Этот протокол описывает, как создать клеточную линию Drosophila S2, чувствительную к низкомолекулярным ингибиторам кинезина-5. Также описывается использование этих клеток в клеточном анализе коррекции ошибок.
Методическая статья
Этот протокол описывает, как создать клеточную линию Drosophila S2, чувствительную к низкомолекулярным ингибиторам кинезина-5. Также описывается использование этих клеток в клеточном анализе коррекции ошибок.
Кинетохоры — это большие белковые структуры, которые собираются на центромерах во время деления клеток и связывают хромосомы с веретенообразными микротрубочками. Правильное распределение генетического материала требует, чтобы сестринские кинетохоры на каждой хромосоме стали биориентированными, прикрепляясь к микротрубочкам от противоположных полюсов веретена, прежде чем перейти в анафазу. Тем не менее, ошибочные, небиориентированные состояния прикрепления являются распространенным явлением, и существуют клеточные пути как для обнаружения, так и для коррекции таких прикреплений во время деления клеток. Процесс, с помощью которого нарушаются неправильные взаимодействия кинетохора и микротрубочек, называется коррекцией ошибок. Для изучения коррекции ошибок в живых клетках путем химического ингибирования мотора кинезин-5 целенаправленно генерируются неправильные прикрепления, что приводит к монополярной сборке веретена, а после вымывания препарата наблюдается переход от неправильной ориентации к биориентации. Большое количество хромосом во многих типах клеток модельных культур тканей создает проблему для наблюдения за отдельными событиями коррекции ошибок. дрозофила Клетки S2 являются лучшими объектами для таких исследований, поскольку они обладают всего 4 парами хромосом. Тем не менее, низкомолекулярные ингибиторы кинезина-5 неэффективны против кинезина-5 дрозофилы (Klp61F). В этой статье мы описываем, как построить клеточную линию дрозофилы, которая эффективно заменяет Klp61F на кинезин-5 человека, что делает клетки чувствительными к фармакологическому ингибированию мотора и пригодными для использования в клеточном анализе коррекции ошибок.
Равное разделение генома во время деления клетки требует правильных взаимодействий между ДНК и репликации микротрубочек веретена. Микротрубочки физически взаимодействовать с хромосомами через ансамбль белков, которые собирает в центромерах известных как кинетохорах 1. Правильное распределение хромосом требует сестра кинетохоры которые с двойной ориентацией, в которой каждый сестра связано с микротрубочками, происходящих из противоположных полюсов шпинделя. Кинетохор микротрубочек (кт-МТ) вложения, которые не в двойной ориентацией конформации быстро и эффективно дестабилизирована, чтобы обеспечить возможность установить biorientation в процессе, известном как исправление ошибок. Исправление ошибок анализа, который ранее был создан в клетках млекопитающих 5 требует сборки монополярных шпинделей с помощью обратимых низкомолекулярные ингибиторы против EG5 (кинезин-5). Лечение наркотиками порождает множество ошибочных syntelic вложений, в котором ботч сестра кинетохоры приложить к тому же полюса веретена. Последующее смыв препарата позволяет визуализации процесса коррекции ошибок. Исправление ошибок анализ может быть сделано в присутствии низкомолекулярные ингибиторы или нокдаун для изучения вклада кандидатов белков к исправлению ошибочных вложения кт-МТ.
Возможность визуализировать исправление ошибок в живых клетках является мощным инструментом для дальнейшего понимания молекулярного механизма, участвующих в этом сложном процессе. Тем не менее, большое количество хромосом, присутствующих в большинстве клеточных линий представляет собой вызов в наблюдении отдельных вложения кт-MT. Дрозофилы S2 клетки будут идеально подходит для применения коррекции ошибок анализа, поскольку они содержат всего лишь как 4 хромосомы 6, но низкомолекулярные ингибиторы кинезин 5, такие как S-тритил-L-цистеина (STLC) и monastrol 7-9 не влияет шпинделя в сборе или кинезин-5 моторную функцию в клетках дрозофилы. Поэтому мы родыТед клеточная линия дрозофилы S2 выражения человеческого кинезин-5 под индуцируемого промотора, чувствительного к кинезин-5 ингибиторов. Этот протокол описывает, как нокдаун эндогенной дрозофилы кинезин-5 гомолог, Klp61F, и использовать эту линию клеток в клеточной основе коррекции ошибок анализа.
1. трансфекции Клетки S2
2. РНК-интерференция
3. живых изображений сотовый
4. Коррекция ошибок Анализ
Klp61F требуется для формирования биполярных веретен. Человек кинезин-5, Eg5, может спасти функцию Klp61F в дрозофилы S2 клетках (рис 1а и D). При добавлении кинезин-5 ингибитор (STLC), микротрубочки связаны уровни падения двигателя (рис 1B и E), и обвалов шпинделя, в результате монополя (рис 1С и F) в клетках не хватает эндогенного Klp61F после успешного РНК-интерференции (Справочная фильм 1). Следует отметить, что биполярные веретена разрушаться при добавлении STLC в гуманизированных клеток S2, поскольку кинезин-5 Активность не требуется для поддержания шпинделя двуполюсность в клетках человека. Это интересно расхождение может быть результатом различий в межполюсном микротрубочек перекрытия и / или стабильности в двух модельных систем 14. Кинезин-5 Ингибирование (фиг.2А и Е) может быть rêve rsed вымывая препарат и восстановление биполярной шпинделя может следовать в течение долгого времени. После удаления ингибитора (рис 2B и F), Eg5-mCherry повторно ассоциируется с микротрубочками как биполярный шпинделя сборок (рис 2С и G), и клетки могут развиваться в биполярный анафазе (рис 2D и H, Справочная фильм 2 ).

Рисунок 1. Добавление 1 мкМ STLC приводит к монополярной шпинделей в дрозофилы S2 клеток. Представитель изображения с покадровой визуализации ячейки дрозофилы S2, выражающей Eg5-mCherry (AC) и GFP-альфа-тубулина (DF) в течение того 1 мкм STLC. Eg5 ингибитор был добавлен в 3 мин. Масштаб бар = 5 мкм. Отметка = мин: сек. w.jove.com/files/ftp_upload/53594/53594fig1large.jpg "целевых =" _blank "> Нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 2. биполярного веретена реформы при удалении STLC. Типичные изображения из покадровой визуализации в дрозофилы 2 клетки, экспрессирующие EG5-mCherry (AD) и GFP-α-тубулина (EH) во время эксперимента STLC вымывания. STLC промывают на 5 мин. Биполярного реформы шпинделя в пределах 1 часа от удаления STLC. Масштаб бар = 5 мкм. Отметка: мин.: Сек Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

ww.jove.com/files/ftp_upload/53594/addin.mov "целевых =" _blank "> Справочная Фильм 1. (Щелкните правой кнопкой мыши, чтобы скачать). флуоресценции изображений с широким полем зрения представительной например клетки дрозофилы S2, выражающей EG5-mCherry ( слева) и GFP-α-тубулина (справа). 1 мкМ STLC был добавлен в 2 мин, а формы шпиндель монопольный течение 10 мин после добавления ингибитора. Изображения были получены каждые 1 мин и играл в размере 10 кадров в секунду. Масштаб бар = 5 мкм.

Справочная Фильм 2. (щелкните правой кнопкой мыши, чтобы скачать). Флуоресценции Широкопольный изображений представительного например клетки дрозофилы S2, выражающей EG5-mCherry (слева) и GFP-альфа-тубулина (справа). Медиа содержащие 1 мкм STLC удаляли ипромыть в 5 мин. Биполярного реформы шпинделя в пределах 1 часа удаления ингибитора. Изображения были получены каждые 1 мин и играл в размере 10 кадров в секунду. Масштаб бар = 5 мкм.
Визуализация коррекции ошибок является ценным методика исследования этапы в этом важном и сложном процессе клеточного. Чтобы сделать это, ошибочные вложения генерируется с использованием обратимыми ингибиторами, и исправление ошибок наблюдается при вымывания препарата. Этот анализ был первоначально разработан с использованием ткани млекопитающего культуры клеток 5. Однако наличие большого числа кинетохорами во многих модельных типов клеток млекопитающих представляет собой вызов в наблюдении отдельных событий коррекции ошибок. Дрозофилы S2 клетки обладают, как мало, как 4 пары кинетохорами, что делает их более предпочтительным клеточную линию для наблюдения коррекции ошибок. Однако основным недостатком является то, что многие ингибиторы неэффективны в Drosophila S2 клетках. Таким образом, способность генерировать гуманизированного клеточную линию клетки Drosophila S2, экспрессирующих человеческий кинезин-5 представляет собой ценный инструмент для изучения коррекции ошибок.
Хотя дрозофилы S2 клетки могут бытьлучше клеточной линии для изучения коррекции ошибок, несколько шагов, участвующих в получении клеточной линии и сбить существенные гены создает некоторые проблемы в этой технике. Например, эффективность трансфекции может быть достаточно низким. Если менее 20% клеток выражают EG5-mCherry, трансфекции следует повторить, как процесс отбора будет длиться дольше. Кроме того, процент клеток, экспрессирующих обе флуоресцентные белки могут уменьшаться с течением времени. Эту проблему можно решить путем разделения клеток в присутствии бластицидин S HCl и гигромицина, чтобы выбрать для клеток, экспрессирующих EG5-mCherry и GFP-альфа-тубулина, соответственно. Важно также отметить, что дрозофилы S2 клетки имеют ортологи на многие белки человека и, Поэтому, важно, чтобы оптимизировать нокдауна условия для эндогенных белков. Оптимальные условия могут варьироваться нокдаун в размере дцРНК и продолжительности лечения. Учитывая появление и быстрое улучшение CRISPR-Cas9 TECHNOLOGIES 15-17, генерация клеточной линии Drosophila с геном Klp61F заменен человека EG5 представляет мощную альтернативу, которая бы преодолеть ограничения трансфекции и бросовой подхода. Наша работа показывает, что муха к человеку замены гена должны быть жизнеспособным вариантом в этом случае, хотя необходимые реагенты, чтобы сделать это в дрозофилы S2 клеток в настоящее время разрабатываются.
Эта процедура не ограничивается EG5, но могут быть применены для изучения функции других белков, представляющих интерес. При использовании ингибиторов, которые ранее были установлены, чтобы быть неэффективным в дрозофилы S2 клеток, этот протокол может быть изменен, чтобы изучить прямое действие ингибиторов в живых клетках без озабоченности мимо ворот эффектов. Клеточная линия, полученные с использованием этого протокола, также могут быть использованы в высокопроизводительного скрининга анализа для идентификации потенциальных лекарств, направленные белки, участвующие в коррекции ошибок.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Мы хотели бы поблагодарить Патрицию Уодсворт за дар от кинезин-5 конструкции. Эта работа была поддержана грантом NIH в (5 R01 GM107026) для TJM и научно-исследовательский грант № 5-FY13-205 от марта Dimes фонд в TJM, а также поддержки со стороны Чарльза Х. Гуд Foundation, Inc., Бостон, Массачусетс. чтобы TJM
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Эффективный реагент для трансфекции | Qiagen | 301425 | |
| Klp61F кДНК | Drosophila Genomic Resource Center | 13690 | Название гена LD15641 |
| Schneider' s Media | Invitrogen | 21720-024 | |
| Фетальная бычья сыворотка, сертифицированная | Invitrogen | 10082-147 | Термоинактивированная, происхождение из США |
| Сульфат меди (II) (CuSO4) | Sigma | C8027-500G | 500 mM стоковый |
| S-тритил-L-цистеин | Sigma | 164739-5G | 1 Сток mM в DMSO |
| Blasticidin HCl | Invitrogen | R21001 | 5 мг/мл в 1x PBS |
| Гигромицин B | Инвитроген | 10687010 | |
| T7 Система производства крупномасштабной РНК | Promega | P1320 | Приблизительная концентрация дцРНК в каждой реакции составляет около 5-15 &микро; g/µ l |
| Klp61F RNAi F праймер | Invitrogen | TAATACGACTCACTATAGGGTA-TTTGCGCATTATTTTAAAA | |
| Klp61F RNAi R праймер | Invitrogen | TAATACGACTCACTATAGGGAT-ATTGATCAATTGAAAC | |
| PCR набор для очистки | Mo Bio Laboratories, Inc | 1250 | |
| Concanavalin A | Sigma | C5275 | 0.5 мг/мл раствора путем растворения в 1x PBS. |
| Сыворотка отварная ослица | Jackson ImmunoResearch Labs | 017-000-121 | 5% исходный раствор в 1х буфере PHEM, раствор довести до кипения. Хранится в 4 °C. |
| Монтажные материалы | 20 mM Tris pH 8,0, 0,5% <эм>н-пропилгаллат, 90% глицерина. Хранится в 4 °C. | ||
| 1x BRB-80 | 80 мМ ТРУБКИ pH 6,9; 1 mM EGTA; 1 мМ MgCl2 | ||
| Белый источник света | Lumencor Inc | ||
| ET EGFP Filter Cube | Chroma 49002 | ||
| DSRed Filter Cube | Chroma | 49005 | |
| анти-NDC80 антитела | Изготовлено на заказ лабораторией Maresca | ||
| DM1α (анти-&альфа;-тубулин) | Sigma | T6199 | |
| анти-CID-антитело | AbCam | ab10887 |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение