细胞及细胞内比例调控的机制仍不明确。Xenopus 胚胎提取物的使用已日益普遍,用于阐明细胞器大小调控的机制。本方法描述了胚胎提取物的制备以及一种新型的细胞核比例调控检测方法,可用于鉴定细胞核大小调控的机制。
细胞及细胞内比例调控的机制仍不明确。Xenopus 胚胎提取物的使用已日益普遍,用于阐明细胞器大小调控的机制。本方法描述了胚胎提取物的制备以及一种新型的细胞核比例调控检测方法,可用于鉴定细胞核大小调控的机制。
细胞生物学中的一个基本问题是细胞和细胞器的大小是如何被调控的。长期以来人们认识到,细胞核的大小通常与细胞大小成比例,尤其是在胚胎发生过程中,细胞和细胞核的尺寸会发生显著减小。目前,调控细胞核大小的机制在很大程度上仍不清楚,但可能与癌症相关,因为在癌症中,细胞核大小的改变是一个重要的诊断和预后指标。 在体 鉴定细胞核大小调控因子的方法因细胞核功能的重要性和复杂性而变得复杂。 体外 此处描述的用于研究细胞核大小调控的方法,利用了细胞在正常发育过程中发生的细胞核尺寸减小现象 Xenopus laevis 发育。首先,细胞核被组装起来 X. laevis 卵母细胞提取物中。随后,将这些细胞核分离并重悬于晚期胚胎的细胞质中。经过30至90分钟的孵育后,细胞核表面积减少20%至60%,该方法可有效用于鉴定晚期胚胎细胞质中参与发育过程中细胞核大小缩放调控的组分。该方法的主要优势在于卵母细胞和胚胎提取物易于进行生物化学操作,有助于鉴定调控细胞核大小的新蛋白和活性成分。与任何 体外 方法,结果验证在 an 体内 系统很重要,且显微注射 X. laevis 胚胎特别适用于这些研究。
细胞器的大小通常与细胞大小成比例,其中细胞核大小与细胞大小的比例关系可能是这方面记录最为详尽的例子1-10这一点在胚胎发生和细胞分化过程中尤为明显,此时通常会观察到细胞和细胞核尺寸的显著减小11,12此外,细胞核大小的改变是癌症诊断和预后判断的关键参数13-17核大小调控机制在很大程度上尚不清楚,部分原因在于核结构与功能的复杂性和重要性。本文所述方法是作为一种 体外 一种适用于生化操作并可用于阐明细胞核大小调控机制的细胞核大小比例测定方法。
Xenopus laevis 卵母细胞提取物是用于重现和研究复杂细胞过程的成熟体系 体外 这些提取物揭示了关于多种细胞过程(包括有丝分裂纺锤体、内质网和细胞核的组装与功能)的新基本信息18-22提取系统的一个关键优势在于 X. laevis 卵母细胞提取物几乎代表了未稀释的细胞质,其成分易于改变,例如通过添加重组蛋白或进行免疫耗竭。此外,可通过使用某些处理手段来操控关键的生物学过程,而这些处理在完整细胞中可能会导致细胞死亡 体内 背景下。对卵提取物实验步骤的改进可实现从不同来源分离提取物 X. laevis 胚胎而非卵子,且这些胚胎提取物同样适用于生化操作23. 在……期间 X. laevis 发育过程中,单细胞受精卵(直径约1 mm)经历连续十二次快速细胞分裂(阶段1–8),产生数千个直径为50 µm及更小的细胞,达到称为中囊胚转换(midblastula transition, MBT)或阶段8的发育时期24-26MBT 的特征包括合子转录的启动、细胞迁移、不同步的细胞分裂、获得裂期(gap phases),以及核体积稳态的建立,而非 MBT 前胚胎中持续的核扩张。从 4 期到原肠胚形成期(10.5–12 期),单个细胞核的体积减少了 10 倍以上。11.
本研究的目的是确定在发育过程中导致细胞核尺寸减小的机制。该方法首先在X. laevis卵提取物中组装细胞核,并将这些细胞核从卵细胞质/提取物中分离出来。随后将这些细胞核重悬于晚期原肠胚阶段胚胎的细胞质中。经过一段时间的孵育后,来源于卵提取物的细胞核在晚期胚胎提取物中体积变小。我们推断,该实验体系可用于鉴定晚期胚胎细胞质中参与发育过程中细胞核尺寸缩放的组分。结合该检测方法与体内验证,我们证明了蛋白激酶C(PKC)参与了X. laevis23发育过程中细胞核尺寸的减小。
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所有 Xenopus 相关操作和研究均遵循《美国国家研究委员会实验动物护理与使用指南》第8版。相关方案已获怀俄明大学机构动物护理和使用委员会(认证编号 # A-3216-01)批准。
1. 准备 X. laevis 卵母细胞提取物(改编自27,28)
2. 去膜精子的制备 X. laevis 精子(改编自29)
注意:此处提供的操作体积适用于最多8个睾丸。
3. 细胞核组装
4. 准备 X. laevis 胚胎提取物
5. 细胞核收缩检测与免疫荧光
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卵提取物中细胞核的组装
本方案的第一步是准备 X. laevis 卵母细胞提取物(方案1)和去膜精子核(方案2)。这些试剂随后用于组装细胞核 从头合成 (方案3) 图1 显示一些代表性数据。加入钙离子可使处于减数分裂阻滞的卵提取物进入间期,而环己酰亚胺可使提取物持续阻滞在间期。在反应启动后30至45分钟,最初细长的S形精子核应开始增厚,形成蛞蝓状的染色质团块。可通过荧光标记的核输入货物(如GST-GFP-NLS,数据未显示)的入核与滞留,或使用识别含FG重复序列核孔蛋白的mAb414对核孔复合体进行边缘染色,来评估完整核膜的形成情况。图1A)。在细胞核组装完成后,随着核膜的扩张以及核蛋白的输入,核形态应变得更加圆润,核体积应增大(图1B-C)。若未观察到完整核膜的形成或细胞核生长,则...
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本文介绍了一种研究细胞核大小调控机制的新方法 X. laevis 发育。发育进程伴随着细胞生理学、代谢、分裂速率和迁移的显著变化,以及细胞和细胞内结构大小的改变。这些多样化的过程复杂且至关重要,因此很难单独研究发育的某一个方面 体内 环境。 X. laevis 此处描述的胚胎提取物及细胞核收缩实验可用于研究尺寸调控机制 体外 环境,绕过复杂的信号和物理限制 体内 系统。此外,该提取物的开放性使其易于进行生化操作。
该实验方案中某些步骤可能需要进行故障排查。核组装和生长过程中出现问题,可能源于卵子质量差、精子核去膜不完全、精子核浓度过高,或核组装反应孵育温度过低。由于晚期胚胎提取物中的内源性胚胎核体积较小,去除这些核可能较为困难。该步骤可能需要进行多轮离心,或使用其他类型的转子,才能完全去除所有核。在核收缩实验中,若核未出现体积缩小,可能是由于胚胎质量不佳、起始核体积过小,或孵育温度过低所致。卵子和胚胎质量差的表现包括:大量呈白色蓬松状的激活卵、卵黄和色素颗粒分布不均,以及卵呈串状产出。将固定后...
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作者无任何利益冲突需要披露。
Levy 实验室和 Gatlin 实验室的成员以及分子生物学系的同事们提供了有益的建议和讨论。Rebecca Heald 在本实验方案的早期开发阶段提供了支持。本研究工作由美国国立卫生研究院/国家普通医学科学研究所(NIH/NIGMS,项目号 R15GM106318)和美国癌症协会(American Cancer Society,项目号 RSG-15-035-01-DDC)资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 568 驴抗小鼠 IgG | Molecular Probes | A10037 | |
| ATP 二钠盐 | Sigma Aldrich | A2383 | |
| 苯佐卡因 | Sigma Aldrich | E1501 | |
| 牛血清白蛋白 | Sigma Aldrich | A3059 | |
| CaCl2 | Sigma Aldrich | C3306 | |
| 离心机 | Beckman | J2-21M | |
| 离心机转子 | Beckman | JS 13.1 | |
| 抑肽酶 | Sigma Aldrich | C7268 | |
| 磷酸肌酸二钠 | Calbiochem | 2380 | |
| 放线菌酮 | Sigma Aldrich | C6255 | |
| 细胞松弛素 D | Sigma Aldrich | C8273 | |
| 一次性擦拭纸(kimwipes) | Sigma Aldrich | Z188956 | |
| L-半胱氨酸 | Sigma Aldrich | W326306 | |
| EGTA | Sigma Aldrich | E4378 | |
| 甲醛 | Sigma Aldrich | F8775 | |
| 玻璃结晶皿(150 × 75 mm) | VWR | 89090-662 | |
| 甘油 | Macron | 5094-16 | |
| HEPES | Sigma Aldrich | H4034 | |
| Hoechst - 双苯并咪唑 H 33342 三盐酸盐 | Sigma Aldrich | B2261 | |
| HCG - 人绒毛膜促性腺激素 | Prospec | hor-250-c | |
| L15 培养基 | Sigma Aldrich | L4386 | |
| 亮抑蛋白酶肽 | Sigma Aldrich | L2884 | |
| 溶血卵磷脂 | Sigma Aldrich | L1381 | |
| mAb414 | Abcam | ab24609 | |
| MgCl2 | EMD | MX0045-2 | |
| MgSO4 | Sigma Aldrich | M9397 | |
| 麦芽糖 | Sigma Aldrich | M5885 | |
| NP40 | BDH | 56009 | |
| 多聚甲醛 | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
| 青霉素 + 链霉素 | Sigma Aldrich | Pp0781 | |
| 胃蛋白酶抑制剂 | Sigma Aldrich | P5318 | |
| PIPES | Sigma Aldrich | P6757 | |
| 塑料石蜡膜(parafilm) | Sigma Aldrich | P7793 | |
| KCl | Sigma Aldrich | P9541 | |
| KH2PO4 | Mallinckrodt | 70100 | |
| KOH | Baker | 5 3140 | |
| PMSG - 孕马血清促性腺激素 | Prospec | hor-272-a | |
| NaCl | Sigma Aldrich | S3014 | |
| NaHCO3 | Fisher | BP328 | |
| Na2HPO4 | EMD | SX0720-1 | |
| NaOH | EMD | SX0590 | |
| 研钵 | Thomas Scientific | 3411D56 | |
| 圆底玻璃试管,15 ml | Corex | 8441 | |
| 二抗(Alexa Fluor 568 驴抗小鼠 IgG) | ThermoFisher | A10037 | |
| 蔗糖 | Calbiochem | 8550 | |
| PCR 仪 | Bio-Rad | T100 | |
| 超速离心机 | Beckman | L8-80M | |
| 超速离心机转子 | Beckman | SW 50.1 | |
| Vectashield(抗荧光淬灭封片剂) | Vector | H-1000 |
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