15 ביולי 2018
פרוטוקול זה מתאר שיטת הכנת מועשר בתאי המשמר stomatal שימושי עבור מחקרים ביולוגיים פיזיולוגיים ואחרים.
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא להכין תאי שמירה מועשרים באיכות גבוהה לניתוחים פיזיולוגיים, ביוכימיים ומולקולריים, כגון טרנסקריפטומיקה, פרוטאומיקה ומטבולומיקה. שלום, שמי שלדון לורנס. אני סטודנטית לתואר שני במעבדה של ד"ר צ'ן במחלקה לביולוגיה באוניברסיטת פלורידה.
היום, אני הולך להראות לכם כיצד לבודד תאי שמירה מרקמת עלי הצמח שהם חומר שימושי לחקר הפיזיולוגיה והביולוגיה של הפיוניות. שיטה זו נחשבת לשיטה חדשה לבידוד תאי שמירה. זה מאפשר במיוחד העשרה של תאי שמירה שלמים ומספק דגימות אמינות לחקר תהליכי איתות של תאי פיוניות.
היישום של שיטה זו יכול להתרחב לצמחי Brassicaceae ומיני צמחים אחרים עם שינוי קטן בלבד בפרוטוקול. ההדגמה חשובה מכיוון שהצעד העיקרי להעשרת תאי השמירה יכול להתגלות כמאתגר. כדי להתחיל, בחר צמחי Arabidopsis בוגרים בני חמישה שבועות.
הסר בזהירות עלה בעזרת אזמל, חותך את העלה בבסיסו. קח שתי חתיכות סקוטש והניח את העלה הכרות ביניהן. הפעל בעדינות לחץ על שני הצדדים תוך הקפדה על כך שקצה חלקי הסרט לא יידבק.
ניתן לעשות זאת על ידי הכנסת אצבע ביניהם. הסר בעדינות את שתי חתיכות הסרט הרחק זו מזו, וצף מיד את הקליפה שנלקחה מהצד האבקסיאלי של העלה לתוך מאגר פתח הפיוניות. לאחר איסוף כל הקליפות, הניחו אותן תחת אור.
השאירו אותם שם למשך שעתיים. קח כמה קליפות והניח אותן על שקופיות מיקרוסקופ. בעזרת מיקרוסקופ אור, כוונן את העדשות כדי view תאי השמירה וודא שהם פתוחים.
מניחים את הקליפות לתוך 50 מ"ל מתמיסת אנזים העיכול של דופן התא. צפים ודוגרים אותם בטמפרטורה של 26 מעלות צלזיוס. לאחר 20 דקות, יש להסיר את הקליפות מתמיסת האנזים ולשטוף פעמיים לזמן קצר במים נטולי יונים, ולהניח במאגר פתח הפיוניות הטרי.
טוחנים את הקליפות במכתש עם חנקן נוזלי, בעזרת עלי. לאחר מכן בצע מיצוי פנול כמתואר בטקסט. לאחר טחינת הקליפות במכתש עם עלי, מעבירים את התמצית, יחד עם הקליפות לצינור צנטריפוגה של אוק רידג', ומערבבים על שייקר במשך שעה בארבע מעלות צלזיוס.
זרז את החלבונים המופקים מהפנול על ידי הוספת חמישה נפחים של 0.1 מול אמוניום אצטט קר כקרח ב-100% מתנול. לאחר זירוז החלבון למשך הלילה ב-20 מעלות צלזיוס, קצרו את החלבון על ידי צנטריפוגה ובצעו שטיפות כדורים כמתואר בטקסט. השעו מחדש את הגלולה במיליליטר אחד של אצטון קר, והעבירו לצינור מיקרו צנטריפוגה של שני מיליליטר.
לאחר הצנטריפוגה, השליכו את חומר האצטון וייבשו את הכדור למשך עשר דקות. ממיסים את דגימת החלבון במאגר פירוק. לאחר מערבולת וצנטריפוגה, אספו את הסופרנטנט ומדדו את ריכוז החלבון.
הפעל ג'ל SDS-PAGE. דמיין את רצועות החלבון הנפרדות והתבונן באיכות החלבון היחסית. זוהי תמונה מייצגת של תאי שומר Arabidopsis לפני ואחרי עיכול האנזים של תאי המזופיל והאפידרמיס.
ניתן לצפות בכדאיות תאי השמירה לפני ואחרי הסרת תאי מזופיל ואפידרמיס באמצעות פלואורסצאין דיאצטט, המודד פעילות אנזימטית ושלמות קרום התא. כפי שאתה יכול לראות, תאי שמירה עדיין ברי קיימא לאחר קילוף ועיכול אנזימים. דוגמה זו ממחישה תנועת פיוניות של Arabidopsis בתגובה לטיפול ב-ABA.
תאי השמירה מגיבים לטיפול וצמצם הפיוניות יורד ביותר מ-50% לאחר 30 דקות של טיפול ב-ABA. הנה מהלך זמן של תנועת הפיוניות. בנוסף, מוצגת תמונה מייצגת של פתח הפיוניות בכל נקודת זמן.
זיהוי חלבונים, הפרדה ושפע יחסי נצפה על ידי SDS-PAGE. הרצועות ברורות ומובחנות. ארבעה שכפולים ביולוגיים כלולים כדי להדגיש את יכולת השחזור של מיצוי חלבון משיטה זו.
הרעיון לשיטה זו עלה לנו לראשונה כשניסינו לתאם שינויים מולקולריים בתאי שמירה בזמן אמת עם תנועת הפיוניות. לאחר השליטה, ניתן להכין דגימת חלבון מתאי שומר פיוניות תוך מספר שעות וניתן להשתמש בה בניסויים מרובים. חשוב לזכור לא לגרום נזק רב לתאי השמירה בזמן הקילוף והטיפול.
בעקבות שיטה זו, ניתן ליישם טכניקות אחרות לחקירת איתות תאי שמירה, כגון תיוג איזוברי לחקר תגובת חידוש של חלבונים בצמחים בתנאים רגילים ולחץ. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבודד ולהעשיר תאי שמירה שלמים ובני קיימא, כמו גם לחלץ חלבון באיכות גבוהה המתאים למחקרים במורד הזרם.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
פרוטוקול זה מתאר שיטה חדשנית לבידוד והעשרה של תאי שמירה של פיוניות (stomatal guard cells) שלמים מרקמת עלה של צמחים. תאי שמירה מועשרים אלו בעלי ערך לניתוחים פיזיולוגיים, ביוכימיים ומולקולריים, כולל מחקרים על תהליכי העברת אותות בתאי פיוניות.
שיטה זו נותנת מענה לאתגר של בידוד תאי שמירה של צמחים בשלמותם לצורך ניתוח מולקולרי, ובכך מאפשרת מיצוי חלבונים אמין והערכת חיוניות. היא תומכת בהפחתת סיכונים מכניסטיים (de-risking) בתהליך תיקוף המטרה, על ידי אספקת דגימות מועשרות למחקר של מסלולי איתות הקשורים לתנועת הפתחים (stomata). הגישה משפרת את רמת הביטחון החיזויית במודלים פרה-קליניים, באמצעות הפקת נתונים ביוכימיים הניתנים לשחזור ממערכות צמחים רלוונטיות מבחינה פיזיולוגית.
השיטה משתלבת בתהליכי גילוי מוקדמים, ותומכת בתיקוף המטרה באמצעות אנליזה ביוכימית של תאי שמירה מועשרים לפני שלבי זיהוי המועמדים (leads).