Ściany komórkowe roślin to złożone struktury złożone z polisacharydów i glikoprotein. Ściany komórkowe są niezwykle dynamicznymi strukturami, których architektura, organizacja i skład różnią się w zależności od typu komórki, lokalizacji, etapu rozwoju, bodźców zewnętrznych i wewnętrznych1. Białka arabinogalaktanu (AGP) i pektyny są ważnymi składnikami ściany komórkowej rośliny. AGP są silnie glikozylowanymi białkami, a pektyny są polisacharydami homogalakturonowymi, których skład, ilość i struktura różnią się znacznie w różnych fazach rozwoju rośliny2,3,4. Badania AGP i pektyn wykazały ich udział w kilku procesach roślinnych, takich jak programowana śmierć komórki, reakcja na stresy abiotyczne, rozmnażanie płciowe roślin i wiele innych5. Większość z tych badań rozpoczęto od informacji uzyskanych z badań immunolokalizacyjnych.
Biorąc pod uwagę jego złożoność, badanie ścian komórkowych wymaga wielu różnych narzędzi. Wykrywanie epitopów glikanów za pomocą przeciwciał monoklonalnych (mAb) jest cennym podejściem do rozwiązania dystrybucji polisacharydów i glikoprotein wzdłuż tej struktury. Dostępna jest duża kolekcja mAb do wykrywania epitopów glikanów, a swoistość każdego mAb jest również stale ulepszana6. Opisana tu technika ma zastosowanie do wszystkich gatunków roślin i jest doskonałym narzędziem do wyznaczania przyszłych kierunków badań, które mogą obejmować bardziej kosztowne i złożone techniki.
W tej technice, specyficzne przeciwciała są chemicznie sprzężone z barwnikami fluorescencyjnymi, takimi jak FITC (izotiocyjanian fluoresceiny), TRITC (tetrametylorodamino-5-(i 6)-izotiocyjanian) lub kilka barwników Alexa Fluor. Immunofluorescencja ma kilka zalet, umożliwiając wyraźną i szybką subkomórkową lokalizację glikanów, którą można bezpośrednio zaobserwować pod mikroskopem fluorescencyjnym. Jest wysoce specyficzny i wrażliwy, ponieważ przygotowanie próbki może skutecznie chronić naturalną strukturę antygenu, nawet jeśli występuje w mniejszych ilościach. Pozwala na wykrycie wielu antygenów w tej samej próbce, a co najważniejsze, oferuje wysoką jakość i piękne wizualnie wyniki. Pomimo ogromnej mocy, jaką oferują badania immunolokalizacji fluorescencji, często są one uważane za trudne do wykonania i wdrożenia, najprawdopodobniej ze względu na brak szczegółowych protokołów pozwalających na wizualizację poszczególnych etapów zabiegu. Tutaj podajemy kilka prostych wskazówek, jak wykonać tę technikę i jak uzyskać obrazy wysokiej jakości.
Dla przedstawionego tutaj protokołu, próbki muszą najpierw zostać naprawione i osadzone przy użyciu najbardziej odpowiedniego utrwalacza. Chociaż uważa się, że jest to technika czasochłonna i stosunkowo żmudna, właściwe utrwalenie i osadzenie próbki rośliny jest kluczem do zapewnienia udanego testu immunolokalizacyjnego. W tym celu najczęściej stosuje się utrwalanie chemiczne za pomocą utrwalaczy sieciujących, takich jak aldehydy. Utrwalacze sieciujące tworzą wiązania chemiczne między cząsteczkami tkanki, stabilizując i utwardzając próbkę. Formaldehyd i aldehyd glutarowy są utrwalaczami sieciującymi, a czasami stosuje się mieszankę obu utrwalaczy7. Formaldehyd zapewnia doskonałą ochronę strukturalną tkanek przez dłuższy czas, powodując niewielkie retrakcje tkanek i będąc kompatybilnym z barwieniem immunologicznym. Aldehyd glutarowy jest silniejszym i stabilniejszym utrwalaczem, zwykle stosowanym w połączeniu z formaldehydem. Stosowanie aldehydu glutarowego ma pewne wady, które należy wziąć pod uwagę, ponieważ wprowadza on pewne wolne grupy aldehydowe do utrwalonej tkanki, co może powodować niespecyficzne znakowanie. Również sieciowanie między białkami i innymi cząsteczkami czasami może sprawić, że niektóre docelowe epitopy staną się niedostępne dla przeciwciał. Aby tego uniknąć, należy dokładnie określić ilość i czas trwania utrwalenia.
Po utrwaleniu, próbki są zatapiane w odpowiedniej żywicy, aby utwardzić się przed uzyskaniem sekcji. Żywica akrylowa London Resin (LR-White) jest żywicą z wyboru do badań immunolokalizacyjnych. W przeciwieństwie do innych żywic, LR-White jest hydrofilowa, dzięki czemu przeciwciała docierają do swoich antygenów, bez potrzeby jakiejkolwiek obróbki, aby to ułatwić. LR-White ma również tę zaletę, że oferuje niską autofluorescencję, co pozwala na redukcję szumów tła podczas obrazowania immunofluorescencyjnego.
Istnieje wiele dostępnych technik barwienia do wykrywania różnych składników ściany komórkowej, takich jak barwienie błękitem alcyjskim, barwienie błękitem toluidynowym lub barwienie kwasem okresowym-Schiffem (PAS). Żadna z tych metod nie oferuje takiej mocy jak analizy immunolokalizacyjne8. Takie podejście zapewnia większą szczegółowość w wykrywaniu glikanów, oferując szersze informacje na temat składu i struktury ściany komórkowej.