Summary
La quantificazione di DNA a doppio filamento striature formazione γH2AX utilizzando come marcatore molecolare è diventata uno strumento prezioso nel campo della biologia delle radiazioni. Qui mostriamo l'utilizzo di un test di immunofluorescenza per la quantificazione della γH2AX focolai dopo l'esposizione delle cellule alle radiazioni.
Abstract
DNA a doppio filamento (DSB), che sono indotti da processi metabolici sia endogena o da fonti esogene, sono una delle lesioni del DNA più critici in termini di sopravvivenza e la conservazione dell'integrità del genoma. Una risposta presto per l'induzione di DSB è la fosforilazione della variante dell'istone H2A, H2AX, alla serina-139 residui, altamente conservati nel C-terminale motivo SQEY, formando γH2AX
Protocol
Preparazione delle cellule
- Cheratinociti umani (FEP-1811) sono state coltivate in cheratinociti-siero Media gratuito (K-SFM; Invitrogen) integrato con il fattore di crescita epidermico, estratto di ipofisi bovina e 20 mg / ml di gentamicina, a 37 ° C e 5% di CO 2.
- Una sospensione singola cella è stata preparata da staccare con tripsina-EDTA (0,05% v / v)
- Le cellule sono state seminate a 8-Tek ben Lab II diapositive microchamber (10.000 cellule / pozzetto) e le diapositive sono state incubate per 3 giorni a 37 ° C e 5% di CO 2.
Irradiazione
- Le cellule sono state irradiate su ghiaccio con 2 Gy utilizzando una sorgente di 137 Cs (Gammacell 1000 Elite irradiatore; Nordion internazionale, ON, Canada, 20,6 secondi / Gy)
- Controllo irradiato e 2 Gy cellule irradiate sono state incubate per 1 ora a 37 ° C e 5% di CO 2.
Immunofluorescenza
- Media è stata una soffiata e le cellule sono state lavate con 300μl di PBS (w / o Ca 2 + o Mg 2 +) per bene e sono stati ruotati su un mixer orbitale per 5 minuti.
- Il buffer è stata una soffiata e 100μl di preparati al momento 4% (v / v) è stato aggiunto paraformaldeide in ciascun pozzetto e diapositive sono state incubate a temperatura ambiente per 10 minuti.
Tutte le incubazioni sono state eseguite in una vasca colorazione umidificata - Le cellule sono state poi lavate con PBS (w / o Ca 2 + o Mg 2 +). I vetrini sono stati posti in una vaschetta Coplin e ruotata su un mixer orbitale per 5 minuti. Questa fase di lavaggio è stata ripetuta altre due volte.
- Il buffer è stata una soffiata e l'eccesso di PBS è stato gentilmente cancellato.
- Le cellule sono state permeabilizzate con 100ml Triton X-100 (0,1% v / v) per bene e una incubazione di 10 minuti a temperatura ambiente.
- Le cellule sono state lavate con PBS (w / o Ca 2 + o Mg 2 +), come descritto nei punti 3 e 4 di cui sopra.
- Non specifico legame con le proteine è stato bloccato con 100 ml di BSA (1% v / v) per bene e 20 minuti di incubazione a temperatura ambiente.
- L'eccesso di BSA è stata una soffiata e 100μl di mouse primario monoclonale anti-fosfo-istone H2AX anticorpi (diluito 1:500 in 1% BSA, Millipore), è stato aggiunto in ciascun pozzetto di una incubazione 1 ora a temperatura ambiente.
- Le cellule sono state lavate con PBS (w / o Ca 2 + o Mg 2 +), come descritto nei punti 3 e 4 di cui sopra e incubato con 100μl di anticorpo secondario (Alexa Fluor 488 di capra anti-IgG di topo diluito 1:500 in BSA 1% ; Invitrogen) per bene per 45 minuti a temperatura ambiente al buio. (Anticorpo diluito è stato tenuto all'oscuro durante tutta la procedura)
- Le cellule sono state lavate con PBS (w / o Ca 2 + o Mg 2 +), come descritto nei punti 3 e 4 di cui sopra. Tuttavia, l'esposizione alla luce è stato minimizzato usando pellicola.
- Di contrasto nucleare è stata eseguita con 100ml TOPRO3 (diluito 1:500; Invitrogen) per bene e una incubazione 10 minuti a temperatura ambiente
- Le cellule sono state lavate con PBS (w / o Ca 2 + o Mg 2 +) come descritto al punto 10.
- Le camere sono state accuratamente rimosse dalle guide di scorrimento, l'umidità in eccesso è stato cancellato e le diapositive sono stati lasciati asciugare all'aria.
- Una goccia di prolungare ORO anti-sbiadimento soluzione (Invitrogen) è stato aggiunto per bene e le diapositive sono state montate (22x50 millimetri coprioggetto) e il liquido in eccesso lungo i bordi di scorrimento è stata cancellata.
- I vetrini sono stati tenuti al buio per altri 30 minuti a temperatura ambiente prima di sigillare con smalto.
- I vetrini sono stati conservati durante la notte a 4 ° C al buio prima dell'analisi.
Microscopia / Analisi
- Meta confocale Zeiss LSM510 Microscpe utilizzato per acquisire immagini utilizzando la GFP standard (per γH2AX - Alexa Fluor 488 capra anti-topo IgG) e laser rosso lontano (per TOPRO-3). Tipicamente, un olio 63 x lente ad immersione obiettivo è utilizzato.
Le immagini sono acquisite in una serie Z tracciato con dimensione del passo di 0,5 micron. Un passo di 0,5 micron è stata scelta per minimizzare la perdita di focolai presenti nei diversi piani nei nuclei. Durante l'analisi, i piani individuali sono deconvoluted e sovrapposti per produrre una immagine proiettata al massimo per ridurre al minimo la sovrapposizione di focolai (Top-hat filtro applicato). - Metamorph (Molecular Devices, USA) è stato utilizzato per analizzare il numero di focolai.
Il programma quantitates il numero di focolai in ogni cella dopo la soglia è stata applicata per escludere sfondo. Le informazioni vengono registrate in un foglio di calcolo Microsoft Excel per ulteriori analisi.
Figura 1. Visualizzazione di immunofluorescenza γH2AX focolai (verde) non trattati in cheratinociti umani e in cellule irradiate con 2 Gy e incubate per circa 1 ora a 37 ° C, 5% di CO 2. Il DNA è stato macchiato con TOPRO-3 (blu). Immagini sono state acquisite utilizzando un Zeiss LSM 510 Meta microscopio confocale. Bar = 10 micron.
Figura 2. Visualizzazione di immunofluorescenza γH2AX focolai (verde) in cheratinociti umani e in cellule irradiate con 2 Gy e incubate per circa 1 ora a 37 ° C, 5% di CO 2. Immagini sono state acquisite utilizzando un Zeiss LSM 510 Meta microscopio confocale utilizzando 0,5 micron Z-sezionamento (1-9) per garantire che tutti focolai sono stati acquisiti. Le immagini è stata poi impilati per la quantificazione utilizzando Metamorph. Il DNA è stato macchiato con TOPRO-3 (blu). Il γH2AX impilati e le immagini blu erano accatastati per la visualizzazione. Bar = 10 micron.
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Discussion
In seguito all'esposizione a radiazioni ionizzanti (raggi γ), γH2AX forma foci rapidamente e numeri focolai raggiungono un massimo tra 30-60 minuti 2. Pertanto, il nostro 1 ora dalla irradiazione punto di tempo riflette la formazione iniziale DSB. Abbiamo usato la dose di radiazioni clinicamente rilevante di 2 Gy per il nostro esperimento. Tuttavia, il metodo può essere utilizzato per dosi di radiazioni fino a 4 Gy per il rilevamento di formazione iniziale DSB; sovrapposizione significativa di focolai preclude quantificazione precisa a dosi più elevate. Dosi di radiazioni maggiore può essere utilizzata per più di post-irradiazione tempi di incubazione, come γH2AX focolai sono persi a causa di riparazione, con conseguente numeri quantificabili. Tipicamente, 4 ore e fino a 24 ore dopo l'irradiazione tempi di incubazione sono utilizzati per la riparazione di monitoraggio del DNA. Abbiamo usato il DNA macchia TOPRO-3 a causa di limitazioni nei laser di eccitazione del nostro microscopio confocale. Più comunemente, 4,6-diamidino-2-fenilindolo dicloridrato (DAPI) è utilizzato per controcolorazione nucleare. Anche se abbiamo utilizzato un microscopio confocale, microscopi epifluorescente con z-sezionamento capacità sono adeguate. Il metodo di immunofluorescenza è adatto per altri tumori aderente e linee cellulari normali, abbiamo testato T98G glioblastoma umano e normali cellule endoteliali umane e di ratto H9c2 miociti ventricolari embrionale.
Infine, la quantificazione delle γH2AX è utile nel contesto delle radiazioni ionizzanti indotto danni al DNA, delle alterazioni del DNA di monitoraggio come illustrato dalla nostra esperienza e la riparazione (sensibilità alle radiazioni). Il test è utile anche per valutare l'efficacia di composti che modulano le risposte cellulari alle radiazioni (cioè protettori radiazione e sensibilizzatori). Inoltre, γH2AX sta emergendo come un potenziale marker molecolari dell'invecchiamento e delle malattie, soprattutto nel cancro 10.
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Disclosures
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Acknowledgments
Il sostegno della Australian Institute of Nuclear Science and Engineering è riconosciuto. TCK è stato il destinatario di premi AINSE. Lab Medicina epigenomic è supportata dal National Health and Medical Research Council of Australia (566.559). LM è supportato da Melbourne di ricerca (Università di Melbourne) e borse di studio integrative Biomedical Imaging CRC. Il supporto di Monash Micro Imaging (Dr. Stephen Cody e Iska Carmichael) è stata preziosa per questo lavoro.
Materials
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| Keratinocyte-Serum Free Medium (K-SFM) | Media | Invitrogen | 17005042 | Keratinocyte media supplemented with human recombinant Epidermal Growth Factor 1-53 (EGF 1-53), and Bovine Pituitary Extract (BPE). |
| Lab Tek lI Chamber Slides (8-well) | Chamber Slides | Nalge Nunc international | NUN154534 | |
| Coverslips (22x50mm) | Coverslips | Menzel-Glaser | CS2250100 | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A7906 | BSA (1%) is used to block any non-specific antibody binding. Primary and secondary antibodies are diluted in BSA. | |
| PBS (without Ca2+ and Mg2+) | Invitrogen | 17-517Q | ||
| 0.5% Trypsin-EDTA x10 | Invitrogen | 15400-054 | Trypsin-EDTA (0.05%) used to detach cells from culture flasks. | |
| Triton X-100 | Reagent | Sigma-Aldrich | T8787 | Triton X-100 (0.1%) used to permeabilise cells. |
| Paraformaldehyde | Reagent | Sigma-Aldrich | 158127 | Paraformaldehyde (4%) used to fix cells. |
| Mouse monoclonal anti-phospho histone-H2AX antibody | Primary Antibody | EMD Millipore | 16193 | Dilution of primary antibody (1:500), in 1% BSA. |
| Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG (H+L) | Secondary Antibody | Invitrogen | 11029 | Dilution of secondary antibody (1:500), in 1% BSA. |
| TOPRO3 | DNA Stain | Invitrogen | T3605 | DNA stain commonly used: 4,6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride (DAPI). Can only be used with microscopes with the appropriate excitation laser. |
| ProLong Gold | Anti-fade solution | Invitrogen | P36930 | Refractive index of 1.42 at 20°C. |
| Tissue Culture Flask, Vented Cap | Culture Flask | BD Biosciences | 353112 | |
| Tissue Culture Dish (150x25mm) | Petridish | BD Biosciences | 353025 | |
| Coplin Jar, glass | Grale Scientific P/L | 1771-OG | ||
| Staining Trough | Grale Scientific P/L | V1991.99 | ||
| Gammacell 1000 Elite Irradiator | Gamma Irradiator | Nordion International Inc. | ||
| Zeiss LSM 510 Meta Confocal | Confocal Microscope | |||
| Metamorph | Software for Imaging analysis | Molecular Devices |
References
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