$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Стабильность генома посредством митотического деления обеспечивается передачей полного и равного набора хромосом двум продуцируемым клеточным потомкам. Это зависит от точного завершения серии событий, происходящих в данное время в каждой фазе клеточного цикла. В G1 источники репликации лицензируются после набора нескольких лицензионных факторов, включая Cdc61. В S-фазе дупликация всего генома инициируется из нескольких активных источников репликации и выполняется механизмами репликации, которые собираются в микроскопически видимые очаги, называемые фабриками репликации2. В М-фазе дублированные сестринские хроматиды прикрепляются и биоориентируются на митотическом веретене, чтобы обеспечить их сегрегацию к противоположным полюсам митотической клетки3. Регуляция, правильное завершение и продолжительность каждой фазы являются ключом к обеспечению стабильности генома. Действительно, преждевременный выход из любой из этих фаз приводит к нестабильности генома. Например, более короткийG1, индуцированный делецией бутонирующего ингибитора CDK ДРОЖЖЕЙ Sic1 или сверхэкспрессией циклиновG1, изменит последующую S-фазу 4,5,6. Следовательно, эти дерегуляции, связанные или не связанные со стрессом репликации, приводят к разрывам хромосом, перестройкам и неправильной сегрегации 4,5,6. Поэтому мониторинг продолжительности S-фазы и, в более широком смысле, продолжительности других фаз клеточного цикла может иметь решающее значение для выявления дефектов, возникающих у разных мутантов и в разных стрессовых условиях.
Традиционный метод измерения длительности фазы клеточного цикла включает простую цитометрию потока содержания ДНК (рисунок 1A) и опирается на алгоритм подгонки (доступный в большинстве программ для цитометрии), используемый для разделения популяции на фазовые фракции G1, S и G2 + M от пиков 1C и 2C. Затем дроби умножаются на время удвоения популяции7. Однако этот метод дает только оценочные значения, требует однородного распределения размеров клеток в пределах заданной фракции и не применим к синхронизированным культурам. Для изучения длительности S-фазы в клетках млекопитающих было разработано и широко использовано несколько аналогов тимидина, включая EdU. Их поглощение из внеклеточной среды и фосфорилирование тимидинкиназой (далее именуемой ТЗ) делают их доступными для ДНК-полимераз для включения их в места синтеза ДНК (репликация, рекомбинация, репарация). Чтобы обойти отсутствие гена TK в клетках Saccharomyces cerevisiae , штаммы дрожжей были спроектированы таким образом, чтобы обеспечить стабильную и конститутивную экспрессию вируса простого герпеса TK8 и уравновешивающего транспортера нуклеозидов человека (hENT1)9. После включения в ДНК EdU обнаруживается с помощью селективной реакции Click, которая химически связывает его алкиновый фрагмент с азид-модифицированными фторхромами10.
В этой статье представлены два оптимизированных комплексных протокола для импульсной маркировки асинхронных и синхронных клеток, спроектированных TK-hENT1 с EdU, чтобы точно визуализировать и измерить продолжительность и динамику репликации ДНК, а также продолжительность других фаз клеточного цикла с высоким пространственным и временным разрешением как на одноклеточном, так и на популяционном уровнях с помощью микроскопии и проточной цитометрии.