Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Laminopati bozuklukları genellikle nükleer zarfta değişikliklere yol açar ve bu da nükleer kanama ve sızıntıya neden olabilir. Bu çalışma, memeli hücrelerinde nükleer yapıyı ve bütünlüğü değerlendirmek için bir araç sağlayan, çift sarmallı DNA (dsDNA) ile birlikte nükleer laminayı görselleştirmek için bir immünofloresan yöntemi sunmaktadır.
Nükleer lamina, laminler ve lamin ile ilişkili proteinlerden oluşan, nükleer zarın altında yatan bir filament ağıdır. Nükleer mimari, nükleer gözenek konumlandırma, gen ekspresyon düzenlemesi, kromatin organizasyonu, DNA replikasyonu ve DNA onarımında kritik roller oynar. Lamin proteinlerinin ekspresyonu veya translasyon sonrası işlenmesinde yer alan genlerdeki mutasyonlar, laminopatiler olarak bilinen genetik bozukluklara neden olur. Spesifik olarak, LMNA veya ZMPSTE24 genlerindeki mutasyonlar, tamamen işlenmiş lamin A'da bulunmayan farnezil ve metil gruplarını tutan tam olarak işlenmemiş lamin A formlarının birikmesine yol açabilir. Bu eksik işlenmiş lamin A proteinleri, olgun lamin A'nın bulunduğu nükleer lamina yerine iç nükleer zara lokalize olur. Yanlış lokalize lamin proteinleri, nükleer işlevi ve yapıyı derinden bozar ve genellikle nükleer kanamaya neden olur. Ciddi vakalarda, nükleer yırtılma meydana gelebilir, bu da bölümlere ayırma kaybına ve genomik DNA'nın sitozole sızmasına neden olabilir. Anormal nükleer yapı ve bölümlendirme kaybı, sabit hücreler üzerinde dolaylı immünofloresan (IF) ile tanımlanabilir. Bu çalışma, nükleer zarfı ve DNA'yı aynı anda görselleştirmek için bir lamin proteinine ve çift sarmallı DNA'ya (dsDNA) karşı spesifik antikorlar kullanan böyle bir yöntemi özetlemektedir. Bu yaklaşım, nükleer yapısal bütünlüğün ve nükleer DNA'nın sitozole potansiyel sızıntısının hızlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlar.
Nükleer lamina, nükleer zarın altında yatan ve lamin adı verilen proteinlerden oluşan bir filament ağıdır. Nükleer lamina, nükleer mimaride, nükleer gözeneklerin konumlandırılmasında, gen ekspresyonunun düzenlenmesinde, kromatin organizasyonunda, DNA replikasyonunda ve DNA onarımında önemli roller oynar 1,2,3. Lamin proteinlerinin ekspresyonunda rol oynayan genlerdeki mutasyonlar laminopati adı verilen genetik bozukluklara yol açar3.
Restriktif dermopati (RD), ağırlıklı olarak ZMPSTE24 gen4'te erken sonlandırma kodonları oluşturan ve metalloprotaz ZMPSTE24 yokluğuna yol açan bileşik heterozigot mutasyonların neden olduğu ciddi bir laminopati bozukluğudur. Bu laminopati intrauterin gelişme geriliği, sıkı, sert cilt, küçük boyutlu ağız, ince kıl ve kemik mineralizasyon kusurları ile karakterizedir1. RD hastaları genellikle akciğer yetmezliği nedeniyle yaşamlarının ilk haftasını geçemezler1. Atipik Hutchinson-Gilford Progeria Sendromu (AT-HGPS) ve Mandibuloakral displazi tip B (MAD-B) olarak bilinen diğer iki laminopati bozukluğu, azalmış ZMPSTE24 ekspresyonunu içerir ve azalmış yaşam süresi ile ilişkilidir ve erken yaşlanma bozukluklarıyla benzerlikler gösterir5. Bu laminopatilerde etkilenen ZMPSTE24 proteaz, nükleer laminanın kritik bir bileşeni olan lamin A'nın translasyon sonrası modifikasyonunda hayati öneme sahiptir. ZMPSTE24 eksikliği, prelamin A2 olarak bilinen, eksik işlenmiş bir lamin A formunun birikmesine neden olur.
Şekil 1: Lamin A işlemi normal vs. RD hücreleri. Normal hücrelerde Lamin A işleme yolu (solda) ve RD'de değiştirilmiş lamin A işleme veya ZMPSTE eksikliği olan hücrelerde (sağda). Farnezil (Fa) ve metil (Me) grupları belirtilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 1'de görüldüğü gibi, normal lamin A işleminde, C-terminalinin yakınındaki bir sistein kalıntısına bir farnezil (lipid) grubu bağlanır, ardından üç C-terminal amino asidin 3,6 proteolitik bölünmesi gelir. Sistein kalıntısı daha sonra metillenir. Bu iki modifikasyon, prelamin A'nın iç nükleer zar2'ye hedeflenmesine izin verir. ZMPSTE24 daha sonra, son 15 C-terminal amino asidin, farnezil ve metil grupları ile birlikte, nükleer lamina 6,7,8'e iletilen olgun Lamin A proteini üretmek için uzaklaştırıldığı bir bölünme reaksiyonu gerçekleştirir. RD, AT-HGPS ve MAD-B'de, ZMPSTE24 metalloproteinaz eksik olduğundan veya tam olarak işlevsel olmadığından işlemenin son adımı etkili bir şekilde gerçekleşmez 8,9. Bu, kalıcı olarak farnesillenmiş ve metillenmiş olarak kalan prelamin A'nın birikmesine neden olur9. Bu son gruplar, prelamin A'nın, Şekil 1'de görüldüğü gibi, olgun lamin A'nın nihayetinde bulunması gereken nükleer laminaya lokalize olmak yerine iç nükleer membrana yapışmasına neden olur. Bu nedenle, ZMPSTE eksikliği, nükleer yapı10,11,12,13,14,15 ile birlikte çeşitli nükleer fonksiyonlar üzerinde derin etkilere sahiptir. Nükleer yapıdaki bu değişiklikler, DNA'nın sitozole sızmasına ve sitozolün çekirdeğe girmesine neden olabilen nükleer kanama ve hatta nükleer yırtılmayı içerebilir. Anormal şekilli çekirdekler, kusurlu prelamin A işleminin neden olduğu çok sayıda diğer fenotiple birlikte gerçekten de laminopati bozukluklarının ayırt edici bir özelliğidir16,17. Nükleer laminadaki kusurlar, nükleoplazmada nükleer protein kalite kontrolünün ve DNA onarım proteinlerinin yanlış lokalizasyonu da dahil olmak üzere çok sayıda zararlı etkiye yol açar ve bu da nükleer fonksiyonda çok sayıda kusura neden olur18. Laminopati fenotiplerini iyileştirmeyi amaçlayan terapötik yaklaşımların geliştirilmesine yönelik araştırmaları kolaylaştırmak için laminopatilerin bu ayırt edici özelliklerini tanımlamaya ve izlemeye yardımcı olabilecek basit bir tekniğe sahip olmak önemlidir. Laminopatili fareler için, nükleer kanamanın ortadan kaldırılmasının, laminopati fenotiplerinin16 genelleştirilmiş eliminasyonu ile ilişkili olduğu gösterilmiştir. İnsan hücrelerinde nükleer bütünlüğün izlenmesine izin veren bir teknik, hastalık fenotiplerini ortadan kaldırmak veya önemli ölçüde iyileştirmek için potansiyel tedavilerin çalışmasını geliştirebilir.
Dolaylı immünofloresan (IF), ilgilenilen bir hedefi tespit etmek için hem birincil etiketlenmemiş bir antikor hem de birincil antikoru tanıyan florofor etiketli bir ikincil antikor kullanan hassas ve yaygın olarak kullanılan bir tekniktir19. IF yöntemleri, belirli hücre içi bileşenleri ve yapıları görselleştirmek için güçlü bir araç sağlayabilir. Birden fazla ikincil antikor molekülünün birincil antikor ile etkileşime girmesi ve bu da sinyalin19 amplifikasyonuna neden olması da mümkündür. Dolaylı IF, ikincil antikorlar, tür19 içinde korunan birincil antikorun Fc alanına karşı yükseltildiğinden, nispeten küçük bir ikincil antikor seti ile çoklu birincil antikorun saptanmasına da izin veren çok yönlü bir tekniktir.
Bu makale, sırasıyla DNA ve nükleer laminayı tespit etmek için çift sarmallı DNA (dsDNA) ve lamin B1'e karşı antikorlar kullanarak, ZMPSTE24 eksik hücrelerde nükleer kanama ve DNA sızıntısını değerlendirmek için dolaylı (IF) bir yöntemi açıklamaktadır. Bu yaklaşımın faydasını göstermek için, prosedür, ZMPSTE24 ifade eden bir HeLa hücre hattının yanı sıra, nakavt edilmiş ZMPSTE24 ekspresyonu olan bir HeLa hücre hattına uygulandı ve iki hücre hattının sonuçları karşılaştırıldı.
Reaktiflerin ve kullanılan ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Malzemelerin hazırlanması
2. Çözeltilerin hazırlanması
3. İstenilen hücrelerin büyütülmesi
NOT: HeLa hücreleri bu protokolde bir T75 şişesi içinde birleşecek şekilde büyütüldü.
4. Hücre fiksasyonu ve geçirgenliği
5. İmmünofloresan boyama
Antikor | Kaynak | Şirket | Referans | ||
dsDNA İşaretleyici Antikoru (HYB331-01) | Fare monoklonal | Santa Cruz | SC-58749 Serisi | ||
Keçi Anti-Fare IgG (H + L) Yüksek Çapraz Adsorbe Edilmiş İkincil Antikor, Alexa Fluor Plus 488 | Keçi | ThermoFisher (Termo Balıkçı) | A32723 Serisi | ||
Keçi Anti-Fare IgG (H + L) Yüksek Çapraz Adsorbe Edilmiş İkincil Antikor, Alexa Fluor Plus 405 | Keçi | Canlandırıcı | A31553 Serisi | ||
Lamin B1 Poliklonal Antikor | Tavşan | Protein teknolojisi | 12987-1-AP | ||
Keçi Anti-Tavşan IgG (H + L) Yüksek Çapraz Adsorbe Edilmiş İkincil Antikor, Alexa Fluor 594 | Keçi | Canlandırıcı | A11037 Serisi |
Tablo 1: Antikorlar. Bu protokolde kullanılan tüm antikorların listesi.
6. Görüntü edinme
7. Veri analizi
Bu çalışma, çift sarmallı DNA (dsDNA) ile birlikte nükleer laminayı görselleştirmek için bir IF yöntemi sunmaktadır. IF gerçekleştirildikten sonra, yakalanan görüntüler nükleer kanama ve DNA sızıntısı belirtileri açısından incelenebilir.
Şekil 2: He...
Sunulan protokol, en önemlisi sabit hücrelerin birincil ve ikincil antikorlarla tedavi edilmesi olan birkaç kritik adım içerir. İlgilenilen hedefe karşı kaliteli bir primer antikorun, kullanılan mikroskop aralığında floroforlu doğru karşılık gelen bir sekonder antikor ile kullanılmasının sağlanması optimal sonuçlar verecektir19. Antikorun kalitesi, bu tekniğin sonuçlarını büyük ölçüde etkileyebilir, çünkü hatalı antikorlar spesif...
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, ASW'ye R03AG064525 Ulusal Yaşlanma Enstitüsü hibesi tarafından desteklenmiştir. Teknik mentorluk konusundaki yardımları için Dr. Jason A. Stewart'a ve kullanılan mikroskobu sağladığı için Hui Chen laboratuvarına teşekkür ederiz. Bu deneylerde kullanılan HeLa hücre hatları için Fabio Martinon'a da teşekkür ederiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
22 mm Square Glass Coverslips | Propper Manufacturing Company | M8710 | Any size or shape can be used as long as they can be fixed to a standard microscope slide. |
36.5% Formaldehyde | Sigma Aldrich | F8775 | Fixation Reagent. |
75 cm 2 Flasks | Corning | 430725U | For cell culture. |
Bovine Serum Albinum (BSA) | Fisher Scientific | 9048-46-8 | Antibody dilution buffer. |
DMEM with 1 g/L glucose, L-glutamine & sodium pyruvate | Corning | 10-014-CV | For cell culture. |
Ethanol (200 Proof) | Decon Laboratories | 2701 | For dehydration of samples before mounting, diluted to make multiple concentrations. |
EVOS FL Digital Inverted Fluorescence Microscope | Fisher Scientific | 12-563-460 | Imaging. |
Fish Gelatin | Sigma Aldrich | G7041 | Antibody dilution buffer. |
Fluoromount-G | Southern Biotech | 0100-01 | Mounting medium to prevent photobleaching. |
Parafilm (4 in) | Fisher Scientific | 13-374-12 | Any size can be substituted, as long as the coverslips being used can fit. |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15-140-122 | For cell culture. |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | N/A | N/A | Made and sterilized in the lab for tissue culture and solutions. |
Premium Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11150 | For cell culture. |
Superfrost Premium Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-544-7 | Any standard microscope slides can be used. |
Tissue Culture Treated 6-well Flat Bottom Plates | Falcon | 353046 | For cell culture. |
TritonX-100 | Thermofisher Scientific | A16046.AP | For washing. |
Trypsin-EDTA (0.5%) | Gibco | 15-400-054 | For cell culture. |
Tween 20 | Fisher Scientific | 9005-64-5 | Cell Permeation reagent. |
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