В этом протоколе описан метод извлечения и очистки микроядер из лимфоцитов человека с помощью центрифугирования градиента плотности сахарозы. Он обеспечивает экспериментальную основу для исследования состава и функции микроядер.
Методическая статья
В этом протоколе описан метод извлечения и очистки микроядер из лимфоцитов человека с помощью центрифугирования градиента плотности сахарозы. Он обеспечивает экспериментальную основу для исследования состава и функции микроядер.
Микроядро (МН) — это аномальная ядерная структура, которая образуется в клетках, особенно в клетках костного мозга или крови, при воздействии внешних повреждений, таких как радиация, из-за неразрешенного повреждения ДНК или митотических ошибок. После образования МН могут активно участвовать в различных канцерогенных процессах, включая воспалительную сигнализацию и хромосомные генетические перестройки. МН содержат ядерную ДНК, гистоны, фрагменты нуклеопротеинов и другие активные белки, которые тесно связаны с их функциями. Изучение образования и компонентов МН имеет решающее значение для понимания их роли в управлении канцерогенными процессами. Извлечение и очистка МН имеют важное значение для достижения этих исследовательских целей. Однако нестабильность ядерной мембраны MN и ее подверженность разрыву делают эти процессы технически сложными. В настоящее время только в нескольких исследованиях сообщалось об использовании центрифугирования с градиентом плотности для разделения MN. Данное исследование обобщает и упрощает процессы разделения и очистки MN. Лимфоциты периферической крови человека, подвергшиеся воздействию радиации, изолировали, а МН отделили и очистили с помощью буферов сахарозы разной концентрации в двухступенчатом процессе. Целостность и чистота МН были проверены, что обеспечило четкую и практическую демонстрацию экспериментальной процедуры для исследователей, изучающих причины и функции МН.
Микроядро (МН) — субклеточная структура цитоплазмы, содержащая ядерную ДНК, гистоны и фрагменты нуклеопротеинов, окруженная мембранными структурами 1,2. MN полностью отделен от основного ядра и обычно появляется рядом с ним в овальной или круглой форме, с размером от 1/16 до 1/3 диаметра основного ядра. Образование МН в первую очередь связано с ацентрическими фрагментами хромосом, хромосомной миссегрегацией, разрывом дицентрической хромосомы, нестабильностью хромосом и агрегацией двойных минут (ДБ)3. МН редко встречаются в здоровых клетках и вызваны преимущественно воздействием экзогенных генотоксинов, что приводит к повреждению ДНК или митотическим ошибкам 4,5. Радиационное повреждение является значительным фактором образования МН, и воздействие ионизирующего излучения (ИК) на человека увеличивается с развитием клинических и технологических применений 6,7. Инфракрасное воздействие вызывает одноцепочечные разрывы (SSB) и двухцепочечные разрывы (DSB) в клеточной ДНК, что может привести к гибели клеток или апоптозу 8,9,10. МН — это фрагменты хромосом, целых хромосом или хроматид, образующиеся в результате неотремонтированной или несоответствующей репарации DSB. Они служат критическими индикаторами степени ущерба, нанесенного ИК 7,11,12. Всестороннее понимание компонентов МН имеет важное значение для смягчения побочных эффектов лучевой терапии и минимизации воздействия нежелательного излученияна население 6,13. Тем не менее, белки и нуклеиновые кислоты, содержащиеся в МН, до сих пор остаются не полностью охарактеризованными.
Считается, что МН возникают в результате индукции различных типов повреждений ДНК. Их механизмы репликации и способности к восстановлению ДНК нарушаются, что приводит к обширному повреждению ДНК в течение короткого периодавремени 3,14,15. МН также являются важными индикаторами хромосомной нестабильности, которая неизменно присутствует в предраковых клетках 3,14,16,17,18,19. МН уже давно используются в качестве биомаркеров генотоксичности, риска развития опухолей и степенизлокачественности опухоли 3,20,21. После образования МН могут активно управлять многочисленными канцерогенными процессами, включая воспалительную сигнализацию22,23 и хромосомную генетическую перестройку 24,25,26. Например, МН инициируют воспалительный каскад, рекрутируя рецептор распознавания вирусных образов (PRR) циклическую синтазу GMP-АМФ (cGAS) из цитоплазмы 4,22,23,27. Другие белки, которые могут присутствовать в МН, включают экзонуклеазы28, транскрипционные механизмы4 и кофакторы трансляции. Остается неясным, собирают ли МН уникальный, смещенный белковый профиль из библиотеки цитоплазматических белков или пассивно приобретают белки с высоким содержанием из ядра и цитоплазмы во время их формирования. Помимо отдельных белков, таких как cGAS, степень, в которой конкретные среды влияют на общий состав MN, еще не определена. Понимание всего ландшафта микроядер ограничено, нет общедоступных наборов данных для исследования. Таким образом, извлечение полных и очищенных МН крайне необходимо для глубокого и всестороннего анализа их компонентов.
Одной из причин задержки репликации ДНК в МН может быть репликационный стресс, вызванный недостатком ферментов и кофакторов, необходимых для синтеза и репарации ДНК. Этот недостаток может быть результатом дефектной сборки ядерной оболочки MN, что приводит к отсутствию комплекса ядерных пор20. Следовательно, МН не могут импортировать ключевые белки, необходимые для поддержания целостности ядерной мембраны и стабильности генома 2,29,30,31. Неполная ядерная мембрана MN подвержена разрыву, что делает экстракцию MN очень сложной.
В настоящее время МН в основном экстрагируются с помощью центрифугирования с градиентом плотности сахарозы 27,32,33 и очищаются с помощью проточной цитометрии34. В этом исследовании процесс разделения и очистки МН был обобщен и упрощен. Лимфоциты периферической крови человека, подвергшегося воздействию радиации, были выделены, а МН дважды очищены с использованием буферов сахарозы разной концентрации. Целостность и чистота МН были проверены, что предоставило исследователям практическую и интуитивно понятную экспериментальную демонстрацию для изучения причин и функций МН.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эксперименты с образцами периферической крови человека проводились в соответствии с соответствующими руководящими принципами и правилами. Данное исследование было одобрено Этическим комитетом больницы 416 атомной отрасли, Китай (Обзор 2020 г. [No 48]), и было получено информированное согласие всех участников. Критерии исключения включали лиц с серьезными хроническими заболеваниями, такими как опухоли, подагра или заболевания крови, а также тех, кто подвергался воздействию радиоактивных или генотоксических веществ в своей профессии. Для этого исследования 10 мл периферической крови было собрано у здорового 28-летнего мужчины в пробирку для сбора крови, содержащую гепарин натрия в качестве антикоагулянта. Образец облучали in vitro 60Co γ-лучами при 37 °C с использованием стандартного устройства для терапии кинетической энергией гамма-воздуха. Доза облучения была установлена на уровне 4,0 Гр при мощности дозы 0,6350 Гр/мин. После облучения образец инкубировали при 37 °C в течение 2 ч, инокулировали в среду RPMI-1640 и культивировали при 37 °C в течение 60 ч. Подробная информация о реагентах и оборудовании, использованных в данном исследовании, представлена в Таблице материалов.
1. Получение микроядра и ядра
2. Выделение лимфоцитов
3. Лизис лимфоцитов
4. Первоначальная изоляция МН с помощью градиента плотности сахарозы
5. Вторичная очистка МН с помощью градиента плотности сахарозы
6. Идентификация МН
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
После облучения периферическую кровь человека инкубировали с RPMI-1640 в течение 60 ч, а затем добавляли цитохалазин В для получения микроядер (МН). Лимфоциты выделяли с помощью раствора для разделения лимфоцитов с последующим лизисом специально сконфигурированным клеточным лизатом и щадящей гомогенизацией в стеклянном гомогенизаторе. Гомогенат смешивали в соотношении 1:1 с 1,8 М сахарозным буфером. Неочищенные микроядра были получены после первого центрифугирования с градиентом плотности сахарозы, а очищенные микроядра ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом методе для выделения и очистки микроядер (МН) использовались облученные лимфоциты периферической крови человека. Во многих предыдущих исследованиях сообщалось о подробных этапах лизиса клеток и первичного разделения MNs 4,32,33,34. Раствор для лизиса клетки обычно содержит 0,1% NP-40 для разрушения клеточной мембраны, оказывая при этом минимальное воздей...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все рисунки были созданы авторами через офис WPS. Эта работа была поддержана Фондом естественных наук Медицинского колледжа Чэнду (CYZ19-38) и Программой поддержки науки и технологий провинции Сычуань (2024NSFSC0592).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 15 mL коническая трубка | Thermo | 339650 | |
| 4% раствор параформальдегида | Beyotime | P0099 | |
| 50 mL коническая трубка | Thermo | 339652 | |
| Anti-γ-H2AX антитела | Bioss | bsm-52163R | |
| Бычья сыворотка альбумин | Beyotime | ST023 | |
| Хлорид кальция | Biosharp | BS249 | |
| Цитохалазин B | Macklin | 14930-96-2 | |
| DAPI раствор для окрашивания | Bioss | S0001 | |
| Дитиотреитол ( DTT) | Coolaber | CD4941 | |
| EDTA | Biosharp | BS107 | Этилендиамин тетрауксусная кислота |
| Флуоресцентный микроскоп | Nikon | Ti2-U | |
| Гомогенизатор | Ybscience | YB101103-1(20 мл) | |
| Горизонтальная центрифуга с регулируемой температурой | Thermo | Sorvall ST1R плюс | Скорость торможения установлена на "5" |
| Раствор для разделения лимфоцитов человека | Beyotime | C0025 | |
| Ацетат магния | Macklin | M833330 | |
| NP-40 | Coolaber | SL9320 | 10% раствор |
| Фосфатный буферный раствор (PBS) | HyClone | SH30256.01B | |
| Ингибиторы протеазы | Coolaber | SL1086 | Коктейль (100&раз;) |
| Вторичное антитело | Bioss | Bs-0295G | Goat Anti-rabbit IgG H& L/FITC |
| Spermidine | Coolaber | CS10431 | |
| Spermine | Coolaber | CS10441 | |
| Sucrose | Coolaber | CS10581 | |
| Tris-HCl | Biosharp | BS157 | |
| Triton X-100 | Beyotime | P0096 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение