Tutaj opisujemy protokół jednoczesnego wykrywania modyfikacji histonów przez immunofluorescencję i sekwencje DNA przez DNA FISH, a następnie mikroskopię 3D i analizy (3D immuno-DNA FISH).
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisujemy protokół jednoczesnego wykrywania modyfikacji histonów przez immunofluorescencję i sekwencje DNA przez DNA FISH, a następnie mikroskopię 3D i analizy (3D immuno-DNA FISH).
Fluorescencyjna hybrydyzacja in situ przy użyciu sond DNA na trójwymiarowo zachowanych jądrach, a następnie mikroskopia konfokalna 3D (3D DNA FISH) stanowi najbardziej bezpośredni sposób wizualizacji lokalizacji loci genów, podregionów chromosomowych lub całych terytoriów w pojedynczych komórkach. Ten rodzaj analizy zapewnia wgląd w globalną architekturę jądra, a także zachowanie określonych loci genomowych i regionów w przestrzeni jądrowej. Z drugiej strony immunofluorescencja pozwala na wykrycie białek jądrowych (zmodyfikowanych histonów, wariantów i modyfikatorów histonów, maszynerii i czynników transkrypcyjnych, podkompartmentów jądrowych itp.). Głównym wyzwaniem w połączeniu immunofluorescencji i 3D DNA FISH jest z jednej strony zachowanie epitopu wykrytego przez przeciwciało, a także architektury 3D jądra, a z drugiej strony, umożliwienie penetracji sondy DNA w celu wykrycia loci genów lub terytoriów chromosomów 1-5. Tutaj przedstawiamy protokół, który łączy wizualizację modyfikacji chromatyny z loci genomowymi w jądrach zachowanych w 3D.
Mechanizmy epigenetyczne powodują tworzenie i dziedziczenie profili transkrypcyjnych specyficznych dla rozwoju i typu komórki. Na jednym poziomie wiąże się to z modulacją upakowania chromatyny, która definiuje aktywne lub ciche regiony genomu. Na większą skalę globalna organizacja 3D genomu i architektura jądrowa również odgrywają rolę w kontroli wzorców transkrypcyjnych. W związku z tym analiza tych cech epigenomicznych jest niezbędna do pełnego zrozumienia, w jaki sposób geny są regulowane 6-11.
Połączenie immunofluorescencji i 3D DNA FISH daje unikalną okazję do uzupełnienia analiz molekularnych i biochemicznych poprzez ocenę specyficznych interakcji/asocjacji sekwencji DNA i/lub białek w jądrze. Ponadto, podczas gdy techniki wysokoprzepustowe obejmujące cały genom, takie jak immunoprecypitacja chromatyny (ChIP-seq) lub konformacja wychwytywania chromosomów w połączeniu z głębokim sekwencjonowaniem (sekwencjonowanie 4C, 5C, Hi-C) dostarczają globalnych danych na temat populacji komórek12, techniki immunofluorescencji/DNA FISH umożliwiają analizy na poziomie pojedynczej komórki.
Tutaj opisujemy protokół jednoczesnego wykrywania modyfikacji histonów przez immunofluorescencję i sekwencje DNA przez DNA FISH, a następnie mikroskopię 3D i analizy (3D immuno-FISH). Zaletą tego protokołu jest połączona wizualizacja DNA i zachowanie struktur białkowych. Nasze doświadczenie w tej dziedzinie pozwoliło nam ulepszyć i uprościć istniejące protokoły. Chociaż zastosowaliśmy ten protokół do wykrywania dwuniciowych pęknięć DNA w limfocytach ulegających rekombinacji, metoda ta może być stosowana do innych białek i innych typów komórek.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Znakowanie sondą DNA za pomocą fluoroforów: Nick Translation (~ 6 godz.)
2. Wytrącanie sondy/Denaturacja/Wyżarzanie wstępne (3-4 godziny)
3. 3-wymiarowe DNA RYBA - Pierwszy dzień (~ 3 godz.)
4. 3-wymiarowy Immuno-FISH - Pierwszy dzień (~ 6-7 godz.)
5. 3-wymiarowe DNA RYBA / Immuno-FISH - Drugi dzień (~ 2 godz.)
6. 3D Mikroskopia i analiza
Analiza statystyczna całego rozkładu odległości między dwoma allelami. Najpierw konstruujemy krzywe częstości rozkładu skumulowanego w całym zakresie mierzonych odległości między dwoma allelami. Do oceny istotności różnic w rozkładach empirycznych odległości międzyallelicznych stosuje się nieparametryczny test Kołmogorowa-Smirnowa (KS) dla dwóch prób 13,14 .
Analiza statystyczna ścisłego związku (np. parowanie) dwóch alleli przy użyciu optymalnego odcięcia odległości. Aby określić zakres najbardziej wytrzymałych różnic w odległościach między dwoma allelami lub loci, używamy serii dokładnego testu Fishera z dwoma ogonami 15 s. Mianowicie, przy każdej zmierzonej odległości sprawdzamy, czy jeden warunek jest znacząco nadreprezentowany na krótszych odległościach między dwiema próbkami. Minimum w rozkładzie wartości P wskazuje zakres odległości, które należy uznać za punkt odcięcia dla ścisłego powiązania (tj. parowania) dwóch alleli. Następnie stosuje się dokładny test Fishera z dwoma ogonami do oceny znaczenia parowania dwóch alleli przy zidentyfikowanej wartości odcięcia15. Stosuje się wiele poprawek testowych, aby uwzględnić łączną liczbę wykonanych testów Fishera 16.
Analiza statystyczna związku interesującego miejsca z sub-jądrowymi kompartmentami lub białkami. Dokładny test Fishera z dwoma ogonami służy do analizy znaczenia związku miejsca zainteresowania z różnymi przedziałami lub białkami 15.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W laboratorium Skoka stosuje się techniki DNA-FISH i immuno-FISH do badania zmian w organizacji jądra komórkowego związanych z procesem rekombinacji V(D)J loci receptorów antygenowych podczas rozwoju limfocytów B i T. Opisane powyżej techniki pozwalają nam na: i) pomiar odległości między dwoma końcami locus (kontrakcja), ii) pomiar odległości między allelami lub loci (parowanie), iii) analizę uszkodzeń DNA występujących w obrębie loci, iv) ocenę lokalizacji alleli i loci względem podkompartymentów jądra (w naszym badaniu...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Techniki opisane powyżej zostały wykorzystane w naszym laboratorium do analizy regulacji rekombinacji V(D)J loci immunoglobuliny i TCRA / d w rozwijających się limfocytach 30,31 . Jesteśmy przekonani, że technika ta może być zaadaptowana do wykrywania różnych białek jądrowych, przedziałów jądrowych i loci w różnych typach komórek. Modyfikacje protokołu mogą być konieczne, a w tym przypadku główne kroki, na których należy się skupić, są następujące. Po pierwsze, długość przepuszczalności można...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Chcielibyśmy podziękować członkom laboratorium Skok, szczególnie Susannah Hewitt, za dyskusje i komentarze. Prace te są wspierane przez granty Narodowego Instytutu Zdrowia R01GM086852, RC1CA145746 (J.A.S.). J.A.S. jest stypendystą Towarzystwa Białaczki i Chłoniaka. J.C. jest członkiem Instytutu Irvington w Instytucie Badań nad Rakiem. M.M. jest wspierany przez National Science Foundation Grant Integrative Graduate Education and Research Traineeship (NSF IGERT 0333389).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| H2O | Fisher | # BP2470 | |
| RNase A | Sigma | # R4642 | |
| dNTP | Sigma | # DNTP100 | |
| Alexa dUTP | Invitrogen | # C11397 do C-11401 | |
| Cy3 lub Cy5 dUTP | Fisher | # 45-001-xxx | |
| DNase I | Roche | # 04536282001 | |
| DNA Pol I | Biolabs | # M0209 | |
| 0,025 μ m filtry | Millipore | # VSWP02500 | |
| Cot-1 DNA 1 mg/ml | Invitrogen | # 18440 | |
| Hybloc DNA 1 mg/ml | Genetyka stosowana | # MHB | |
| Nasienie łososia | Sigma | # D1626 | proszek do ponownego zawieszenia w stężeniu 10 mg/ml w H2O |
| NaAc (octan sodu, pH 5,2, roztwór buforowy) | Sigma | # S7899 | |
| Ficoll 400 (klasa Mol Biol) | Fisher | # 525 | |
| Poliwinylopirolidon (klasa Mol Biol) | Fisher | # BP431 | |
| Siarczan dekstranu w proszku | Sigma | # D8906 | |
| SSPE (sól fizjologiczno-sodowo-fosforanowa-EDTA) 20x roztwór | Fisher | # BP1328 | |
| Formamid | Fisher | # BP227 | |
| Szkiełka nakrywkowe | Fisher | # 12-548-B | |
| Szkiełka | Fisher | # 12-550 | |
| Płytki 6-dołkowe | Fisher | # 0720080 | |
| PBS, 10x | Fisher | # MT-46-013-CM | |
| Roztwór poli-L-lizyny | Sigma | # P8920 | |
| Paraformaldehyd, bryłki, 95% | Sigma | # 441244 | |
| Triton-X-100, Mol Biol grade | Sigma | # T8787 | |
| BSA (albumina surowicy bydlęcej) Frakcja V | Fisher | # BP 1600 | |
| Normalna surowica kozia | Vector Labs | # S-1000 | |
| Tween-20, Mol Biol grade | Sigma | # P9416 | |
| SSC (Solan Sodium Citrate) 20x roztwór | Fisher | # BP1325 | |
| ProLong Gold odczynnik zapobiegający blaknięciu | Invitrogen | # P36930 | |
| DAPI (4',6-diamidino-2-fenyloindol) | Sigma | # D9542 | |
| Najlepszy test jednowarstwowego cementu gumowego | Sklepy z artykułami | ||
| Tabela 1. Specyficzne odczynniki i drobny sprzęt. | |||
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie