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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
在这里,我们通过测量荧光转录机的激活和对生理应激的敏感性来描述线虫C.elegan的细胞蛋白毒性应激反应。
生物体经常暴露在波动的环境和细胞内平衡的变化中,这可能对其蛋白体和生理产生有害影响。因此,生物体进化了有针对性的特定应力反应,专门用于修复损伤和保持平衡。这些机制包括内质视网膜(UPRER)的展开蛋白反应、线粒体(UPRMT)的展开蛋白反应、热冲击反应(HSR)和氧化应激反应(OxSR)。此处介绍的协议描述了检测和描述这些途径的激活及其在线虫,C. elegan的生理后果的方法。首先,描述使用特定于路径的荧光转录报告器进行快速细胞表征、药物筛查或大规模基因筛查(例如RNAi或突变库)。此外,还描述了互补、健壮的生理测定,可用于直接评估动物对特定压力因素的敏感性,作为转录报告员的功能验证。这些方法共同允许快速表征内部和外部蛋白毒性扰动的细胞和生理影响。
生物体对细胞内和细胞外环境变化作出反应的能力对其生存和适应至关重要。这是通过多种保护途径在细胞水平上实现的,这些通路可确保细胞的完整性。虽然许多细胞组分受到与压力相关的损伤,但细胞压力反应的一个主要参与是修复和保护细胞蛋白酶体的平衡。然而,将蛋白质分割成特殊结构(称为细胞器)对细胞构成挑战,因为它不能依赖一种集中的蛋白质质量控制形式来确保细胞内的所有蛋白质都正确折叠和发挥作用。因此,为了应对对蛋白质的干扰,细胞器已经进化出专门的质量控制机制,可以感知错误折叠的蛋白质并激活压力反应,以减轻该隔间内的压力。例如,细胞索尔依赖于热冲击反应(HSR),而内质视网膜(ER)和线粒体依赖于其隔间特有的展开蛋白反应(UPR)。OxSR 有助于减轻活性氧物种 (ROS) 的毒性影响。每个应激反应都会在细胞挑战和环境侮辱的情况下触发,并诱导量身定制的转录反应。这些反应的特征包括合成分子,这些分子将错误折叠的蛋白质(如伴郎)重新折叠,以适当的细胞器为目标,或者去除蛋白质降解所损坏的蛋白质。未能激活这些应激反应会导致受损蛋白质的积累,细胞功能障碍传播到组织的全身衰竭,并最终死亡。不同应激反应的功能及调节,在其它地方会检讨。
关于细胞应激反应的调节和活性的许多见解都归因于线虫,Caenorhabditis elegans,一种在基因研究中的多细胞模型有机体。线虫不仅允许研究细胞水平上应激反应的激活,而且允许在有机水平上研究压力反应的激活;线虫被用来研究遗传扰动或接触药物和污染物对其生长和生存的影响。其快速的生成时间、等基因、透明度、遗传性和实验期间的易用性使其成为此类研究的理想选择。此外,相对快速的生理反应对压力(小时和几天之间)和细胞通路的进化保护使线虫成为研究抗压力的重要工具。
有两种常用的大肠杆菌菌株作为食物来源来生长C.elegans:标准OP50,一种B菌株,其中大多数实验在历史上都进行了2和HT115,K-12菌株,用于几乎所有的RNAi实验33,4。4需要注意的是,OP50和HT115细菌饮食之间存在显著差异。这些不同细菌源的生长已证明会导致代谢轮廓、线粒体DNA拷贝数和几个主要表型(包括寿命5)的重大差异。其中一些差异归因于与OP50细菌生长相关的维生素B12缺乏症,这可能导致线粒体平衡缺陷和对病原体和压力的敏感度提高。所有这些表型已被证明通过HT115细菌的生长得到缓解,这些细菌的维生素B126含量较高。因此,建议对HT115细菌进行所有生理应激反应实验,而不管RNAi条件是否必要。然而,由于在OP50上维护动物的方便性,所有标准生长(即动物的维护和放大)都可以在OP50上进行,因为在这里描述的实验范式中,只要它们被转移到HT115后同步(即从具有或没有L1逮捕的填充物)到实验之前,在OP50上维护的蠕虫中就不会检测到显著差异。
本文介绍了使用两种功能方法对细胞应力反应活性的表征。应该指出,所提出的协议主要侧重于细胞压力反应及其对蛋白质平衡的影响。首先,荧光转录机被利用,这是由内源性基因促进者调节的,这些启动器是专门针对不同的细胞压力而激活的。这些荧光转录报告是基于特定基因的转录诱导,这些基因是压力反应的本机部分。例如,HSP-4,一种热冲击蛋白正交人类伴子HSPA5/BiP,在ER压力下激活,并本地化到ER,以减轻压力。在ER应力条件下(例如,接触图尼卡霉素),一种绿色荧光蛋白(GFP),置于hsp-4促进剂的调节下,在高水平合成,可以通过荧光显微镜评估,或使用线虫7的大颗粒流细胞测定定量测量。同样,线粒体贞操的促进剂hsp-6(哺乳动物HSPA9的正交)用于监测UPRMT8的激活,而细胞轮手hsp-16.2(人类晶体状α基因的正交)的促进剂用于评估HSR9的活性。这些记者允许快速描述为应对各种扰动而激活的路径。
经常,这里介绍的记者使用显微镜进行成像,这为压力反应的激活提供了定性输出。然而,虽然成像技术提供了上述记者的强度和组织位置信息,但其定量并不总是准确或可靠。虽然可以使用成像分析工具量化荧光活化,但由于成像的动物数量相对较少,这些方法的吞吐量相对较低,样本尺寸也很小。获得大量动物的简便性和能力,使C.elegans成为使用大型粒子流细胞计检测荧光应力检测器激活的理想模型系统。大颗粒流式细胞计能够记录、分析和排序,具体取决于许多活体动物的大小和荧光。使用这种方法,可以获取数千个蠕虫的荧光强度、大小以及空间 (2D) 信息。该系统使用 FlowPilot 进行控制,允许实时采集数据并分析测量参数。在这里,提供了使用大颗粒流细胞计进行微观成像和定量分析的方法,作为测量应力反应激活的方法。
除记者分析外,动物对压力的敏感性或抵抗力可以通过生理压力测定来测量。这是通过将动物暴露在激活特定细胞压力通路的紧张环境中来实现的。在这里,提供了几种方法来测量整个动物对特定类型压力器的敏感性。
ER应力是使用化学剂,图尼辛,阻止N联联糖基,导致在ER10中折叠错误的蛋白质的积累。在C.elegans中,接触图尼卡霉素时的生长会导致ER功能的主要扰动,并且寿命显著缩短11。通过测量动物在含有曲霉素的盘子里的存活率,可以量化动物的ER应力敏感性。例如,与野生型动物12相比,具有异位UPRER诱导和增强对ER中蛋白质错折叠应力的抵抗力的动物在接触图尼卡霉素后存活率增加。
氧化和线粒体应力通过使动物接触化学剂百草枯而应用于C.elegan。百草枯是一种常用的除草剂,它特别在线粒体13中引起超氧化物的形成。由于线粒体衍生活性氧物种(ROS)的特定定位,百草枯测定常被用作"线粒体"应力测定。然而,超氧化物通过线粒体超氧化物脱氧酶(SODs)14迅速转化为过氧化氢。14过氧化氢随后会从线粒体中扩散出来,并在细胞的其他隔间中引起氧化应激。因此,我们将百草枯生存测定描述为测量线粒体和氧化应激的敏感性(其他氧化应激测定可以发现15)。
热耐受性测定通过在高温下放置动物在C.elegan中进行。线虫的环境温度为+15-20°C,热应力在25°C16、17,17以上的温度下引起热应力。耐热性测定一般在30-37°C的温度下进行,因为动物在这种温度下表现出严重的细胞缺陷,生存测定在24小时内完成16,18。16,在这里,提供了两种替代方法来执行热耐受性测定:在34°C下生长,在37°C下生长。结合此处提供的协议,当与使用RNA干扰或化学药物库的标准基因击倒相结合时,可用于执行大规模筛选。
该协议可分为4个广泛的程序——生长的C.elegans和成像准备(第1节和第2节),使用荧光显微镜对转录记者进行成像(第3-5节),对使用大颗粒流细胞计(第6节)的记者进行定量测量,以及生理测定测量C.elegans的应力敏感性(第7节)。
1. 温度和 OP50 的标准生长条件与 HT115
2. 使用漂白的蠕虫的分期/同步
3. 蠕虫的蠕虫生长条件,用于转录记者的成像
4. 压力反应的诱导
5. 使用立体显微镜或低放大倍率宽场/复合显微镜成像
6. 使用大颗粒流式圆测仪对记者进行定量测量
注:用于大颗粒流动细胞仪分析的蠕虫的生长和制备可以遵循与第1-5节相同的范例,用于制备用于荧光成像的蠕虫,但需要数量较多的动物除外。每个条件使用 >500 动物,因为有些动物在操作过程中丢失,并非所有动物在定量过程中都通过过滤标准,并且某些动物没有通过流动细胞计正确读取。将 5-10 mL M9 溶液中的板分类到 15 mL 锥形管中,以便随后在流量细胞仪上进行分拣。
7. 生理测定,以测量C.埃勒甘人的压力敏感性
使用转录记者测量压力反应的激活
在这里,荧光转录记者被使用,作为强大的工具,以测量激活大多数压力反应在C.elegans。GFP 表达式在主转录稳压器的规范目标推动下驱动,用于响应隔间特定的应力。表3提供了常用转录记者的完整名单。
通过展开或错折叠的蛋白质或脂质双层应力干扰ER平衡,导致ER(UPRER)展开的蛋白质反应的激活,恢复ER的质量和功能。UPRER由透膜传感器定义的3个不同的分支组成:肌醇需要蛋白1(IRE1)、激活转录因子6(ATF6)和蛋白激酶RNA(PKR)状ER激酶(PERK),所有这些都保存在C.elegans7,22,23。22,237监测线虫中普遍定期审议ER激活的最常见工具,是在hsp-4促进器(hsp-4p::GFP)7的控制下表示GFP的转录机压力。7该基因hsp-4编码哺乳动物Hsp70、HSPA5(或BiP/Grp78)的正交。在启用 UPRER时,在 ER 应力时,hsp-4p::GFP报告器应变表示 GFP。本报记者在没有压力的情况下基底表达最少,但当动物接触图尼卡霉素时,其GFP表达力强(图1A)。这些差异也可以使用大颗粒流细胞计(图1B)进行量化。此外,hsp-4p::GFP在ER应力下的诱导可以完全抑制的RNAi-击倒xbp-1,因为激活这个转录报告器取决于转录因子XBP-112。
与普普法ER类似,线粒体有其自身保护机制,可防止蛋白毒性应力。这种被称为线粒体UPR(UPRMT)24的机制MT主要受转录因子ATFS-1的调节,由于进口效率降低,由于进口效率降低,该机制在压力下无法进入线粒体,导致ATFS-1进入核25。有趣的是,对线粒体过程的不同扰动可以激活这种反应,包括蛋白质聚集、击倒电子传输链(ETC)复合子单位、线粒体DNA复制应力和线粒体蛋白翻译8,8、26。通过蠕虫表达转基因结构,将GFP置于线粒体陪护基因,hsp-6和hsp-608的促进剂的调节下,对普普定期审议MT的激活进行了监测。与hsp-4p::GFP动物类似,hsp-6p::GFP动物在无压力的情况下表现出最小的基底信号。诱导UPRMT的最可靠方法是通过RNAi-击倒以下线粒体蛋白:cox-5B,细胞色素c氧化酶亚单位Vb/COX4(复合IV)20,nuo-4,NADH脱氢20酶蛋白(nuo-4复杂I)27,或mrps-5,线粒体核糖体蛋白28,激活hsp-6p。通过此报告器的 GFP 表达式是强健激活的,在这些条件下可以轻松可视化和量化(图 2A-B)。UPRMT也可以通过电子传输链 (ETC) 的化学抑制触发,例如使用抗霉素 A,抑制细胞色素 c 还原酶(复杂 III)。与ETC分量的RNAi-击倒类似,抗霉素A治疗会导致hsp-6p::GFP(图2C-D)的强力诱导。
生物体感知和响应氧化应激的能力是一个从细菌到人类的保守过程。在C.elegans中,NRF2同源体SKN-1是一个重要的转录因子,它对全蛋白中活性半胱氨酸引起的氧化还原变化很敏感。SKN-1作为OxSR的转录活化剂之一,通过结合来保存共识序列,高度类似于NRF230约束的抗氧化反应元素。在人类中,NRF2受到KEAP1的负调节,它被认为对红氧核酸的变化敏感,因为反应性半胱氨酸在整个蛋白质31。虽然蠕虫中没有KEAP1的直接正交,但SKN-1受到WD-重复蛋白WDR-23的负调节,其机械方式不同于KEAP1/NRF2抑制32。在氧化应激时,如二丁基氧化过氧化物 (TBHP),SKN-1 激活解毒和抗氧化基因,如gst-4,谷胱甘肽 S-转移酶。为了测量氧化应激,GFP表达被置于gst-4的促进器下,谷胱甘肽S-转移酶33。与此处介绍的其他转录稳压器不同,gst-4p::GFP具有高基底表达。然而,这种表达仍然可以在氧化应激条件下被强有力地激活,这在遗传和化学条件下都可以进行。为了在基因上诱导氧化应激,我们击倒wdr-23,它编码了一种蛋白质,在SKN-134的蛋白体降解中起着一定的作用。wdr-23击倒导致gst-4p::GFP的稳健激活。此外,用化学氧化剂TBHP处理蠕虫,导致gst-4p:GFP(图3)的激活较为温和,但仍然显著。gst-4p::GFP的化学和遗传活化几乎完全可以通过RNAi击倒skn-1,编码OxSR主转录调节器的基因来抑制。
大多数细胞蛋白被转化在细胞质中并存在于那里,即使只是暂时地被定位到别处。因此,细胞质承载着各种陪护器,促进适当的蛋白质折叠和功能,以及负责降解受损、功能失调或过量蛋白质的酶和蛋白质。为了保护细胞质的这种复杂的蛋白质环境,细胞已经进化出几种细胞质应激反应途径,包括热冲击反应(HSR)35,36。35,36HSR是一种致力于在热应力条件下促进蛋白质平衡的途径,由主转录调节器HSF-137调制。在稳定状态条件下,HSF-1 受细胞质护行器 HSP90 和 HSP70/40 的约束,这使得其锁定在单体非活动状态。在高温或类似应力条件下,错误折叠的蛋白质增加导致伴子滴定远离HSF-1,使其可以修剪并转移到细胞核,激活HSR38,39。38,在HSR激活下,HSF-1研究最多的下游目标是热休克蛋白(HSP),如HSP70、HSP90、DNAJ和HSP6017,40。17,40在C.elegans中,HSR的转录记者是通过在规范性HSP、hsp-16.2和hsp-709,4141的推广器下驱动GFP的表达来合成的。9与其普高人民共和系数和普高埃尔ER对应项一样,hsp-16.2p:GFP和hsp-70p:GFP在无应力的情况下显示最小基底表达式。然而,两个记者在热应力条件下都强烈诱导,通过显微镜或使用大颗粒流细胞计进行量化,可以很容易地进行可视化(图4)。两位记者的动态范围都很大,感应完全依赖于hsf-1,因为rnAi-hf-1的击倒完全抑制hsp-16.2p:GFP和hsp-70p:GFP的感应。虽然这些报告者可以互换用于大多数情况,但不同组织的表达水平和表达可能存在差异。
生理测定测量C.elegans中的压力敏感性
C. elegans是测量应力敏感性的一个伟大的模型有机体,由于维护和实验成本低,并且使用 RNAi 进行基因组编辑或基因敲除的简便性,它提供了在整个生物体中执行大规模实验的能力。为了对ER应力进行压力耐受性测定,我们向化学剂Tunicamecin暴露C.elegans,通过阻断N相关糖基化10,导致ER中受损蛋白质的积累。动物在发育后会接触到图尼卡霉素,因为药物会导致发育缺陷。当接触图尼卡霉素时,成年蠕虫的寿命明显下降。此外,基因xbp-1的敲除,编码了UPRER诱导中涉及的主要转录因子之一,导致对图尼卡霉素(图5A)12的敏感性显著增加。12因此,这是一个可靠的测定,以测量在成年蠕虫的ER应力敏感性。
为了测量氧化应激和线粒体应激,我们让动物接触化学剂,百草枯。帕拉夸奇通过线粒体基质内ROS的合成引起线粒体应力,然后可转化为过氧化氢,从线粒体扩散出来,造成全细胞氧化损伤13。与ER压力测定类似,我们成年后让动物接触百草枯。然而,我们用液体进行百草枯测定,以降低成本,体力劳动,大多数实验室很难进行基于加板的测定。在这里,我们显示,暴露在液体中百草枯的动物显示平均生存约5小时(图5B)。此外,由于DAF-16/FOXO的激活导致参与清除ROS的表达增加,如sd-342,43,,43胰岛素受体的敲除,导致对百草枯的抵抗力增加。百草枯生存测定时间短,持续长达14小时,因此是询问线粒体和氧化应激反应的有效方法。
最后,在高温下生存用于询问对热应力的生理反应。这些测定可以在液体或固体阿加中进行,并且存在许多不同的协议概述21。建议在实验室中标准化单个测定,以减少可变性,这种测定中异乎寻常。热耐受性应在标准加盘的第 1 天成人动物中进行,温度应在 34°C 或 37 °C 下进行。在37°C下,大多数死亡发生在7-11小时之间,这使得这是一个简单的单日测定,而12-16小时在34°C的实验最容易在一夜之间进行(图5C-E)。基因ttx-3的突变导致负责热感官神经回路的AIY间神经元的规格失效,导致热敏性44显著增加。虽然耐热性数据可以绘制为生存曲线(图5C),但这些测定应至少执行4-6次,并且所有复制应相互绘制(图5D-E),因为与其他应力测定相比,耐热性表现出令人难以置信的高变异性。这是因为在建立这些实验时存在许多警告,包括兴趣菌株的变异性、孵化器中空气循环不均、agar板不均匀等。在34°C时,中位生存发生在大约14小时,类似于37°C,ttx-3突变体在34°C时表现出生存率下降(图5E)。 ttx-3

图1:使用hsp-4p::GFP作为跨月加系数机感应的记者。(A) hsp-4p 的代表荧光显微图:GFP 表示在控制空矢量 (EV) 或xbp-1 RNAi 上生长的动物。动物从孵化到20°C的L4,然后用25纳克/μL的Tunicamycin或1%的DMSO在20°C下漂浮在M9中4小时,在OP50板上恢复16小时,在20°C成像前。动物在NGM加盘上的100μM钠阿齐德中瘫痪,并使用立体显微镜进行成像。(B) 使用大型粒子生物分拣机定量分析 (A) .数据表示为整个动物的集成荧光强度,其中每个点代表单个动物;DMSO控制是灰色和通霉素处理的动物是红色。中心线表示中位数,胡须表示四分位数范围。n = 每株 123-291 只动物。p < 0.001 使用非参数曼-惠特尼测试。请点击此处查看此图形的较大版本。

图2:使用hsp-6p::GFP作为UPRMT感应的记者。(A) hsp-6p的代表性荧光显微图:GFP 表示在控制空矢量 (EV)、cco-1、mrps-5 或nuo-4 RNAi 上生长的动物。-1 mrps-5动物从孵化开始生长,在成年第1天在20°C时成像。动物在NGM加盘上的100μM钠阿齐德中瘫痪,并使用复合显微镜进行成像。(B) 使用大型粒子生物分拣机定量分析 (A) .数据表示为整个动物的集成荧光强度,其中每个点代表单个动物;EV控制是灰色的RNAi处理的动物是红色。中心线表示中位数,胡须表示四分位数范围。n = 每个菌株 303-384 只动物。p < 0.001 相比,使用非参数曼-惠特尼测试的 EV 控制。(C) hsp-6p的代表图像:使用 DMSO 或抗霉素 A 处理的 GFP 动物从 0.2% DMSO 板的孵化口中生长,并转移到含有 0.2% DMSO 或 3 mM 抗霉素 A 的板中,在旋转 ECHO R4 复合显微镜上成像之前 16 小时。所有生长均在20°C下进行。(D) 使用类似于 (B) 的大型粒子生物分拣机对 (C) 进行定量分析.DMSO控制是伟大的,和安提霉素A处理的动物是红色的。n = 495 用于 DMSO,219 表示安蒂霉素 A. =p < 0.001,而使用非参数曼-惠特尼测试的 EV 控制。请点击此处查看此图形的较大版本。

图3:使用gst-4p::GFP作为OxSR的记者。(A) gst-4p 的代表性荧光显微图:GFP 表示在控制空矢量 (EV)、skn-1 或wdr-23 RNAi 上生长的动物。 skn-1动物从孵化到20°C的L4阶段在RNAi上生长。动物从孵化到20°C的L4,然后用M9的2 mM TBHP进行治疗,或只在20°C下进行"未经治疗"控制4小时,在20°C的EV板上恢复16小时,在20°C成像前。动物在NGM加盘上的100μM钠阿齐德中瘫痪,并使用复合显微镜进行成像。(B) 使用大型粒子生物分拣机定量分析 (A) .数据表示为整个动物的集成荧光强度,其中每个点代表单个动物;未经处理的控制是灰色的,TBHP处理的动物是红色的。中心线表示中位数,胡须表示四分位数范围。n = 每个菌株 101-204 只动物。p < 0.001 相比,使用非参数曼-惠特尼测试的 EV 控制。请点击此处查看此图形的较大版本。

图4:使用hsp16.2p::GFP和hsp-70p::GFP作为热冲击响应的记者。(A) hsp16.2p::GFP表示在控制空矢量 (EV) 或hsf-1 RNAi 上生长的动物的代表性荧光显微图。动物从20°C的孵化口生长在RNAi上,直到第1天。第1天,动物要么留在20°C(未经治疗),或暴露在2小时热应力在34°C,然后在20°C恢复2小时。动物在NGM加盘上的100μM钠阿齐德中瘫痪,并使用立体显微镜进行成像。(B) 使用大型粒子生物分拣机定量分析 (A) .数据表示为整个动物的集成荧光强度,其中每个点代表单个动物;未经处理的控制是灰色的,热冲击的动物是红色的。中心线表示中位数,胡须表示四分位数范围。n = 每个菌株 320-364 只动物。p < 0.001 使用非参数曼-惠特尼测试。(C) hsp-70p 的代表荧光显微图::GFP 表示在控制 EV 和hsf-1 RNAi 上生长并处理在 (A) 中所述的动物。(D) 定量分析 (C) 如 (B) 所述.n = 773-941 动物每株应变。请点击此处查看此图形的较大版本。

图5:在C.elegans的压力下进行生理生存测定。(A) 线虫的寿命在含有 25 纳克/μL Tunicacin (TM) 板的 1% DMSO 上生长。动物从舱口到第1天,在1%的DMSO板上生长,并在第1天转移到各自的TM板。动物从孵化口一直控制在控制空向量 (EV) 或xbp-1 RNAi 上,直到测定结束时在 20°C 下。成年动物每天被手动从后代身边移走,直到第7-8天,当后代不再被检测到时,每2天打一次,直到所有动物都记录为死亡或被审查。袋装、外阴突起/爆炸的动物,或那些爬到盘子两侧的动物被认为是经过审查的。(B) 在 M9 溶液中溶解的 100 mM 百草枯 (PQ) 中线虫的生存曲线。动物生长在EV或daf-2 RNAi从孵化到成年第1天在20°C。动物在20°C的96孔板中放入50μL的M9+PQ溶液中,每2小时可视化一次,直到所有动物都一动不动。(C) 线虫在 37 °C 处的生存曲线。野生型(N2)、ttx-3 (KS5)和sur-5p::hsf-1动物从孵化到 20°C 的 EV 板生长。在第1天,动物被转移到37°C,每2小时打一次,直到所有动物被评分为死亡或被审查。(D) 在 37 °C 下执行的所有耐热耐受性测定的汇总数据。数据在热容差测定的第 9 小时表示为活动百分比,每行表示同一天执行的匹配实验。(E) 在 34 °C 下执行的所有耐热耐受性测定的汇总数据。数据在热容差测定的第 14 小时表示为活动百分比,每行表示同一天执行的匹配实验。A-C 的所有统计信息都是使用日志列(Mantel-Cox)测试执行的,可以在表 5中找到。请点击此处查看此图形的较大版本。
| 试剂 | 食谱 |
| 莱索根·布罗斯 (LB) | 在此协议中,使用了商用 LB(参见材料),但使用百托锥、酵母提取物和 NaCl 的所有标准 LB 自制配方都就足够了。 |
| 内马托德增长媒体 (NGM) | 1 mM CaCl2,5 μg/mL 胆固醇,25 mM KPO4 pH 6.0,1 mM MgSO4,2%(v)agar,0.25%(w/v)巴托-肽,51.3 mM NaCl |
| 漂白液 | 1.8%(v/v)次氯酸钠,0.375 M KOH |
| M9 解决方案 | 22 mM KH2PO4 单体,42.3 mM Na2HPO4,85.6 mM NaCl,1 mM MgSO4 |
| NGM RNAi 板 | 1 mM CaCl2,5 μg/mL 胆固醇,25 mM KPO4 pH 6.0,1 mM MgSO4,2%(w/v)a加,0.25%(w/v)巴氏-肽,51.3 mM NaCl,1 mM IPTG,100 μg/mL 卡贝辛/安培霉素。在黑暗中储存在4°C下长达3个月 |
| 四环素 | 100%乙醇10毫克/mL库存溶液(500倍)。储存在-20°C |
| 卡贝尼西林 | 水中 100 毫克/mL 库存溶液(1000x)。在 4 °C 下储存长达 6 个月或 -20 °C,用于长期储存 |
| 阿齐德钠 | 1 M 库存 (+6.5%)水中应氧化钠的库存溶液。以 4 °C 的天黑处储存。这是一个 10 倍的解决方案,在大多数成像实验中被稀释为 100 mM 工作库存 |
| 图尼卡霉素 | 2.5 毫克/mL 库存溶液,100% DMSO。储存在-80°C,长期储存。这是一个 100x 解决方案(25 纳克/μL 工作解决方案) |
| 抗霉素 A | 15 mM 抗霉素 A 库存溶液,100% DMSO。储存在-20°C。这是一个 5000x 解决方案(3 μM 工作库存) |
| 百草 枯 | 50 μM 溶液在水中 – 应新鲜制备 |
| 二丁基氧化氢(TBHP) | 7.7 M 溶液在水中。这是一个 3850x 解决方案(2 mM 工作库存) |
| NGM RNAi = DMSO0.2 | 1 mM CaCl2,5 μg/mL 胆固醇,25 mM KPO4 pH 6.0,1 mM MgSO4,2%(w/v)a加,0.25%(w/v)巴氏-肽,51.3 mM NaCl,1 mM IPTG,100微克/mL卡贝辛/安培霉素,0.2% DMSO-in |
| (抗霉素 A 的控制) | |
| NGM RNAi = 抗霉素 A | 1 mM 卡Cl2, 5 μg/mL 胆固醇,25 mM KPO4 pH 6.0,1 mM MgSO4,2%(w/v)agar,0.25%(w/v)巴氏-肽,51.3 mM NaCl,1 mM IPTG,100微克/米叶白素/安皮素,0.2%DMSO,3 mM抗霉素Acl |
| NGM RNAi DMSO | 1 mM CaCl2,5 μg/mL 胆固醇,25 mM KPO4 pH 6.0,1 mM MgSO4,2%(w/v)a加,0.25%(w/v)巴氏-肽,51.3 mM NaCl,1 mM IPTG,100 μg/mL卡贝西林/安培霉素;1% DMSO |
| (控制图尼卡霉素) | |
| NGM RNAi TM | 1 mM CaCl2,5 μg/mL 胆固醇,25 mM KPO4 pH 6.0,1 mM MgSO4,2%(w/v)a加,0.25%(w/v)巴氏-肽,51.3 mM NaCl,1 mM IPTG,100 μg/mL卡贝西林/安培霉素;1% DMSO, 25 纳克/μL 图尼卡霉素 |
| IPTG | 水中 1 M 溶液。 |
表1:所用试剂的建议配方。此处概述了该协议中使用的试剂的所有确切配方。购买试剂的特定公司也可在材料表中查阅。对许多不同的化学品来源进行了测试,材料表中所列的化学品是具有最可靠和可重现结果的化学品。
| 板尺寸 | 细菌类型 | 动物到达第1天成年* | 动物到达L4级的 * |
| 60 毫米 | OP50 | 100-150 | 150-300 |
| 60 毫米 | HT115 | 70-100 | 120-200 |
| 100 毫米 | OP50 | 600-1000 | 1500-2000 |
| 100 毫米 | HT115 | 350-600 | 700-1300 |
表2:建议动物数量在同步后盘,以避免饥饿。为了避免饥饿,我们建议根据条件电镀特定数量的动物。由于OP50比HT115密度高,可以镀更多的动物。此处列出的所有数字都是我们实验室使用的指南,由于几个变量和实验室条件之间的差异,数字可能略有不同。因此,或建议的数字位于下侧,以粗体显示。最大数字是我们实验室在最佳条件下可以镀,而不会达到饥饿,但不建议在不首先对条件进行定印的情况下使用这些值。所有数字均以假设细菌被播种到板上,并允许在将蠕虫放在板上之前在环境温度 (+22 °C) 下生长 24 小时。虽然在电镀鸡蛋或L1时饥饿率没有显著差异,但我们建议在电镀鸡蛋时电镀+10%的数字,因为并非所有鸡蛋在漂白后都会孵化。
| 应变名称 | 转基因 | 目的 | 压力的推荐应用 | 源 |
| SJ4005 | hsp-4p::GFP | 普普埃尔 | 25 μg/mL 图尼卡霉素 | CGC |
| SJ4100 | hsp-6p::GFP | 普普瑞MT | 3μM抗霉素A; | CGC |
| RNAi 对抗 ETC 或线粒体核糖体 | ||||
| SJ4058 | hsp-60p::GFP | 普普瑞MT | 3μM抗霉素A; | CGC |
| RNAi 对抗 ETC 或线粒体核糖体 | ||||
| CL2070 | hsp-16.2p::GFP | 热冲击响应 | 34 °C 2 小时 | CGC |
| AM446 | hsp-70p::GFP | 热冲击响应 | 34 °C 2 小时 | 森本实验室 |
| CL2166 | gst-4p::GFP | 奥克斯施尔 | 50mM百草枯; | CGC |
| 2 mM 特丁基水氧化物 | ||||
| CF1553 | 草皮-3p::GFP | OxSR 和胰岛素信号 | RNAi对抗daf-2(胰岛素受体) | CGC |
| AU78 | T24B8.5p:GFP | 先天免疫反应 | 病原体暴露(例如,P. aeruginosa) | CGC |
表3:用于评估细胞压力反应激活的转录记者。此处列出的菌株均可通过 CGC 或向实验室的特殊请求获得,用于本手稿中描述的定性和定量成像方法。这些菌株都来自布里斯托尔N2背景。还提供了应用压力以激活记者的推荐方法。除草-3p::GFP45和T24B8.5p:GFP46外,所有记者均在文本中进行了说明。
| 转基因 | 压力的推荐应用 | 使用 Leica M2250FA 立体显微镜的曝光时间 | 使用旋转 ECHO 显微镜的曝光时间 | 使用联盟生物识别COPAS生物分拣器的PMT值 |
| hsp-4p::GFP | 25 μg/mL Tunicamycin(过夜回收4小时) | 200 毫秒 | 275 毫秒 | 450 |
| hsp-6p::GFP | 3 μM 抗霉素 A (+16 小时); | 100毫秒 | 50 毫秒 | 350 |
| RNAi 对抗 ETC 或线粒体核糖体(从舱口) | ||||
| hsp-60p::GFP | 3 μM 抗霉素 A (+16 小时); | 200 毫秒 | 100 毫秒 | 450 |
| RNAi 对抗 ETC 或线粒体核糖体(从舱口) | ||||
| hsp-16.2p::GFP | 34 °C 2 小时 | 400 毫秒 | 200 毫秒 | 500 |
| hsp-70p::GFP | 34 °C 2 小时 | 400 毫秒 | 300 毫秒 | 500 |
| gst-4p::GFP | 50mM百草枯(约2小时); | 100 毫秒 | 50 毫秒 | 350 |
| 2 mM tt-丁基氧化氢(+4小时,过夜回收) | ||||
| 草皮-3p::GFP | RNAi对抗daf-2(胰岛素受体) | 300 毫秒 | 300 毫秒 | 475 |
| T24B8.5p:GFP | 病原体暴露(例如,P. aeruginosa) | 100 毫秒 | 50 毫秒 | 350 |
表4:使用大型颗粒生物分拣机推荐荧光显微镜和定量设置。此表作为大型粒子生物分拣机荧光显微镜或 PMT 值推荐曝光时间指南。这些将作为良好的起点,但应为每个实验调整曝光时间和 PMT 值,以确保不发生饱和,荧光值超过背景信号的检测限制。如果已知具有实验最亮信号的样品(例如,应力感应的正控制),这些样本可用于确定可在不饱和信号的情况下使用的最高暴露时间或 PMT。如果最亮的样本不知道,则可以使用该控件,并且可以使用系统动态范围中心的曝光时间或 PMT。
| 相应的图 | 应变, 治疗 | 中位寿命 | • 死亡/* 总计 | 中位寿命变化百分比 | p 值(日志排名;曼特尔-考克斯) |
| 5A | N2,矢量 RNAi,1% DMSO | 22 天 | 95/120 | -- | -- |
| N2, xbp-1 RNAi, 1% DMSO | 14 天 | 92/120 | -36.4 | < 0.001 | |
| N2,矢量 RNAi,25 ng/μL TM | 14 天 | 97/120 | -36.4 | < 0.001 | |
| N2,xbp-1 RNAi,25 纳克/μL TM | 12 天 | 98/120 | -45.4 | < 0.001 | |
| 5B | N2,矢量 RNAi,100 mM PQ | 5 小时 | 73/73 | -- | -- |
| N2,daf-2 RNAi,100 mM PQ | 6.5 小时 | 74/74 | 30 | < 0.001 | |
| 5C | N2,矢量 RNAi,37 °C | 8 小时 | 59/60 | -- | -- |
| ttx-3 (KS5), 矢量 RNAi, 37 °C | 7 小时 | 60/60 | -12.5 | 0.002 | |
| sur-5p::hsf-1,矢量RNAi,37°C | 9 小时 | 59/60 | 12.5 | 0.012 |
表5:寿命和压力生存测定的统计数据。此处提供了图 5的所有样本大小、统计信息和审查率。
| 压力响应 | 目标基因 | 正向引引 | 反向引底器 |
| 普普埃尔 | hsp-3 | TCGCTGGATTGAACGTTCG | GTTGCGTTCTCTTCTTTG |
| 普普埃尔 | hsp-4 | 加卡塔特克茨格特格格格格格格 | 加卡塔特克茨格特格格格格格格 |
| 普普埃尔 | 塞尔-11 | TTGATCTCCGGAAAAACG | TTGATCTCCGGAAAAACG |
| 普普埃尔 | ire-1 | TCCTCACCCAT | TCCTCACCCAT |
| 普普埃尔 | xbp-1 | GGACTCTCTCTCTGGGGT | GGACTCTCTCTCTGGGGT |
| 普普埃尔 | xbp-1(拼接) | GGTGGATGGG加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加 | GGTGGATGGG加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加 |
| 普普埃尔 | crt-1 | 加塔塔加加格加格加加理事会 | 加塔塔加加格加格加加理事会 |
| 普普埃尔 | T14G8.3 | CACCAT卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡特 | CACCAT卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡特 |
| 高铁 | hsp-17 | TCGTTTTCCACTCCCCCA | TGTTTGCGGCCCAGTT |
| 高铁 | hsp-70 | TGTTTGCGGCCCAGTT | TTCGATGAGAAGGCGACT |
| 高铁 | F44E5.4 | TTCGATGAGAAGGCGACT | CGTTGTGCTCTTTT |
| 高铁 | hsp-16.2 | TCCATCTCTCTGGATT GTTA |
TGGTTACTGTGAGAGGGA |
| 高铁 | hsf-1 | TTTGCTTTGTGTTGTTGTC | CtATTTCCCACACGTGT |
| 普普瑞MT | hsp-6 | 加加茨格格格加加加加 | CGGCATTCTTCTTTTTT |
| 普普瑞MT | hsp-60 | CGGCATTCTTCTTTTTT | CGTCGTTGCAAGAAGAAGAAGAGAGAGAGAGAG |
| 普普瑞MT | 伊梅尔-1 | 卡萨阿加特格格茨格格格格格 | TTCTCATGTCCCAGT |
| 普普瑞MT | clpp-1 | 茨加塔格加加加加格特加茨加 | 加特加特格加特加格加加 |
| 普普瑞MT | 隆普-1 | CGATGATGGCCTGTGGG | CGCTTTGAAAATATT卡特卡特卡特茨卡特茨卡特 Cca |
| 奥克斯施尔 | 格斯特-4 | 加特格格格格特格茨茨格茨格格格格格格格格格格格格格格格格格格格格格格格格格 | CCGAATTGTTCCCCCGAC |
| 奥克斯施尔 | 格斯特-6 | CCGAATTGTTCCCCCGAC | 特茨格加格特特加格 |
| 奥克斯施尔 | 格斯特-7 | 特茨格加格特特加格 | TGGGTATCTGGGTTTG |
| 奥克斯施尔 | gcs-1 | TGGGTATCTGGGTTTG | ATGTTTGCCTCGATGTT |
| 奥克斯施尔 | skn-1 | GGACAGAATAAAGG | TCAGGACGTCAACAAGAC |
| 奥克斯施尔 | 苏迪-3 | 格塔加格格格加塔加茨加格 | GCGAGAGATTATGAC |
| 奥克斯施尔 | 点-1 | 亚贸中心 | 卡CTCTCTCTCTCTCTCTTT 卡阿理事会 |
| 参考 | pmp-3 | TGGCCGATGTGTCGC | 加加卡加萨加萨加加理事会 |
| 参考 | Y45F10.4 | CGAGAACCCGCGAATGTCGGA | CGGTTGCCAGG加加加加茨 |
| 参考 | sap-49 | TGGCGGATCGTGTTCC | ACGAGTCTCGTGTGTCCCA |
| 参考 | tba-1 | TCAACTGCCCGCC | TCCAAGC加加加委员会 |
表6:用于测量应激反应基因转录调的推荐基因靶点和引素对。
作者没有什么可透露的。
在这里,我们通过测量荧光转录机的激活和对生理应激的敏感性来描述线虫C.elegan的细胞蛋白毒性应激反应。
R.BZ得到EMBO长期奖学金和拉里·希尔布洛姆基金会的支持。R.H.S 通过国家老龄研究所 (NIA) 和格伦医学研究基金会博士后奖学金获得 5F32AG032023-02 的资助。A.F. 通过 NIA 获得授予 F32AG051355 的支持。H.K.G. 通过国家科学基金会研究生研究奖学金计划获得 DGE1752814 资助。M.G.M. 支持 1F31AG060660-01 通过 NIA。A.D. 由托马斯和斯塔西·西贝尔基金会、霍华德·休斯医学研究所以及 4R01AG042679-04 和 5R01AG055891-02 支持,以及来自 NIEHS 的 5R01ES021667-09。我们感谢拉里·乔、梅丽莎·桑切斯、纳梅·凯莱特和阿内尔·埃斯奎维尔提供的重要技术援助。我们感谢森本实验室和CGC(由NIH研究基础设施项目P40 OD010440资助)菌株。
| 抗霉素 A | Sigma-Aldrich | A8674 | 用于线粒体应激 |
| Bacto Peptone | Fisher Scientific | DF0118072 | 用于 NGM 板 |
| BD Difco 颗粒状琼脂 | VWR | 90000-782 | 用于 NGM 板 |
| 二水合氯化钙 | VWR | 97061-904 | 用于 NGM 板 |
| 羧苄青霉素 | BioPioneer | C0051-25 | 用于 RNAi |
| 用于 | NGM 板 | 的胆固醇Sigma-Aldrich | 57-88-5 |
| COPAS | Biosorter Union Biometrica | 350-5000-000 | ,配备 488 nm 光源。 |
| COPAS 清洁液 | Union Biometrica | 300-5072-000 | 与 |
| COPAS COPAS 护套溶液 | 配合使用Union Biometrica | 300-5070-100 | 与 COPAS |
| DMSO | Sigma-Aldrich | 472301 | 药物溶剂 |
| 不含 IPTG 二恶烷 | 的Denville Scientific | CI8280-4 | 用于RNAi |
| LB 肉汤 Miller | Fisher Scientific | BP1426500 | 适用于 LB |
| M205FA 立体镜 | 徕卡 | 10450040 | 配备徕卡 DFC3000G 单色 CCD 相机、标准 Leica GFP 滤光片(ex 395-455、EM 480 LP)和 LAS X 软件 |
| VWR | EM-MX0070-3 | 用于 NGM 板,M9 | |
| 百草枯 | Sigma-Aldrich | 36541 | 用于氧化/线粒体应激 |
| 氯化钾 | Fisher | P217-500 | 用于漂白溶胶 |
| 磷酸氢二钾 | VWR | EM-PX1570-2 | 用于 NGM 板 |
| 磷酸二氢钾 | VWR | EM-PX1565-5 | 用于 M9 |
| 旋转 | ECHO | 75990-514 | 配备奥林巴斯 4x 平场萤石 NA 0.13 物镜、标准奥林巴斯 FITC 滤光片(ex 470/40;em 525/50;DM 560),以及用于相机和驱动 ECHO 软件的 iPad Pro |
| 用于成像 | 的叠氮化钠 | Sigma-Aldrich | 71289-50G |
| ,用于 | NGM 板 | 的氯化钠EMD Millipore | SX0420-5 | ,用于
| 的 M9 磷酸氢氢钠 VWR 71003-472,用于 M9 叔丁基氢过氧化物 Sigma-Aldrich 458139盐酸四环素 | Sigma-Aldrich | T7660-5G | 用于 RNAi |
| 衣霉素 | Sigma-Aldrich | T7765-50MG | 用于 ER 应激 |