אנו מתארים כאן גישה מהירה ופשוטה יחסית למיפוי תזמון שכפול יונקים ברחבי הגנום, מבידוד תאים ועד לניתוח בסיסי של תוצאות הריצוף. מפה גנומית של תוכנית שכפול מייצגת תסופק בהתאם לפרוטוקול.
מאמר שיטה
אנו מתארים כאן גישה מהירה ופשוטה יחסית למיפוי תזמון שכפול יונקים ברחבי הגנום, מבידוד תאים ועד לניתוח בסיסי של תוצאות הריצוף. מפה גנומית של תוכנית שכפול מייצגת תסופק בהתאם לפרוטוקול.
שכפול של הגנום מתרחש בשלב S של מחזור התא בתהליך פיקוח הדוק שיבטיח את הנאמנות של שכפול ה- DNA. אזור גנומי כל משוכפל בכל פעם ברורה בשלב S דרך ההפעלה בו הזמנית של מקורות מרובים של שכפול. זמן של שכפול (TOR) עולה בקנה אחד עם תכונות רבות גנומי אפיגנטיים והיא צמודה קצב מוטציות וסרטן. להבין את לעיני הגנומי של התכנית שכפול, בבריאות ובחולי הוא מטרה בעתיד גדולה ואתגר.
מאמר זה מתאר בפרוטרוט את "יחס מספר עותק של S / G1 למיפוי זמן הגנומי של שכפול" השיטה (להלן בשם: CNR-תור), גישה פשוטה כדי למפות את הגנום רחב טור של בתאי יונקים. השיטה מבוססת על ההבדלים מספר עותק בין תאים בשלב S ותאי בשלב G1. שיטת CNR-התור מתבצעת 6 שלבים: 1. הכנת תאים מכתים עם יודיד propidium (PI); 2. סורG1 טינג ו- S תאי שלב באמצעות תא מופעל קרינת מיון (FACS); טיהור DNA 3.; 4. Sonication; 5. הכנת הספרייה וסדר; ו 6. ניתוח bioinformatic. שיטת CNR-התור היא גישה מהירה וקלה כי תוצאות מפות שכפולות מפורטות.
שכפול הדנ"א יונקים קיים רגולציה הדוקה כדי להבטיח את השכפול המדויק של כל כרומוזום בדיוק פעם אחת במהלך מחזור התא. שכפול מתרחש על פי צו פיקוח הדוק - מספר אזורים גנומית גדולים (~ Mb) לשכפל בתחילת שלב S (מוקדם משכפלי תחומים) ואילו אזורים גנומית אחרים לשכפל מאוחר יותר באמצע או בשלב מאוחר (באמצע המשכפלים מאוחר תחומים) 1. רוב הגנום משכפל בעת ובעונה אחת בכל הרקמות (דומיינים TOR מכוננים), ואילו 30% - 50% של הגנום, משנה TOR שלה בין רקמות 2, במהלך התמיינות 3, 4, ובמידה פחותה גם במהלך הטרנספורמציה סרטן 5 . יתר על כן, אזורים הגנומי מסוימים לשכפל אסינכרוני 6, 7, 8, כלומר יש הבדלב TOR בין שני אללים.
TOR בקורלציה עם תכונות רבות גנומי epigenomic כולל רמות שעתוק, תוכן GC, המדינה הכרומטין, צפיפות הגן, וכו '1, 9. TOR קשורה גם קצב מוטציות וסוגים 10, 11 ולכן לא מפתיע, הפרעות של התכנית שהכפולה קשורות לסרטן 12, 13. הקשר הסיבתי בין TOR ומבנה הכרומטין אינו מובן עדיין. יתכן כי הכרומטין פתוח הופך לפשוט שכפול מוקדם. עם זאת, מודל אלטרנטיבי עולה כי הכרומטין הוא כינס במהלך שכפול ואת הרגולטורים הכרומטין שונים שנכחו את ההתחלה ואת הסוף של עופרת S שלב דיפרנציאלי אריזה של אזורים מעתיק מוקדמים ומאוחרים 1, 14 . הראינו לאחרונה כי TOR מעצבת את התוכן GC על ידי המשפיע על סוג של מוטציות המתרחשות באזורים גנומי שונים 11.
קרינת הכלאה באתרו (FISH) היא השיטה העיקרית למדידת TOR ב לוקוסי פרט. הדבר מתבצע פשוט על ידי ספירת אחוז התאים בשלב S כי תערוכת אותות דג בודדים לעומת אחוז הכפילויות עבור נתון אלל 15, 16. שיטה חלופית, מורכב הדופק תיוג DNA עם BrdU, מיון תאים על פי תוכן DNA שלהם לנקודות זמן מרובים לאורך S, immunoprecipitating DNA המכיל BrdU, ובדיקת שפע של DNA זירז עם qPCR 17.
ניתן להשיג מיפוי הגנום TOR על ידי שתי שיטות. השיטה הראשונה היא גרסה הגנומי של שיטה המבוססת BrdU-IP שתואר לעיל, שבו כימות של סכוםDNA של זירז בכל שבריר נעשה בו זמנית עבור הגנום כולו באמצעות הכלאה כדי microarrays או רצף עמוק. השיטה השנייה, CNR-תור, מבוססת על מדידת מספר עותק של כל אזור גנומי של תאים בשלב S ו נרמול ידי תוכן DNA בתאים G1. בשיטה זו, תאים מסודרים על ידי FACS אל הלא מעתיק (שלב G1) משכפלים (שלב S) קבוצות (איור 1). תאים ב- G1 יש את אותו מספר עותק בכל האזורים הגנומי ובכך תוכן DNA שלהם צריך להיות זהה. מצד השני, מספר עותק דנ"א S תלוי TOR, מאז אזורים מעתיקים מוקדם עברו שכפולים ברוב התאים ולכן תוכן DNA שלהם מוכפל, ואילו האזורים מעתיקים מאוחר לא משוכפלים עדיין ברוב התאים ולכן תוכן DNA שלהם יהיה להיות דומה לזה של תאי G1. מכאן S יחס G1 של תוכן DNA מעיד על TOR. כמות ה- DNA לכל איזור גנומי נמדדה באמצעות הכלאהmicroarrays או רצף עמוק 2, 8. יתרונותיה של שיטת CNR-התור יידונו גם.
מאמר זה מתאר את שיטת CNR-תור למיפוי הגנום TOR כמתואר באיור 2. הנייר דן את הפרטים הקטנים של התהליך כולו מגביית תאים עד הניתוח הבסיסי של התוצאות ויצירת מפות גנומי TOR. הפרוטוקול המתואר במאמר זה שבוצע בהצלחה על סוגי תאים שונים הגדלים בתרבית. שיפורים עתידיים של פרוטוקול זה יכול להוביל את המיפוי של TOR in vivo ו סוגי תאים נדירים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: TOR יכול להימדד רק לגדול, תאים לא מסונכרנים. ההליך צריך להתחיל עם לפחות 1 - 2 x 10 6 מהירי תאים גדלים, אשר בדרך כלל יגרמו ~ 1 x 10 5 תאים בשלב S (צעד הגבלת השיעור). מומלץ לנהל כל ניסוי באמצעות שניים או שלושה משכפל. התהליך כולו של CNR-תור ניתן להשלים בתוך שבוע - ימים אמורים להיות מוקדשים לכל השלבים עד כנת ספרייה, יום או ימים נדרשים עבור סידור ויום נוסף הוא הכרחי עבור ניתוח נתונים הראשוני.
1. איסוף של תאים מן התרבות
הערה: הפרוטוקול נכתב עבור התאים הגדלים בתרבית 10 צלחות ס"מ (המכיל כ 2 - 5 x 10 6 תאים), אך ניתן להתאימו בקלות לפלטפורמות אחרות.
קיבוע 2.
הערה: עבור חלק זה, כל השלבים צריכים להיעשות על 4 מעלות צלזיוס.
3. PI מכתים
מיין 4.

נחישות באיור 1. שלב מחזור התא מבוסס על עוצמת PI. היסטוגרמה המציגה את התפלגות תוכן DNA התאי (נמדד על ידי PI-Area) של האוכלוסייה פיברובלסטים עכבר עובריים (MEF). תוכן DNA משמש כדי למיין את האוכלוסייה לשתי תאי G1 תת אוכלוסיות i) (תוכן 2N DNA) ו- II) תאים בשלב S (2N - 4N תוכן DNA), באמצעות האזורים המסומנים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
הערה: מטרת האוסף של תאי G1 היא לתת דין וחשבון על הטיות היעילות הרצף בין אזורים גנומית השונים. אפליקציה חלופיתמקק הוא להשתמש בתאי נעצר G1 מאותו סוג התא. גישה זו נותנת תוצאות נקיות (כי יקטין זיהום שלב S) אבל זה עשוי להציג הטיות נובעות הבדלים גנטיים בין התאים נעצרו התאים נמדדים.
5. ה- DNA טיהור
6. Sonication
כנת הספרייה 7., סידור
הערה: הכנת ערכות ספרייה רבות ושונהפלטפורמות רצף ent אמורות לעבוד, זהה לאלו המשמשים אותנו ואת שהוזכרו בסעיף החומרים. בפועל בעבר, מפות TOR נוצרו בשיטה דומה מאוד עם פלטפורמות microarray 2.
ניתוח 8.
הערה: ניתוח נתונים מבוסס על השיטה על ידי אל א קורן et. 19.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מפת TOR טיפוסית מוצגת באיור 3 עבור פיברובלסטים עובריים בעכבר (MEFs). נתון זה ממחיש את תהליך הניתוח שכן הוא מראה גם את הנקודות, אשר יחס S / G1 המנורמל עבור חלונות בודדים (שלב 8.3), כמו גם את הקו נובע החלקה מהעוקבת אינטרפולציה (שלב 8.5).
מפות כאלה ללכוד את וארגון התכנית שכפול, שהנו טלאים של שני סוגים של תחומי TOR: i) אזורים גדולים (ל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
CNR-תור יכול להתבצע באופן עקרוני על כל אוכלוסיית תאים מתרבים האיקריוטים כי ניתן לחלק ידי FACS ל S ושלבי G1 (נבדק על ידי Rhind נ וגילברט DM 20). השיטה המתוארת כאן הותאמה בתאי יונקים עם גודל הגנום של ~ 3 Gb כגון אדם ועכבר. שינויים קטנים בפרוטוקול CNR-התור (בהכנת תא ועומק רצף) יש צורך, על מנת להתאים אותו אאוקריוטים אחרים. יש לשים לב על גביית סכומים המספיקים של תאים בשלב S שכן הוא צעד שער הגבלה. לפיכך, FACS ראשוני עבור מחזור התא צריך להתבצע כדי לאשר את הניסוי נ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לא הוכרז על ניגוד עניינים.
אנו מודים אוריה ורד לסיוע ביצירת דמויות. עבודה בקבוצה היא נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדע (567/10 מס מענק) ואת המועצה האירופית למחקר החל גרנט (# 281,306).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| PBS | BI (תעשיות ביולוגיות) | 02-023-1A | |
| טריפסין-EDTA | BI (תעשיות ביולוגיות) | 03-052-1B | |
| צינור חרוטי 15 מ"ל | קורנינג | 430790 | |
| 5 מ"ל פוליסטירן עגול צינור תחתון עם מכסה מסננת תאים | BD-Falcon | 352235 | |
| אתנול | גדות | 64-17-5 | |
| RNAse-A 10 מ"ג/מ"ל | סיגמא | R4875 | |
| פרופידיום יודיד 1 מ"ג/מ"ל | סיגמא | P4170 | |
| פרפילם | פרפילם | PM-996 | |
| 1.5 מ"ל DNA LoBind שפופרות אפנדורף | Eppendorf | 22431021 | |
| BSA | Sigma | A7906 | |
| שפופרת MaxyClear 1.7 מ"ל | Axygen | MCT-175-C | |
| - Agencourt AMPure XP | בקמן קולטר | A63881 | |
| אולטרה-סאונד | Covaris | סדרת M -530092 | |
| 50 ומיקרו; L microTUBE AFA סיבים בורג-פקק 6 x 16 מ"מ | Covaris | 520096 | |
| Qubit פלואורומטר | Invitrogen | ||
| Qubit dsDNA רגישות גבוהה (HS) ערכת בדיקה | Invitrogen | Q32854 | |
| אלקטרופורזה 2200 מערכת תחנת קלטת | Agilent | D1000 ScreenTape | |
| Seqeuncing - Illumina NextSeq מערכת | Illumina | SY-415-1001 | |
| ערכת Dneasy לטיהור DNA | Qiagen | 69504 | |
| PureProteom מעמד מגנטי | Millipore | LSKMAGS08 | |
| Anti-BrdU/FITC | DAKO | F7210 | |
| FACS סדרן | BD | FACSARIA III | |
| FACS תוכנה | BD | FACSDiva v 8.0.1 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה