Ten protokół przedstawia metodę ekstrakcji i oczyszczania mikrojąder z ludzkich limfocytów za pomocą wirowania w gradicynacji gęstości sacharozy. Stanowi ona eksperymentalną podstawę do badania składu i funkcji mikrojąder.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół przedstawia metodę ekstrakcji i oczyszczania mikrojąder z ludzkich limfocytów za pomocą wirowania w gradicynacji gęstości sacharozy. Stanowi ona eksperymentalną podstawę do badania składu i funkcji mikrojąder.
Mikrojądro (MN) to nieprawidłowa struktura jądrowa, która tworzy się w komórkach, szczególnie w szpiku kostnym lub komórkach krwi, gdy są wystawione na zewnętrzne uszkodzenia, takie jak promieniowanie, z powodu nierozwiązanych uszkodzeń DNA lub błędów mitotycznych. Po utworzeniu MN mogą aktywnie przyczyniać się do różnych procesów rakotwórczych, w tym sygnalizacji zapalnej i chromosomalnych rearanżacji genetycznych. MN zawierają jądrowe DNA, histony, fragmenty nukleoprotein i inne aktywne białka, które są ściśle związane z ich funkcjami. Badanie powstawania i składników MN ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ich roli w napędzaniu procesów rakotwórczych. Ekstrakcja i oczyszczanie MN mają zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia tych celów badawczych. Jednak niestabilność błony jądrowej MN i jej podatność na pękanie sprawiają, że procesy te są technicznie trudne. Obecnie tylko kilka badań wykazało zastosowanie wirowania w gradionym gradimencie gęstości do separacji MN. Niniejsze badanie podsumowuje i upraszcza procesy separacji i oczyszczania MN. Ludzkie limfocyty krwi obwodowej wystawione na promieniowanie wyizolowano, a MN oddzielono i oczyszczono za pomocą sacharozy o różnych stężeniach w dwuetapowym procesie. Integralność i czystość MN zostały zweryfikowane, zapewniając jasną i praktyczną demonstrację procedury eksperymentalnej dla badaczy badających przyczyny i funkcje MN.
Mikrojądro (MN) to subkomórkowa struktura w cytoplazmie, która zawiera jądrowe DNA, histony i fragmenty nukleoprotein, otoczone strukturami błonowymi1,2. MN jest całkowicie oddzielony od głównego jądra i zazwyczaj pojawia się w jego pobliżu w owalnym lub okrągłym kształcie, o rozmiarze od 1/16 do 1/3 średnicy głównego jądra. Powstawanie MN jest przede wszystkim związane z acentrycznymi fragmentami chromosomów, błędną segregacją chromosomów, dicentrycznym pękaniem chromosomów, niestabilnością chromosomów i agregacją podwójnych minut (DBs)3. MN rzadko występują w zdrowych komórkach i są głównie spowodowane ekspozycją na egzogenne genotoksyny, które prowadzą do uszkodzenia DNA lub błędów mitotycznych4,5. Uszkodzenia spowodowane promieniowaniem są znaczącym czynnikiem przyczyniającym się do powstawania MN, a narażenie ludzi na promieniowanie jonizujące (IR) wzrosło wraz z postępem w zastosowaniach klinicznych i technologicznych6,7. Ekspozycja na podczerwień indukuje pęknięcia jednoniciowe (SSB) i dwuniciowe (DSB) w DNA komórkowym, co może skutkować śmiercią komórki lub apoptozą8,9,10. MN to fragmenty chromosomów, całe chromosomy lub chromatydy powstałe w wyniku nienaprawionej lub niedopasowanej naprawy DSB. Służą one jako krytyczne wskaźniki stopnia uszkodzeń spowodowanych przez IR7,11,12. Kompleksowe zrozumienie składników zawartych w MN jest niezbędne do złagodzenia skutków ubocznych radioterapii i zminimalizowania narażenia społeczeństwa na niepożądane promieniowanie6,13. Jednak białka i kwasy nukleinowe zawarte w MN pozostają do tej pory niew pełni scharakteryzowane.
MN są uważane za wynik indukcji różnego rodzaju uszkodzeń DNA. Ich mechanizmy replikacji i zdolności naprawcze DNA są upośledzone, co prowadzi do rozległych uszkodzeń DNA w krótkim czasie3,14,15. MN są również ważnymi wskaźnikami niestabilności chromosomowej, która jest stale obecna w komórkach przedrakowych3,14,16,17,18,19. MN od dawna są używane jako biomarkery genotoksyczności, ryzyka nowotworu i stopnia nowotworu3,20,21. Po utworzeniu, MN mogą aktywnie napędzać liczne procesy rakotwórcze, w tym sygnalizację zapalną22,23i chromosomalne genetyczne przegrupowanie24,25,26. Na przykład MN inicjują kaskadę zapalną, rekrutując cykliczną syntazę GMP-AMP (cGAS) receptora rozpoznawania wzorców wirusowych (PRR) z cytoplazmy4,22,23,27. Inne białka, które mogą być obecne w MN, to egzonukleazy28, mechanizmy transkrypcyjne4 i kofaktory translacyjne. Nie jest jasne, czy MN składają unikalny, stronniczy profil białkowy z biblioteki białek cytoplazmatycznych, czy też biernie pozyskują białka o wysokiej obfitości z jądra i cytoplazmy podczas ich powstawania. Poza pojedynczymi białkami, takimi jak cGAS, zakres, w jakim określone środowiska wpływają na ogólny skład MN, nie jest jeszcze określony. Wiedza na temat całego krajobrazu mikrojąder jest ograniczona, ponieważ nie ma publicznie dostępnych zestawów danych do eksploracji. Dlatego pilnie potrzebna jest ekstrakcja kompletnych i oczyszczonych MN w celu dogłębnej i kompleksowej analizy ich składników.
Jednym z powodów opóźnionej replikacji DNA w MN może być stres replikacyjny spowodowany brakiem enzymów i kofaktorów wymaganych do syntezy i naprawy DNA. Niedobór ten może wynikać z wadliwego montażu otoczki jądrowej MN, co prowadzi do braku jądrowego kompleksu porowego20. W związku z tym MN nie są w stanie importować kluczowych białek niezbędnych do utrzymania integralności błony jądrowej i stabilności genomu2,29,30,31. Niekompletna błona jądrowa MN jest podatna na pękanie, co sprawia, że ekstrakcja MN jest bardzo trudna.
Obecnie, MN są głównie ekstrahowane za pomocą wirowania w gradionym gradimencie gęstości sacharozy27,32,33i oczyszczane za pomocą cytometrii przepływowej34. W niniejszej pracy podsumowano i uproszczono proces separacji i oczyszczania MN. Limfocyty krwi obwodowej od ludzi narażonych na promieniowanie wyizolowano, a MN oczyszczono dwukrotnie przy użyciu sacharozy o różnych stężeniach. Integralność i czystość MN zostały zweryfikowane, zapewniając naukowcom praktyczną i intuicyjną demonstrację eksperymentalną do badania przyczyn i funkcji MN.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty z udziałem próbek ludzkiej krwi obwodowej zostały przeprowadzone zgodnie z odpowiednimi wytycznymi i przepisami. Badanie to zostało zatwierdzone przez Komitet Etyczny Szpitala Przemysłu Jądrowego 416 w Chinach (Przegląd 2020 [nr 48]), a wszyscy uczestnicy uzyskali świadomą zgodę. Kryteria wykluczenia obejmowały osoby z poważnymi chorobami przewlekłymi, takimi jak nowotwory, dna moczanowa lub choroby krwi, a także osoby narażone na działanie substancji radioaktywnych lub genotoksycznych w swoim zawodzie. W tym badaniu pobrano 10 ml krwi obwodowej od zdrowego 28-letniego mężczyzny do probówki do pobierania krwi zawierającej heparynę sodową jako antykoagulant. Próbkę napromieniowano in vitro 60promieniami γ Co w temperaturze 37 °C przy użyciu urządzenia do pomiaru energii kinetycznej gamma powietrze. Dawkę napromieniania ustalono na 4,0 Gy, przy natężeniu dawki 0,6350 Gy/min. Po napromieniowaniu próbkę inkubowano w temperaturze 37 °C przez 2 godziny, inokulowano do pożywki RPMI-1640 i hodowano w temperaturze 37 °C przez 60 godzin. Szczegółowe informacje na temat odczynników i sprzętu użytego w tym badaniu znajdują się w Tabeli Materiałów.
1. Przygotowanie mikrojądra i jądra
2. Izolacja limfocytów
3. Liza limfocytów
4. Początkowa izolacja MN za pomocą gradientu gęstości sacharozy
5. Wtórne oczyszczanie MN za pomocą gradientu gęstości sacharozy
6. Identyfikacja MN
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Po ekspozycji na promieniowanie, ludzka krew obwodowa była inkubowana z RPMI-1640 przez 60 godzin, a następnie dodano cytochalazynę B do przygotowania mikrojądrowego (MN). Limfocyty wyizolowano za pomocą roztworu do separacji limfocytów, a następnie poddano lizie za pomocą specjalnie skonfigurowanego lizatu komórkowego i delikatnej homogenizacji w homogenizatorze szklanym. Homogenat zmieszano w stosunku 1:1 z 1,8 M buforem sacharozy. Nieoczyszczone mikrojądra otrzymano po pierwszym odwirowaniu w gradionym gradimencie gęs...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W metodzie tej do izolacji i oczyszczania mikrojąder (MN) wykorzystano napromieniowane ludzkie limfocyty krwi obwodowej. Wiele wcześniejszych badań opisywało szczegółowe etapy lizy komórek i pierwotnej separacji MN 4,32,33,34. Roztwór do lizy komórek zazwyczaj zawiera 0,1% NP-40, który rozrywa błonę komórkową, jednocześnie wywierając minimalny wpływ na błonę jądrową, zachowując w ten sposób int...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie rysunki zostały stworzone przez autorów za pośrednictwem biura WPS. Praca ta była wspierana przez Fundację Nauk Przyrodniczych Chengdu Medical College (CYZ19-38) oraz Program Wsparcia Nauki i Technologii Prowincji Syczuan (2024NSFSC0592).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 15 ml rurka stożkowa | Thermo | 339650 | |
| 4% roztwór paraformaldehydu | Beyotime | P0099 | |
| 50 mL rurka stożkowa | Thermo | 339652 | |
| Przeciwciało anty-γ-H2AX | Bioss | bsm-52163R | |
| Albumina surowicy bydlęcej | Beyotime | ST023 | |
| Chlorek wapnia | Biosharp | BS249 | |
| Cytochalazyna B | Macklin | 14930-96-2 | |
| Roztwór do barwienia DAPI | Bioss | S0001 | |
| Ditiothreitol ( DTT) | Coolaber | CD4941 | |
| EDTA | Biosharp | BS107 | Kwas etylenodiaminowy |
| Mikroskop fluorescencyjny | Homogenizator Nikon | Ti2-U | |
| Ybscience | YB101103-1 (20 mL) | ||
| Wirówka pozioma o kontrolowanej temperaturze | Thermo | Sorvall ST1R plus | Prędkość hamowania jest ustawiona na "5" |
| Roztwór do separacji ludzkich limfocytów | Beyotime | C0025 | |
| Octan magnezu | Macklin | M833330 | |
| NP-40 | Coolaber | SL9320 | 10% roztwór |
| Roztwór buforu fosforanowego (PBS) | HyClone | SH30256.01B | |
| Inhibitory proteazy | Koktajl Coolaber | SL1086 | (100&razy;) |
| Przeciwciało | wtórne Bioss | Bs-0295G | Kozia IgG Anty-Królicza H& L/FITC |
| Spermidyna | Coolaber | CS10431 | |
| Spermine | Coolaber | CS10441 | |
| Sacharoza | Coolaber | CS10581 | |
| Tris-HCl | Biosharp | BS157 | |
| Triton X-100 | Beyotime | P0096 |
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