表面拡散と酵母染色体の免疫染色
Summary
A method for surface-spreading chromosomes from budding yeast is presented. This method is derived from a method previously described by Loidl and Klein. In addition, we demonstrate a procedure for immunostaining of spread chromosomes.
Abstract
The small size of nuclei of the budding yeast Saccharomyces cerevisiae limits the utility of light microscopy for analysis of the subnuclear distribution of chromatin-bound proteins. Surface spreading of yeast nuclei results in expansion of chromatin without loss of bound proteins. A method for surface spreading balances fixation of DNA bound proteins with detergent treatment. The method demonstrated is slightly modified from that described by Josef Loidl and Franz Klein1,2. The method has been used to characterize the localization of many chromatin-bound proteins at various stages of the mitotic cell cycle, but is especially useful for the study of meiotic chromosome structures such as meiotic recombinosomes and the synaptonemal complex. We also describe a modification that does not require use of Lipsol, a proprietary detergent, which was called for in the original procedure, but no longer commercially available. An immunostaining protocol that is compatible with the chromosome spreading method is also described.
Introduction
出芽酵母サッカロマイセス·セレビシエは、染色体の機能を制御するタンパク質の研究を含む、生物学的過程の分子機構の研究のために多くの利点を提供しています。 、遺伝的分子、および生化学的研究のために、出芽酵母のよく知られている利点があるが、細胞の核内のタンパク質の分布の細胞学的研究は、その小さなサイズによって複雑になります。典型的な酵母核は、可視光の約5倍の解像度の限界である1ミクロン未満の直径を有します。したがって、従来の免疫染色から、または緑色蛍光タンパク質（GFP）などの蛍光タンパク質タグを使用することによって得ることができる核タンパク質の分布に関する情報の量が限られています。タンパク質の核内分布を特徴付けるに有用なアプローチは、拡散染色体面です。このアプローチは、細胞壁を除去し、細胞膜および核膜を破壊し、Aを含みますllowing核の不溶性内容は顕微鏡スライドの表面に安定します。これらの不溶性成分は、核マトリックスと染色体が含まれます。クロマチン結合タンパク質を検出する能力を高め、可溶性核内容物の除去を可能にすることに加えて、そのような拡散核が約3〜5μmの直径を有すること（二倍体減数分裂核のための）染色体の実質的な減圧でメソッド結果を拡散染色体と二倍体分裂核のために2〜3ミクロン。この減圧は無傷の核に解決することが比較的困難または不可能である核部分構造の検出を可能にします。
染色体拡散に明らかな欠点は、拡散手順が部分的にまたは完全に目的の構造を破壊する可能性です。特に懸念されるのは、特定の染色体に結合したタンパク質は、拡散処理の結果として失われる可能性があるということです。この潜在的な合併症の寿データを解釈する際にLDが念頭に置いておきます。拡散手順に敏感なタンパク質の一例は、β-チューブリンです。いくつかの条件の下では、主にチューブリンから構成されているスピンドルは、3を広げる時に保存されています。スピンドルの可視化は、多くの場合、目的の核をステージに便利です。しかし、チューブリンを可視化することは、高濃度の固定剤を用いた治療を必要とします。スピンドルは、以下に記載される標準的な条件の下で失われます。この例では、以前に特徴付けられていないタンパク質の分布を分析する場合、それは、タンパク質は、そのような変化に敏感であるかを決定するために、固定剤の濃度を変化させることが重要であることを示しています。染色体構造上の拡散条件の影響に関する懸念にもかかわらず、拡散方式の有用性とパワーは、多くの状況で実証されており、有糸分裂と、特に減数分裂のセル4-7の特性に広い有用性を有します。
TWO拡散方法が広く使用されてきました。ドレッサーとジルー8によって開発されたこれらの方法の第一は、洗剤の使用を回避し、DNA特異的色素DAPIについて染色したときに、比較的よく保存された染色体の形態を有するように見えるスプレッドの準備を得ることができます。しかし、この方法は、完全に比較的困難であり、スライドの一方の領域を他の領域と比較されたときにスプレッド核の品質が、劇的に変化します。この問題は、データ収集の偏りを回避するために、1つのスライドから多くの選択されていない核画像化伴う定量的アプローチを複雑にすることができます。 Loidlとクライン1によって開発された方法を、2次拡散染色体は、洗剤溶液によって促進溶解およびクロマチン解凍して、パラホルムアルデヒドによる固定をバランスすることを含みます。適切に実行すると、この方法は、ドレッサーとジルーの方法に比べて少ない地域への領域の変動と非常に再現性のある結果が得られます。このプレゼンテーションでは、modifieに焦点を当てて理由は、その信頼性とシンプルさのLoidlとクラインの方法、のDバージョン。
拡散染色体は複雑で時間のかかるではありません。最大100のスライドを一日で免疫染色のために調製することができます。また、スプレッド製剤は、免疫染色の前に年間の冷凍庫に保存することができ、したがって、ラボでは新たな生物学的疑問が生じたり、新しい染色試薬が利用可能になったときに使用することができる冷凍染色体スプレッドのリポジトリを開発することができます。
染色体拡散方法は、最も一般的に免疫染色し、広視野蛍光顕微鏡法と組み合わせて使用されるが、それは、誘導放出の枯渇（STED）顕微鏡法などの超解像光学顕微鏡法のためにスライドを調製することも可能です。
Protocol
Representative Results
Discussion
The appearance of spread nuclei critically depends upon the balance between fixation and lysis/detergent treatment. As discussed above, the preservation of varying cellular structures requires the use of different PFA concentrations. For most proteins, 3% PFA is optimal. However, preservation of spindles requires use of 4% PFA. Even with a single set of reagents, the timing of lysis relative to fixation can also affect the quality of spread nuclei. For the most consistent results, the time of lysis should be normalize…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by NIH grant GM50936 to DKB.
Materials
| Zymolyase | US Biological | Z1004 | Prepare 20 mg/mL solution in 50 mM Tris pH 7.5 supplemented with 2% glucose. Prepare fresh each experiment and store at 4°C until ready for use. |
| Lipsol | L.I.P. Ltd | no longer commercially available | Prepare 1% (v/v) solution in water. Store on ice. |
| NP-40 | USB | 19628 | Prepare 1% (v/v) solution in water. Store on ice. |
| Tween 20 | Sigma | P2287 | |
| Slides | Corning | 2948-75×25 | |
| Standard coverslip | Fisher | 12-544-E or 12-540-B | |
| High resolution coverslips | Fisher | 12-542-B | |
| Photo-Flo 200 solution | Kodak | P-7417 | Prepare 0.2% (v/v) solution in water. |
| TBS | 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 24.7 mM Tris, pH 8 | ||
| BSA | Sigma | A2153 | Prepare a 1% (w/v) solution in TBS. Store at 4°C for up to a month. |
| Primary antibody | |||
| Alexa Fluor 488 Donkey Anti-Rabbit | Invitrogen | A-21206 | |
| IgG (H+L) Antibody | |||
| Vectashield mounting media with DAPI | Vector Laboratories |
H-1200 | |
| ProLong Gold | Invitrogen | P36930 | |
| Plastic slide box | Fisher | 03-448-1 | Store slides containing dried spreads in slots at -20°C. Also, use as a wet chamber. |
| Cardboard slide box | Fisher | 12-587-10 | Use to conveniently transport stained/sealed slides or store at 4°C. |
| Coplin jar | Fisher | 08-816 | Use as a wash basin for slides. |
References
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