我们提供一种协议,使用小发夹(sh)RNA在C2C12表细胞细胞细胞中稳稳地敲除编码细胞外基质(ECM)蛋白质的基因。以 ADAMTSL2 为例,我们描述了在 C2C12 霉细胞到霉细胞分化期间,mRNA、蛋白质和细胞水平的敲除效率验证方法。
方法文章
我们提供一种协议,使用小发夹(sh)RNA在C2C12表细胞细胞细胞中稳稳地敲除编码细胞外基质(ECM)蛋白质的基因。以 ADAMTSL2 为例,我们描述了在 C2C12 霉细胞到霉细胞分化期间,mRNA、蛋白质和细胞水平的敲除效率验证方法。
细胞外基质 (ECM) 蛋白质对骨骼肌发育和平衡至关重要。C2C12肌细胞中ECM蛋白基因编码的稳定敲除可用于研究这些蛋白质在骨骼肌发育中的作用。在这里,我们描述了一个协议,以耗尽ECM蛋白ADAMTSL2为例,使用小发夹(sh)RNA在C2C12细胞。在shRNA质粒转染后,使用紫霉素分批选择稳定细胞。我们进一步描述了这些细胞系的维持以及通过mRNA表达、蛋白质表达和C2C12分化进行的型皮分析。该方法的优点是,在细胞培养基中血清耗尽后,稳定C2C12敲除细胞的生成速度较快,C2C12细胞可可靠地分化成多核化月管。C2C12细胞的分化可以通过明亮的场显微镜和测量规范标记基因的表达水平,如肌D、肌激素或肌苷重链(MyHC)来监测,表明C2C12肌细胞分化到肌管的进展。与具有小干扰(si)RNA的基因的瞬时击倒不同,在C2C12分化期间或在核管成熟期间表达的基因可以通过生成稳定表达shRNA的C2C12细胞来更有效地靶向。该方法的局限性是敲除效率的可变性,这取决于使用基于CRISPR/Cas9的基因敲除策略可以克服的特定shRNA,以及应考虑的shRNA的潜在偏离目标效应。
细胞外基质 (ECM) 蛋白质为所有组织提供结构支持,调解细胞-细胞通信,并确定细胞命运。因此,ECM的形成和动态重塑对于维持组织和器官平衡1,2至关重要。为ECM蛋白编码的几个基因中的病理变异导致肌肉骨骼疾病,其表型从肌肉萎缩症到伪造血症3,4。例如,ADAMTSL2中的致病变异导致极其罕见的肌肉骨骼紊乱,表现为假肌肉生成,即骨骼肌质量明显增加5。加上小鼠和人类的基因表达数据,这表明ADAMTSL2在骨骼肌发育或平衡6,7中的作用。
我们在这里描述的协议是为了研究ADAMTSL2在细胞培养环境中调节骨骼肌发育和/或平衡的机制而开发的。我们稳稳地击倒了鼠C2C12霉菌细胞系中的ADAMTSL2。C2C12肌细胞及其分化成肌管是骨骼肌分化和骨骼肌生物工程8、9的一种描述良好且广泛使用的细胞培养模型。C2C12细胞在血清戒断后经历明显的分化步骤,导致培养3~10天后形成多核化月管。通过测量不同标记基因(如肌D、肌激素或肌苷重链(MyHC)的mRNA水平,可以可靠地监测这些分化步骤。在C2C12细胞中产生稳定基因敲除的一个优点是,与小干扰(si)RNA实现的瞬时敲除相比,在C2C12分化后期表达的基因可以更有效地定向,这种核化通常持续5~7天,并受转染效率的影响。此处所述协议的第二个优点是使用紫霉素选择快速生成批次 C2C12 敲除细胞。替代方案,如CRISPR/Cas9介导的基因敲除或从人类或靶基因缺陷小鼠分离原发性骨骼肌细胞前体,在技术上更具挑战性,或需要分别提供患者肌肉活检或靶基因缺陷小鼠。然而,与其他基于细胞培养的方法类似,使用C2C12细胞作为骨骼肌细胞分化模型存在局限性,如细胞培养的二维(2D)性质和缺乏对维持未分化的骨骼肌前体细胞至关重要的体内微环境10。
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1. 从大肠杆菌制备shRNA疟原体DNA
2. C2C12细胞和紫霉素选择的培养和转染
3. C2C12分化的质象分析
注:下面描述的方法可以很容易地适应C2C12霉变分化到近管的一般型板分析,通过改变在西方印迹中使用的特定抗体或定量聚合酶中使用的基因特异性引物链式反应(qPCR)分析。
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由于有效消除非耐药细胞,即未转染的细胞(图1B),在转染后10~14天内即可选择抗紫霉素的C2C12。通常,超过80%的细胞从细胞培养皿分离,这些细胞在常规细胞维护期间被移除。抗普诺霉素的C2C12细胞表达控制(分散)shRNA保持主轴形状,在低细胞密度下,长长细胞形态,并能分化成月管。血清提取时的C2C12分化可以通过明场显微镜和肌管标记肌苷重链(MyHC)的免疫染色进行监测(图2)。在分化启动后3~5天内观察到MyHC阳性心肌。Myotube 是多核的,如在 MyHC 阳性细胞边界内存在多个 DAPI 阳性核所示。图3A显示了在完全DMEM中培养的稳定C2C12细胞的明亮场图像。此处介绍的击倒效率范围从 40–60% (图 3B)。由于 mRNA 是在表达小Adamtsl2的增殖...
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我们在这里描述了C2C12异型细胞中ECM蛋白稳定敲除的协议,以及C2C12表细胞分化到近骨的表型分析。有几个因素决定实验的结果,需要仔细考虑。在增殖阶段维持C2C12细胞是使C2C12细胞保持在霉细胞前体状态的关键步骤。保持C2C12细胞持续分化成月管的能力取决于i)细胞的通过数,ii)在日常维护期间培养细胞的密度,以及iii)营养供应,需要频繁和定期补充细胞培养基11,12,13。由于一些未知的机制,较高的通道数C2C12细胞也失去了进一步细胞融合11的潜力。来自C2C12细胞提供者的指令建议将这些细胞保持至15号。此后,分化电位可能降低,用此类细胞进行实验可能导致心肌形成不太一致。另一方面,在维护过程中的细胞密度可以产生类似的效果9。在常规细胞培养过程中达到结对C2C12细胞密度可促进C2C12霉细胞分化的启动,从而可能对细胞群的分化潜力产生负面影响。...
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作者没有什么可透露的。
D.H. 由美国国家卫生研究院(国家关节炎和肌肉骨骼和皮肤病研究所,NIAMS,赠款编号AR070748)和种子资助从Leni & Peter W. 五月骨科,伊坎医学院西奈山
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 丙酮 | Fisher 化学 | 试剂 191784 | |
| 琼脂 | Fisher 生物试剂 | BP1423 | |
| 氨苄青霉素 | Fisher 生物试剂 | BP1760-5 | |
| 自动细胞计数仪 Countesse II | Invitrogen | A27977 | |
| Bradford 试剂 | Thermo Scientific | P4205987 | |
| C2C12 细胞 | ATCC | CRL-1772 | |
| 载玻片 | Invitrogen | C10283 | |
| 氯仿 | Fisher 化学 | 试剂 183172 | |
| DMEM | GIBCO | 11965-092 | |
| DMSO | Fisher 生物试剂 | BP231-100 | |
| DNase I(扩增级) | Invitrogen | 18068015 | |
| 胎牛血清 | VWR | 97068-085 | |
| GAPDH | EMD Millipore | MAB374 | |
| 甘氨酸 | VWR Life Sciences | 19C2656013 | |
| 山羊抗小鼠二抗 (IRDYE 800CW) | Li-Cor | C90130-02 | |
| 山羊抗小鼠二抗(罗丹明红) | Jackson Immune Research | 133389 | |
| HCl | Fisher Chemical | A144S | |
| 培养箱(摇床) | Denville Scientific Corporation | 1704N205BC105 | |
| 巯基乙醇 | Amresco, VWR Life Sciences | 2707C122 | |
| 中量提取质粒提取试剂盒 | Qiagen | 12643 | |
| 肌球蛋白 4(肌球蛋白重链) | Invitrogen | 14-6503-82 | |
| 封固剂 | Invitrogen | 2086310 | |
| NaCl | VWR Life Sciences | 241 | |
| 非离子表面活性剂/去污剂 | VWR Life Sciences | 18D1856500 | |
| 多聚甲醛 | MP | 199983 | |
| PBS | Fisher Bioreagents | BP399-4 | |
| PEI | Polysciences | 23966-1 | |
| 青霉素/链霉素 抗生素 | GIBCO | 15140-122 | |
| 培养皿 | 康宁 | 353003 | |
| 聚丙烯管 | 费舍尔品牌 | 149569C | |
| 蛋白酶抑制剂混合物片 | 罗氏 | 33576300 | |
| 嘌呤霉素 | Fisher Scientific | BP2956100 | |
| PCR(实时) | Applied Biosystems | 4359284 | |
| 反应离心管 | Eppendorf | 22364111 | |
| 逆转录预混液 | Applied Biosystems | 4368814 | |
| RIPA 缓冲液 | Thermo Scientific | TK274910 | |
| sh 对照质粒 | Sigma-Aldrich | 07201820MN | |
| sh 3086质粒 | Sigma-Aldrich | TRCN0000092578 | |
| sh 972 质粒 | Sigma-Aldrich | ||
| sh 1977 质粒 | Sigma-Aldrich | TRCN0000092582 | |
| 分光光度计 (Nanodrop)Thermo | Scientific | NanoDrop One C | |
| SYBR Green 试剂预混液 | Applied Biosystems | 743566 | |
| 三氯乙酸 | Acros Organics | 30145369 | |
| Trizol 试剂 | Ambion | ||
| 台盼蓝 | GIBCO | 15250-061 | |
| 胰蛋白胨 | Fisher 生物试剂 | BP1421 | |
| 胰蛋白酶 EDTA 0.25% | Gibco-Life Technology Corporation | 2085459 | |
| 水(经 DEPC 处理且无核酸酶) | Fisher 生物试剂 | 186163 | |
| Western 印迹仪 | Biorad | Mini Protean Tetra Cell | |
| 酵母提取物 | Fisher Bioreagents | BP1422 |
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