우리는 핵분열 효모 성 수명 주기의 장기 현미경을 위한 재현 가능한 기본 방법을 제공합니다. 설명된 사소한 조정과 함께 제시된 프로토콜은 생식 과정의 여러 단계에 대한 연구의 초점을 맞출 수 있도록 합니다.
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방법 논문
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우리는 핵분열 효모 성 수명 주기의 장기 현미경을 위한 재현 가능한 기본 방법을 제공합니다. 설명된 사소한 조정과 함께 제시된 프로토콜은 생식 과정의 여러 단계에 대한 연구의 초점을 맞출 수 있도록 합니다.
핵분열 효모 Schizosaccharomyces pombe는 유사분열 세포주기 진행의 조절, 세포 분열의 역학 및 세포 극성을 연구하는 데 매우 유용한 모델 시스템이었습니다. 더욱이, 유성 생식에 대한 고전적 실험은 DNA 재조합과 감수분열에 대한 현재의 이해에 중추적인 결과를 산출했습니다. 핵분열 효모 짝짓기에 대한 보다 최근의 분석은 외인성 자극 반응 메커니즘, 편광 세포 성장 및 세포-세포 융합에 대한 흥미로운 질문을 제기했습니다. 이러한 주제를 자세히 연구하기 위해 우리는 전체 성적 수명 주기의 현미경을 위한 간단한 프로토콜을 개발했습니다. 여기에 설명된 방법은 특정 결합 단계를 연구하기 위해 쉽게 조정할 수 있습니다. 간단히 말해서, 질소가 풍부한 배지에서 기하급수적 단계로 성장한 후, 세포 배양은 탐구될 성적 수명 주기의 단계에 적합한 기간 동안 질소가 결핍된 배지로 이동합니다. 그런 다음 세포는 이미징을 위해 쉽게 제작할 수 있는 맞춤형 아가로스 패드 챔버에 장착됩니다. 이 접근 방식을 사용하면 짝짓기 시작부터 포자의 최종 형성까지 세포를 모니터링할 수 있습니다.
두 셀 간의 유전자 교환 유성 생식의 중앙 이벤트이지만, 그것은 세포 분화를 촉진 파트너의 선택을 허용, 세포 - 세포 융합을 수행하고 유전체의 안정성을 유지하는 일련의 사건에 의존한다. 따라서 성적 기간이 발달 스위치 관련 생물학적 질문들을 연구하는 모델 시스템 자체를 제시 분열 효모 이러한 현상을 연구 성적 사이클 탐색 등의 외적 자극 세포막 융합, 염색체 분리에 반응의 이점을 가져온다 모델 시스템의 강력한 유전학, 높은 처리량 방법과 정교한 현미경을 잘 설립. 분열 효모에서 섹스는 P-셀과 별개의 결합 유형의 M 세포 사이의 이형 이벤트입니다. 두 세포 유형은 차동 분비 P- 생산 및 M-페로몬, 페로몬 수용체 map3 체크하고 Mam2뿐만 아니라 페로몬 테아위한 포함한 유전자 1,2-들을 표현할SES Sxa1 및 Sxa2. 이러한 일반적으로 사용 H90 균주로서 Homothallic 균주, 단일 게놈 모두 결합 타입 유전 정보를 전달 및 세포 (참조. 3에서 검토) 분열주기에 걸쳐 결합 형 스위칭 복잡한 패턴을 겪는다. 거의 또는 전혀 결합 유형을 전환하지 heterothallic 분열 효모의 여러 균주는 일반적으로 가장 눈에 띄게, H + N (P 형) 및 시간 -S (M 형) 균주를 4를 사용한다.
분열 효모에서 성적 라이프 사이클에 진입 엄격한 영양 조절을 받고있다. 만 질소에 굶주린 분열 효모 세포 유사 분열 재생을 체포하고 짝짓기 파트너의 존재를 신호하고 (참조. 5에서 검토)의 성적 사이클의 추가 단계를 촉진 확산 성 페로몬을 생산하고 있습니다. 질소 부족의 발달 스위치 역할을하며 전자를 촉진 상대 Ste11의 주요 전사 조절을 드-억압페로몬 수용체와 페로몬 생산 유전자 6,7를 포함하여 특정 유전자 짝짓기의 xpression. 페로몬 수용체의 결합은 더욱 따라서 짝짓기 파트너 사이의 긍정적 인 피드백에 페로몬 생산을 증가, Ste11 전사 활동 8-10을 향상 수용체 결합 단백질 G 알파 및 다운 스트림 MAPK 신호를 활성화합니다. 페로몬 수준은 세포 극성의 Rho 가족는 GTPase Cdc42 (11)의 마스터 주최자를 조절하여 다른 세포 편광 상태를 유도하기에 매우 중요하다. 페로몬 낮은 농도에 노출시 활성 Cdc42은 세포 주위를 둘러 동적 패치 시각화하고, 어떤 세포 성장이 단계에서 관찰되지 않는다. 증가 페로몬 레벨 단일 영역과 편광 돌기의 성장에 Cdc42 활동의 안정화를 촉진 접촉 상대 세포를 제공 내가 어릴 때 좋아했던 연재 만화를 불린다. 이어서, 두 개의 반수체 결합 파트너 배체의 접합자를 형성하는 퓨즈. 최근 작품은 일을 계시상대 유도 formin FUS1 (12)에 의해 조립 융합에 필수적인 새로운 액틴 구조의 전자의 존재. 이 융합 포커스 따라서 세포 용해 (12)없이 세포막의 접촉을 허용하도록 칸막이 벽의 개장을 허용 타입 V 미오신 종속 프로세스 집중과 세포벽 분해 장치를 위치. 세포 - 세포 융합 후, 핵 접촉하고 karyogamy을 겪는다. 접합자 (말 꼬리 운동) 내부 핵의 눈에 띄는 네인 의존 전후 운동은 감수 분열 뒤에 염색체 상 동체 (13, 14)의 페어링을 촉진한다. 마지막으로, 감수 분열의 네 제품은 포자 동안 개별 포자로 포장됩니다.
때문에 복잡성과 관련된 수많은 단계, 상대의 상세한 모니터링에 도전하고있다. 두 주목할만한 문제는 전체 프로세스가 아니라 다섯 시간 이상을 소요하고 세포를 동기화하기 어려운 것이 있습니다. 이 라ifficulties은 단일 셀 현미경 접근 방식에 의해 피할 수 있습니다. 여기에 일반적인 프로토콜은 분열 효모의 성적 라이프 사이클이 제시 조사합니다. 약간의 조정으로,이 프로토콜은 프로세스의 모든 다른 단계, 상대 유전자 산물, 비 자매 파트너 짝짓기 형 스위칭 후 자매 세포 사이 사이에 셀 편광 및 페어링, 세포 - 세포 융합, 즉 유도의 연구를 허용, 및 사후 융합 말 꼬리 운동, 감수 분열과 포자. 이 방법은 쉽게 시각화 형광 동안 및 사후 융합, 시간 사전을 통해 단백질 태그)을 1로 할 수 있습니다; 2) 대향 결합 형 세포의 행동을 식별; 3) 측정 및 shmooing, 결합, 융합 또는 포자 효율과 같은 매개 변수를 정량화.
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분열 효모 유성 생식의 현미경 분석
1. 미디어 준비
짝짓기 실험 2. 배양 분열 효모 균주 (그림 1).
상대 효모 세포의 3. 라이브 셀 이미징
결합 및 융합 효율성 4. 정량
결합 쌍에서 확인 접합체, ASCI 및 융합 세포 쌍을 포함서로에 대한 그들의 위치와 성장. 
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질소 소스를 제거하면 분열 효모의 성장과 결합 역학
질소 기아는 분열 효모에서 유성 생식의 시작을위한 전제 조건이기 때문에, 야생형 homothallic H90 균주는 그림 1에 설명 된 프로토콜에 따라 질소가 풍부한 질소 박탈 매체 (그림 2)에서 변화에 따라 측정 하였다. 요약하면, 세포를 , MSL + N 매체에 지수 상 (OD = 0.5 (600))에 O / N 성장 수집, 세척 및 최종 OD 600 = 1.5 MSL-N 액체 배지에 재현 탁 하였다. 세포의 각 2 시간 씩 스테인드 CALCOFLUOR 및 (- D 그림 2A)을 이미지화했다.
CALCOFLUOR 염색...
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환경 조건, 영양 가용성은 특히 강하게 분열 효모의 생리에 영향을 미칩니다. 질소 기아는 유성 생식에 헌신 필요하고 초기에 유사 분열 세포주기 진행에 눈에 띄는 변화 (참조. 21 및 그림 2)에 연결됩니다. 기하 급수적으로 증가하는 인구에서 질소 제거 후, 부문 셀 크기가 빠르게 (도 2C) 감소하고 세포의 대부분은 새로 태어난 기하 급수적으로 성장 세포 (참조. 21,도 2D)의 길이보다 짧은 유사 분열 진행을 저지. 반대 짝짓기 종류의 세포가 유사 분열 진행을 체포으로 그들은 파트너 짝짓기 참여하고 접합체 및 sporulate (그림 2B, 2E, 2F)를 형성하기 위해 진행합니다. H90 세포를 60 % 이상의 야생형 세포의 2 차원 단층의 경우, 세포 융합 (도 2G를 받게 될 것이다 거의 모든 파트너와 결합하며 ...
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저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
AV는 EMBO 장기 박사 친교에 의해 지원되었다. 마틴 실험실에서 연구 ERC 시작 부여 (GeometryCellCycle)과 SGM에 스위스 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 부여 (31003A_155944)에 의해 투자된다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 포도 | 시그마-알드리치 | G8270-10KG | |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | 1.05108.0050 | |
| NaCl | 시그마-알드리치 | 71381 | |
| MgSO4• 7H2O | Sigma-Aldrich | 63140 | |
| CaCl2 | Sigma-Aldrich | 12095 | |
| 판토텐산 | AppliChem | A2088,0025 | |
| 니코틴산 | AppliChem | A0963,0100 | |
| Inositol | AppliChem | A1716,0100 | |
| 비오틴 | AppliChem | A0967,0250 | |
| 붕산 | 시그마-알드리치 | B6768-1KG | |
| MnSO4 | AppliChem | A1038,0250 | |
| ZnSO4• 7H2O | 시그마-알드리치 | Z4750 | |
| FeCl2• 6H2O | AppliChem | A3514,0250 | |
| 몰리브덴 옥사이드(VI) (MoO3) | Sigma-Aldrich | 69850 | |
| KI | AppliChem | A3872,0100 | |
| CuSO4• 5H2O | AppliChem | A1034,0500 | |
| 구연산 | AppliChem | A2344,0500 | |
| 아가로스 | 프로메가 | V3125 | |
| (NH4)2SO4 | Merck | 1.01217.1000 | |
| L-Leucine | Sigma-Aldrich | L8000-100G | |
| 아데닌 헤미술파트 솔트, 미니 99% | Sigma-Aldrich | A9126-100G | |
| Uracil | 시그마-알드리치 | U0750 | |
| 라놀린 | 시그마-알드리치 | L7387 | |
| 바셀린 | 리액톨랩 | 92045-74-4 | |
| 파라핀 | 리액톨랩 | 7005600 |
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