이 프로토콜은 kinesin-5의 소분자 억제제에 민감한 초파리 S2 세포주를 생성하는 방법을 설명합니다. 세포 기반 오류 수정 분석에서 이러한 세포를 사용하는 방법도 간략하게 설명되어 있습니다.
방법 논문
이 프로토콜은 kinesin-5의 소분자 억제제에 민감한 초파리 S2 세포주를 생성하는 방법을 설명합니다. 세포 기반 오류 수정 분석에서 이러한 세포를 사용하는 방법도 간략하게 설명되어 있습니다.
Kinetochores는 세포 분열 중에 중심체에 모여 염색체를 방추체 미세소관에 연결하는 큰 단백질 기반 구조입니다. 유전 물질의 적절한 분포를 위해서는 모든 염색체의 자매 키네토코어(kinetochores)가 아나페이즈(anaphase)로 진행하기 전에 반대쪽 방추극의 미세소관에 부착하여 이중방향이 되어야 합니다. 그러나 잘못되고 이중지향적이지 않은 부착 상태가 일반적이며 세포 분열 중에 이러한 부착을 감지하고 교정하기 위한 세포 경로가 존재합니다. 부적절한 동체-미세소관 상호 작용이 불안정해지는 과정을 오류 보정이라고 합니다. 살아있는 세포의 오류 보정을 연구하기 위해 kinesin-5 모터의 화학적 억제를 통해 잘못된 부착물을 의도적으로 생성하여 단극 방추체 조립을 유발하고 약물 세척 후 mal-orientation에서 biorientation으로의 전환이 관찰됩니다. 많은 모델 조직 배양 세포 유형에서 많은 수의 염색체는 개별 오류 수정 이벤트를 관찰하는 데 어려움을 제기합니다. 초파리 S2 세포는 4쌍의 염색체를 가지고 있기 때문에 이러한 연구에 더 적합합니다. 그러나 저분자 kinesin-5 억제제는 Drosophila kinesin-5(Klp61F)에 대해 효과가 없습니다. 여기에서는 Klp61F를 인간 kinesin-5로 효과적으로 대체하는 초파리 세포주를 구축하는 방법을 설명하며, 이는 세포를 모터의 약리학적 억제에 민감하게 만들고 세포 기반 오류 보정 분석에 사용하기에 적합합니다.
세포 분열 동안 게놈의 평등 분리는 복제 된 DNA와 스핀들 미세 소관 사이의 올바른 상호 작용을 필요로한다. 미세 소관은 물리적으로 동원체 1로 알려진 동원체에 조립 단백질의 앙상블을 통해 염색체와 상호 작용합니다. 염색체의 정확한 분포는 자매 kinetochores가있는 각 자매가 반대 스핀들 극에서 발생하는 미세 소관과 관련된, bioriented되어 있어야합니다. 동원체의 미세 소관은 (는 KT-MT) bioriented 형태가 아닌 첨부 신속하고 효율적으로 오류 정정으로 알려진 프로세스에서 biorientation을 확립 할 수있는 기회를 제공하기 위해 불안정화된다. 이전에 포유 동물 세포에 설립되었습니다 오류 정정 분석 5 (키네신-5) Eg5에 대해 가역 작은 분자 억제제를 사용하여 모노 폴라 스핀들 조립이 필요합니다. 약물 치료는 잘못된 syntelic 첨부 파일의 다수를 생성하는 봇에시간 자매 kinetochores는 같은 스핀들 극에 연결합니다. 약물의 후속 세척는 에러 정정 프로세스의 시각화를 허용한다. 에러 정정 분석은 오 KT-MT 첨부 보정에 후보 단백질의 기여를 연구하는 소분자 억제제 또는 knockdowns의 존재 하에서 수행 될 수있다.
살아있는 세포에서 오류 정정을 시각화하는 능력은 더 복잡한 과정에 관여하는 분자 메커니즘을 이해하는 강력한 도구입니다. 그러나, 대부분의 세포주에 존재하는 염색체의 다수의 개별 KT-MT 첨부 관찰에 도전 포즈. 그들은 적은 4와 같은 염색체 6 있지만의 소분자 저해제를 포함로서 초파리 S2 세포는 에러 정정 분석을 가하는 것이 이상적 이러한 S-틸 L 시스테인 (STLC)로 키네신 5, 7-9 monastrol는 초파리 세포에서 스핀들 어셈블리 또는 키네신-5 운동 기능에 영향을주지 않습니다. 따라서 우리는 장군테드 키네신-5 억제제에 민감 유도 성 프로모터에서 인간의 키네신-5 표현하는 초파리 S2 세포주. 이 프로토콜은 내인성 초파리 키네신 -5- 동족체, Klp61F를 녹다운 및 세포 기반 에러 정정 분석에서이 세포주를 사용하는 방법을 설명한다.
1. 형질 S2 세포
2. RNA 간섭
3. 라이브 세포 이미징
4. 오류 수정 분석
Klp61F 양극성 스핀들을 형성하는 것이 필요하다. 인간 키네신 -5,6- Eg5는 초파리 S2 세포 (도 1A 및 D)에서의 Klp61F 함수를 구출 할 수있다. 키네신-5 억제제 (STLC)의 첨가시, 성공적인 RNAi에 따라 내인성 Klp61F 부족한 세포 모노폴 (도 1C 및 F)의 결과로 모터 강하 (도 1b 및 E), 및 스핀들 붕괴의 미세 소관 - 연관된 레벨 (보충 영화 1). 그것은 -5- 키네신 활성은 인간 세포에서 스핀들 양극성을 유지하기 위해 필요하지 않으므로 바이폴라 스핀들 인간화 S2 세포 STLC의 첨가시 붕괴 것이 주목할 만하다. 흥미로운 차이는 두 모델 시스템 (14)의 극간 미세 소관 중첩 및 / 또는 안정성의 차이의 결과 일 수있다. 키네신 -5- 억제 (도 2A 및 E)은 브 될 수있다 바이폴라 스핀들의 약물 및 복구를 세척하여 rsed 시간이 지남에 따라 할 수있다. 억제제 (그림 2B와 F)를 제거하여, Eg5-mCherry는 바이폴라 스핀들 조립 (그림 2C 및 G)와 미세 소관과-동료를 다시하고, 세포는 바이폴라, anaphase (핵분열 말기) (그림 2D 및 H, 보충 영화 2로 진행 할 수 있습니다 ).

1. 추가 1 μM의 STLC의 그림은 초파리 S2 세포에서 단극 스핀들로 연결. 대표 이미지를 Eg5-mCherry (AC)과 GFP-α-tubulin의 (DF) 표현하는 초파리 S2 세포의 시간 경과 영상에서 1 ㎛의 첨가시 STLC. Eg5 억제제는 3 분으로 첨가 하였다. 스케일 바 = 5 μm의. 타임 스탬프 = 분 : 초. w.jove.com/files/ftp_upload/53594/53594fig1large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2. STLC를 제거하여 양극성 스핀들 개혁. STLC의 세척 실험 중에 Eg5-mCherry (AD)와 GFP-α-tubulin의 (EH)를 표현하는 초파리 2 셀의 시간 경과 영상에서 대표 이미지. STLC는 5 분에서 밖으로 세척 하였다. STLC을 제거하는 1 시간 이내 양극성 스핀들 개혁. 스케일 바 = 5 μm의. 타임 스탬프 : 분 :. 초 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

ww.jove.com/files/ftp_upload/53594/addin.mov "대상 ="_ 빈 "> 보충 영화 1. (오른쪽 다운로드를 클릭). 위드의 형광 이미징을 Eg5-mCherry을 표현하는 초파리 S2 셀의 대표적인 예의 ( 왼쪽) 및 GFP-α-tubulin의 (오른쪽) 1 μM의 STLC은 2 분으로 첨가하고, 스핀들 형태 억제제의 첨가 후 10 분 이내에 모노폴이. 이미지는 매 1 분을 취득하고 10 프레임의 속도로 재생되었다. 초당. 스케일 바 = 5 μm의.

보충 동영상 2. (오른쪽 다운로드를 클릭). Eg5-mCherry (왼쪽)와 GFP-α-tubulin의 (오른쪽)를 표현하는 초파리 S2 세포의 대표적인 예 위드 형광 이미징. 1 μM의 STLC를 함유 배지를 제거하고,5 분에 세척. 억제제를 제거하는 1 시간 이내 양극성 스핀들 개혁. 이미지는 매 1 분을 취득하여 초당 10 프레임의 속도로 재생되었다. 스케일 바 = 5 μm의.
오류 정정을 떠올리이 중요하고 복잡한 세포 과정에 관련된 단계를 연구하는 유용한 기술이다. 이를 위해, 잘못된 첨부 가역적 억제제를 사용하여 생성되고, 에러 정정이 약물의 유실시에 관찰된다. 이 분석은 원래 포유 동물 조직 배양 세포 (5)를 사용하여 개발되었습니다. 그러나 많은 모델 포유 동물 세포 유형에 kinetochores 다수의 존재는 각각의 에러 정정 이벤트를 관찰하는 도전 포즈. 초파리 S2 세포는 에러 정정을 관찰 그들을보다 바람직한 세포주 올라서 kinetochores의 적은 4 등의 쌍을 갖는다. 그러나, 주요 단점은 많은 억제제 초파리 S2 세포에서 효과가 있다는 것이다. 따라서, 인간 키네신 -5- 발현 인간화 초파리 S2 세포주를 생성하는 능력은 오류 정정을 연구하는 유용한 도구를 제공한다.
초파리 S2 세포가 될 수 있지만오류 정정을 연구 나은 세포주 세포주를 획득하고 필수적인 유전자를 넉다운에 관련된 여러 단계는이 기술에 일부 문제를 야기. 예를 들어, 형질 전환 효율은 매우 낮을 수있다. 세포의 20 % 미만이 Eg5-mCherry을 표현하는 경우 선택 프로세스가 오래 걸릴 같이 형질 반복한다. 또한, 두 형광 단백질을 발현하는 세포의 비율은 시간 경과에 따라 감소 될 수 있습니다. 이것은 각각 Eg5-mCherry를 발현하는 세포 및 GFP-α-tubulin에 대한 선택 블라스트 S HCl 및 하이 그로 마이신 B의 존재 하에서 세포를 분할함으로써 극복 될 수있다. 그것은 초파리 S2 세포는 사람의 단백질과에 orthologues이 점에 유의하는 것이 중요하다; 따라서, 내인성 단백질 최저 조건을 최적화하는 것이 중요하다. 최적의 최저 조건은 dsRNA에의 양 및 치료의 길이에 따라 다를 수 있습니다. 등장과의 신속한 개선을 고려 CRISPR을-Cas9은 technologi15-17 ES 인간 Eg5 대체 Klp61F 유전자 초파리 세포주의 생성 및 형질 녹다운 방식의 한계를 극복 할 수있는 강력한 대안을 제시한다. 우리의 작업은 필요 시약이 현재 개발되고있다 초파리 S2 세포에서 그렇게 비록 플라이 투 인간 유전자 여분이 경우 가능한 옵션 일 수 있음을 입증한다.
이 절차는 Eg5에 한정되지 않고, 다른 관심 단백질의 기능을 연구에 적용 할 수있다. 이전에 초파리 S2 세포에서 효과가 설립 된 억제제를 사용하는 경우,이 프로토콜은 오프 대상 효과에 대한 우려없이 살아있는 세포에서 억제제의 직접적인 영향을 연구하기 위해 수정할 수 있습니다. 이 프로토콜을 이용하여 생산 세포주는 또한 높은 처리량 스크리닝에 사용될 수있는 오류 정정에 관여하는 단백질을 표적 잠재적 약물을 식별하기 위해 분석한다.
저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
우리는 키네신-5 구조의 선물 패트리샤 워즈워스에게 감사의 말씀을 전합니다. 이 작품은, 찰스 H. 후드 재단, Inc.의 TJM 및 연구비 번호 TJM에 다임 재단 3 월에서 5 FY13-205뿐만 아니라 지원에 의해 NIH 교부금 (5 R01 GM107026)에 의해 지원되었다 보스턴. TJM에
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Effectine 형질주입 시약 | Qiagen | 301425 | |
| Klp61F cDNA | Drosophila Genomic Resource Center | 13690 | 유전자 |
| LD15641 Schneider' s Media | Invitrogen | 21720-024 | |
| Fetal Bovine Serum, 인증된 | Invitrogen | 10082-147 | Heat Inactivated, 미국 원산지 |
| 구리(II) 황산염 (CuSO4) | Sigma | C8027-500G | 500 mM 재고 |
| S-트리틸-L-시스테인 | 시그마 | 164739-5G | 1 DMSO |
| Blasticidin HCl | Invitrogen | R21001 | 5 의 mM 재고; 1x PBS |
| Hygromycin B | Invitrogen | 10687010 | |
| T7 대규모 RNA 생산 시스템 | Promega | P1320 | 각 반응에서의 대략적인 dsRNA 농도는 약 5-15 &마이크로; g/&마이크로; l |
| Klp61F RNAi F 프라이머 | Invitrogen | TAATACGACTCACTATAGGGTA-TTTGCGCATTATTTTAAAA | |
| Klp61F RNAi R 프라이머 | Invitrogen | TAATACGACTCACTATAGGGAT-attgatcaattgaaac | |
| PCR 클린업 키트 | Mo Bio Laboratories, Inc | 1250 | |
| Concanavalin A | Sigma | C5275 | 0.5 1x PBS에 용해하여 만든 mg/ml 용액. |
| 삶은 당나귀 혈청 | Jackson ImmunoResearch Labs | 017-000-121 | 1x PHEM buffer에 5% 재고 용액을 끓입니다. 에 저장됨 4 °C입니다. |
| 마운팅 미디어 | 20 mM 트리스 pH 8.0, 0.5% N-프로필 갈레이트, 90% 글리세롤. 에 저장됨 4 °C입니다. | ||
| 1x BRB-80 | 80 mM 파이프 pH 6.9; 1 엠엠 에그타; 1 mM MgCl2 | ||
| White Light Source | Lumencor Inc | ||
| ET EGFP Filter Cube | Chroma | 49002 | |
| DSRed Filter | Cube Chroma | 49005 | |
| anti-NDC80 antibody | Maresca Lab | ||
| DM1&alpha에서 맞춤 제작; (안티-&알파;-튜불린) | Sigma | T6199 | |
| anti-CID 항체 | AbCam | ab10887 |
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