Cykl komórkowy odnosi się do zestawu procesów komórkowych i biochemicznych zachodzących w komórce, prowadzących do jej podziału. Komórka przechodzi przez różne etapy cyklu, a czas potrzebny na zakończenie tego procesu jest prawie stały dla danego typu komórki. Każde odchylenie od tego czasu wskazuje na nieprawidłowy podział komórek. Dlatego analiza cyklu komórkowego staje się bardzo przydatnym narzędziem dla biologów zainteresowanych badaniem mechanizmów podziału komórek, co docelowo pomoże w leczeniu pacjentów z chorobami takimi jak rak, w których cykl komórkowy jest zaburzony.
W tym filmie omówiono zasadę i uogólniony protokół analizy cyklu komórkowego. Na koniec pokażemy kilka zastosowań tej powszechnie używanej metody.
Dowiedzmy się, czym jest analiza cyklu komórkowego i jak działa ten test.
Zasadniczo analiza cyklu komórkowego populacji mieszanej mówi nam, ile komórek znajduje się w każdej z różnych faz. Najczęściej odbywa się to poprzez ocenę zawartości DNA w komórce. Możesz pomyśleć: dlaczego zawartość DNA? Aby to zrozumieć, przyjrzyjmy się pokrótce, co dzieje się z chromosomalnym DNA, gdy komórka przechodzi przez cykl.
Podczas fazy G1 zawartość DNA w komórce nie zmienia się. W fazie S zachodzi replikacja DNA, a pod koniec tej fazy zawartość DNA ulega podwojeniu. W fazie G2 komórki sprawdzają, czy nie ma błędów w duplikacji DNA, a na koniec – pod koniec etapu M – to DNA zostaje równo podzielone na dwie komórki potomne. Dlatego znakowanie DNA może pomóc naukowcowi określić etap cyklu komórkowego.
Jednym z ważnych czynników branych pod uwagę przy tym oznaczaniu jest wybór barwnika wiążącego DNA. Bromodeoksyurydyna lub BrdU jest analogiem kwasu nukleinowego i strukturalnie naśladuje tymidynę. Dzięki temu BrdU może włączyć się do rosnącej nici podczas replikacji DNA. Dlatego ten barwnik oznacza komórki tylko w fazie S. Po inkorporacji BrdU nici DNA są rozdzielane, a BrdU jest wykrywany za pomocą fluorescencyjnie znakowanych przeciwciał.
Inne związki, takie jak jodek propidyny lub PI, który jest z natury fluorescencyjny, interkalują między dwuniciowymi kwasami nukleinowymi, a zatem barwią komórki na wszystkich etapach. Jednak ilość barwienia PI jest proporcjonalna do ilości DNA.
Chociaż wybór barwnika zależy od eksperymentu, naukowcy często stosują procedury podwójnego barwienia. Cząsteczki takie jak PI, które proporcjonalnie wiążą się ze wszystkimi komórkami, mogą łatwo różnicować komórki G1 od komórek fazy G2 lub M. Jednak komórki fazy S są nadal w fazie przejściowej. Dlatego dodanie cząsteczek takich jak BrdU, które znakują tylko komórki fazy S, zwiększa specyficzność wykrywania etapów cyklu komórkowego. Na koniec komórki są analizowane za pomocą cytometrii przepływowej w celu zliczenia komórek na różnych etapach cyklu komórkowego.
Teraz, gdy rozumiesz zasady barwienia cyklu komórkowego, omówmy procedurę z użyciem BrdU i PI.
Ustaw szalki do hodowli komórkowych: jedną na potrzeby eksperymentu, a dodatkowe trzy jako kontrole. Przy około 60% konfluencji, BrdU rozpuszczony w pożywkach hodowlanych dodaje się do żywych komórek, a następnie następuje inkubacja. Na tym etapie BrdU jest włączony do replikującego się DNA.
Po inkubacji komórki są odwirowywane i ponownie zawieszane w soli fizjologicznej buforowanej fosforanami lub PBS. Następnie komórki są utrwalane przez dodawanie zawiesiny komórkowej kroplami do lodowatego 70% etanolu, delikatnie wirując. To zatrzymuje podział komórek i zapobiega zbrylaniu.
Utrwalone komórki są ponownie odwirowywane i ponownie zawieszane w PBS. Następnie kroplami do komórek dodaje się stężony roztwór kwasu zawierający detergent, taki jak Triton-X. Detergent przenika do komórek, umożliwiając wnikanie związków nieprzepuszczalnych dla błony, a kwas obniża pH i denaturuje DNA, odsłaniając BrdU. Komórki są następnie odwirowywane, supernatant jest odrzucany, a osad jest ponownie zawieszany w roztworze alkalicznym w celu przywrócenia pH.
Na koniec komórki przemywa się PBS i inkubuje z przeciwciałem BrdU sprzężonym ze znacznikiem fluorescencyjnym w temperaturze pokojowej. Po tym etapie próbki należy chronić przed światłem, aby uniknąć fotowybielania.
Podczas podwójnego barwienia komórki są inkubowane z PI i RNazą. RNaza jest niezbędna do usunięcia podwójnych nici RNA-RNA lub RNA-DNA, które również wiążą się z PI i mogą dawać fałszywie dodatnie wyniki. Komórki są następnie przepuszczane przez sitko komórkowe w celu wytworzenia zawiesiny pojedynczej komórki, która jest niezbędna do analizy cytometrycznej przepływowej.
Teraz, gdy znasz już protokół barwienia, przyjrzyjmy się, jak analizować uzyskane dane.
Krótko mówiąc, w cytometrii przepływowej wiązka laserowa świeci na wąski strumień zawiesiny pojedynczej komórki, a emisja na określonych długościach fal z barwników w każdej komórce jest wykrywana jako pojedyncze zdarzenie na wykresie punktowym.
W tym przypadku wykres punktowy komórek barwionych PI pokazuje dwa odrębne klastry, z których jeden ma prawie dwukrotnie większą ilość PI niż drugi. Po optymalizacji detektora PI zestawy te pojawiają się jako dwa piki w analizie histogramu. Szczyt przy większej intensywności PI reprezentuje komórki G2 / M, a ten o niższej intensywności reprezentuje komórki G1. Obszary pod tymi pikami reprezentują liczbę komórek w odpowiednich fazach.
Podobnie, zdarzenia BrdU-FITC mogą być wyświetlane w analizie histogramu w skali logarytmicznej. Ten wykres pokazuje, że komórki BrdU dodatnie są wyraźnie jaśniejsze niż komórki niebarwione, a ponieważ tylko ułamek populacji znajduje się w fazie S, można zaobserwować większy pik niebarwionych komórek BrdU.
Wykres punktowy komórek zabarwionych BrdU i PI może być wyświetlany z PI na liniowej osi X i BrdU na logarytmicznej osi Y, co pokazuje wzór podkowy przechodzący od G1, S do G2. Proporcję komórek w obszarach bramkowanych można określić i wyświetlić na wykresie słupkowym.
Teraz, gdy przeszliśmy przez podstawowy protokół analizy cyklu komórkowego, przyjrzyjmy się, jak można go wykorzystać w różnych konfiguracjach eksperymentalnych.
A. Łącząc manipulacje genetyczne z analizą cyklu komórkowego, naukowcy badają rolę określonych białek w progresji cyklu komórkowego. W tym badaniu naukowcy uzyskali nadekspresję białka zwanego p27 w fibroblastach embrionalnych myszy. Wyniki pokazują, że nadekspresja doprowadziła do zmniejszenia liczby komórek w fazie S, co wskazuje, że białko to odgrywa kluczową rolę w regulacji cyklu komórkowego.
Korzystając z analizy cyklu komórkowego, naukowcy mogą porównać kinetykę progresji. W tym miejscu porównano kinetykę progresji między dwiema liniami komórkowymi raka jelita grubego i linią komórkową raka piersi. Wyniki wykazały, że komórki raka piersi postępowały przez cykl komórkowy w wolniejszym tempie w porównaniu z liniami komórkowymi jelita grubego, biorąc pod uwagę wyższy odsetek komórek raka piersi w G1 w czasie.
Wreszcie, w przypadku analizy cyklu komórkowego in vivo, BrdU można wstrzyknąć gryzoniom, a docelową populację komórek wyizolować do analizy cyklu komórkowego. W tym badaniu wyizolowano hematopoetyczne komórki macierzyste lub HSC myszy, którym wstrzyknięto BrdU do analizy cytometrii przepływowej. Zebrane dane ujawniły rozkład HSC na różnych etapach cyklu komórkowego z przewagą w fazie G1 i S.
Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat analizy cyklu komórkowego. Zapoznaliśmy się z zasadami stojącymi za tym procesem, szczegółowo opisaliśmy protokół krok po kroku i sprawdziliśmy, w jaki sposób ten typ analizy jest używany w różnych warunkach eksperymentalnych. Jak zawsze, dziękujemy za oglądanie!
Cykl komórkowy odnosi się do zestawu zdarzeń, w wyniku których komórka rośnie, replikuje swój genom i ostatecznie dzieli się na dwie komórki potomne w…
Cykl komórkowy odnosi się do zestawu procesów komórkowych i biochemicznych zachodzących w komórce, prowadzących do jej podziału. Komórka przechodzi przez różne etapy cyklu, a czas potrzebny na zakończenie tego procesu jest prawie stały dla danego typu komórki. Każde odchylenie od tego czasu wskazuje na nieprawidłowy podział komórek. Dlatego analiza cyklu komórkowego staje się bardzo przydatnym narzędziem dla biologów zainteresowanych badaniem mechanizmów podziału komórek, co docelowo pomoże w leczeniu pacjentów z chorobami takimi jak rak, w których cykl komórkowy jest zaburzony.
W tym filmie omówiono zasadę i uogólniony protokół analizy cyklu komórkowego. Na koniec pokażemy kilka zastosowań tej powszechnie używanej metody.
Dowiedzmy się, czym jest analiza cyklu komórkowego i jak działa ten test.
Zasadniczo analiza cyklu komórkowego populacji mieszanej mówi nam, ile komórek znajduje się w każdej z różnych faz. Najczęściej odbywa się to poprzez ocenę zawartości DNA w komórce. Możesz pomyśleć: dlaczego zawartość DNA? Aby to zrozumieć, przyjrzyjmy się pokrótce, co dzieje się z chromosomalnym DNA, gdy komórka przechodzi przez cykl.
Podczas fazy G1 zawartość DNA w komórce nie zmienia się. W fazie S zachodzi replikacja DNA, a pod koniec tej fazy zawartość DNA ulega podwojeniu. W fazie G2 komórki sprawdzają, czy nie ma błędów w duplikacji DNA, a na koniec – pod koniec etapu M – to DNA zostaje równo podzielone na dwie komórki potomne. Dlatego znakowanie DNA może pomóc naukowcowi określić etap cyklu komórkowego.
Jednym z ważnych czynników branych pod uwagę przy tym oznaczaniu jest wybór barwnika wiążącego DNA. Bromodeoksyurydyna lub BrdU jest analogiem kwasu nukleinowego i strukturalnie naśladuje tymidynę. Dzięki temu BrdU może włączyć się do rosnącej nici podczas replikacji DNA. Dlatego ten barwnik oznacza komórki tylko w fazie S. Po inkorporacji BrdU nici DNA są rozdzielane, a BrdU jest wykrywany za pomocą fluorescencyjnie znakowanych przeciwciał.
Inne związki, takie jak jodek propidyny lub PI, który jest z natury fluorescencyjny, interkalują między dwuniciowymi kwasami nukleinowymi, a zatem barwią komórki na wszystkich etapach. Jednak ilość barwienia PI jest proporcjonalna do ilości DNA.
Chociaż wybór barwnika zależy od eksperymentu, naukowcy często stosują procedury podwójnego barwienia. Cząsteczki takie jak PI, które proporcjonalnie wiążą się ze wszystkimi komórkami, mogą łatwo różnicować komórki G1 od komórek fazy G2 lub M. Jednak komórki fazy S są nadal w fazie przejściowej. Dlatego dodanie cząsteczek takich jak BrdU, które znakują tylko komórki fazy S, zwiększa specyficzność wykrywania etapów cyklu komórkowego. Na koniec komórki są analizowane za pomocą cytometrii przepływowej w celu zliczenia komórek na różnych etapach cyklu komórkowego.
Teraz, gdy rozumiesz zasady barwienia cyklu komórkowego, omówmy procedurę z użyciem BrdU i PI.
Ustaw szalki do hodowli komórkowych: jedną na potrzeby eksperymentu, a dodatkowe trzy jako kontrole. Przy około 60% konfluencji, BrdU rozpuszczony w pożywkach hodowlanych dodaje się do żywych komórek, a następnie następuje inkubacja. Na tym etapie BrdU jest włączony do replikującego się DNA.
Po inkubacji komórki są odwirowywane i ponownie zawieszane w soli fizjologicznej buforowanej fosforanami lub PBS. Następnie komórki są utrwalane przez dodawanie zawiesiny komórkowej kroplami do lodowatego 70% etanolu, delikatnie wirując. To zatrzymuje podział komórek i zapobiega zbrylaniu.
Utrwalone komórki są ponownie odwirowywane i ponownie zawieszane w PBS. Następnie kroplami do komórek dodaje się stężony roztwór kwasu zawierający detergent, taki jak Triton-X. Detergent przenika do komórek, umożliwiając wnikanie związków nieprzepuszczalnych dla błony, a kwas obniża pH i denaturuje DNA, odsłaniając BrdU. Komórki są następnie odwirowywane, supernatant jest odrzucany, a osad jest ponownie zawieszany w roztworze alkalicznym w celu przywrócenia pH.
Na koniec komórki przemywa się PBS i inkubuje z przeciwciałem BrdU sprzężonym ze znacznikiem fluorescencyjnym w temperaturze pokojowej. Po tym etapie próbki należy chronić przed światłem, aby uniknąć fotowybielania.
Podczas podwójnego barwienia komórki są inkubowane z PI i RNazą. RNaza jest niezbędna do usunięcia podwójnych nici RNA-RNA lub RNA-DNA, które również wiążą się z PI i mogą dawać fałszywie dodatnie wyniki. Komórki są następnie przepuszczane przez sitko komórkowe w celu wytworzenia zawiesiny pojedynczej komórki, która jest niezbędna do analizy cytometrycznej przepływowej.
Teraz, gdy znasz już protokół barwienia, przyjrzyjmy się, jak analizować uzyskane dane.
Krótko mówiąc, w cytometrii przepływowej wiązka laserowa świeci na wąski strumień zawiesiny pojedynczej komórki, a emisja na określonych długościach fal z barwników w każdej komórce jest wykrywana jako pojedyncze zdarzenie na wykresie punktowym.
W tym przypadku wykres punktowy komórek barwionych PI pokazuje dwa odrębne klastry, z których jeden ma prawie dwukrotnie większą ilość PI niż drugi. Po optymalizacji detektora PI zestawy te pojawiają się jako dwa piki w analizie histogramu. Szczyt przy większej intensywności PI reprezentuje komórki G2 / M, a ten o niższej intensywności reprezentuje komórki G1. Obszary pod tymi pikami reprezentują liczbę komórek w odpowiednich fazach.
Podobnie, zdarzenia BrdU-FITC mogą być wyświetlane w analizie histogramu w skali logarytmicznej. Ten wykres pokazuje, że komórki BrdU dodatnie są wyraźnie jaśniejsze niż komórki niebarwione, a ponieważ tylko ułamek populacji znajduje się w fazie S, można zaobserwować większy pik niebarwionych komórek BrdU.
Wykres punktowy komórek zabarwionych BrdU i PI może być wyświetlany z PI na liniowej osi X i BrdU na logarytmicznej osi Y, co pokazuje wzór podkowy przechodzący od G1, S do G2. Proporcję komórek w obszarach bramkowanych można określić i wyświetlić na wykresie słupkowym.
Teraz, gdy przeszliśmy przez podstawowy protokół analizy cyklu komórkowego, przyjrzyjmy się, jak można go wykorzystać w różnych konfiguracjach eksperymentalnych.
A. Łącząc manipulacje genetyczne z analizą cyklu komórkowego, naukowcy badają rolę określonych białek w progresji cyklu komórkowego. W tym badaniu naukowcy uzyskali nadekspresję białka zwanego p27 w fibroblastach embrionalnych myszy. Wyniki pokazują, że nadekspresja doprowadziła do zmniejszenia liczby komórek w fazie S, co wskazuje, że białko to odgrywa kluczową rolę w regulacji cyklu komórkowego.
Korzystając z analizy cyklu komórkowego, naukowcy mogą porównać kinetykę progresji. W tym miejscu porównano kinetykę progresji między dwiema liniami komórkowymi raka jelita grubego i linią komórkową raka piersi. Wyniki wykazały, że komórki raka piersi postępowały przez cykl komórkowy w wolniejszym tempie w porównaniu z liniami komórkowymi jelita grubego, biorąc pod uwagę wyższy odsetek komórek raka piersi w G1 w czasie.
Wreszcie, w przypadku analizy cyklu komórkowego in vivo, BrdU można wstrzyknąć gryzoniom, a docelową populację komórek wyizolować do analizy cyklu komórkowego. W tym badaniu wyizolowano hematopoetyczne komórki macierzyste lub HSC myszy, którym wstrzyknięto BrdU do analizy cytometrii przepływowej. Zebrane dane ujawniły rozkład HSC na różnych etapach cyklu komórkowego z przewagą w fazie G1 i S.
Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat analizy cyklu komórkowego. Zapoznaliśmy się z zasadami stojącymi za tym procesem, szczegółowo opisaliśmy protokół krok po kroku i sprawdziliśmy, w jaki sposób ten typ analizy jest używany w różnych warunkach eksperymentalnych. Jak zawsze, dziękujemy za oglądanie!
Cykl komórkowy odnosi się do zestawu procesów komórkowych i biochemicznych zachodzących w komórce, prowadzących do jej podziału. Komórka przechodzi przez różne etapy cyklu, a czas potrzebny na zakończenie tego procesu jest prawie stały dla danego typu komórki. Każde odchylenie od tego czasu wskazuje na nieprawidłowy podział komórek. Dlatego analiza cyklu komórkowego staje się bardzo przydatnym narzędziem dla biologów zainteresowanych badaniem mechanizmów podziału komórek, co docelowo pomoże w leczeniu pacjentów z chorobami takimi jak rak, w których cykl komórkowy jest zaburzony.
W tym filmie omówiono zasadę i uogólniony protokół analizy cyklu komórkowego. Na koniec pokażemy kilka zastosowań tej powszechnie używanej metody.
Dowiedzmy się, czym jest analiza cyklu komórkowego i jak działa ten test.
Zasadniczo analiza cyklu komórkowego populacji mieszanej mówi nam, ile komórek znajduje się w każdej z różnych faz. Najczęściej odbywa się to poprzez ocenę zawartości DNA w komórce. Możesz pomyśleć: dlaczego zawartość DNA? Aby to zrozumieć, przyjrzyjmy się pokrótce, co dzieje się z chromosomalnym DNA, gdy komórka przechodzi przez cykl.
Podczas fazy G1 zawartość DNA w komórce nie zmienia się. W fazie S zachodzi replikacja DNA, a pod koniec tej fazy zawartość DNA ulega podwojeniu. W fazie G2 komórki sprawdzają, czy nie ma błędów w duplikacji DNA, a na koniec – pod koniec etapu M – to DNA zostaje równo podzielone na dwie komórki potomne. Dlatego znakowanie DNA może pomóc naukowcowi określić etap cyklu komórkowego.
Jednym z ważnych czynników branych pod uwagę przy tym oznaczaniu jest wybór barwnika wiążącego DNA. Bromodeoksyurydyna lub BrdU jest analogiem kwasu nukleinowego i strukturalnie naśladuje tymidynę. Dzięki temu BrdU może włączyć się do rosnącej nici podczas replikacji DNA. Dlatego ten barwnik oznacza komórki tylko w fazie S. Po inkorporacji BrdU nici DNA są rozdzielane, a BrdU jest wykrywany za pomocą fluorescencyjnie znakowanych przeciwciał.
Inne związki, takie jak jodek propidyny lub PI, który jest z natury fluorescencyjny, interkalują między dwuniciowymi kwasami nukleinowymi, a zatem barwią komórki na wszystkich etapach. Jednak ilość barwienia PI jest proporcjonalna do ilości DNA.
Chociaż wybór barwnika zależy od eksperymentu, naukowcy często stosują procedury podwójnego barwienia. Cząsteczki takie jak PI, które proporcjonalnie wiążą się ze wszystkimi komórkami, mogą łatwo różnicować komórki G1 od komórek fazy G2 lub M. Jednak komórki fazy S są nadal w fazie przejściowej. Dlatego dodanie cząsteczek takich jak BrdU, które znakują tylko komórki fazy S, zwiększa specyficzność wykrywania etapów cyklu komórkowego. Na koniec komórki są analizowane za pomocą cytometrii przepływowej w celu zliczenia komórek na różnych etapach cyklu komórkowego.
Teraz, gdy rozumiesz zasady barwienia cyklu komórkowego, omówmy procedurę z użyciem BrdU i PI.
Ustaw szalki do hodowli komórkowych: jedną na potrzeby eksperymentu, a dodatkowe trzy jako kontrole. Przy około 60% konfluencji, BrdU rozpuszczony w pożywkach hodowlanych dodaje się do żywych komórek, a następnie następuje inkubacja. Na tym etapie BrdU jest włączony do replikującego się DNA.
Po inkubacji komórki są odwirowywane i ponownie zawieszane w soli fizjologicznej buforowanej fosforanami lub PBS. Następnie komórki są utrwalane przez dodawanie zawiesiny komórkowej kroplami do lodowatego 70% etanolu, delikatnie wirując. To zatrzymuje podział komórek i zapobiega zbrylaniu.
Utrwalone komórki są ponownie odwirowywane i ponownie zawieszane w PBS. Następnie kroplami do komórek dodaje się stężony roztwór kwasu zawierający detergent, taki jak Triton-X. Detergent przenika do komórek, umożliwiając wnikanie związków nieprzepuszczalnych dla błony, a kwas obniża pH i denaturuje DNA, odsłaniając BrdU. Komórki są następnie odwirowywane, supernatant jest odrzucany, a osad jest ponownie zawieszany w roztworze alkalicznym w celu przywrócenia pH.
Na koniec komórki przemywa się PBS i inkubuje z przeciwciałem BrdU sprzężonym ze znacznikiem fluorescencyjnym w temperaturze pokojowej. Po tym etapie próbki należy chronić przed światłem, aby uniknąć fotowybielania.
Podczas podwójnego barwienia komórki są inkubowane z PI i RNazą. RNaza jest niezbędna do usunięcia podwójnych nici RNA-RNA lub RNA-DNA, które również wiążą się z PI i mogą dawać fałszywie dodatnie wyniki. Komórki są następnie przepuszczane przez sitko komórkowe w celu wytworzenia zawiesiny pojedynczej komórki, która jest niezbędna do analizy cytometrycznej przepływowej.
Teraz, gdy znasz już protokół barwienia, przyjrzyjmy się, jak analizować uzyskane dane.
Krótko mówiąc, w cytometrii przepływowej wiązka laserowa świeci na wąski strumień zawiesiny pojedynczej komórki, a emisja na określonych długościach fal z barwników w każdej komórce jest wykrywana jako pojedyncze zdarzenie na wykresie punktowym.
W tym przypadku wykres punktowy komórek barwionych PI pokazuje dwa odrębne klastry, z których jeden ma prawie dwukrotnie większą ilość PI niż drugi. Po optymalizacji detektora PI zestawy te pojawiają się jako dwa piki w analizie histogramu. Szczyt przy większej intensywności PI reprezentuje komórki G2 / M, a ten o niższej intensywności reprezentuje komórki G1. Obszary pod tymi pikami reprezentują liczbę komórek w odpowiednich fazach.
Podobnie, zdarzenia BrdU-FITC mogą być wyświetlane w analizie histogramu w skali logarytmicznej. Ten wykres pokazuje, że komórki BrdU dodatnie są wyraźnie jaśniejsze niż komórki niebarwione, a ponieważ tylko ułamek populacji znajduje się w fazie S, można zaobserwować większy pik niebarwionych komórek BrdU.
Wykres punktowy komórek zabarwionych BrdU i PI może być wyświetlany z PI na liniowej osi X i BrdU na logarytmicznej osi Y, co pokazuje wzór podkowy przechodzący od G1, S do G2. Proporcję komórek w obszarach bramkowanych można określić i wyświetlić na wykresie słupkowym.
Teraz, gdy przeszliśmy przez podstawowy protokół analizy cyklu komórkowego, przyjrzyjmy się, jak można go wykorzystać w różnych konfiguracjach eksperymentalnych.
A. Łącząc manipulacje genetyczne z analizą cyklu komórkowego, naukowcy badają rolę określonych białek w progresji cyklu komórkowego. W tym badaniu naukowcy uzyskali nadekspresję białka zwanego p27 w fibroblastach embrionalnych myszy. Wyniki pokazują, że nadekspresja doprowadziła do zmniejszenia liczby komórek w fazie S, co wskazuje, że białko to odgrywa kluczową rolę w regulacji cyklu komórkowego.
Korzystając z analizy cyklu komórkowego, naukowcy mogą porównać kinetykę progresji. W tym miejscu porównano kinetykę progresji między dwiema liniami komórkowymi raka jelita grubego i linią komórkową raka piersi. Wyniki wykazały, że komórki raka piersi postępowały przez cykl komórkowy w wolniejszym tempie w porównaniu z liniami komórkowymi jelita grubego, biorąc pod uwagę wyższy odsetek komórek raka piersi w G1 w czasie.
Wreszcie, w przypadku analizy cyklu komórkowego in vivo, BrdU można wstrzyknąć gryzoniom, a docelową populację komórek wyizolować do analizy cyklu komórkowego. W tym badaniu wyizolowano hematopoetyczne komórki macierzyste lub HSC myszy, którym wstrzyknięto BrdU do analizy cytometrii przepływowej. Zebrane dane ujawniły rozkład HSC na różnych etapach cyklu komórkowego z przewagą w fazie G1 i S.
Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat analizy cyklu komórkowego. Zapoznaliśmy się z zasadami stojącymi za tym procesem, szczegółowo opisaliśmy protokół krok po kroku i sprawdziliśmy, w jaki sposób ten typ analizy jest używany w różnych warunkach eksperymentalnych. Jak zawsze, dziękujemy za oglądanie!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: Why is DNA content used to determine cell cycle phases?
DNA content changes predictably during the cell cycle, making it an ideal marker for phase identification. During G1, DNA remains constant; during S phase, DNA replicates and doubles; during G2, cells verify replication accuracy; and during M phase, DNA divides equally into daughter cells. These characteristic changes allow scientists to sort cells by their current cycle stage.
Q2: What is the difference between BrdU and propidium iodide staining?
BrdU, a thymidine analog, incorporates only into newly synthesized DNA during S phase, labeling replicating cells exclusively. Propidium iodide intercalates between all double-stranded DNA and stains cells at every cycle stage, with fluorescence proportional to DNA amount. Dual staining combines both dyes to increase specificity: PI differentiates G1 from G2/M cells, while BrdU identifies S phase cells in transition.
Q3: How does flow cytometry detect cells in different cycle phases?
Flow cytometry passes a single cell suspension through a laser beam, detecting fluorescent emissions from DNA-binding dyes at specific wavelengths. Each cell's signal appears as a single event on a scatter plot. PI-stained cells produce two distinct peaks in histogram analysis: higher intensity represents G2/M cells with doubled DNA, while lower intensity represents G1 cells with normal DNA content.
Q4: Why is RNase added during the dual staining protocol?
RNase removes RNA-RNA and RNA-DNA double strands that also bind to propidium iodide, which would produce false positive results and skew data interpretation. By eliminating these non-DNA targets, RNase ensures that PI fluorescence reflects only DNA content, improving the accuracy of cell cycle phase determination and allowing reliable quantification of cells in each phase.
Q5: What does the horseshoe pattern indicate in a BrdU and PI scatter plot?
The horseshoe pattern in a dual-stained scatter plot displays the progression of cells through the cell cycle. The pattern shows cells transitioning from G1 (lower PI, no BrdU) through S phase (increasing PI and BrdU signal) to G2/M (high PI, no BrdU). This visual representation helps researchers quantify the proportion of cells in each gated area and understand population dynamics during cell cycle progression.
Q6: How can cell cycle analysis reveal protein roles in cell division?
By combining genetic manipulations with cell cycle analysis, scientists can observe how altering specific proteins affects cycle progression. For example, overexpressing p27 in mouse fibroblasts reduced S phase cell numbers, demonstrating that p27 regulates cell cycle progression. This approach allows researchers to identify critical proteins involved in cell division, with applications for understanding cancer and developing therapeutic strategies.
Q7: What is the purpose of fixing cells in ice-cold ethanol during the protocol?
Ice-cold 70% ethanol fixes cells by ceasing cell division and preventing clumping, which would compromise analysis accuracy. The cold temperature and gentle vortexing preserve cell integrity while stopping metabolic activity. Fixed cells can then be safely permeabilized with detergent and acid solutions to expose BrdU and allow antibody penetration without cellular degradation.
Chapters in this video
0:00
Overview
0:56
Principle Behind Cell Cycle Analysis
3:33
Generalized Protocol for BrdU and PI Staining
5:43
Flow Cytometric Analysis
7:26
Applications
9:07
Summary