внутри клеток-реципиентов. Это подчеркивает роль miRNAs в межклеточной системе трансдукции сигнала. В то же время данные демонстрируютЭта щелевая межклеточная связь тесно связана с функцией miRNA. Из-за значительного воздействия miRNA и GJ на гомеостаз, патологию и диагностику тканей, всестороннее понимание функции GJs и связанной с ними межклеточной динамики miRNA поможет прояснить механизмы заболеваний, основанных на miRNA, и разработать новые стратегии для MiRNA-терапии.
В зависимости от степени щелевого взаимодействия, передача молекул miRNA между клетками может быть очень быстрым процессом. Поэтому требуется методология, позволяющая визуализировать и количественно определять быстрое межклеточное перемещение этих регулирующих сигнальных молекул. Как правило, проточная цитометрия и молекулярно-биологические методы были применены для демонстрации челночного движения небольших РНК 11 , 12 , 13 , 14 . Однако, в отличие от микроскопов FRAPКопии, эти подходы не имеют высокого временного разрешения, что является обязательным при анализе обмена miRNA через GJs. Кроме того, микроскопия FRAP менее инвазивна и поэтому представляет собой мощный и новый метод визуализации живых клеток для оценки GJ-зависимого обмена молекулами в нескольких типах клеток 15 , 16 , 17 .
Здесь мы приводим подробный протокол, описывающий применение 3D-FRAP для оценки транскрипции miRNA между кардиомиоцитами. С этой целью кардиомиоциты трансфицировали флуоресцентно меченной миРНК. Клетка, отмеченная этой miRNA, была фотоэлементами, и повторный приток межклеточной миРНК из смежных клеток регистрировался зависящим от времени образом. Высокое временное разрешение экспериментов FRAP дает возможность проводить кинетические исследования для точной оценки межклеточного переноса miRNA и siRNA между живыми клетками. MoreoVer, так как небольшие РНК могут быть обменены с помощью разных механизмов с сильно различной кинетикой, FRAP-микроскопия может помочь выяснить, в какой степени ГД участвуют в соответствующих процессах челночного процесса. Кроме того, 3D-FRAP можно использовать для исследования физиологических и патологических изменений проницаемости GJ и его влияния на перенос малых РНК 15 , 19 .
Все этапы этого протокола с участием неонатальных мышей были выполнены в соответствии с этическими принципами ухода за животными в Медицинском центре Университета Ростока.
1. Приготовление блюд для клеточной культуры и среды для культуры кардиомиоцитов
2. Выделение неонатальных кардиомиоцитов
3. Трансфекция флуоресцентной меткой miRNA
4. Применение микроскопии 3D-FRAP (3-й день)
5. Анализ данных
Здесь мы представляем 3D-FRAP-микроскопию как неинвазивную методику для изучения щелевого взаимодействия с флуоресцентной miRNA в неонатальных кардиомиоцитах. Выделенные кардиомиоциты выявили типичную полосатую структуру α-актинина и содержали большие бляшки Cx43 вдоль ?...
MiRNAs являются ключевыми игроками в клеточной физиологии и, как было показано, действуют как сигнальные молекулы, используя, среди прочего, GJ как путь межклеточного обмена 11 , 12 , 22 . Текущий протокол представляет собой метод визуализа?...
Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов.
Эта работа была поддержана Федеральным министерством образования и исследований Германии (FKZ 0312138A и FKZ 316159), Государственным Мекленбург-Передняя Померания с Структурными фондами ЕС (ESF / IVWM-B34-0030 / 10 и ESF / IVBM-B35-0010 / 12), DFG (DA1296-1) и Германский сердечный фонд (F / 01/12). Кроме того, RD поддерживается Программой FORUN Медицинского центра Университета Ростока (889001), Фонда DAMP и BMBF (VIP + 00240).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
neonatal NMRI mice | Charles River | ||
Gelatin | Sigma Aldrich | G7041 | 0.1% solution in PBS, sterilized |
PBS | Pan Biotech | P04-53500 | |
Dulbecco´s modified medium | Pan Biotech | P04-03550 | |
Penicillin/Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | 100 U/mL, 100µg/mL |
Fetal bovine serum | Pan Biotech | P30-3306 | |
Cell culture plastic | TPP | ||
Primary Cardiomyocyte Isolation Kit | Thermo Fisher Scientific | 88281 | |
HBSS | Thermo Fisher Scientific | 88281 | included in primary cardiomyocyte isolation kit |
Trypan blue | Thermo Fisher Scientific | 15250061 | |
miRIDIAN Dy547 labeled microRNA Mimic | Dharmacon | CP-004500-01-05 | dissolve in RNAse free water, stock solution 20µM |
Sodium phosphate monobasic | Sigma | S3139 | |
Sodium phosphate dibasic | Carl Roth | T877.2 | |
Potassium chloride | Sigma | P9333 | |
Magnesium chloride | Serva | 28305.01 | |
Sodium succinate | Carl Roth | 3195.1 | |
0.05% Trypsin/EDTA solution | Merck | L2153 | |
4-well- Glass bottom chamber slides | IBIDI | 80827 | coat with 0.1% gelatin solution |
Amaxa Nucleofector II | Lonza | program G-009 was used for Electroporation | |
LSM 780 ELYRA PS.1 system | Zeiss | ||
Excel software | Microsoft | ||
α-actinin antibody | Abcam | ab9465 | dilution 1:200 |
Connexin43 antibody | Santa Cruz | sc-9059 | dilution 1:200 |
goat anti-mouse Alexa 594 antibody | Thermo Fisher Scientific | A-11005 | dilution 1:300 |
goat anti-rabbit Alexa 488 antibody | Thermo Fisher Scientific | A-11034 | dilution 1:300 |
Connexin43 siRNA | Thermo Fisher Scientific | AM16708 ID158724 | final concentration 250 nM |
Near-IR Live/Dead Cell Stain Kit | Thermo Fisher Scientific | L10119 | |
CellTrace Calcein Red-Orange | Thermo Scientific | C34851 | |
DAPI nuclear stain | Thermo Scientific | D1306 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены