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A microscopia de fluorescência time-lapse é uma ferramenta valiosa para o estudo da dinâmica da segregação cromossômica meiótica em leveduras em brotamento 1,2. As células de levedura em brotamento podem ser induzidas a sofrer meiose através da fome de nutrientes essenciais3. Durante a meiose, as células passam por uma rodada de segregação cromossômica seguida de duas divisões para criar quatro produtos meióticos que são embalados em esporos (Figura 1). Células individuais podem ser visualizadas ao longo de cada estágio da meiose, o que gera dados espaciais e temporais que podem ser facilmente perdidos por imagens de células fixas. Este protocolo mostra como a combinação da microscopia de fluorescência de lapso de tempo com dois métodos previamente estabelecidos, o sistema induzível NDT80 (NDT80-in) e a técnica de anchor away, pode ser usada para estudar a função de proteínas específicas em estágios meióticos distintos.
O sistema NDT80-in é uma poderosa ferramenta para sincronização do ciclo celular meiótico que se baseia na expressão induzível do fator de transcrição da meiose média NDT80 4,5. A expressão NDT80 é necessária para a saída 6,7 da prófase I. Com o sistema NDT80-in, o NDT80 está sob o controle do promotor GAL1-10 em células que expressam o fator de transcrição Gal4 fundido a um receptor de estrogênio (Gal4-ER)4,5. Como a Gal4-ER só entra no núcleo quando ligada ao β-estradiol, as células NDT80-in param na prófase I na ausência de β-estradiol, o que permite a sincronização das células na prófase I (Figura 1). β adição de estradiol promove a translocação do fator de transcrição Gal4-ER para o núcleo, onde se liga à GAL1-10 para impulsionar a expressão de NDT80, levando à entrada síncrona nas divisões meióticas. Embora a microscopia de lapso de tempo possa ser realizada sem sincronização, a vantagem de usar a sincronização é a capacidade de adicionar um inibidor ou uma droga enquanto as células estão em um estágio específico da meiose.
A técnica de anchor away é um sistema induzível pelo qual uma proteína pode ser esgotada do núcleo com a adição de rapamicina8. Esta técnica é ideal para estudar proteínas nucleares durante a divisão celular em leveduras em brotamento, porque as células de levedura sofrem mitose e meiose fechadas, nas quais o envelope nuclear não se decompõe. Além disso, esta técnica é muito útil para proteínas que têm múltiplas funções ao longo da meiose. Ao contrário de deleções, alelos mutantes ou alelos nulos meióticos, a remoção de uma proteína-alvo do núcleo em um estágio específico não compromete a atividade da proteína-alvo em estágios anteriores, permitindo uma interpretação mais precisa dos resultados. O sistema de ancoragem afastada utiliza o deslocamento de subunidades ribossomais entre o núcleo e o citoplasma que ocorre na maturação ribossômica8. Para esgotar a proteína-alvo do núcleo, a proteína-alvo é marcada com o domínio de ligação à rapamicina FKBP12 (FRB) em uma cepa na qual a subunidade ribossomal Rpl13A é marcada com FKBP12. Sem rapamicina, FRB e FKBP12 não interagem, e a proteína marcada com FRB permanece no núcleo. Após a adição de rapamicina, a rapamicina forma um complexo estável com FKBP12 e FRB, e o complexo é transportado para fora do núcleo devido à interação com Rpl13A (Figura 1). Para evitar a morte celular após a adição de rapamicina, as células abrigam a mutação tor1-1 do gene TOR1 . Além disso, essas células contêm fpr1Δ , um alelo nulo da proteína S. cerevisiae FKBP12, que impede que a Fpr1 endógena supere a Rpl13A-FKBP12 para FRB e ligação à rapamicina. As mutações de fundo ancoradas afastadas, tor1-1 e fpr1Δ, não afetam os tempos meióticos ou a segregação cromossômica2.
Para demonstrar a utilidade desta técnica, a proteína cinetócora Ctf19 foi esgotada em diferentes momentos ao longo da meiose. Ctf19 é um componente do cinetócoro que é dispensável na mitose, mas necessário para a segregação cromossômica adequada na meiose 9,10,11,12,13. Na meiose, o cinetócoro é eliminado na prófase I, e o Ctf19 é importante para a remontagem do cinetócoro 9,14. Para este protocolo, as células com o sistema NDT80-in foram sincronizadas, e a técnica de anchor away foi utilizada para esgotar a proteína-alvo Ctf19 do núcleo antes e após a liberação da prófase I e após a segregação cromossômica da meiose I (Figura 1). Este protocolo pode ser adaptado para esgotar outras proteínas de interesse em qualquer estágio da meiose e mitose.