פרוטוקול זה מאפשר ויזואליזציה שחזורית של טיפות שומן ודינמיקת האברונים במהלך מיטוזה באמצעות תאי הפטומה מסונכרנים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מאפשר ויזואליזציה שחזורית של טיפות שומן ודינמיקת האברונים במהלך מיטוזה באמצעות תאי הפטומה מסונכרנים.
טיפות שומן תוך-תאיות (LDs) נפוצות בכל מקום במספר סוגי תאים. ה-LD מאחסנים ליפידים ניטרליים כמו טריאצילגליצרול ואסטר כולסטריל ומשחקים תפקידים חשובים במטבוליזם האנרגיה, האיתות ותגובות לחץ. למרות ש-LDs מוכרים כאברונים תוך-תאיים, התנהגותם במהלך התקדמות מחזור התא נותרה לא ברורה. במהלך מיטוזה, מספר אברונים, כולל מיטוכונדריה ומכשיר הגולג'י, עוברים שיפוץ נרחב והרכבה מחדש, מה שמעלה את השאלה האם גם אברונים חלופיים עוברים שינויים תלויי מחזור התא. מכיוון ש-LD יכולים לשמש כמקורות אנרגיה ומרכזי איתות, הבהרת הדינמיקה שלהם במהלך מיטוזה היא בעלת חשיבות מיוחדת. כדי להתמודד עם זה, אנו מציגים פרוטוקול שמשלב סנכרון מחזור תאים עם צביעת LD פלואורסצנטית בתאי הפטומה. התאים מסונכרנים בגבול G2/M באמצעות גישה מבוססת מעכב קינאז 1 התלויה בציקלין, משתחררים למחזור התא ונאספים בנקודות זמן מסוימות. ה-LDs מסומנים בצבע שומן ניטרלי ומוצגים במיקרוסקופיה פלואורסצנטית. שיטה זו מספקת גישה ניתנת לשחזור לבחינת הפצת LD במהלך מיטוזה, וניתן ליישם אותה באופן רחב במחקרים של ביולוגיית אברונים, ויסות מטבולי ופיזיולוגיה של תאי סרטן.
מחזור התא הוא אירוע מתואם היטב שמבטיח שכפול והפרדה מדויקים של DNA כרומוזומלי 1,2, שבמהלכו האברונים התוך-תאיים מאורגנים מחדש דינמית3. הוא מורכב מארבעה שלבים עיקריים: G1, S, G2 ו-M 1,2. במהלך מיטוזה, כרומוזומים משוכפלים מתיישרים במישור המשווה של הציר הדו-קוטבי ומועברים לאחר מכן לשני תאי בת4. אברונים כמו מיטוכונדריה ומכשיר הגולג'י עוברים שיפוץ נרחב במהלך מיטוזה 5,6,7,8. האברונים הללו התפצלו לוסיקולות קטנות לפני שהופצו לשני תאי הבת, שם הם מתאספים מחדש במהלך ההתקדמות במחזור התאהבא 3.
טיפות ליפידים (LDs) הן אברונים ניטרליים המכילים ליפידים, המורכבים מליבה של ליפידים ניטרליים המוקפים בשכבה מונופוליפידית. הם קשורים למגוון רחב של חלבונים ונמצאים באופן נרחב בסוגים רבים של תאים, כולל תאים מתרבים 9,10. הרכב החלבון והליפידים של LDs משתנה בהתאם לסוג התא והרקמה11. מבין חלבונים אלו, משפחת הפריליפין (PLIN) נחקרה לעומק, ו-PLIN2 מייצב LDs בהפטוציטים12,13. בנוסף לייצוב מבני, חלבוני משפחת PLIN מעורבים בוויסות דינמיקת LD ובאינטראקציות עם רכיבים תאיים אחרים14. ה-LD משמשים לא רק כמחסני אחסון לטריאצילגליצרול ואסטר כולסטריל, אלא גם כמרכזים למטבוליזם אנרגיה15, מסלולי איתות16, והתאמת לחץ17. במצבים פתולוגיים, כגון דלקת סטיאטוהפטיטיס הקשורה לתפקוד מטבולי (MASH, שנקרא בעבר NASH), הצטברות LD מוגברת משמעותית לעומת קבוצת ביקורת בריאה18,19, מה שמדגיש את חשיבותו בביולוגיה של המחלה. עם זאת, הייתה זמינה רק תצפית מוגבלת על מיקום מרחבי של LDs בתאים מתחלקים, למרות מחקר נרחב על דינמיקת המיטוכונדריה, הרשתית האנדופלזמית ומכשיר גולג'י במהלך מיטוזה. ניתחנו את מיקום LD במהלך מיטוזה, באמצעות השיטה המוצגת כאן. דיווחנו בעבר כי אברונים תוך-תאיים הראו דפוסי התפלגות מרחביים שונים מאלו של אברונים תוך-תאיים אחרים20.
כאן אנו מספקים פרוטוקול מפורט לחקר התפלגות של LDs ואברונים תוך-תאיים אחרים במהלך מיטוזה בתאי ההפטומה. השיטה כוללת סנכרון מחזורי תאים וצביעה פלואורסצנטית, המאפשרת הדמיה שכפולה של דינמיקת LD במהלך מיטוזה. תוצאות מייצגות מראות ש-LDs מציגים שינויים תלויי מחזור התא בהתפלגות המרחבית בין אינטרפאזה למיטוזה, מה שמקל על ניתוח השוואתי של מיקום LD במהלך חלוקת התא. גישה זו ניתנת ליישום רחב ללימוד מיקום האברונים, הדינמיקה וויסות מטבולי הן בהקשרים פיזיולוגיים והן בהקשרים פתולוגיים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. פתרונות סטנדרטיים הנדרשים לפרוטוקול זה
2. הכנת חומצה אולאית בצורת BSA
3. סנכרון גבולות G2/M של תאים
4. הסרת תגובת RO-3306 מהתאים המסונכרנים כדי להיכנס לשלב המיטוטי
5. הכנת דגימה של תאים מיטוטיים
6. צביעת LDs ואברונים תאיים אחרים
7. תצפית על אברונים תוך-תאיים ומיקומם התת-תאי
8. כימות מספר וגודל ה-LDs
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
סנכרון תאי הפטומה בגבול G2/M באמצעות RO-3306
כדי לחקור את הדינמיקה של האברונים התוך-תאיים במהלך מיטוזה, RO-3306, מעכב CDK1 סלקטיבי, שימש לסנכרון התאים בגבול G2/M 20,21. כאשר תאים טופלו במעכב CDK1 במשך 20 שעות ואחריו עוד שעה במדיום טרי, מעל 50% מהתאים היו מסונכרנים בגבול G2/M (איור 1). על ידי הסרת RO-3306, התאים מורשים להיכנס למחזור התא. לפני שטיפלו את התגובה, תאי HuH7 הציגו מורפולוגיה דמוי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההתפלגות המחודשת שנצפתה של LDs במהלך מיטוזה מרמזת שמיקומן אינו אקראי אלא מתואם עם ארגון מחדש של שלד התא והתקדמות מחזור התא. בפרט, ההוצאה של LDs מאזור הציר עשויה לשקף מגבלות מרחביות שמוטלות על ידי הרכבת הציר המיטוטי או מנגנוני הובלה פעילים השומרים על הפרדת האברונים במהלך חלוקת התא. במחקר זה אנו מציגים גישה פשוטה וניתנת לשחזור להכנת תאי מיטוטיה לצביעה באימונופלואורסצנטית, תוך הדמיית תאי LD במהלך חלוקת התאים. לצורך הדמיית LD, השתמשנו בשני צבעי ליפידים ניטרליים מובחנים ספקטרלית (ירוק-פלואורס...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים בנוגע לתוכן מאמר זה.
מחקר זה נתמך על ידי מענק אוניברסיטת שוואה לחוקרים צעירים ומענק JSPS KAKENHI מספר 24K10084.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.25% Trypsin/EDTA | Wako | 201-16945 | Cell dissociation |
| 10 cm dish | Corning | 430167 | Cell culture |
| 35 mm tissue culture dish | IWAKI | 3000-035 | Cell culture |
| 6 cm tissue culture dish | IWAKI | 3010-060 | Cell culture |
| Anti-PLIN2 (ADRP) antibody | Proteintech | 15294-1-AP | Lipid droplet marker |
| Anti-PLIN3 (TIP47) antibody | Proteintech | 10694-1-AP | Lipid droplet marker |
| Anti-α-tubulin antibody | Sigma-Aldrich | T6199 | Mitotic spindle marker |
| BODIPY 493/503 | Invitrogen | D3922 | Neutral lipid staining |
| Bottle-top filter (0.22 μm) | NEST | WNB343001 | Sterile filtration of OA–BSA solution |
| Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A8022 | Blocking reagent |
| Clear nail polish | Commercially available | Not applicable | Sealing coverslips |
| Confocal microscope | Olympus | FV1200 | High-resolution imaging |
| DAPI | Dojindo | 340-07971 | Nuclear staining |
| D-PBS (–) | Wako | 049-29793 | Cell culture |
| Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) | Wako | 041-30081 | Cell culture medium |
| Ethanol (99.5%) | Wako | 057-00456 | Solvent for oleic acid |
| Fatty acid–free BSA | Sigma-Aldrich | A7030 | Carrier protein for oleic acid |
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 10270-106 | Medium supplement |
| Fluorescent secondary antibodies (Alexa Fluor–conjugated) | Commercially available | Not applicable | Species-specific secondary antibodies for immunofluorescence |
| FV10-ASW software | Olympus | Not applicable | Image acquisition and processing |
| Glass coverslips (ϕ15 mm) | Matsunami | 2-176-03 | Cell seeding for microscopy |
| Glass microscope slides | Matsunami | SFF-001 | Glass slides for mounting coverslips |
| Glutaraldehyde (25% solution) | Wako | 073-00536 | Alternative fixation for PLIN3 |
| HuH7 cells | JCRB Cell Bank | JCRB0403 | Human hepatoma cell line |
| LipidTOX Red Neutral Lipid Stain | Invitrogen | H34476 | Alternative lipid droplet stain |
| Nitrogen gas (N2) | Commercially available | Not applicable | Evaporation of ethanol |
| Oleic acid | Sigma-Aldrich | O1383 | For preparation of oleic acid–BSA conjugates |
| Paraformaldehyde, 4% in PBS | Nacalai Tesque | 09154-85 | Fixation |
| Penicillin–Streptomycin | Gibco | 15140-122 | Antibiotics |
| Phosphate-buffered saline (×10) | Not applicable | Not applicable | Can be substituted with any vendor |
| RO-3306 | Sigma-Aldrich | SML0569 | CDK1 inhibitor for G2/M synchronization |
| SlowFade Diamond Antifade Mountant | Invitrogen | S36963 | Mounting medium |
| Sodium chloride (NaCl) | Wako | 191-01665 | Preparation of 150 mM NaCl |
| Sodium hydroxide (NaOH) | Wako | 080-01061 | Used for saponification of oleic acid |
| Tali Cellular Analysis Slides | Thermo | T10794 | Used for cell cycle analysis |
| Tali Image-based Cytometer | Thermo | Not applicable | Used for cell cycle analysis |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Cell permeabilization |
| Widefield fluorescence microscope | KEYENCE | BZ-9000 | Rapid screening of mitotic cells |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.