Method Article

Monitorando a replicação plasmídeo em células vivas de mamíferos longo de múltiplas gerações por microscopia de fluorescência

DOI:

10.3791/4305

December 13th, 2012

In This Article

Summary

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Um método de se observar as moléculas individuais de DNA em células vivas é descrito. A técnica baseia-se na ligação de uma proteína fluorescente etiquetado repressor lac para os locais de ligação para a engenharia de ADN de interesse. Este método pode ser adaptado para seguir muitas DNAs recombinantes em células vivas ao longo do tempo.

Abstract

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Alguns plasmídeos de ocorrência natural são mantidas em células de mamíferos. Entre estes estão os genomas de gama-herpesvírus, incluindo o vírus Epstein-Barr (EBV) e Sarcoma de Kaposi associado herpesvírus (KSHV), que causam várias doenças malignas humanas 1-3. Estes dois genomas são replicadas de forma licenciada, cada um utilizando uma única proteína virai e maquinaria de replicação celular, e são passados ​​para as células filhas durante a divisão celular, apesar de suas faltam centrómeros tradicionais 4-8.

Muito trabalho tem sido feito para caracterizar as repetições destes genomas de plasmídeos usando métodos tais como Southern blotting e hibridação in situ fluorescente (FISH). Estes métodos são limitados, no entanto. Quantitative PCR e Southern blots fornecer informações sobre o número médio de plasmídeos por célula, numa população de células. FISH é um ensaio de célula única que revela tanto o número médio e a distribuição do plasmídeo s por célula na população de células, mas é estático, não permitindo que a informação sobre os pais ou descendência da célula examinadas.

Aqui, nós descrevemos um método para a visualização de plasmídeos em células vivas. Este método baseia-se na ligação de uma proteína fluorescente etiquetado lactose repressor para múltiplos locais no plasmídeo de interesse 9. O DNA de interesse foi concebido de modo a incluir de cerca de 250 repetições em tandem do operador lactose (laço) sequência. LACO está especificamente ligada pela proteína do repressor de lactose (LacI), que pode ser fundido a uma proteína fluorescente. A proteína de fusão pode ser expressa a partir do plasmídeo de engenharia ou introduzido por um vector retroviral. Deste modo, as moléculas de ADN são marcados por fluorescência e, portanto, tornam-se visíveis por meio de microscopia de fluorescência. A proteína de fusão é impedido de se ligar ao DNA de plasmídeo por cultura de células na presença de IPTG até os plasmídeos estão prontos para ser visualizado. ONTEÚDO "> Este sistema permite que os plasmídeos de ser controlados em células vivas através de várias gerações, revelando as propriedades da sua síntese e separação de células filhas. ideais são células aderentes, facilmente transfectada e têm núcleos grandes. Esta técnica tem sido utilizada para determinar que 84% dos doentes com EBV-derivados plasmídeos são sintetizados cada geração e 88% da partição plasmídeos recém-sintetizado fielmente às células em células HeLa. Pairs destes plasmídeos EBV foram vistos a ser ligado a ou associado com cromatídeos irmãos após a sua síntese em S- fase até que se viu a separar como os cromatídeos irmãos separados em Anáfase 10. O método está a ser utilizado para estudar a replicação do genoma KSHV em células HeLa e células SLK. células HeLa são imortalizadas células epiteliais humanas, e as células são imortalizadas SLK endoteliais humanas células. Embora as células SLK foram originalmente derivadas de uma lesão KSHV, nem a células HeLa, nem SLK linha celular naturalmente harbgenomas ors KSHV 11. Além de estudar a replicação viral, esta técnica de visualização pode ser utilizado para investigar os efeitos da adição, remoção, ou mutação de vários elementos de ADN de sequências de síntese, localização e separação de outros DNAs de plasmídeo recombinante.

Protocol

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1. Engenharia de células com plasmídeos visíveis

  1. Use padrão de digestão de restrição ou técnicas de recombinação homóloga para introduzir um fragmento de DNA contendo aproximadamente 250 cópias da sequência do operador lactose (laço) no plasmídeo a ser visualizada. Nossa plasmídeo foi um bacmid de aproximadamente 170 kbp e continha o genoma completo do vírus do Sarcoma de Herpes de Kaposi associado (KSHV) e da resistência à higromicina codificada 12.
  2. Introduzir LACO contendo o ADN plasmídico em células de mamífero através de transfecção com Lipofectamine 2000. Nós transfectadas células HeLa e SLK em 60 pratos mm para 4 h com 10 ug de A....

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Results

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Projecções intensidade máxima de z-stacks adquiridos numa experiência representativa são apresentados na Figura 3. Típicos sinais de plasmídeos estão presentes em 3-8 fatias do z-pilha, dependendo se eles representam único ou grupos de plasmídeos. No caso do EBV e do KSHV derivados de plasmídeos, os sinais de mover-se lentamente no interior da célula até a célula atinge a mitose. As próprias células migram ao longo do curso do experimento. Eles também tornam-se esféricos e destacar do prato durante a mi.......

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Discussion

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O método aqui descrito pode ser usado para seguir os plasmídeos em células vivas de mamíferos ao longo do tempo que mede múltiplas gerações. Ao limitar a exposição à luz de excitação, temos usado estas técnicas a seguir a partir de pares de células recém-divididas através de colónias de células 16-32, o que representa, pelo menos, 72 horas e 3 divisões celulares. Estas experiências fornecem informação que não pode ser obtida a partir de ensaios estáticos, tais como PCR quantitativo, Southern blotting, e FISH.

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Disclosures

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Não há conflitos de interesse declarados.

Acknowledgements

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Este trabalho foi financiado por concessões do NIH e da ACS, incluindo T32CA009135, CA133027, CA070723, e CA022443. Bill Sugden é um American Cancer Research Professor Sociedade.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Nome do reagente Companhia Número de catálogo Comentários
DMEM GIBCO 11965
OptiMEM GIBCO 31985
De soro fetal bovino Hyclone SH30910.03
Penicilina Sigma P3032
Sulfato de estreptomicina Sigma S9137
Higromicina Calbiochem 400050 400 ug / ml para o SLK, 300 ug / ml para as células HeLa
Isopropil-bD-tiogalactósido (IPTG) Roche 10 724 815 001 Concentração final de 200 ug / ml
Lipofectamine 2000 Invitrogen 11668-027
HEPES GIBCO 15630
Com fundo de vidro pratos MatTek P35G-1.5-10-C
CultFoil Pecon 000000-1116-08
Axiovert 200M Zeiss
Colibri Zeiss 423052-9500-000
Neutro LED branco Zeiss 423052-9120-000
Filtro Cube 75 HE Zeiss 489075-0000-000
Plano Apochromat-objetivo 63x/1.4 Zeiss 440762-9904-000
CascadeII: 1024 EMCCD câmara Fotometria B10C892007
Tempcontrol mini- Zeiss / Pecon 000000-1116-070
Tempcontrol 37-2 digitais Zeiss / Pecon 000000-1052-320
CTI controlador digital de 3700 Zeiss / Pecon 411856-9903
Aquecedor objetivo Zeiss / Pecon 440760-0000-000
Estágio de aquecimento inserção P Zeiss / Pecon 411861-9901-000
Estágio top-Incubadora S Zeiss / Pecon 411860-9902-000
Sistema umidificador Zeiss / Pecon 000000-1116-065

References

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  1. Cesarman, E., Chang, Y., Moore, P. S., Said, J. W., Knowles, D. M. Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus-like DNA sequences in AIDS-related body-cavity-based lymphomas. N. Engl. J. Med. 332, 1186-1191 (1995).
  2. Chang, Y., et al.

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Plasmid ReplicationFluorescence MicroscopyLive Cell ImagingLactose OperatorFluorescent Protein FusionViral Genome PartitioningCell Division TrackingFluorescent TaggingTime Lapse ImagingHeLa Cells

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