이 수컷 옥수수 감수세포의 면역 국소화 프로토콜은 감수분열 동안 세포의 3차원적 완전성을 유지합니다. 이 방법은 보존된 파라포름알데히드 고정 물질 내에서 최대 세 개의 독립 항체의 세포 내 위치를 동적으로 추적할 수 있게 하며, DNA를 염색하는 DAPI도 포함됩니다.
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이 수컷 옥수수 감수세포의 면역 국소화 프로토콜은 감수분열 동안 세포의 3차원적 완전성을 유지합니다. 이 방법은 보존된 파라포름알데히드 고정 물질 내에서 최대 세 개의 독립 항체의 세포 내 위치를 동적으로 추적할 수 있게 하며, DNA를 염색하는 DAPI도 포함됩니다.
감수분열 전기 I에서는 염색체의 물리적 구성이 발달 단계마다 크게 다르지만, 다행히도 이러한 단계별 구성 덕분에 각각 렙토텐(예: '가느다란 실'), 접합체(예: '결합된 실'), 파키텐(예: '두운 실'), 디플로텐(예: '이중 실'), 이악 분열(예: '반발 운동')로 알려진 고전적 감수분열 단계를 올바르게 식별할 수 있다. 재조합, 쌍, 시냅스 등 전상 1기 동안 발생하는 여러 세포유전학적 현상의 시각적 분석은 매우 신뢰할 수 있는 면역 위치화 기법을 필요로 합니다. 모든 세포 내 및 핵 이하 정보를 억제하는 전통적인 확산 및 압착 기법과 달리, 여기서 설명하는 3D 보존 절차는 주요 감수분열 단백질을 원래 세포 내 위치 부위(세포질, 핵, 아핵: 유크로마틴, 이종 크로마틴, 핵 단백질)에 보존할 수 있게 합니다. 따라서 이 프로토콜은 감수분열 꽃약을 효율적으로 고정하고, 감수세포를 해부하여 방출하며, 옥수수 수컷 감수세포에서 세 가지 핵심 단백질의 동시 면역 위치화를 수행하는 방법을 설명합니다.
감수분열은 모델 식물과 작물에서 형질 전달을 조절하는 핵심 과정입니다; 따라서 단백질 위치를 일관되고 충실하게 시각화할 수 있는 간단한 현미경 방법은 이러한 형질이 어떻게 더 효율적으로 전달될 수 있을지 이해하는 데 도움을 줍니다. 안타깝게도, 감수세포 내 단백질의 위치 시각화는 사용되는 기술에 따라 크게 달랐습니다 1,2. 따라서 이 프로토콜의 목표는 감수세포 관찰 중 아티팩트를 제거하는 간단하고 재현 가능한 방법을 제공하는 것입니다. 예를 들어, 감수분열 염색체 관찰은 단순한 눌림 또는 더 파괴적인 확산 기법(3,4,5)으로 세포를 분쇄하여 촉진되는 섬세한 과정임이 오랫동안 인정되어 왔습니다. 애기장대(Arabidopsis thaliana)에서는 연구자들이 흔히 카르노이 고정제(에탄올과 아세트산의 3:1 혼합물)와 립솔(Lipsol), 트윈-20(Tween-20), 트라이톤X-100(TritonX-100) 같은 세제, 셀룰라아제, 펙티나아제, 사이토헬리카제를 포함한 효소 혼합물을 이용한 확산 방법을 사용하여 세포를 분해하고 작은 염색체에서 효과적인 면역 위치 형성을 가능하게 합니다 1,2. 이 기법들은 3D 염색체 구조를 2차원 형태로 변환하여 인위적으로 분산된 전체 염색체를 한 이미지에서 빠르게 관찰할 수 있게 합니다. 이러한 가혹한 치료를 견디는 염색체의 특정 특징이 뚜렷하게 나타날 수 있습니다; 하지만 이들은 종종 6생체 내 세포와 염색체의 전형적인 행동을 나타내지 못합니다. 옥수수 7,8,9,10,11을 포함한 다양한 식물 종에서 2D 확산 기법을 통해 최대 두 개의 항체를 빠르고 광범위하게 검출할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고, 기존 2D 기법의 편리함에도 불구하고, 일부 현상은 파괴적 방법에 민감하며, 세포, 핵, 염색체가 확산되거나 눌리는 과정에서 손상되면 관찰할 수 없다는 점이 인정되고 있습니다. 예를 들어, 렙토텐 단계나 중심체 결합(렙톤종/지고네마) 동안 RAD50 단백질이 세포질에서 핵으로 이동하는 현상은 온전한 3D 감수세포에서만 관찰되었습니다12. 여기서 독자들은 4% 파라포름알데히드에 고정된 꽃찌를 사용해 옥수수 수컷 감수세포의 세 가지 핵심 단백질을 면역국소화하여 구조적 완전성을 보존하는 상세한 4일 3D 프로토콜을 제공합니다. 유사한 옥수수 3D 면역국소화방법론과 비교하면, 연구자들을 위한 실용적인 노트와 문제 해결 팁을 추가했습니다. 이 프로토콜은 시냅톤 복합체에 의한 감수분열 재조합 조절과 같은 다양한 감수분열 과정을 연구하려는 식물 생물학자와 육종가들의 연구에 도움이 될 것입니다.
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주의: 적절한 개인 보호 장비와 화학 후드를 사용하여 포름알데히드와 아크릴아마이드를 다룰 것; 두 성분 모두 독성이 있습니다(아크릴아마이드도 중합 전에는 신경독성입니다). 연구에 사용된 모든 자료는 재료표에 나열되어 있습니다.
1. 감수세포의 온전한 구조를 보존하기 위한 옥수수 꽃약의 고정
2. 옥수수 감수세포를 폴리아크릴아마이드 샌드위치 패드에 삽입하는 것
1일차: 3D 슬라이드 준비
3. 면역 국소화
2일차: 세탁
3일차: 2차 항체, 세척, 마운트 슬라이드
4일차: 현미경 관찰
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이 프로토콜을 사용하면 옥수수 내 세 가지 주요 감수분열 단백질의 위치 패턴을 동시에 관찰할 수 있습니다(그림 1). 감수분열 단백질인 ABSENCE OF FIRST DIVISION 1(AFD1)은 감수분열 코헤신 복합체의 알파-클레이신 REC8 소단위체의 상동체입니다. ASYNAPTIC 1(ASY1)은 중요한 축 요소이며, ZYPPER1(ZYP1)는 시냅톤 복합체15의 횡단적 요소입니다. DAPI 염색은 명확한 핵과 염색질을 보여 감수분열 하위 단계를 인식할 수 있게 하지만, 플라스티드와 미토콘드리아의 DNA에 대한 더 희미한 자연 세포질 염색도 보입니다(그림 1A와 C, DAPI 채널 두 번째 열, 화살촉). 마찬가지로, 이 프...
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이 프로토콜은 감수분열 염색체 단백질 로딩에 관한 필수 3차원 데이터를 보존한다는 점에서 다른 프로토콜에 비해 중요한 장점을 제공합니다. 이러한 특징들은 일반적인 확산 기법으로는 보존할 수 없습니다. 1,2. 그럼에도 불구하고 이 프로토콜에는 두 가지 한계가 있습니다: 하루 이내에 시행하는 일반 전파 기법에 비해 느리고 기술적으로 까다롭습니다. 반면, 저희 프로토콜은 4일간의 작업이 필요하며, 이는 광범위한 세척 단계와 1차 및 2차 항체의 하룻밤 배양 때문이며, 이를 단축하면 신호 대 배경 반응 비율이 손실됩니다.
기술적인 측면에서 이전 3D 프로토콜8, 12,
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저자들은 상충하는 이해관계가 없다고 선언한다.
저자들은 행정 및 구매 관리를 해준 아드리아나 몬트세랫에게 감사를 표한다. A. 론스렛은 UNAM-PAPIIT와 SECIHTI의 보조금에 감사하며, 초기 및 연간 자금 지원에 대해 생명공학연구소(IBt-UNAM)에 감사드립니다. P. 볼라뇨스는 코스타리카 대학교 연구 부총장에게 지속적인 지원에 감사를 표합니다.
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| Acetic acid, 60% | Thermo Fisher Scientific | A38-212 | |
| Acrylamide 30% and bis-acrylamide solution, 29:1 | Biorad | 1610157 | |
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