여기에서는 효모 샘플에서 스트레스 후 생존을 정량화하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 분석은 원형질막 무결성을 정량화하기 위해 SYTO 9와 요오드화 프로피듐(PI)이라는 두 가지 형광 염료를 사용합니다. 유세포 분석을 사용하여 산화 후 스트레스 샘플에 대한 살아있는 세포, 죽은 세포 및 손상된 세포 분획에 대한 정량적이고 재현 가능한 추정치를 제공합니다.
방법 논문
여기에서는 효모 샘플에서 스트레스 후 생존을 정량화하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 분석은 원형질막 무결성을 정량화하기 위해 SYTO 9와 요오드화 프로피듐(PI)이라는 두 가지 형광 염료를 사용합니다. 유세포 분석을 사용하여 산화 후 스트레스 샘플에 대한 살아있는 세포, 죽은 세포 및 손상된 세포 분획에 대한 정량적이고 재현 가능한 추정치를 제공합니다.
생존을 정량화하는 것은 효모 연구에서 일반적이고 중요한 작업입니다. 원형질막 무결성을 기반으로 하는 LIVE/DEAD 염색은 유세포 분석과 결합할 때 효모 생존을 위한 신속하고 높은 처리량 분석을 제공합니다. 그러나 염색 완충액, 염료 농도, 배양 시간 및 유세포 분석 설정의 변화는 데이터 품질과 재현성에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 프로토콜은 유세포 분석을 사용하여 효모에서 스트레스 후 생존 정량화를 위한 표준화된 LIVE/DEAD 분석을 제시합니다. 기회 효모 병원체인 칸디다 글라브라타를 다양한 용량의 과산화수소로 처리한 후, 스트레스 후 샘플을 SYTO 9와 요오드화 프로피듐(PI)으로 구성된 2성분 LIVE/DEAD 염색으로 염색했습니다. 유세포 분석을 사용하여 살아있는 세포, 손상된 세포 및 죽은 세포 집단을 구별하고 각 샘플에서 백분율을 정량화했습니다. 살아있는 백분율 통계를 기반으로 한 생존 추정치를 동일한 샘플의 CFU(Colony Forming Unit) 결과와 비교했습니다. 두 가지 방법은 모의 및 치사량(1MH2O2)으로 처리된 샘플에 대해 일관된 결과를 산출했습니다. 100mM H2O2의 치사 이하 선량에서 SYTO 9/PI는 CFU보다 더 높은 생존율을 추정했으며, 여기에 제시된 프로토콜은 스트레스 직후 세포 생존을 평가하는 반면 CFU는 회복 및 번식할 수 있는 세포의 백분율을 정량화합니다. 따라서 이 프로토콜은 세포 사멸 과정의 초기 단계에서 생존력을 측정합니다. 요약하면, 여기에 설명된 프로토콜은 효모의 스트레스 후 생존 정량화를 위한 CFU에 대한 빠르고 확장 가능한 대안을 제공합니다. 그 결과는 초기 단계에서 생존을 평가하고 죽은 세포와 손상된 세포를 구별함으로써 CFU에 보완적인 정보를 제공합니다.
발아 효모 아문에는 많은 중요한 생물학적 및 생명 공학 모델이 포함되어 있습니다. 효모 연구에서 일반적이고 중요한 작업은 스트레스 또는 약물 치료를 포함하는 유전적 또는 환경적 교란의 영향을 정량화하는 것입니다. 예를 들어, 산업용 발효에서 생산자는 발효 공정의 효율성과 품질을 보장하기 위해 효모 배양의 생존 가능성을 모니터링해야 합니다1,2. 병원성 효모 종을 연구할 때 스트레스 또는 항진균제 치료 후 생존을 측정하는 것은 항진균제 내성과 같은 감염 관련 특성의 유전적 및 기계론적 기초를 이해하는 데 중요합니다. 카테터와 표면의 생존율을 측정하는 것도 임상 환경에서 중요한 작업입니다3. 이러한 다양한 시나리오는 모두 약물 및 스트레스 치료의 결과를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 정량적 접근 방식을 요구합니다.
위의 목표를 달성하기 위한 기존 방법은 측정 대상에 따라 세 가지 주요 범주로 나뉩니다. 첫 번째 범주는 클론 형성 또는 개별 효모 세포가 스트레스 후 단일 콜로니를 형성하는 능력을 측정합니다. 이 범주의 대표적인 방법은 콜로니 형성 단위(CFU) 분석입니다. 두 번째 범주는 살아있는 세포에서 효소 활동을 감지하는 데 의존하는 활력을 측정합니다. 예를 들면 FUN-1 염료와 같은 화학적 프로브가 있다4. 세 번째 범주의 방법은 원형질막 무결성을 측정합니다 - 원형질막 무결성의 돌이킬 수 없는 손실은 세포 사멸의 "돌아올 수 없는 지점"으로 간주됩니다5. 이 범주의 예로는 요오드화 프로피듐(PI)과 같은 형광 염료가 있습니다.
이 연구는 스트레스 처리 후 효모 생존의 빠르고 확장 가능한 정량화를 달성하기 위해 유세포 분석과 결합된 최적화된 LIVE/DEAD 분석을 제시합니다. 이 막 투과성 기반 분석은 CFU보다 빠르며, 콜로니가 형성되는 데 24-48시간의 배양에 비해 염색의 시간이 15-30분이 소요됩니다. 또한 LIVE/DEAD 염색으로 염색된 샘플은 현미경 검사와 함께 유세포 분석을 사용하여 쉽게 분석할 수 있으며, 현미경은 몇 초 만에 수만 개의 세포를 측정하고 고처리량 분석을 위해 96웰 샘플을 쉽게 처리할 수 있습니다. 결과적으로 이 분석은 빠르고 정량적이며 확장 가능합니다. 이 프로토콜에서는 향상된 분해능을 달성하기 위해 SYTO 9 및 PI로 구성된 2성분 LIVE/DEAD 염색이 사용됩니다. SYTO 9는 살아있든 죽든 모든 세포를 라벨링하는 반면, PI는 손상된 원형질막이 있는 세포에만 들어갑니다 6,7. 따라서 살아있는 세포는 SYTO 9만 축적하는 반면 죽은 세포는 SYTO 9와 PI를 모두 축적합니다. PI는 핵산에 대해 SYTO 9보다 친화력이 높기 때문에 세포8에서 후자를 경쟁적으로 배제합니다. 또한 두 염료는 FRET(Förster Resonance Energy Transfer) 쌍을 형성하며, 여기서 SYTO 9 방출은 여기로 PI에 흡수됩니다. 결과적으로 죽은 세포는 음소거된 녹색과 강한 적색 형광을 나타냅니다. 대조적으로, 살아있는 세포는 밝은 녹색 형광을 나타냅니다8. 이러한 차이는 각 그룹 내에서 형광 강도의 변화가 있는 경우 살아있는 세포와 죽은 세포를 더 잘 구별할 수 있게 해줍니다.
2004년 효모에 대한 적용에 대한 초기 보고서 이후 효모 연구에서 SYTO 9/PI의 사용은 불규칙했으며 현미경 7,9,10,11,12,13,14,15를 사용한 정성적 평가로 크게 제한되었습니다. 효모 생존을 위한 정량적 분석으로 채택하는 데 있어 주요 한계는 CFU와 같이 널리 사용되는 방법과의 체계적인 특성화 및 비교가 부족하다는 것입니다. 이 프로토콜은 염색 완충액, 염료 농도, 염색 시간 및 유세포 분석을 포함하는 표준화된 분석을 설명하며, 이는 C. glabrata 및 다른 두 가지 효모 종에 적용할 때 아티팩트를 최소화하고 재현 가능한 결과를 생성하는 것으로 밝혀졌습니다16. SYTO 9/PI 염색은 염색 패턴에서 살아있는 세포와 죽은 세포와 다른 중간 "손상된" 세포 집단을 나타내기 때문에 효모 세포에 대한 스트레스 처리의 효과에 대한 보다 미묘한 정보를 밝혀 CFU를 보완할 수 있으며 잠재적으로 새로운 응용 분야를 가능하게 합니다.
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본 연구에 사용된 시약 및 장비의 세부 사항은 재료표에 나열되어 있습니다.
1. 과산화수소 응력의 적용
2. SYTO 9/PI 염색 적용
3. 유세포 분석기 설정 및 교정
참고: 이것은 각각의 새로운 기기와 다른 종/균주, 새로운 스트레스 요인 또는 성장 프로토콜 등을 포함하여 SYTO 9/PI 염색의 새로운 응용 프로그램에서도 수행되어야 합니다. 아래 설정은 Attune NxT 유세포 분석기에서 개발되었습니다. 구체적인 지침은 사용 중인 기기의 사용 설명서를 참조하십시오.
4. 유세포 분석기에서 샘플 실행
5. R의 데이터 분석
참고: 샘플 분석 스크립트는 보충 파일 1로 제공됩니다. 예제 게이팅 전략은 대표 결과 섹션에 제공됩니다.
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SYTO 9/PI 염색은 녹색(500nm-560nm) 및 빨간색(>600nm) 채널의 형광 신호를 기반으로 살아있는 효모 세포와 죽은 세포를 구별합니다. SYTO 9만 축적하는 살아있는 세포는 최소한의 빨간색 신호로 녹색 채널에서 강한 형광을 발합니다. 죽은 세포는 SYTO 9와 PI를 모두 축적하고 PI 및 FRET에 의한 SYTO 9의 경쟁적 배제로 인해 살아있는 세포에 비해 녹색 형광 신호가 낮은 빨간색 채널에서 강하게 형광을 발할 것으로 예상됩니다.
상기 SYTO 9/PI 염색 프로토콜을 산화 스트레스 C . glabrata 세포에 적용하였다. 중간 로그기 C. glabrata 세포를 0 mM, 100 mM 및 1,000 mM H2O2<...
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이 프로토콜은 두 가지 형광 염료인 SYTO 9 및 PI를 사용하고 유세포 분석을 사용하여 효모에서 스트레스 후 생존을 정량화하는 LIVE/DEAD 분석을 설명합니다. 이 두 염색은 문헌에서 다양한 효모 종의 생존을 평가하기 위해 적용되었으며 상용 키트로 제공되지만 제조업체 설명서나 문헌은 염색 프로토콜 또는 유세포 분석 설정에 대한 충분한 세부 정보를 제공하지 않습니다7. 여기에서는 최적의 염색 완충액, 염료 농도, 염색 시간 및 유세포 분석 설정을 포함하여 분석의 체계적인 특성화로 인한 표준화된 프로토콜을 제시합니다. 별도의 연구에서 설명된 추가 실험은 이 분석을 다양한 효모 종 및 항진균제 치료와 같은 다른 유형의 스트레스에 적용합니다16. 따라서, 여기에 설명된 프로토콜은 추가 검증에서 보다 일반적으로 유용할 수 있다.
제시된 ...
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저자는 이해 상충이 없습니다.
현미경 검사에 대한 교육과 지원을 해주신 Michael Dailey 박사와 Carver Center for Imaging에 감사드립니다. 프로토콜에 대한 귀중한 피드백을 주신 Gene Regulatory Lab의 과거 및 현재 회원들에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 96웰 심부 웰 플레이트 | 써모피셔 | 278606 | NUNC 96 |
| 플레이트 리더가 장착된 Attune NxT 유세포 측정기 | 써모피셔 A24858 | A24858 | 오토샘플러 (A42901) |
| Candida glabrata | CG99, 임상 분리균에서 유래한 실험실 균주(Cormack & 팔코우, 1999) | ||
| 펑가라이트 효모 LIVE/DEAD 키트 | 써모피셔 A24858 | L34952 | SYTO 9(3.34 mM)와 프로피듐 아이오다이드(20 mM)를 함유하고 있습니다. 이 두 부품은 여러 공급업체로부터 별도로 구매할 수도 있습니다. |
| 과산화수소 | 시그마 올드리치 | H1009 | |
| 라이카 콘포컬 SP8 현미경 | 라이카 | TCS SP8 X | |
| 소금 | 시그마 올드리치 | S9888 | 멸균된 0.85% NaCl 용액을 만드는 데 사용됨 |
| 아미노산이 없는 효모 질소염기 | 시그마 올드리치 | Y0626 | 2% 포도당과 아미노산 혼합물을 포함한 합성 완전 배지를 만드는 데 사용되었습니다 |
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