Ten manuskrypt zawiera protokół do analizy pęknięć dwuniciowych DNA za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej γH2AX i 53BP1.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten manuskrypt zawiera protokół do analizy pęknięć dwuniciowych DNA za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej γH2AX i 53BP1.
Pęknięcia dwuniciowe DNA (DSB) są poważnymi uszkodzeniami DNA. Analiza powstawania i naprawy DSB jest istotna w szerokim spektrum obszarów badawczych, w tym integralności genomu, genotoksyczności, biologii radiacyjnej, starzenia się, nowotworów i opracowywania leków. W odpowiedzi na DSB, histon H2AX jest fosforylowany w serynie 139 w regionie kilku par megazasad, tworząc dyskretne ogniska jądrowe wykrywalne za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej. Ponadto 53BP1 (białko wiążące p53 1) jest kolejnym ważnym białkiem reagującym na DSB, promującym naprawę DSB poprzez niehomologiczne łączenie końców, jednocześnie zapobiegając rekombinacji homologicznej. Zgodnie ze specyficznymi funkcjami γH2AX i 53BP1, połączona analiza γH2AX i 53BP1 za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej może być rozsądnym podejściem do szczegółowej analizy DSB. Rękopis ten zawiera protokół krok po kroku uzupełniony o notatki metodyczne dotyczące wykonywania tej techniki. W szczególności wykazano wpływ cyklu komórkowego na wzorce ognisk γH2AX w prawidłowych fibroblastach linii komórkowej NHDF. Ponadto wartość ognisk γH2AX jako biomarkera jest przedstawiona w napromieniowanych promieniowaniem rentgenowskim limfocytach zdrowej osoby. Wreszcie, niestabilność genetyczna jest badana w komórkach CD34+ pacjenta z ostrą białaczką szpikową za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej γH2AX i 53BP1.
DNA jest ciągle uszkadzane przez endogenne (np. stres replikacyjny, reaktywne formy tlenu, wewnętrzna niestabilność DNA) i egzogenne (np. rodniki chemiczne, napromieniowanie) źródła (Rysunek 1)1,2,3,4. Wśród uszkodzeń DNA szczególnie poważnymi zmianami są pęknięcia dwuniciowe DNA (DSB), które mogą indukować śmierć komórki lub kancerogenezę. Na komórkę i cykl komórkowy może powstać około 50 DSB5. W komórkach ssaków rekombinacja homologiczna (HR) i niehomologiczne łączenie końców (NHEJ) rozwinęły się jako główne szlaki naprawy DSB (Ryc. 2). HR występuje w późnej fazie S/G2 i wykorzystuje nienaruszoną chromatydę siostrzaną jako matrycę do potencjalnie bezbłędnej naprawy. Dla porównania, NHEJ jest aktywny przez cały cykl komórkowy i potencjalnie mutagenny, ponieważ pary zasad mogą być dodawane lub recięte przed podwiązaniem złamanych końców. Ponadto, alternatywne łączenie końców może być włączone jako powolny mutagenny mechanizm naprawy zapasowej w przypadku niedoboru NHEJ6,7.
DSB indukuje fosforylację histonu H2AX w Serine 139 w regionie kilku par megazasad wokół każdego DSB. Tworzące się ogniska jądrowe nazywane są ogniskami γH2AX i są wykrywalne za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej8. γH2AX promuje rekrutację kolejnych białek reagujących na DSB i bierze udział w przebudowie chromatyny, naprawie DNA i transdukcji sygnału9. Ponieważ uważa się, że każde ognisko γH2AX reprezentuje pojedynczy DSB, możliwe jest ilościowe określenie DSB za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej, co wykazano w liniach komórek nowotworowych i próbkach pacjentów10,11,12,13,14. 53BP1 (białko wiążące p53 1) jest kolejnym kluczowym białkiem pośredniczącym w naprawie DSB. Bierze udział w rekrutacji białek reagujących na DSB, sygnalizacji punktów kontrolnych i synapsie DSB ends15. Ponadto 53BP1 odgrywa kluczową rolę w wyborze ścieżki naprawy DSB. Uruchamia naprawę DSB w kierunku NHEJ, podczas gdy HR jest zapobieżony16. Biorąc pod uwagę rzeczywiste funkcje γH2AX i 53BP1 w naprawie DSB, jednoczesna analiza γH2AX i 53BP1 za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej może być użyteczną metodą do precyzyjnej analizy powstawania i naprawy DSB.
Ten manuskrypt zawiera krok po kroku protokół do przeprowadzenia mikroskopii immunofluorescencyjnej γH2AX i 53BP1 w jądrach komórkowych. W szczególności technika ta jest stosowana w normalnych fibroblastach linii komórkowej NHDF, w napromieniowanych promieniowaniem rentgenowskim limfocytach zdrowej osoby oraz w komórkach CD34+ pacjenta z ostrą białaczką szpikową. Szczegóły metody zostały wskazane w kontekście przedstawionych wyników.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Komisję Etyki II Wydziału Medycznego Mannheim Uniwersytetu w Heidelbergu. Uzyskano pisemną świadomą zgodę od wszystkich osób.
1. Przygotowanie materiałów
2. Przygotowanie próbek
3. γH2AX i 53BP1 Barwienie immunofluorescencyjne
4. Analiza ognisk γH2AX i 53BP1
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Analiza ognisk γH2AX w komórkach jest najdokładniejsza w fazie G0/G1 oraz fazie G2, kiedy ogniska γH2AX pojawiają się jako wyraźne fluorescencyjne kropki (Rysunek 5A). W przeciwieństwie do tego, analiza ognisk γH2AX w komórkach podczas fazy S jest utrudniona przez rozproszone w całym jądrze plamki γH2AX spowodowane procesem replikacji (Rysunek 5B).
Fiksację komórek prze...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Mikroskopia immunofluorescencyjna γH2AX i 53BP1 jest przydatną metodą analizy powstawania i naprawy DSB w szerokim spektrum obszarów badawczych. Krytycznymi parametrami, które wpływają na wynik eksperymentów, są faza cyklu komórkowego, czynniki używane do utrwalania i przenikania komórek, wybór przeciwciał oraz sprzęt i oprogramowanie mikroskopu fluorescencyjnego.
Wpływ cyklu komórkowego na wzorce ognisk γH2AX wykazano poprzez wykładniczy wzrost normalnych fibroblastów linii komórkowej NHDF. O...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Projekt był wspierany przez niemiecką Fundację José Carrerasa na rzecz białaczki (DJCLS 14 R/2017).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Pożywka RPMI | Sigma-Aldrich | R0883 | Pożywka do hodowli komórkowych |
| Heparyna sodowa | ratiopharm | PZN 3029843 | Heparyna 5 000 j.m. / ml |
| Roztwór chlorku sodu 0,9% | B. Braun | PZN 1957154 | Składnik roztworu podstawowego antykoagulantu |
| Ficoll-Paque Premium | GE Healthcare | 17-5442-02 | Pożywka do izolacji komórek jednojądrzastych |
| Roztwór trypsyny 10X | Sigma-Aldrich | 59427C | Enzym do dysocjacji fibroblastów w hodowli komórkowej |
| CD34 MicroBead Kit | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | Izolacja szpikowych komórek progenitorowych CD34+ |
| Szkiełka mikroskopowe diagnostyczne | Thermo Scientific | ER-203B-CE24 | Szkiełka mikroskopowe |
| Megafuge 1.0 R | Heraeus | 75003060 | Wirówka stołowa |
| Cytospin | |||
| Pokrywka | Heraeus | 76003422 | Pokrywka do pracy bez mikrorurek |
| Pojemnik Cyto | Heraeus | 75003416 | Pojemnik Cyto z 2 stożkowymi otworami |
| Uchwyt na klips | Heraeus | 75003414 | Nośnik do trzymania pojemnika na cyto i szkiełka |
| Wkładka nośna | Heraeus | 75003417 | Wkładka podporowa do trzymanie nosidełka z klipsem |
| Triton X-100 (Octoxinol 9) | Thermo Scientific | 85112 | Detergent do przepuszczalności błon komórkowych |
| Wodorotlenek potasu roztwór 1M | Merck Millipore | 109107 | Niezbędny do przygotowania roztworu paraformaldehydu |
| Paraformaldehyd | Sigma-Aldrich | P6148 | Środek utrwalający |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanem | Sigma-Aldrich | D8537 | Zrównoważony roztwór soli |
| Chemiblocker | Merck Millipore | 2170 | Środek blokujący |
| Mysz monoklonalna anty-γ Przeciwciało H2AX (JBW301) | Merck Millipore | 05-636 | Pierwszorzędowe przeciwciało do wykrywania γ H2AX |
| Poliklonalne królicze przeciwciało anty-53BP1 (NB100-304) | Novus Biologicals | NB100-304 | Przeciwciało pierwszorzędowe do wykrywania 53BP1 |
| Alexa Fluor 488-sprzężone kozie przeciwciało przeciw-mysie | Invitrogen | A-11001 | Przeciwciało drugorzędowe |
| Alexa Fluor 555-sprzężone przeciwciało przeciwko królikowi | Invitrogen | A-31572 | Przeciwciało drugorzędowe |
| Pożywka montażowa Vectashield | Vector Laboratories | H-1200 | Zawiera DAPI do barwienia DNA |
| Axio Scope.A1 | Mikroskop fluorescencyjny | Zeiss | 490035 |
| Kamera CCD Cool Cube 1 | Metasystems | H-0310-010-MS | System kamer do zapisu cyfrowego |
| Oprogramowanie Isis | Metasystems | Nie dotyczy | Oprogramowanie mikroskopu |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.