我々は、細胞周期の特定の段階に関連する事象を研究するための状況を提供する2つの細胞同期プロトコールを報告する。我々は、このアプローチが、摂動のない細胞周期または細胞周期に影響を及ぼす薬剤への暴露で特定の遺伝子の調節を分析するのに有用であることを示す。
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方法論記事
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我々は、細胞周期の特定の段階に関連する事象を研究するための状況を提供する2つの細胞同期プロトコールを報告する。我々は、このアプローチが、摂動のない細胞周期または細胞周期に影響を及ぼす薬剤への暴露で特定の遺伝子の調節を分析するのに有用であることを示す。
細胞周期の遺伝子発現プログラムは、細胞周期依存性プロセスおよび癌などの疾患におけるそれらの役割を理解するための重要なステップである。細胞周期調節遺伝子発現分析は、特定の段階への細胞の同期化に依存する。ここでは、細胞周期中の遺伝子発現の周期的変動を研究するために一般的に使用される2つの相補的な同期プロトコールを利用する方法を説明する。両方の手順は、定義された1つの点で細胞周期を一時的にブロックすることに基づいています。ヒドロキシ尿素(HU)処理による同期プロトコールは、G1 /初期S期後期に細胞停止をもたらし、HU媒介停止からの放出は、SおよびG2 / Mを介して一様に進行する細胞集団を提供する。チミジンおよびノコダゾール(Thy-Noc)処理による同期プロトコルは、初期有糸分裂において細胞をブロックし、Thy-Noc媒介停止からの放出は、G1期およびS期に適した同調細胞集団を提供する研究を試してみてください。両方の手順を適用するには、典型的には細胞のヨウ化プロピジウム(PI)染色およびフローサイトメトリーによるDNA含量分析の後に行われる細胞周期分布プロファイルのモニタリングが必要である。我々は、2つの同期プロトコルの併用は、細胞周期( すなわち、 E2F1およびE2F7)において差次的に調節される遺伝子の転写プロファイルを明確に決定し、その結果、細胞周期におけるそれらの役割のより良い理解を有するプロセス。さらに、このアプローチは、遺伝毒性物質に応答する遺伝子を、細胞周期摂動のみによって影響を受ける遺伝子と区別することを可能にするため、薬物療法( すなわち、抗癌剤)の基礎を成すメカニズムの研究に有用であることを示す。エージェントによって課される。
細胞周期の全ての段階を経る移行は、厳密に調節された遺伝子発現プログラムに結合される。この細胞周期を通しての遺伝子転写の「オン・オフ」調整は複雑な転写調節系の制御下にあると考えられ、タイミングだけでなく遺伝子発現のレベルも調節する。重要な細胞周期成分の調節解除は、いくつかの疾患の発症に寄与していることが知られており、腫瘍形成の確立された特徴である1,2 。酵母および哺乳動物細胞で実施されたゲノムワイド転写物解析は、細胞周期中の周期的な遺伝子発現パターンを示し、細胞周期中の転写変動が所定の遺伝子産物の時間的要求を反映していることを示唆している正確なフェーズ3,4 、 5 。
細胞周期制御遺伝子発現の研究における主要な課題は、細胞の特定の細胞周期段階への同期化である。細胞の同期化は、特定の細胞周期相転移に対する遺伝子発現パターンの関連を解釈するのに役立ち、多数の遺伝子の調節および機能のより良い理解をもたらしている。化学療法剤は遺伝子発現だけでなく細胞周期動態にも影響することが知られているので、細胞の同期は抗癌剤の作用メカニズムを研究する上で重要である6,7 。それにもかかわらず、これらの薬剤による治療から生じる遺伝子発現の差異が治療に対する直接的な応答であるのか、または単に細胞周期プロファイルの変化の結果であるのかを決定することはしばしば困難である。これらの可能性を区別するために、遺伝子発現は、化学療法薬の添加に先立ってニンクロナイズした。
新たに単離されたリンパ球様細胞(G08に同調した均質な細胞集団を構成する)のようないくつかの初代細胞を除いて、 インビトロで確立された細胞株は培養において非同期的に増殖する。通常の増殖条件下では、これらの非同期循環細胞は、細胞周期の全ての段階において、しかしG1 9において優先的に見出される。したがって、この文脈は、特定の細胞周期段階( 例えば、 G1、Sなど)における機能的または遺伝子発現分析のための最適なシナリオを提供しない。非形質転換不死化細胞株( 例えば、線維芽細胞)は、いわゆる生理的方法10と同期させることができる。これらの方法は、サイクリングを続けるために、細胞接触阻害および増殖因子依存などの非形質転換細胞の保持された一次細胞の特徴に基づく。除去G0 / G1で停止した非形質転換細胞をもたらす。しかし、同期した細胞周期の進入および進行には、しばしば継代培養が必要であり、これには細胞の人工的分離および再メッキも含まれる。最も重要なことに、この方法は、形質転換細胞株(現在使用されている確立された細胞株の大部分)の同期には適しておらず、細胞接触媒介性増殖阻害または成長因子離脱に対する応答が欠如していることが特徴である。従って、細胞周期の特定の段階における効率的な細胞同期のために代替の方法が必要であることは明らかである。一般に、最も頻繁に使用される同期方法は、細胞周期の1つの定義された点、典型的にはDNA合成または有糸分裂紡錘体形成の一時的な化学的または薬理学的阻害に基づく。 DNA合成の阻害は、G1後期または初期のS期に細胞を停止させることによって細胞を同期させる。これはアーチかもしれないミオシン、ヌクレオチド生合成阻害剤11,12 、アフィジコリン、DNAポリメラーゼの阻害剤13,14 、ヒドロキシ尿素、リボヌクレオチドレダクターゼ阻害剤15,16または過剰量のチミジン17,18 などの化合物を添加することによって得られる。他方、コルヒチンまたはノコダゾールのような微小管重合の阻害剤は、初期M期の細胞同期につながる有糸分裂紡錘体形成をブロックすることができる19,20,21。
この研究では、mRNAにおける細胞周期調節遺伝子の発現を研究するための一過性化学阻害に基づく2つの相補的同期プロトコールを含む方法を記載するレベル。この方法は、特定の細胞周期プロセスにおける細胞周期遺伝子の役割を定義するための基本である。さらに、薬物応答性遺伝子を正確に検出し、これらの薬物によって生じる細胞周期進行の摂動から生じる誤解を最小限に抑えるために、抗癌治療の影響を研究するための一般的なフレームを提供する。
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細胞周期の進行の細胞同期化、放出およびモニタリング
遺伝子発現解析のためのサンプル収集とプロセッシング
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細胞同期のためのThy-NocおよびHUベースのプロトコルの概略図。
図1は、細胞周期の進行を確認し、遺伝子発現解析を行うために、U2OS細胞の同期化およびその後の試料採取に必要なステップをまとめたものです。
Phospho-H3およびPI染色は、同期方法を選択するための良好な評価パラメータである。
細胞同期手順は、培養細胞の固有の異質性のために、各細胞株について評価し、最適化しなければならない。有糸分裂における同期化はThy-Nocプロトコールで達成され、ノコダゾール処理後の有糸分裂細胞の濃縮は、典型的な有糸分裂マーカーであるリン酸化ヒストンH3(pH3)に特異的な抗体で評価することが...
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細胞周期における一過性および特異的役割に関与する微調整された遺伝子の分析は、均一な細胞集団を必要とする。多くの研究者は、これらの目的のために長年確立された腫瘍細胞株を日常的に使用しており、定義された細胞周期段階において可能な限り多くの細胞を蓄積する目的で、同期(または部分的に同期した)細胞集団を得るための様々な方法が開発されている。さらに、確立された同期アプローチを改善し、最適化するために、強力な努力が払われてきた。それにもかかわらず、全ての同期プロトコールは、細胞培養の異質性、同期手順の最適以下の効率、または化学的シンクロナイザーが細胞機能において有する副次的効果に起因し得る欠点を有する。セル同期プロトコルを適用する場合は、これらの制限を考慮する必要があります。研究者は、その仕様に最も適した同期方法を特定する必要がありますic細胞のタイプまたは実験。まったく同じ方法で異なる細胞株を栽培しても、その結果の同期率はいくつかの理由により異なる場合があります。一方で、細胞周期の長さは、選択された細胞株に依存して変化し得る。一方、同じインヒビターは、各細胞株25の特定の特性のために異なる細胞株に対...
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著者は何も開示することはない。
私たちはZubiagaとAltmeyer研究所のメンバーに、有益な議論や技術サポートに感謝します。この作業は、スペイン国務省(SAF2015-67562-R、MINECO / FEDER、UE)、バスク政府(IT634-13およびKK-2015/89)、およびバスク国UPV / EHU大学のグラントUFI11 / 20)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| DMEM、高グルコース、GutaMAX サプリメント | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 61965-059 | |
| FBS、認定済み、EU 承認、南米原産 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 10270-106 | |
| ペニシリン-ストレプトマイシン (10,000 U/mL) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 15140-122 | |
| 0.25% トリプシン-EDTA (1x)、フェノールレッド | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 25200-072 | |
| チミジン | SIGMA | T1895-5G | 作りたて。わずかな温暖化はチミジンを溶かすのに役立つかもしれません。 |
| Nocodazole | SIGMA | M-1404 | DMSOのストック溶液は-20 & ordmで保存されています。小さなアリコート中のC |
| Hydroxyurea | SIGMA | H8627 | |
| Streptomyces caespitosus | SIGMA | M4287 | 1.5 mMMストック溶液を滅菌H2Oに入れ、光から保護し、4ºで保存。C |
| ジメチルスルホキシド | SIGMA | D2650 | |
| ヨウ化プロピジウム | SIGMA | P4170 | 滅菌 PBS 中のストック溶液 5 mg/mL、4 & ordm で保存。Cは光から保護します。 |
| PBS pH 7.6 | 自家製 | ||
| エタノール | PANREAC | A3678,2500 | |
| クロロホルム | SIGMA | C2432 | |
| クエン酸ナトリウム | PANREAC | 131655 | |
| Triton X-100 | SIGMA | T8787 | |
| RNAse A | サーモフィッシャーサイエンティフィック | EN0531 | |
| トリゾール試薬 | LifeTechnologies | 15596018 | |
| RNeasy Mini kit | QIAGEN | 74106 | |
| 大容量 cDNA 逆転写キット | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 4368814 | |
| 抗サイクリン E1 抗体 | 細胞シグナル伝達 | 4129 | 1:1000 5% 牛乳、o/n、4 &C |
| Anti-Cyclin B1 antibody | Cell Signaling | 4135 | 1:1000 希釈液 5% 牛乳、o/n、4 &C |
| 抗β;-actin | SIGMA | A-5441 | 1:3000 希釈 5% 牛乳、1 時間、RT |
| 抗 pH3 (Ser 10) antiboty | Millipore | 06-570 | プロトコルで指定 |
| 二次抗ウサギ AlexaFluor 488 抗体 | Invitrogen | R37116 | プロトコルで指定 |
| 二次抗マウス HRP 抗体 | Santa Cruz Biotechnology | sc-3697 | 5 % 牛乳で 1:3000 希釈、1 時間、RT |
| Forward E2F1 抗体 (ヒト) TGACATCACCAACGTCCTTGA | Biolegio | Designed by PrimerQuest tool (https://eu.idtdna.com/site) | |
| 逆E2F1抗体 (ヒト) CTGTGCGAGGTCCTGGGTC | Biolegio | Designed by PrimerQuest tool (https://eu.idtdna.com/site) | |
| Forward E2F7 antibody (human) GGAAAGGCAACAGCAAACTCT | Biolegio | Designed by PrimerQuest tool (https://eu.idtdna.com/site) | |
| Reverse E2F7 antibody (human) TGGGAGAGCACCAAGAGTAGAAGA | Biolegio | Designed by PrimerQuest tool (https://eu.idtdna.com/site) | |
| Forward p21Cip1 antibody (human) AGCAGAGGAAGACCATGTGGAC | Biolegio | Designed by PrimerQuest tool (https://eu.idtdna.com/site) | |
| Reverse p21Cip1 antibody (human) TTTCGACCCTGAGAGTCTCCAG | Biolegio | Designed by PrimerQuest tool (https://eu.idtdna.com/site) | |
| Forward TBP antibody (human) reference gene | Biolegio | は、PrimerQuestツール(https://eu.idtdna.com/site) | |
| 逆TBP抗体(ヒト)でデザインされています | Biolegio | 、PrimerQuestツールによって設計されています(https://eu.idtdna.com/site) | |
| Forward Oxa1L抗体(ヒト)参照遺伝子 CACTTGCCAGAGATCCAGAAG | Biolegio | がPrimerQuestツールによってデザインされました(https://eu.idtdna.com/site) | |
| Reverse Oxa1L 抗体(ヒト) CACAGGGAGAATGAGAGGTTTATAG | Biolegio | Designed by PrimerQuest tool (https://eu.idtdna.com/site) | |
| Power SYBRGreen PCR Master Mix | Thermo Fisher Scientific | 4368702 | |
| FACS Tubes | Sarstedt | 551578 | |
| MicroAmp 光学式 96ウェル反応プレート | サーモフィッシャーサイエンティフィック | N8010560 | |
| Corning 100 mm TC処理培養皿 | Corning | ||
| Costar 細胞培養プレート 6ウェル | Corning | 3506 | |
| 冷蔵ベンチトップ微量遠心機 | Eppendorf | 5415 R | |
| 冷蔵ベンチトップ遠心分離機 Jouan CR3.12 | Jouan | 743205604 | |
| NanoDrop Lite 分光光度計 | Thermo Scientific | ND-LITE-PR | |
| BD FACSCalibur Flow Cytometer | BD Bioscience | ||
| QuantStudio 3 リアルタイムPCRシステム | Thermo Fisher Scientific | A28567 |
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