Этот протокол позволяет воспроизводимо визуализировать липидные капли и динамику органелл во время митоза с помощью синхронизированных клеток гепатомы.
Методическая статья
Этот протокол позволяет воспроизводимо визуализировать липидные капли и динамику органелл во время митоза с помощью синхронизированных клеток гепатомы.
Внутриклеточные липидные капли (LDs) повсеместны в нескольких типах клеток. LD хранят нейтральные липиды, такие как триациллглицерин и холестерилэфир, и играют важную роль в энергетическом метаболизме, сигнальном сигнале и стрессовых реакциях. Хотя LD признаются внутриклеточными органеллами, их поведение в ходе прогрессирования клеточных циклов остаётся неясным. Во время митоза несколько органелл, включая митохондрии и аппарат Гольджи, подвергаются обширной ремоделированию и последующей сборке, что ставит под вопрос, подвергаются ли LD также изменениям, зависящим от клеточного цикла. Поскольку LD могут служить источниками энергии и сигнальными узлами, особенно важно уточнить их динамику во время митоза. Для решения этой проблемы мы представляем протокол, который сочетает синхронизацию клеточного цикла с флуоресцентным LD-окрашиванием в клетках гепатомы. Клетки синхронизируются на границе G2/M с использованием подхода, основанного на ингибиторах киназы-1, выделяются в клеточный цикл и собираются в определённые временные моменты. Затем LD маркируются нейтральным липидным красителем и визуализируются флуоресцентной микроскопией. Этот метод обеспечивает воспроизводимый подход для изучения перераспределения LD во время митоза и может широко применяться к изучению биологии органелл, метаболической регуляции и физиологии раковых клеток.
Клеточный цикл — это высокоскоординированное событие, обеспечивающее точное дублирование и сегрегацию хромосомнойДНК 1,2, в ходе которого внутриклеточные органеллы динамическиреорганизуются 3. Он состоит из четырёх основных фаз: G1, S, G2 иM 1,2. Во время митоза дублированные хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости биполярного веретена и затем переносятся в две дочерние клетки4. Органеллы, такие как митохондрии и аппарат Гольджи, подвергаются обширной ремоделированию во времямитоза 5,6,7,8. Эти органеллы фрагментировались на маленькие пузырьки, прежде чем распределяться по двум дочерним клеткам, где они собираются заново в ходе прохождения третьегоцикла клетки.
Липидные капли (LDs) — это органеллы, содержащие нейтральные липиды, состоящие из ядра нейтральных липид, окружённых фосфолипидным монослоем. Они связаны с разнообразными белками и широко встречаются во многих типах клеток, включая пролиферирующиеклетки 9,10. Белковый и липидный состав LDs варьируется в зависимости от типа клетоки ткани 11. Среди этих белков семья перилипинов (PLIN) была широко изучена, и PLIN2 стабилизирует LDs вгепатоцитах 12,13. Помимо структурной стабилизации, белки семейства PLIN участвуют в регуляции динамики LD и взаимодействия с другими клеточнымикомпонентами 14. LD функционируют не только как хранилища триациллглицерина и холестерилэфира, но и как узлы энергетическогометаболизма 15, сигнальныхпутей 16 и адаптации кстрессу 17. При патологических состояниях, таких как стеатогепатит, ассоциированный с нарушением метаболической дисфункции (MASH, ранее называвшийся NASH), накопление LD значительно увеличивается по сравнению со здоровьемконтроля 18,19, что подчёркивает его важность в биологии заболеваний. Однако, несмотря на обширные исследования динамики митохондрий, эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи во время митоза, были доступны лишь ограниченные наблюдения пространственной локализации LD в делящихся клетках. Мы проанализировали локализацию LD во время митоза, используя приведённый здесь метод. Ранее мы сообщали, что LD проявляли пространственные паттерны распределения, отличающиеся от других внутриклеточныхорганелл 20.
Здесь мы предлагаем подробный протокол для изучения распределения LD и других внутриклеточных органелл во время митоза в клетках гепатомы. Метод включает синхронизацию клеточного цикла и флуоресцентное окрашивание, что позволяет воспроизводимо визуализировать динамику ЛД во время митоза. Репрезентативные результаты показывают, что LD демонстрируют изменения пространственного распределения, зависящее от клеточного цикла, между межфазой и митозом, что облегчает сравнительный анализ локализации LD во время деления клеток. Этот подход можно широко применять для изучения локализации органелл, динамики и метаболической регуляции как в физиологическом, так и в патологическом контекстах.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Стандартные решения, необходимые для этого протокола
2. Приготовление олеиновой кислоты, конъюгированной с BSA.
3. Синхронизация границ ячеек G2/M
4. Удаление реагента RO-3306 из синхронизированных клеток для перехода в митотическую фазу
5. Подготовка образцов митотических клеток
6. Окрашивание LD и других клеточных органелл
7. Наблюдение внутриклеточных органелл и их субклеточной локализации
8. Количественная оценка количества и размера LD
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Синхронизация клеток гепатомы на границе G2/M с использованием RO-3306
Для изучения динамики внутриклеточных органелл во время митоза был использован RO-3306, селективный ингибитор CDK1, для синхронизации клеток на границе G2/M 20,21. При обработке клеток ингибитором CDK1 в течение 20 часов, а затем дополнительно 1 час в свежей среде, более 50% клеток синхронизировались на границе G2/M (см. рисунок...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Наблюдаемое перераспределение ЛД во время митоза свидетельствует о том, что их расположение не случайно, а связано с реорганизацией цитоскелета и прогрессированием клеточных циклов. В частности, исключение LD из области веретена может отражать пространственные ограничения, навязанные сборкой митозного веретена или активными транспортными механизмами, поддерживающими сегрегацию органелл во время деления клеток. В этом исследовании мы предлагаем простой и воспроизводимый подход к подготовк...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конфликтов интересов относительно содержания этой статьи.
Это исследование было поддержано грантом Университета Шова для молодых исследователей и грантом JSPS KAKENHI No 24K10084.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0.25% Trypsin/EDTA | Wako | 201-16945 | Диссоциация клеток |
| 10 см чаша | Corning | 430167 | Культура клеток |
| 35 мм тканевая культуральная чаша | IWAKI | 3000-035 | Культура клеток |
| 6 см тканевая культуральная чаша | IWAKI | 3010-060 | Культура клеток |
| Анти-PLIN2 (ADRP) антитело | Proteintech | 15294-1-AP | Маркер липидных капель |
| Анти-PLIN3 (TIP47) антитело | Proteintech | 10694-1-AP | Маркер липидных капель |
| Анти-α-тубулин антитело | Sigma-Aldrich | T6199 | Маркер митотического веретена |
| BODIPY 493/503 | Invitrogen | D3922 | Окрашивание нейтральных липидов |
| Фильтр для бутылки (0.22 μm) | NEST | WNB343001 | Стерильная фильтрация раствора ОА-БСА |
| Белок сыворотки быка (БСА) | Sigma-Aldrich | A8022 | Блокирующий реагент |
| Прозрачный лак для ногтей | Коммерчески доступный | Не применимо | Герметизация кавер |
| Конфокальный микроскоп | Olympus | FV1200 | Высокоразрешающее изображение |
| DAPI | Dojindo | 340-07971 | Окраска ядра |
| D-PBS (-–) | Wako | 049-29793 | Культура клеток |
| Дульбекко-среда с измененным орлом (DMEM) | Wako | 041-30081 | Среда для культуры клеток |
| Этанол (99.5%) | Wako | 057-00456 | Растворитель для олеиновой кислоты |
| БСА без жирных кислот | Sigma-Aldrich | A7030 | Носительный белок для олеиновой кислоты |
| Фетальная сыворотка быка | Gibco | 10270-106 | Добавка к среде |
| Флуоресцентные вторичные антитела (соединенные с Alexa Fluor) | Коммерчески доступные | Не применимо | Видовые специфические вторичные антитела для иммунофлюоресценции |
| Программное обеспечение FV10-ASW | Olympus | Не применимо | Получение и обработка изображений |
| Стеклянные каверы (φ15 мм) | Matsunami | 2-176-03 | Посев клеток для микроскопии |
| Стеклянные микроскопические слайды | Matsunami | SFF-001 | Стеклянные слайды для установки кавер |
| Глутаральдегид (25% раствор) | Wako | 073-00536 | Альтернативная фиксация для PLIN3 |
| Клетки HuH7 | JCRB Cell Bank | JCRB0403 | Человеческая гепатоклеточная линия клеток |
| LipidTOX Red Neutral Lipid Stain | Invitrogen | H34476 | Альтернативное окрашивание липидных капель |
| Азотный газ (N2) | Коммерчески доступный | Не применимо | Испарение этанола |
| Олеиновая кислота | Sigma-Aldrich | O1383 | Для приготовления сопряжений олеиновой кислоты-БСА |
| Параформальдегид, 4% в PBS | Nacalai Tesque | 09154-85 | Фиксация |
| Пенициллин-стрептомицин | Gibco | 15140-122 | Антибиотики |
| Фосфатно-буферный раствор соли (×10) | Не применимо | Не применимо | Может быть заменен любым поставщиком |
| RO-3306 | Sigma-Aldrich | SML0569 | Ингибитор CDK1 для синхронизации G2/M |
| SlowFade Diamond Antifade Mountant | Invitrogen | S36963 | Монтажное средство |
| Хлорид натрия (NaCl) | Wako | 191-01665 | Приготовление 150 мМ NaCl |
| Гидроксид натрия (NaOH) | Wako | 080-01061 | Используется для мыловарения олеиновой кислоты |
| Tali Cellular Analysis Slides | Thermo | T10794 | Используется для анализа клеточного цикла |
| Tali Image-based Cytometer | Thermo | Не применимо | Используется для анализа клеточного цикла |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Пермеабилизирующее клетки |
| Широкополосный флуоресцентный микроскоп | KEYENCE | BZ-9000 | Быстрое скринирование митотических клеток |
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