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Análise da Global RNA Síntese no nível da célula única seguinte hipóxia

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DOI:

10.3791/51420

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13 de maio de 2014

 ,  ,  ,  ,  , 
1Centre for Gene Regulation and Expression, College of Life Sciences, University of Dundee, UK

Neste artigo

Resumo

Nós descrevemos uma técnica para a análise da síntese de RNA global em hipóxia utilizando imagens. Clique química rotulagem de RNA não tenha sido previamente realizada sob hipóxia e permite a visualização de mudanças globais de RNA no nível da célula única. Esta abordagem complementa as técnicas de RNA médios existentes, permitindo a visualização direta das mudanças célula-célula em síntese de RNA global.

Resumo

A hipoxia ou abaixamento da disponibilidade de oxigénio está envolvido em vários processos fisiológicos e patológicos. Ao nível molecular, as células iniciam um programa transcricional específico, a fim de montar uma resposta celular adequada e coordenada. A célula possui várias enzimas sensor de oxigênio que necessitam de oxigênio molecular como co-fator para sua atividade. Estes variam de prolil-hidroxilases para demethylases histonas. A maioria dos estudos que analisem a resposta celular a hipóxia são baseados em populações celulares e estudos médios, e, como tal, a análise de células isoladas de células hipóxicas são raramente executado. Aqui nós descrevemos um método de análise da síntese de RNA global ao nível da célula individual em hipóxia usando clique nele kits de imagem RNA em uma estação de trabalho de oxigênio controlada, seguida de análise de microscopia e quantificação. Utilizando as células cancerosas expostas a hipoxia durante diferentes períodos de tempo, o ARN é marcado e medido em cada célula. Esta análise permitea visualização de mudanças temporais e célula-célula em síntese de RNA mundial seguintes estresse hipóxico.

Introdução

A hipoxia (tensões de oxigênio) ocorre quando o suprimento normal de oxigênio a um tecido é perturbado. Oxigênio ambiental é um nutriente e uma molécula de sinalização, fornecendo pistas importantes para muitos tipos de células. Alterações em oxigénio do meio ambiente são captadas por um grupo de dioxigenases que controlam a actividade de um factor de transcrição essencial da família conhecida como os factores Hypoxia indutíveis (HIFs). Os HIFs são compostos por duas subunidades, α e β. Existem três isoformas conhecidas de HIF-α (1, 2, e 3) e várias variantes de splicing de HIF-1β. HIF-1β é constitutivamente expressa e não regulado por níveis de oxigênio ambientais 1. Os membros da família HIF-α são regulados de forma dinâmica por uma classe de prolil-hidroxilases (PhDs) eo fator de inibição HIF (FIH); ambos os quais necessitam de oxigénio como um co-factor para catalisar a hidroxilação de HIF-α 2,3. Em normóxia os membros da família HIF-α são hidroxiladas e marcou para proteosomal degradação pelo E3-ligase, von Hippel Lindau (BVS). Em hipóxia os doutores e FIH são inativos ou ter uma atividade reduzida. As isoformas de HIF-α fique estabilizada, formam um heterodímero com o HIF-1β, e efectuar a transcrição de genes que proporcionam a resposta celular para o meio ambiente hipóxico (Figura 1A) 4.

As técnicas atuais de análise de RNA se concentrar na quantificação dos valores médios em uma determinada população celular. As células respondem a um estímulo hipóxico pela iniciação da transcrição de uma miríade de genes que lhes permitem adaptar-se ao seu ambiente hostil 5. No entanto, a hipoxia frequentemente existe como um gradiente, e as células em um ambiente hipóxico não estão sujeitas a um estímulo hipóxico uniforme. Nós descrevemos uma implementação dos kits de imagem RNA Click-lo em uma estação de trabalho de oxigênio controlado para examinar a síntese de RNA global ao nível da célula individual em hipóxia.

O kit de imagem de ARN utiliza um umnucleosídeo lkyne-modificado, 5-etinil-uridina (UE) e ligação quimiosselectiva para permitir a detecção da síntese de ARN mundial temporal e espacialmente, em células e tecidos de 6. Resumidamente, as células são tratadas com hipóxia e cultivadas na presença do UE. Em seguida, são fixadas e permeabilizadas e incorporação da UE em RNA nascente é detectado por ligadura quimiosseletiva de UE com um corante contendo azida. Um fluxo de trabalho típico para esta reacção é mostrado na Figura 1B. Utilizou-se o kit de imagem de ARN para examinar a síntese de RNA no nível de célula única, que resultou do tratamento com hipóxia.

A pequena dimensão do tag alcino permite a incorporação eficaz do nucleósido modificado em RNA especificamente. A ligadura quimiosseletiva ou reação 'clique' é altamente eficiente, rápido e específico 7-10. Todos os componentes da reacção são bio-inerte e a reacção não necessita de solventes ou a temperaturas extremas. A reação clique negaa exigência de marcação radioactiva convencional e permite a visualização direta dos resultados desde a saída é luz. Além disso, a molécula de detecção pode facilmente penetrar amostras complexas permitindo a análise multiplex, incluindo anticorpos para a detecção de proteínas de RNA interactivo. Este ensaio de imagiologia RNA é compatível com corantes orgânicos, incluindo Alexa Fluor e fluoresceína (ITCF).

Nós medimos a mudança na síntese de RNA após o tratamento de nossas células utilizando uma implementação do ambiente de microscopia aberto para objetos remotos (OMERO). OMERO é um software de código aberto, disponível em http://openmicroscopy.org/ . Este software microscópio visualização e análise de imagem permite o acesso ea utilização de uma ampla gama de dados biológicos, incluindo a gestão de bases de dados multidimensionais, heterogêneos. A aplicação cliente permite a visualização e análise de dados de imagem biológica complexos 11 remoto;ele foi usado para quantificar as mudanças visuais na síntese de RNA celular global e único. Estes dados e os passos necessários para analisar a nossa experiência de imagem RNA usando esta visualização de imagens de microscópio e software de análise são mostrados abaixo.

Olhamos para alterações na síntese de RNA mundial após o tratamento de osteossarcoma humano (células U2OS) com hipóxia por até 24 horas. Em todas as condições, detectou variação célula-a-célula no nível de produção de ARN. Tempos curtos de exposição hipóxia não resultou em alterações significativas no nível de RNA nascente nas células. No entanto, a exposição a 24 horas de hipoxia resultou em um aumento significativo na quantidade de ARN produzido em células. A maioria das respostas celulares a hipóxia são medidos após períodos prolongados de exposição, tais como 4 a 24 horas. No entanto, alguns mecanismos são postas em prática muito antes, por exemplo; A activação de NF-kB ocorre dentro de 5-15 minutos de exposição a hipoxia 12. Investigando mais curto hipotempos de exposição xia é, portanto, justifica e poderia prejudicar a respostas mais complicadas, como ciclo celular e apoptose.

Protocolo

1. Cultura Celular e Tratamento

  1. Reúna os reagentes e equipamentos listados na Tabela 1 a cultura osteosarcoma humano células (U2OS). Preparar todos os reagentes e realizar todas as técnicas de cultura de tecidos na câmara de fluxo laminar de ar para assegurar a esterilidade
  2. Preparar o meio de cultura como se segue: Adicionar 50 ml de FCS, 5 ml de L-glutamina e 5 mL de penicilina / estreptomicina a DMEM para obter concentrações finais de 10% (FCS), 2 mM (L-glutamina), 50 U / ml ( penicilina) e 50 U / ml (estreptomicina). Aquecer o meio de cultura a 37 ° C em um banho de água.
  3. Preparar as células para o tratamento de:
    1. Esterilizar várias lamelas com etanol a 70%, deixar secar ao ar e colocar um na parte inferior de seis placas de 3,5 centímetros.
    2. Mergulhar as lamelas em 2 ml de DMEM completo aquecido (37 ° C), pressionando para baixo com os fórceps lamela para garantir que eles permanecem aderidas ao fundo dos poços.
    3. Retire as células U2OS de seu culto tecidoplaca ure por lavagem uma vez com 3 ml de PBS, a aplicação de 4 ml aqueceu 0,05% de tripsina-EDTA (1%) e incubação a 37 ° C durante 7 min.
    4. Ressuspender as células em 6 ml aquecido DMEM completo para inativar a tripsina-EDTA e contar com um hemocitômetro.
    5. Placa 2 x 10 5 células para cada um dos 3,5 centímetros pratos preparados no ponto 1.3.1. Agite suavemente a placa para garantir uma distribuição celular mesmo. Permitir que as células a aderir durante a noite antes do tratamento.
  4. Tratar as células colocando quatro placas de 3,5 cm para a estação de trabalho hipoxia e deixar as outras duas placas de 3,5 centímetros na incubadora a 37 ° C, em condições normais de oxigénio. Esteja pronto para começar o ensaio RNA rotulagem em condições tratadas (na câmara de hipóxia para as células tratadas hipóxia) 1 hora antes do tratamento hipóxia termina.
  5. Expor as células a hipoxia durante 1 h 15 min, 1 hora e 30 minutos, 2 horas, e 24 horas. Estes momentos são flexíveis e determinados pelo usuário.
  6. Use um normoxic 3,5 centímetros da placa, como controlo positivo e uma chapa de 3,5 centímetros normóxica tratado com actinomicina D (10 ng / mL de concentração final) durante 4 horas como controlo negativo. Actinomicina D é um inibidor da síntese de ARN global.

Cuidados:

Hoechst 33342 é um agente mutagênico conhecido.
DMSO é conhecido para facilitar a entrada de moléculas orgânicas para os tecidos.
NaOH é corrosivo.
HCl é corrosivo.
Paraformaldeído é altamente tóxico para todos os animais e pode causar a morte de seres humanos.
Triton X-100 pode causar irritação na pele após contato direto.
Actinomicina D é tóxico quando em contato com a pele ou por ingestão.
Tome as devidas precauções ao manusear todos os produtos químicos perigosos.

2. Click-iT Assay

  1. Reunir os seguintes reagentes que são necessários para além do kit de ensaio de Click-iT: salino tamponado com fosfato (PBS), pH 7.2 - 7.6, 3,7% de paraformaldeído (PFA) em PBS, 1% Triton X-100 Em PBS, água desionizada (dH2O), dimetil sulfóxido (DMSO), 10 M de hidróxido de sódio (NaOH) e ácido clorídrico a 37% (HCl); Tiras indicadoras de pH - opcional.
  2. Prepare uma solução estoque fresco PFA antes de realizar a reação Click-lo da seguinte forma:
    1. Coloque 1,85 g PFA, 3,5 ml de dH2O e 10 ul de10 M de NaOH para um tubo Falcon de 50 ml. Ferver 300-400 ml de H2O em um copo grande no microondas para fazer um banho de água e estar presente numa hotte.
    2. Coloque a 50 ml Falcon para o banho de água e agitar suavemente durante 10 minutos, libertando periodicamente a tampa até que o PFA tem dissolvido.
    3. Seringa a solução PFA através de um filtro de 0,2 um para um outro tubo de 50 ml Falcon, resultando numa solução de 37%.
    4. Diluir esta 10x adicionando PBS e trazer o pH para 6,8 por adição de cerca de 12 mL de HCl concentrado. Opção: Confirme o pH correto com as tiras indicadoras na coifa.
    5. Use imediatamente ou guarde overnight a 4 ° C.
  3. Preparar as soluções de ações do kit de imagem RNA da seguinte forma:
    1. Adicionar 373 uL de dH2O ao componente A, resultando numa solução de estoque de 100 mM de UE. Armazenar a -20 ° C por até um mês.
    2. Adicionar 85 mL de DMSO a componente B (Alexa Fluor 594) e misture por pipetagem ou vórtex. Armazenar tanto a -20 ° C durante até um ano.
    3. Adicionar 2 ml de dH 2 O a componente E para criar uma solução 10X de imagiologia ARN reacção kit aditivo tampão. Armazenar a -20 ° C por até um ano, quando descartar solução desenvolve uma cor marrom.
  4. Marcação das células com a UE: Prepare uma solução de trabalho 2X de UE do estoque 100 mM preparada no passo 2.3 em meio completo pré-aquecido (37 ° C) Realize o restante deste passo e passo 2,5 na câmara de hipóxia para células tratadas com hipóxia. . Diluir a 1X, adicionando um volume igual desta solução de trabalho de 2X para o cont mídiaaining células. Incubar durante 1 hora sob condições de cultura de células de tratamento.
  5. Fixação de células: Lavar cada poço uma vez com PBS e adicionar 1 ml de estoque de 3,7% PFA preparados no passo 2.2 acima, sob condições de tratamento. Incubar durante 15 min sob as condições de tratamento. As amostras tratadas com hipoxia pode ser removida da câmara de hipóxia neste ponto. Retire o fixador e lavar cada poço uma vez com PBS (Tome cuidado para descartar o lixo de forma responsável PFA). Realize os passos seguintes à temperatura ambiente.
  6. Permeabilização: Remover a solução de lavagem e adicionar 1 ml de 1% de Triton X-100 em PBS a cada poço. Incubar durante 15 minutos à temperatura ambiente. Remover o tampão de permeabilização e lavar cada poço uma vez com PBS.
  7. Rotulado de Detecção de RNA:
    1. Prepara-se uma solução fresca de trabalho de aditivo 1X tampão de reacção kit de imagem de ARN através da diluição da solução de 10X (preparado no passo 2.3) 1:10 em dH2O
    2. Prepare o kit de imagem RNAcocktail reação de acordo com a Tabela 2 para uso imediatamente após a preparação.
    3. Remover a solução de lavagem e adicionar 500 mL de imagem RNA cocktail reação kit para cada amostra. Incubar durante 30 minutos à temperatura ambiente, protegido da luz.
    4. Remova a imagem RNA cocktail reação kit e lave uma vez com 1 ml de tampão de lavagem reação kit de imagem RNA (componente F), em seguida, remova o tampão de lavagem reação kit de imagem RNA.
  8. Reação multiplex Opcional: Execute rotulagem anticorpo adicional de amostras, neste ponto de acordo com as recomendações do fabricante.
  9. DNA de coloração: Lavar as amostras com PBS, em seguida, remover a solução de lavagem. Dilui-se a Hoechst 33342 (Componente G) 1:1000 em PBS. Adicionar 1 ml de Hoechst 33342 diluído a cada poço e incubar durante 15 min à temperatura ambiente, protegido da luz. Remover a solução de Hoechst 33342 e lavar as células duas vezes com PBS. Retire a solutio lavagemn e proceder à microscopia de luz.

3. Microscopia de Luz

  1. Mount Lamelas:
    1. Introduzem-se 10 ul de meio de montagem no centro de uma lâmina de microscópio padrão.
    2. Coloque a lamela com célula de cabeça para baixo no centro da lâmina de microscópio para cobrir a alíquota do meio de montagem. Tome cuidado para evitar a geração de bolhas no meio de montagem, pois isso vai obscurecer a aquisição da imagem subseqüente.
    3. Furar a lamela para a lâmina de microscópio, aplicando verniz de unhas para seu perímetro. Deixa-se secar durante 5 minutos à temperatura ambiente. Proteger da luz. As amostras podem ser armazenadas a -20 ° C após a montagem.
  2. A aquisição de imagens: Adquirir imagens usando um microscópio de campo amplo capaz de detecção de fluorescência. Aproximado máximos de emissão de fluorescência / excitação do corante Alexa Fluor e Hoechst 33342 ligado ao DNA estão apresentados na Tabela 3.
  3. Desempenhom de imagem usando uma lente de imersão em óleo 40X/1.30 NA e capturar imagens com uma câmera CCD refrigerado.

4. Análise de Dados

  1. Imagens Deconvolve usando o software de processamento de imagem (veja a tabela de materiais) antes de importar para o cliente OMERO. Normalizar tornando definições para todas as imagens no mesmo experimento no software microscópio visualização e análise de imagem, aplicando as configurações de renderização a partir de células normóxicas de controle para todas as outras condições.
  2. Use a região de interesse (ROI) da ferramenta no software microscópio visualização e análise de imagem (veja a tabela de materiais) para selecionar os núcleos de cada imagem. Obter intensidades médias para cada ROI e calcular a média e desvio padrão para cada condição, escolhendo a opção de análise de intensidade, incluindo um número entre 30-50 células.
  3. Construir Gráficos de dispersão usando um software de gráficos de dados (veja a tabela de materiais), traçando todos os valores de intensidade média individuais obtidos no passo 4,2 to refletir a variabilidade entre as células em cada condição. Alternativamente construir gráficos de barras para representar intensidade média média mais desvio padrão de RNA nascente.

Resultados

Um esquema da reacção kit de imagem ARN é mostrada na Figura 1B. Usamos essa reação para determinar quantitativamente a síntese de RNA total em células U2OS após o tratamento com hipóxia, tanto a nível global (população de células) individual (uma única célula) e. As células foram tratadas com hipóxia e cultivadas na presença do UE. Eles foram, então, fixadas e permeabilizadas e incorporação da UE foi detectada por ligadura quimiosseletiva da UE com um corante contendo azida. Esse 'click' reação resulta em uma emissão de fluorescência que podem ser detectadas e quantificadas por microscopia de luz de fluorescência. Figura 2A mostra um resultado típico a partir desta experiência. Células marcadas com fluorescência são pseudocolored vermelho ea imagem foi aberto no ambiente de microscopia aberto para objetos remotos (OMERO). Este software microscópio visualização e análise de imagens tem um built-in ferramenta de ROI que pode ser usado para selecionar estruturas sub-celulares indivíduoturas e quantitativamente analisar a intensidade da imagem dentro da região escolhida. Um exemplo típico de saída de dados a seguir a utilização desta ferramenta no programa de cliente pode ser visto na Figura 2B; intensidades de células individuais são apresentados juntamente com uma imagem representativa do experimento, que serve como um controlo visual para verificar a validade dos dados.

As intensidades de fluorescência das células individuais podem ser representadas como um gráfico de dispersão que mostra a distribuição das intensidades de celulares individuais dentro da população de células tratada. Um exemplo deste tipo de gráfico é visto na Figura 2C. Traçado de dados de intensidade deste modo é útil porque permite uma rápida comparação dos resultados do tratamento e demonstra claramente a heterogeneidade significativa dentro de uma população de células de tratamento, que é outra forma obscurecida usando a representação de dados padrão. A heterogeneidade de resposta é interessante nesta experiência, porque apesar de um estímulo hipóxico uniforme era umpplied para as células, é evidente que todas as células a partir da mesma população de monocamada responde de forma diferente a esse estímulo.

Figura 2D mostra o resultado geral do nosso experimento. Intensidades de fluorescência de todas as células dentro de uma população de tratamento foram calculados e plotados neste gráfico de barras. O teste t de Um estudante foi usado para calcular a probabilidade estatística de cada grupo de tratamento diferindo significativamente da testemunha. Curiosamente, estes dados mostram que há um aumento estatisticamente significativo na síntese de RNA mundial ao longo do tempo, quando as células são tratadas com U2OS hipoxia (por vezes superior a 1 hora e 30 minutos * p <0,01;. ** P <0,05 e *** p <0,001 e n> 30). Estes dados mostram que, após longos períodos de tratamento hipoxia, a célula concentra seus esforços na produção de RNA, mesmo neste ambiente hipóxico hostil. Tratamento actinomicina D ablates completamente a intensidade de fluorescência como esperado.

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Figura 1. Sistema A. O HIF responde a mudanças no oxigênio celular. Neste hipoxia esquemática simplificada estabiliza o heterodímero HIF, impedindo HIF-α hidroxilação (-OH) pelas enzimas prolil hidroxilase (doutores) e sua subsequente polyubquitination por proteína de von Hippel-Lindau (VHL). Resultados de estabilização HIF na ativação de genes que ajudam a miríade respondem celular à hipoxia celular B. síntese de RNA podem ser detectados utilizando o ensaio Click-IT.; As células são rotulados com a UE após o tratamento a reação Click detecta a síntese de RNA que pode ser quantificada pela intensidade de fluorescência e microscopia de luz. Clique aqui para ver uma vers maioresião desta figura.

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Figura 2. A. Screenshot do OMERO para mostrar saída típica microscópico na rotulagem RNA. Este software microscópio visualização e análise de imagem pode extrair rapidamente dados de intensidade em um nível de células individuais usando a sua macro ROI embutido. Uma imagem da saída deste comando é mostrado na síntese B. global do RNA pode ser inferida a partir da intensidade de células individuais, o intervalo dos quais pode ser visto no gráfico de dispersão C. Uma representação formal desses dados agregados podem ser vistos D. * p <0,01; ** P <0,05 e *** p <0,001 e n> 30. Clique aqui para ver imagem ampliada.

Reagentes de cultura celular
Salina tamponada com fosfato (PBS), pH 7.2 - 7.6
Dulbecco Eagle Modificado (DMEM)
De soro fetal de vitelo (FCS) filtro esterilizado
A penicilina / estreptomicina
L-glutamina
0,05% de tripsina-EDTA (1%)
Etanol a 70%
Actinomicina D (1 mg / mL estoque)
Cultura Celular Equipamento
Estéril Pasteur Pipettes
Uma variedade de células tratadas com cultura de utensílios de plástico apropriado para a manutenção e tratamento de células em cultura
Banho de água regulado a 37 ° C
Laminar câmara de fluxo de ar
Incubadora fixada em 37 ° C, 5% de CO 2
Hipóxia Workstation fixada em 37 ° C, 5% de CO 2, 1% de O2
Lamínulas
fórceps de precisão
Hemocitômetro

Tabela 1. Reagentes e equipamentos necessários para a cultura de células U2OS.

Componentes de reacção Número de Lamelas
1 2 4 5 6 10
Tampão de reação RNA clique nele (Componente C) 428 mL 856 mL 1,7 ml 2,1 ml 2,58 ml 4,3 ml
CuSO4 (Componente D) 20 ul 40 ul 80 mL 100 ul 120 mL 200 ul
Alexa Fluor Azida (Preparada no Passo 2.3) 1,8 mL 3,7 mL 7,4 mL 9,3 mL 11,28 mL 18,8 mL
Click-iT aditivo tampão de reação (preparada no passo 2.3) 50 ul 100 ul 200 ul 250 ul 300 ul 500 ul
Aproximado de Volume Total 500 ul 1 ml 2 ml 2,5 ml 1,5 ml 5 ml

. Tabela 2 imagem RNA cocktails reação kit: Tabela de referência detalhando proporção de componentes de mistura principal para a reação kit de imagem RNA de acordo com o número de lamelas a ser manchados.

Fluoróforo Excitação (nm) Emissão (nm)
Alexa Fluor 488 495 519
Hoechst 33342, ligado ao DNA 350 461

. Tabela 3 Fluorescência / excitação maxima emissão: aproximado máximo de emissão de fluorescência / excitação para corante Alexa Fluor e Hoechst 33342 ligado ao DNA.

Discussão

Nós descrevemos o uso de um kit de imagem RNA para examinar os efeitos da hipóxia sobre a síntese de RNA em células de osteossarcoma (U2OS). Esta técnica é relativamente simples e fornece dados sobre a transcrição global a um nível de uma única célula. Nós modificamos o protocolo convencional para este kit para incorporar rotulagem em uma câmara de hipóxia. Para nosso conhecimento, este é o primeiro relatório do uso desta técnica para medir as mudanças na síntese de RNA em hipóxia. O kit de imagem RNA usamos é adequado para a experimentação em hipóxia, uma vez que não necessita de isótopos radioativos e é tecnicamente compatível com as limitações do trabalho em uma estação de trabalho em atmosfera controlada. Os problemas mais comuns com essa fixação eficiente preocupação técnica e rotulagem da amostra. É extremamente importante que o PFA usado para fixar a amostra é fresco e os passos de lavagem que se seguem a reação 'clique' são realizadas como descrito para garantir baixo fundo coloração da amostra. Se background fluorescência torna-se um problema, recomenda-se a lavagem mais uma vez com tampão de lavagem de reacção 1 ml de imagem kit de ARN após o passo 2.7.4.

O kit de imagem ARN mencionado aqui, representa um avanço significativo na tecnologia de imagem de RNA em termos de facilidade de utilização e especificidade e velocidade de reacção. Esta técnica é limitada principalmente por o tempo que leva para rotular a amostra. O kit de imagem RNA requer um período de rotulagem 1 hr que impede a análise de mudanças rápidas no RNA global que seriam normalmente ocorrem dentro deste prazo. É por esta razão o nosso primeiro ponto de tempo é restringido a 1 h e 15 min. A técnica está associada com algumas outras limitações que em grande parte se relacionam com reagente de compatibilidade com outros marcadores fluorescentes, por exemplo, este kit de imagem de ARN não é compatível com a coloração com faloidina.

Todas as abordagens existentes de estudar a síntese de RNA em células são baseadas na incorporação de nucleósidos modificados para aARN nascente e a detecção de rótulos incorporados por diferentes meios. A abordagem pioneiro foi baseado no uso de precursores de RNA marcadas radioactivamente, seguido por detecção com auto-radiografia. Este método conduziu à descoberta de fases do ciclo celular e outros resultados importantes; no entanto, ele tem uma série de desvantagens, como a morosidade dos trabalhos radioatividade, longos tempos de exposição e imagens de baixa resolução de autoradiografia 6. O próximo avanço no campo explorado meios de imunoquímica para eliminar a necessidade de radioactividade. O ARN foi marcado por incorporação de BrU seguido por detecção imunoquímica. No entanto, o anticorpo eficiente ligação exigido desnaturação de ácidos nucleicos para melhorar o acesso ao DNA ou RNA que causou a perda de morfologia celular e danificou os epítopos de muitas proteínas, impedindo a sua mais detecção com anticorpos marcados com fluorescência 13. A introdução da tecnologia "click chemistry" simplificou o passo de detecção e tele procedimento em comparação com auto-radiografia e imunoquímica. A tecnologia baseia-se na azida-alcino Huisgen reacção de cicloadição onde alcino terminal 5-ethyniluridine liga-se com azida de conjugado com o fluoróforo na presença de Cu (I). A reacção é específica, rápida, não necessita de quaisquer passos adicionais, e é facilmente compatível com a detecção imunoquimica de outros constituintes celulares.

Utilizando esta tecnologia de imagem de ARN mostrou que as células que, na mesma população em monocamada, que tem diferentes níveis de síntese de ARN, em resposta a hipoxia. Restringimos nosso experimento para examinar o efeito de apenas a produção de RNA; no entanto, não é de todo possível, com este kit de imagem para realizar o ARN modificados, reacções múltiplas adicionais que permitem uma análise mais complexa de produção de ARN. Por exemplo, a coloração utilizando um anticorpo secundário específico para os marcadores de transcrição activa, tais como os níveis de RNA polimerase II fosforilada ou mesmo componentes da traduçãoMáquinas ção para dar uma indicação da quantidade de RNA presente recém-produzida, que é convertida em proteína são possíveis. Proteínas adicionais, tais como actina, uma proteína que não deve mudar significativamente com a hipoxia, pode ser testado como um controlo adicional. Além disso, diferentes tipos de células pode ser testada, uma vez que é muito provável que diferentes células têm diferentes taxas de síntese de RNA e mesmo diferentes respostas à hipóxia.

O uso deste kit de imagem RNA é bastante simples, desde que os passos são realizados tal como descrito. Etapas críticas do protocolo envolver chapeamento celular, fixação e coloração de células e aquisição de imagem. É importante para a chapa das células na densidade descritos para evitar sobre ou sob a confluência de experimentação que irá afetar significativamente o resultado. Também é importante o uso de fixador fresco, garantindo a melhor "instantâneo" da célula é tomada e tomar cuidado ao lavar as células após coloração para reduzir o background a um nível que seja aceitável para análise eficiente. Finalmente, o método de aquisição de imagem é de vital importância para obter imagens que são de uma qualidade boa o suficiente para posterior análise. Recomendamos a utilização do melhor microscópio de luz disponível para examinar amostras opticamente como o microscópio utilizado neste protocolo que está disponível na maioria dos centros de pesquisa intensivos globalmente.

Divulgações

JRS é fundador de Glencoe Software, Inc., uma empresa comercial norte-americana de código aberto que contribui para OMERO.

Agradecimentos

JB é um companheiro clínico CRUK, AS é um estudante de PhD Wellcome Trust, o laboratório SR é financiado por uma Bolsa de Investigação CRUK Sênior (C99667/A12918). Este trabalho foi apoiado por dois prêmios Estratégicos Wellcome Trust (097945/B/11/Z e 095931/Z/11/Z).

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Células Primárias U2OS ColeçãoEuropeia de Culturas de Células92022711
PBSGibco14190094
DMEMGibco41966029
FCSGibco10270106
Penicilina/estreptomicinaLonzaDE17-603E
L-GlutaminaLonzaBE17-605E
0,05% Tripsina-EDTA (1%)Gibco25300062
Câmara de hipóxiaRuskinnInVivo2 300
Kit de ensaio Click-iTInvitrogenC-10329/C10330
pFASigma76240
Triton X-100SigmaX-100
10 M NaOHSigma72068
37% HClVWR20252.335
VectaShield Montagem Medium VectorLaboratoriesH-1400
Actinomicina DSigmaA9415
Deltavision Core MicroscopeApplied PrecisionN/A
softWoRxApplied PrecisionN/AReferido no texto como software de processamento de imagem.
CoolSnap HQ2 CCD CameraPhotometricsN/A
Open Microscopy Environment for Remote Objects (OMERO)OMEN/AReferido no texto como software de visualização e análise de imagens de microscópio.
SigmaPlot v12.0Systat Software Inc.N/AReferido no texto como software de gráficos de dados.

Referências

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