Dit protocol maakt reproduceerbare visualisatie van lipidendruppels en organeldynamiek tijdens mitose mogelijk met behulp van gesynchroniseerde hepatomacellen.
Methodenartikel
Dit protocol maakt reproduceerbare visualisatie van lipidendruppels en organeldynamiek tijdens mitose mogelijk met behulp van gesynchroniseerde hepatomacellen.
Intracellulaire lipidendruppels (LD's) zijn alomtegenwoordig in verschillende celtypen. LD's slaan neutrale lipiden op zoals triacylglycerol en cholesterylester en spelen belangrijke rollen in het energiemetabolisme, signaaloverdracht en stressreacties. Hoewel LD's worden erkend als intracellulaire organellen, blijft hun gedrag tijdens de celcyclusprogressie onduidelijk. Tijdens de mitose ondergaan verschillende organellen, waaronder mitochondriën en het Golgi-apparaat, uitgebreide remodellering en daaropvolgende reassemblage, wat de vraag oproept of LD's ook celcyclusafhankelijke veranderingen ondergaan. Aangezien LD's kunnen dienen als energiebronnen en signaalhubs, is het verduidelijken van hun dynamiek tijdens mitose van bijzonder belang. Om dit aan te pakken, presenteren we een protocol dat celcyclussynchronisatie combineert met fluorescerende LD-kleuring in hepatomacellen. Cellen worden gesynchroniseerd op de G2/M-grens met behulp van een cycline-afhankelijke kinase 1-remmer-gebaseerde aanpak, vrijgegeven in de celcyclus en verzameld op specifieke tijdstippen. De LD's worden vervolgens gelabeld met een neutrale lipidekleurstof en gevisualiseerd met fluorescentiemicroscopie. Deze methode biedt een reproduceerbare benadering om LD-herverdeling tijdens mitose te onderzoeken en kan breed worden toegepast op studies naar organelbiologie, metabole regulatie en kankercelfysiologie.
De celcyclus is een sterk georkestreerde gebeurtenis die zorgt voor de nauwkeurige duplicatie en segregatie van chromosomaal DNA 1,2, waarbij intracellulaire organellen dynamisch worden gereorganiseerd3. Het bestaat uit vier hoofdfasen: G1, S, G2 en M 1,2. Tijdens de mitose lijnen gedupliceerde chromosomen zich uit op het equatoriaal vlak van de bipolaire spil en worden vervolgens overgedragen aan twee dochtercellen4. Organellen zoals mitochondriën en het Golgi-apparaat ondergaan tijdens mitoseeen uitgebreide remodelatie 5,6,7,8. Deze organellen fragmenteerden in kleine blaasjes voordat ze werden verdeeld over de twee dochtercellen, waar ze zich tijdens de progressie door de volgende celcyclus3 weer samenvoegen.
Lipidedruppels (LD's) zijn neutrale, lipidenhoudende organellen die bestaan uit een kern van neutrale lipiden omgeven door een fosfolipide-monolaag. Ze zijn geassocieerd met een diverse set eiwitten en komen veel voor in veel cellentypen, waaronder prolifererende cellen 9,10. De eiwit- en lipidensamenstelling van LD's varieert afhankelijk van cel- en weefseltype11. Onder deze eiwitten is de perilipine (PLIN) familie uitgebreid bestudeerd, en PLIN2 stabiliseert LD's in hepatocyten12,13. Naast structurele stabilisatie zijn PLIN-familie-eiwitten betrokken bij de regulatie van LD-dynamiek en interacties met andere cellulaire componenten14. LD's functioneren niet alleen als opslagdepots voor triacylglycerol en cholesterylester, maar ook als hubs voor energiemetabolisme15, signaalroutes16 en stressadaptatie17. Bij pathologische aandoeningen, zoals metabole disfunctie-geassocieerde steatohepatitis (MASH, voorheen aangeduid als NASH), is de ophoping van LD aanzienlijk verhoogd vergeleken met gezonde controle18,19, wat het belang ervan in de ziektebiologie benadrukt. Echter, er was slechts beperkte waarneming beschikbaar van de ruimtelijke lokalisatie van LD's in delende cellen, ondanks uitgebreid onderzoek naar de dynamiek van mitochondriën, het endoplasmatisch reticulum en het Golgi-apparaat tijdens mitose. We analyseerden LD-lokalisatie tijdens mitose, met behulp van de hier gepresenteerde methode. We hebben eerder gerapporteerd dat LD's ruimtelijke verspreidingspatronen vertoonden die verschillen van die van andere intracellulaire organellen20.
Hier bieden we een gedetailleerd protocol om de verspreiding van LD's en andere intracellulaire organellen tijdens mitose in hepatomacellen te onderzoeken. De methode omvat celcyclussynchronisatie en fluorescentiekleuring, waardoor de LD-dynamiek tijdens mitose reproduceerbaar kan worden weergegeven. Representatieve resultaten tonen aan dat LD's celcyclusafhankelijke veranderingen in de ruimtelijke verdeling tussen interfase en mitose vertonen, wat een vergelijkende analyse van LD-lokalisatie tijdens celdeling mogelijk maakt. Deze benadering kan breed worden toegepast om organellokalisatie, dynamiek en metabole regulatie te bestuderen in zowel fysiologische als pathologische contexten.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Standaardoplossingen die voor dit protocol nodig zijn
2. Bereiding van oleïnezuur geconjugeerd met BSA
3. G2/M-randsynchronisatie van cellen
4. Verwijdering van het RO-3306-reagens uit de gesynchroniseerde cellen om de mitotische fase binnen te gaan
5. Monstervoorbereiding van mitotische cellen
6. Het kleuren van LD's en andere cellulaire organellen
7. Observatie van intracellulaire organellen en hun subcellulaire lokalisatie
8. Kwantificering van het aantal en de grootte van LD's
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Synchronisatie van hepatomacellen bij de G2/M-grens met behulp van RO-3306
Om de dynamiek van intracellulaire organellen tijdens mitose te onderzoeken, werd RO-3306, een selectieve CDK1-remmer, gebruikt om de cellen op de G2/M-grens 20,21 te synchroniseren. Wanneer cellen 20 uur met de CDK1-remmer werden behandeld, gevolgd door nog eens 1 uur in een nieuw medium, was meer dan 50% van de cellen gesynchroniseerd aan de G...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De waargenomen herverdeling van LD's tijdens mitose suggereert dat hun positionering niet willekeurig is, maar samenhangt met de reorganisatie van het cytoskelet en de progressie van de celcyclus. In het bijzonder kan de uitsluiting van LD's uit het spilgebied ruimtelijke beperkingen weerspiegelen die worden opgelegd door mitotische spilassemblage of actieve transportmechanismen die organelsegregatie tijdens celdeling in stand houden. In deze studie presenteren we een eenvoudige en repro...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs geven aan dat zij geen belangenconflicten hebben met betrekking tot de inhoud van dit artikel.
Deze studie werd ondersteund door de Showa University Grant for Young Researchers en JSPS KAKENHI Grant Number 24K10084.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 0.25% Trypsin/EDTA | Wako | 201-16945 | Celdissociatie |
| 10 cm schaal | Corning | 430167 | Celcultuur |
| 35 mm weefselcultuurschaal | IWAKI | 3000-035 | Celcultuur |
| 6 cm weefselcultuurschaal | IWAKI | 3010-060 | Celcultuur |
| Anti-PLIN2 (ADRP) antilichaam | Proteintech | 15294-1-AP | Lipiddruppel marker |
| Anti-PLIN3 (TIP47) antilichaam | Proteintech | 10694-1-AP | Lipiddruppel marker |
| Anti-α-tubulin antilichaam | Sigma-Aldrich | T6199 | Mitosespindel marker |
| BODIPY 493/503 | Invitrogen | D3922 | Neutrale lipidkleuring |
| Fles-top filter (0.22 μm) | NEST | WNB343001 | Steriele filtratie van OA–BSA oplossing |
| Rundserumalbumine (BSA) | Sigma-Aldrich | A8022 | Blocking reagens |
| Klare nagellak | Commercieel verkrijgbaar | Niet van toepassing | Afdichting van deksels |
| Confocale microscoop | Olympus | FV1200 | Beeldvorming met hoge resolutie |
| DAPI | Dojindo | 340-07971 | Kernkleuring |
| D-PBS (–) | Wako | 049-29793 | Celcultuur |
| Dulbecco’s Gemodificeerd Eagle’s Medium (DMEM) | Wako | 041-30081 | Celcultuurmedium |
| Ethanol (99,5%) | Wako | 057-00456 | Solvent voor oliezuur |
| Vetzuur-vrije BSA | Sigma-Aldrich | A7030 | Carriereiwit voor oliezuur |
| Foetaal runder serum | Gibco | 10270-106 | Medium aanvulling |
| Fluorescente secundaire antilichamen (Alexa Fluor–geconjugeerd) | Commercieel verkrijgbaar | Niet van toepassing | Soortspecifieke secundaire antilichamen voor immunofluorescentie |
| FV10-ASW software | Olympus | Niet van toepassing | Beeldverwerving en verwerking |
| Glazen deksels (φ15 mm) | Matsunami | 2-176-03 | Celzaaien voor microscopie |
| Glazen microscoopglazen | Matsunami | SFF-001 | Glazen platen voor het bevestigen van deksels |
| Glutaraldehyde (25% oplossing) | Wako | 073-00536 | Alternatieve fixatie voor PLIN3 |
| HuH7 cellen | JCRB Cell Bank | JCRB0403 | Menselijke hepatoma cel lijn |
| LipidTOX Red Neutral Lipid Stain | Invitrogen | H34476 | Alternatieve lipiddruppelkleuring |
| Stikstofgas (N2) | Commercieel verkrijgbaar | Niet van toepassing | Verdamping van ethanol |
| Oliezuur | Sigma-Aldrich | O1383 | Voor bereiding van oliezuur–BSA conjugaten |
| Paraformaldehyde, 4% in PBS | Nacalai Tesque | 09154-85 | Fixatie |
| Penicilline–Streptomycine | Gibco | 15140-122 | Antibiotica |
| Fosfaat-gebufferde zoutoplossing (×10) | Niet van toepassing | Niet van toepassing | Kan worden vervangen door een andere leverancier |
| RO-3306 | Sigma-Aldrich | SML0569 | CDK1 remmer voor G2/M synchronisatie |
| SlowFade Diamond Antifade Mountant | Invitrogen | S36963 | Montage medium |
| Natriumchloride (NaCl) | Wako | 191-01665 | Bereiding van 150 mM NaCl |
| Natriumhydroxide (NaOH) | Wako | 080-01061 | Gebruikt voor de saponificatie van oliezuur |
| Tali Cellular Analysis Slides | Thermo | T10794 | Gebruikt voor celcyclusanalyse |
| Tali Image-based Cytometer | Thermo | Niet van toepassing | Gebruikt voor celcyclusanalyse |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Celpermeabilisatie |
| Widefield fluorescence microscoop | KEYENCE | BZ-9000 | Snelle screening van mitotische cellen |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen