Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
İn vivo olarak dahil edilen ve mikroskopi ve akış sitometrisi ile Click kimyası kullanılarak tespit edilen bir timidin analoğu olan EdU'yu kullanarak S. cerevisiae'deki S-faz süresini doğru bir şekilde belirlemek için iki tamamlayıcı protokol tanımladık. DNA replikasyon süresinin ve mutantlarda gözden kaçan replikasyon kusurlarının kolay karakterizasyonuna izin verir.
Ökaryotik DNA replikasyonu, bir hücrenin genetik planının kromozom ayrışmasından önce doğru şekilde kopyalanmasını sağlayan yüksek oranda düzenlenmiş bir süreçtir. DNA sentez kusurları kromozom yeniden düzenlemelerinin altında yattığından, DNA replikasyonunu izlemek, genom instabilitesinin temelini anlamak için gerekli hale gelmiştir. Saccharomyces cerevisiae , hücre döngüsü düzenlemesini incelemek için klasik bir modeldir, ancak S fazındaki hücrelerin fraksiyonu veya S-faz süresi gibi anahtar DNA replikasyon parametrelerinin belirlenmesi hala zordur. Bu protokol, mühendislik TK-hENT1 maya hücrelerinde bir timidin analoğu olan 5-etinil-2'-deoksiüridin (EdU) kısa ve toksik olmayan darbelerini kullanır, ardından mikroskopi ve akış sitometrisi ile hem tek hücreli hem de popülasyon seviyelerinde yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlükte DNA replikasyonunun görselleştirilmesine ve nicelleştirilmesine izin vermek için Click reaksiyonu ile tespit edilir. Bu yöntem, S fazında ve maya mutantlarının hücre döngüsü ilerlemesinde daha önce göz ardı edilen kusurları tanımlayabilir, böylece genom stabilitesini sağlamak için gerekli olan yeni oyuncuların karakterizasyonuna izin verebilir.
Mitotik bölünme yoluyla genom stabilitesi, üretilen iki hücre progenisine tam ve eşit bir kromozom setinin iletilmesiyle sağlanır. Bu, hücre döngüsünün her aşamasında belirli bir zamanda meydana gelen bir dizi olayın doğru bir şekilde tamamlanmasına dayanır. G 1'de, çoğaltma kaynakları, Cdc61 de dahil olmak üzere çeşitli lisanslama faktörlerinin işe alınması üzerine lisanslanır. S fazında, tüm genom duplikasyonu, çoklu aktif replikasyon kökenlerinden başlatılır ve replikasyon fabrikaları2 olarak adlandırılan mikroskobik olarak görünür odaklarda toplanan replikasyon makineleri tarafından gerçekleştirilir. M fazında, kopyalanmış kardeş kromatitler, mitotik hücre3'ün zıt kutuplarına ayrılmalarına izin vermek için mitotik iğ üzerine bağlanır ve çift yönlendirilir. Her fazın düzenlenmesi, uygun şekilde tamamlanması ve süresi, genom stabilitesini sağlamak için anahtardır. Gerçekten de, bu fazların herhangi birinden erken çıkış genom instabilitesine yol açar. Örneğin, tomurcuklanan maya CDK inhibitörü Sic1'in silinmesi veya G1 siklinlerinin aşırı ekspresyonu ile indüklenen daha kısa birG1, sonraki S fazı 4,5,6'yı değiştirecektir. Sonuç olarak, replikasyon stresi ile ilişkili olsun ya da olmasın, bu deregülasyonlar, kromozom kırılmalarına, yeniden düzenlemelere ve yanlış ayrışmaya neden olur 4,5,6. Bu nedenle, S fazının süresini ve daha geniş anlamda, hücre döngüsünün diğer fazlarının süresini izlemek, farklı mutantlarda ve farklı stresli koşullarda meydana gelen kusurları tanımlamak için çok önemli olabilir.
Hücre döngüsü faz süresini ölçmek için geleneksel bir yöntem, basit DNA içeriği akış sitometrisini (Şekil 1A) içerir ve popülasyonu1C ve2C zirvelerinden G 1, S ve G 2 + M faz fraksiyonlarına ayırmak için kullanılan bir uygulama algoritmasına (çoğu sitometri yazılımında mevcuttur) dayanır. Kesirler daha sonra7. zamanı ikiye katlayan nüfus ile çarpılır. Bununla birlikte, bu yöntem yalnızca tahmini değerleri verir, belirli bir fraksiyon içinde homojen bir hücre boyutu dağılımı gerektirir ve senkronize kültürlere uygulanamaz. Memeli hücrelerinde S-faz süresini incelemek için, EdU da dahil olmak üzere birkaç timidin analogu geliştirilmiş ve yaygın olarak kullanılmıştır. Hücre dışı ortamdan alımları ve timidin kinaz (bundan böyle TK olarak anılacaktır) tarafından fosforilasyonları, DNA polimerazlarının onları DNA sentezi (replikasyon, rekombinasyon, onarım) bölgelerinde birleştirmeleri için kullanılabilir hale getirir. Saccharomyces cerevisiae hücrelerinde TK geninin yokluğunu atlamak için, maya suşları, herpes simpleks virüsü TK8 ve insan dengeleyici nükleozid taşıyıcısının (hENT1) 9'un kararlı ve kurucu ekspresyonuna izin verecek şekilde tasarlanmıştır. DNA'ya dahil edildikten sonra, EdU, alkinini kimyasal olarak azid modifiye florokromlarla birleştiren seçici Tıklama reaksiyonu yoluyla tespit edilir10.
Bu makale, DNA replikasyon süresini ve dinamiklerini ve ayrıca hücre döngüsünün diğer fazlarının süresini hassas bir şekilde görselleştirmek ve ölçmek için EdU ile asenkron ve senkron TK-hENT1 mühendislik hücrelerini nabız etiketlemek için optimize edilmiş iki kapsamlı protokol sunmaktadır. mikroskopi ve akış sitometrisi ile hem tek hücre hem de popülasyon seviyelerinde yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlük.
1. S. cerevisiae hücre kültürü
NOT: Kullanılan maya suşları Tablo 1'de listelenmiştir
NOT: S-fazı süresi farklı şekillerde izlenebilir. Ele alınacak soruya bağlı olarak, hücrelerG1 tutuklamasını takiben asenkron veya senkron olarak büyütülebilir.
2. EdU etiketleme
3. Hücre fiksasyonu ve geçirgenliği
4. Click-it reaksiyonu
S-faz süresini ve daha geniş anlamda G 1 ve G2 + M'nin süresini (protokol adımı 1.1) belirlemek için, S. cerevisiae W303 vahşi tip hücreler (WT, Tablo 1) SC ortamında 7 saat boyunca asenkron olarak yetiştirildi. Her saat, iki katına çıkma süresini belirlemek için hücre konsantrasyonu izlendi (Şekil 2B). Bu büyüme koşullarında, hesaplanan ikiye katlanma süresi 25 °C'de 120 dakika ± 13 dakika idi (Tablo 2)...
Maya, hücre döngüsü çalışmaları için birincil model bir organizmadır, ancak S fazının karakterizasyonu, DNA replikasyonunun izleyicileri olarak kullanılan BrdU gibi eksojen nükleositleri dahil edememesi nedeniyle uzun zamandır engellenmiştir. Mayanın herpes simpleks timidin kinaz (TK) ekspresyonunun yüksek olması ve bir insan nükleozid taşıyıcısının (hENT) eklenmesi bu sorunu büyük ölçüde çözmüştür15,16. EdU, küçük floresan ...
Yazarlar, rekabet eden finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.
Yazarlar, Agence Nationale de la Recherche (ANR) ve Association pour la Recherche sur le Cancer'ı (ARC) J.d.D.B.T. ve Agence Nationale pour la Recherche'ye (ANR) mali destek için doktora bursları için kabul etmek istemektedir (hibe ANR-18-CE12-0018-01). Montpellier MRG BioCampus görüntüleme tesisinde sitometri ve mikroskopi yapıldı.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
α-factor | Genescript | RP01002 | |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Euromedex | 04-100--812-E | |
Copper sulfate | Sigma | C1297 | |
DAPI | Sigma | D9542 | |
Di-sulfo-Cyanine5 azide (Cy5 azide) | Interchim | FP-JV6320 | Alternative to Alexa647-Azide |
Dy-530 azide | Dyomics | 530-10 | |
EdU (5-ethynyl-2’-deoxyuridine) | Carbosynth | NE08701 | |
Ethanol absolute | Carlo Erba reagents | P013A10D16 | or equivalent |
L- ascorbic acid | Sigma | A4544 | |
Propidium iodide | Sigma | P4864 | |
Proteinase K | Euromedex | EU0090 | |
Rnase | SIGMA | R5000 | |
Sytox Green | Invitrogen | S-7020 | |
Equipment | |||
Cell counter | OLS | CASY | |
Flow cytometer | Agilent | NovoSampler Pro | |
Shaking incubator | Infors | 444-4230 | or equivalent |
Shaking water bath | Julabo | SW22 | or equivalent |
Sonicator | Sonics | Vibra cell | |
Wide-field microscopy | Leica | THUNDER Imager | or equivalent |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır