細胞および細胞内のスケーリングのメカニズムは、まだとらえどころのないままです。Xenopus胚抽出物の使用は、オルガネラサイズ制御のメカニズムを解明するためにますます一般的になっています。この方法は、胚抽出物の調製と、核サイズ調節のメカニズムを特定できる新しい核スケーリングアッセイについて説明するものです。
細胞および細胞内のスケーリングのメカニズムは、まだとらえどころのないままです。Xenopus胚抽出物の使用は、オルガネラサイズ制御のメカニズムを解明するためにますます一般的になっています。この方法は、胚抽出物の調製と、核サイズ調節のメカニズムを特定できる新しい核スケーリングアッセイについて説明するものです。
細胞生物学の根本的な疑問は、細胞や細胞小器官のサイズが規制されている方法です。長い細胞や核のサイズの両方の劇的な削減が発生したときに、核の大きさは、一般的に胚形成の間、特に、セルの大きさに比例することが認められています。核のサイズ調節のメカニズムは不明な点が多いと変更された核の大きさがキー診断および予後のパラメータである癌に関連する可能性がある。 インビボ核サイズ調節因子が核機能の本質的かつ複雑な性質によって複雑されている識別に近づきます。核のサイズ制御を研究するためにここに記載のin vitroアプローチは、 アフリカツメガエルの開発中に発生する核の大きさが通常の減少を利用しています。まず、核はXに組み立てられます卵抽出物をアフリカツメガエル 。そして、これらの核は、後期胚から単離され、細胞質中に再懸濁します。 90分のインキュベーション期間、核の表面積 - 30後発達核のサイズスケーリングに貢献後期胚に存在する細胞質成分を識別するために有用なアッセイを提供し、60% - 20によって減少します。このアプローチの主な利点は、卵や胚抽出物は、生化学的に核の大きさを調節する新規タンパク質や活動の同定を可能にする、操作することが可能な相対的な施設です。任意のインビトロのアプローチと同様に、in vivo系での結果の検証が重要であり、Xのマイクロインジェクションツメガエル胚は、これらの研究のために特に適しています。
細胞小器官の大きさは、典型的には、細胞の大きさに比例し、これはおそらく最高のセルサイズ1-10との核の大きさのスケーリングのために文書化されています。これは、細胞と核の大きさの両方の劇的な減少は、多くの場合、11,12を観察している胚形成および細胞分化、中に特に当てはまります。また、変更された核の大きさは、癌の診断および予後13-17で重要なパラメータです。核のサイズの調節に寄与メカニズムは複雑さに起因する部分と核構造と機能の本質的な性質で、不明な点が多いです。ここで説明する方法は、生化学的操作および核のサイズ調節のメカニズムの解明に適している核のサイズスケーリングのためのin vitroアッセイとして開発されました。
アフリカツメガエルの卵抽出物は、in vitroでの複雑な細胞過程を再現し、研究するために十分に確立されたシステムであり、 コンテキスト。これらの抽出物は、アセンブリおよび紡錘体、小胞体の機能、および核18-22を含むいくつかの細胞プロセスに関する新たな基本的な情報を明らかにしました。抽出システムへの重要な利点の1つは、Xです。ツメガエル卵抽出物は、その組成が容易に組換えタンパク質または免疫除去の添加によって、例えば、変更することができ、ほぼ未希釈の細胞質を表します。また、一方がさもなければインビボの状況において致死的であるかもしれない治療を使用することによって本質的なプロセスを操作することができます。卵抽出物手順の変更は、Xからの抽出物の単離を可能にツメガエル胚ではなく、卵、およびこれらの胚抽出物は、生化学的な操作23にも同様に適しています。 X.中に数千50μを生成する-開発をアフリカツメガエル 、単細胞受精胚(〜1ミリメートルの直径)は12急速な細胞分裂(8ステージ1)のシリーズを受けますメートルの直径と発達段階に到達したより小さな細胞は、中期胞胚変移(MBT)またはステージ8 24-26と呼ばれます。 MBTは接合体、転写、細胞遊走、非同期細胞分裂、ギャップ相の取得、および核定常状態のサイズではなく、事前MBT胚のように継続的な原子力拡大の設立の発症によって特徴付けられます。ステージ4から原腸形成(段階10.5から12)に、個々の核の体積が10倍以上11により減少します。
ここでは、目標は、発達の進行の間の核の大きさで、これらの削減のための責任のメカニズムを識別することです。アプローチは、最初のXで核を組み立てることです卵抽出物をアフリカツメガエル卵細胞質/抽出物から、それらの核を単離すること。これらの核は、その後、後期原腸段階の胚から細胞質中に再懸濁されています。インキュベーション期間後、卵抽出物からの核は後期胚抽出物中より小さくなります。我々は、このwoulと推論しました発達核のサイズスケーリングに貢献後期胚に存在する細胞質成分を同定するために有用なアッセイをd。 インビボでの検証と結合し、このアッセイを用いて、我々は、プロテインキナーゼC(PKC)は、Xの核の大きさの発達削減に寄与することが実証され23を アフリカツメガエル 。
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すべてのアフリカツメガエルの手順と研究は実験動物第8版の管理と使用に関するNRCガイドに準拠して実施しました。プロトコルは、ワイオミング州制度動物実験委員会(保証#のA-3216から01まで)の大学によって承認されました。
X.の調製(27,28から適応) ツメガエルの卵抽出物
注意:ここで紹介する手順ボリュームは、最大8精巣のためのものです。
3.原子力アセンブリ
Xの4.準備ツメガエル胚エキス
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卵抽出物中の核の組立
このプロトコルの最初のステップは、Xを準備していますツメガエルの卵抽出物(プロトコル1)および脱膜化精子核(プロトコル2)。これらの試薬 は、その後、核デノボ (プロトコル3)を構築するために使用されている。1は、いくつかの代表的なデータを示しています。カルシウムの添加は、間期に減数分裂逮捕卵抽出物を駆動し、シクロヘキシミドは間期で逮捕された抽出物を保持します。 30で - 反応開始後45分で、最初は薄いS字型の精子核はスラグ状のクロマチン塊に厚くを開始する必要があります。無傷の核エンベロープの成功した形成は、GST-GFP-NLS(データは示していない)、またはFGリピートを認識するmAb414を用いた核膜孔複合体のためのリム染色などに...
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ここでは、X.laevis発生中の核サイズ調節のメカニズムを研究するための新しい方法を紹介します。発生の進行は、細胞の生理学、代謝、分裂速度、移動の劇的な変化、および細胞のサイズと細胞内構造の変化に関連しています。これらの多様なプロセスは複雑で不可欠であるため、in vivo環境で発生のこれらの側面の1つだけを研究することは困難です。ここで説明するX.laevis胚抽出物と核収縮アッセイは、in vivoシステムの複雑なシグナルと物理的制約を回避して、in vitroの文脈でのサイズ調節メカニズムの研究を可能にします。さらに、抽出物の開放的な性質により、生化学的操作が容易になります。
プロトコルのいくつかの手順のトラブルシューティングが必要になる場合があります。核の集合と成長の問題は、低品質の卵子、精子核の不完全な脱膜、精子核の濃度が高すぎる使用、または温度が低すぎる核集合反応のインキュベーションによって生じる可能性があります。後期胚抽出物からの内因性胚核の除去は、これらの核のサイズが小さいた...
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著者らは開示するものは何もない。
Levy研究室とGatlin研究室のメンバー、そして分子生物学科の同僚たちは、有益なアドバイスと議論を提供しました。Rebecca Healdは、このプロトコルの開発の初期段階でサポートを提供しました。この研究は、NIH/NIGMS (R15GM106318) と American Cancer Society (RSG-15-035-01-DDC) の支援を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 568 ロバ抗マウスIgG | 分子プローブ | A10037 | |
| ATP二ナトリウム塩 | Sigma Aldrich | A2383 | |
| ベンゾカイン | Sigma Aldrich | E1501 | |
| ウシ血清アルブミン | Sigma Aldrich | A3059 | |
| CaCl2 | Sigma Aldrich | C3306 | |
| 遠心分離機 | ベックマン | J2-21M | |
| 遠心分離機ローター | ベックマン | JS13.1 | |
| キモスタチン | シグマアルドリッチ | C7268 | |
| クレアチンリン酸二ナトリウム | バイオケム | 2380 | |
| クロヘキシミド | シグマアルドリッチ | C6255 | |
| サイトカラシンD | シグマアルドリッチ | C8273 | |
| 使い捨てワイプ(kimwipes) | Sigma Aldrich | Z188956 | |
| L-システイン | Sigma Aldrich | W326306 | |
| EGTA | Sigma Aldrich | E4378 | |
| ホルムアルデヒド | Sigma Aldrich | F8775 | |
| ガラス結晶化皿(150 x 75 mm) | VWR | 89090-662 | |
| グリセロール | マクロン | 5094-16 | |
| HEPES | Sigma Aldrich | H4034 | |
| Hoechst - ビスベンズイミド H 33342 三塩酸塩 | Sigma Aldrich | B2261 | |
| HCG - ヒト絨毛性ゴナドトロピン | Prospec | hor-250-c | |
| L15 Media | Sigma Aldrich | L4386 | |
| leupeptin | Sigma Aldrich | L2884 | |
| Lysolecithin | Sigma Aldrich | L1381 | |
| mAb414 | Abcam | ab24609 | |
| MgCl2 | EMD | MX0045-2 | |
| MgSO4 | シグマ アルドリッチ | M9397 | |
| マルトース | シグマ アルドリッチ | M5885 | |
| NP40 | BDH | 56009 | |
| パラホルムアルデヒド | 電子顕微鏡 科学 | 15710 | |
| ペニシリン+ストレプトマイシン | シグマ アルドリッチ | Pp0781 | |
| ペプスタチン | シグマ アルドリッチ | P5318 | |
| パイプ | シグマ アルドリッチ | P6757 | |
| プラスチック パラフィン フィルム (パラフィルム) | シグマ アルドリッチ | P7793 | |
| KCl | シグマ アルドリッチ | P9541 | |
| KH2PO4 | >Mallinckrodt | 70100 | |
| KOH | Baker | 5 3140 | |
| PMSG - 妊娠中の牝馬血清 ゴナドトロピン | プロスペック | hor-272-a | |
| NaCl | Sigma Aldrich | S3014 | |
| NaHCO3 | >Fisher | BP328 | |
| Na2HPO4 | EMD | SX0720-1 | |
| NaOH | EMD | SX0590 | |
| Pestle | Thomas Scientific | 3411D56 | |
| 丸底ガラス管、15 ml | Corex | 8441 | |
| 二次抗体 (Alexa Fluor 568 ロバ抗マウス IgG) | ThermoFisher | A10037 | |
| スクロース | Calbiochem | 8550 | |
| サーマルサイクラー | Bio-Rad | T100 | |
| 超遠心分離機 | Beckman | L8-80M | |
| 超遠心ローター | Beckman | SW 50.1 | |
| ベクタシールド(色褪せ防止封入材) | ベクターH-1000 |
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