Questo manoscritto fornisce un protocollo per l’analisi delle rotture del doppio filamento di DNA da microscopia di immunofluorescenza di γH2AX e 53BP1.
Rotture del DNA a doppio filamento (DSB) sono gravi lesioni al DNA. Analisi della formazione e della riparazione del DSB sono rilevante in un ampio spettro di settori di ricerca tra cui integrità del genoma, genotossicità, radiobiologia, invecchiamento, cancro e lo sviluppo di farmaci. In risposta a DSB, istone H2AX è fosforilata a serina 139 in una regione di diverse coppie di megabase formando fuochi nucleari discreti rilevabili da microscopia di immunofluorescenza. In aggiunta, 53BP1 (proteina p53 1) è un’altra importante proteina DSB-sensible a reagire promuovendo la riparazione del DSB unendo nonhomologous fine-evitando la ricombinazione omologa. Secondo le specifiche funzioni di γH2AX e 53BP1, l’analisi combinata di γH2AX e 53BP1 da microscopia di immunofluorescenza può essere un approccio ragionevole per un’analisi dettagliata del DSB. Questo manoscritto fornisce un protocollo dettagliato completato con metodiche note per l’esecuzione della tecnica. In particolare, l’influenza del ciclo cellulare sui modelli di fuochi γH2AX è dimostrata in fibroblasti normali della linea cellulare NHDF. Inoltre, il valore dei fuochi γH2AX come biomarcatore è raffigurato nei linfociti irradiati raggi x di un individuo sano. Infine, l’instabilità genetica è studiata in cellule CD34 + di un paziente con la leucemia mieloide acuta da microscopia di immunofluorescenza di γH2AX e 53BP1.
DNA è continuamente danneggiato da endogeno (ad es., stress replica, specie reattive dell’ossigeno, intrinseca instabilità del DNA) ed esogene (ad esempio, radicali chimici, irradiazione) fonti (Figura 1)1,2 ,3,4. Tra il danno del DNA, rotture del DNA a doppio filamento (DSB) sono lesioni particolarmente gravi e possono indurre la morte delle cellule o carcinogenesi. Circa 50 DSB possono sorgere al cellulare e ciclo cellulare5. In cellule di mammifero, ricombinazione omologa (HR) e fine-unirsi nonhomologous (NHEJ) sviluppato come vie principali per la riparazione di DSB (Figura 2). HR si verifica nella fase tarda S/G2 e utilizza un’intatta sorella cromatidio come modello per la riparazione potenzialmente privo di errori. In confronto, NHEJ è attivo durante tutto il ciclo cellulare e potenzialmente mutageni come coppie di basi può essere aggiunto o resecate prima legatura dell’estremità rotte. Inoltre, fine-entrare in alternativa possono essere assunti come un meccanismo di lento mutagene backup ripristino in caso di carenza NHEJ6,7.
DSB inducono la fosforilazione dell’istone H2AX a serina 139 in una regione di diverse coppie di megabase intorno ogni DSB. I fuochi che formanti nucleari sono denominati γH2AX i fuochi e rilevabili da microscopia di immunofluorescenza8. ΓH2AX promuove l’assunzione di ulteriori proteine DSB-sensible a reagire ed è coinvolto nel rimodellamento della cromatina, riparazione del DNA e di trasduzione di segnale9. Come ogni focus γH2AX è considerato per rappresentare un singolo DSB, la quantificazione del DSB da microscopia di immunofluorescenza è possibile, che è stata dimostrata in linee cellulari del cancro e i campioni dei pazienti10,11, 12 , 13 , 14. 53BP1 (proteina p53 1) è un’altra proteina chiave nel mediare la riparazione DSB. È coinvolto nel reclutamento di DSB-sensible a reagire proteine, segnalazione di checkpoint e le sinapsi di DSB estremità15. Inoltre, 53BP1 svolge un ruolo critico nella scelta di percorso di riparazione DSB. Si innesca la riparazione del DSB verso NHEJ mentre HR è impedito16. Considerando le funzioni originali di γH2AX e 53BP1 in riparazione DSB, l’analisi simultanea di γH2AX e 53BP1 da microscopia di immunofluorescenza può essere un metodo utile per l’analisi precisa della formazione e della riparazione del DSB.
Questo manoscritto fornisce un protocollo dettagliato per l’esecuzione di microscopia di immunofluorescenza di γH2AX e 53BP1 nei nuclei delle cellule. In particolare, la tecnica è applicata in fibroblasti normali della linea cellulare NHDF, nei linfociti irradiati raggi x di un individuo sano e in cellule CD34 + di un paziente con la leucemia mieloide acuta. I dettagli del metodo sono indicati nel contesto dei risultati presentati.
Microscopia di immunofluorescenza di γH2AX e 53BP1 è un metodo utile per analizzare la formazione e la riparazione di DSB in un ampio spettro di settori di ricerca. I parametri critici che influenzano il risultato degli esperimenti sono la fase del ciclo cellulare, gli agenti utilizzati per la fissazione e la permeabilizzazione delle cellule, la scelta di anticorpi e l’hardware e il software di microscopio di fluorescenza.
L’influenza del ciclo cellulare sui modelli i fuochi di γH2AX è sta…
The authors have nothing to disclose.
Il progetto è stato sostenuto dalla Fondazione tedesca José Carreras leucemia (14 DJCLS R/2017).
RPMI medium | Sigma-Aldrich | R0883 | Medium for cell culture |
Heparin sodium | ratiopharm | PZN 3029843 | Heparin 5,000 I.U. / mL |
Sodium chloride solution 0.9% | B. Braun | PZN 1957154 | Component of the anticoagulant stock solution |
Ficoll-Paque Premium | GE Healthcare | 17-5442-02 | Medium for isolation of mononuclear cells |
Trypsin solution 10X | Sigma-Aldrich | 59427C | Enzyme for dissociation of fibroblasts in cell culture |
CD34 MicroBead Kit | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | Isolation of CD34+ myeloid progenitor cells |
Diagnostic microscope slides | Thermo Scientific | ER-203B-CE24 | Microscope slides |
Megafuge 1.0 R | Heraeus | 75003060 | Tabletop centrifuge |
Cytospin device | |||
Lid | Heraeus | 76003422 | Lid for working without micro-tubes |
Cyto container | Heraeus | 75003416 | Cyto container with 2 conical bores |
Clip carrier | Heraeus | 75003414 | Carrier for holding a cyto container and a slide |
Support insert | Heraeus | 75003417 | Support insert for holding a clip carrier |
Triton X-100 (Octoxinol 9) | Thermo Scientific | 85112 | Detergent for permeabilization of cell membranes |
Potassium hydroxide solution 1M | Merck Millipore | 109107 | Necessary for preparing the paraformaldehyde solution |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | Fixation agent |
Phosphate buffered saline | Sigma-Aldrich | D8537 | Balanced salt solution |
Chemiblocker | Merck Millipore | 2170 | Blocking agent |
Mouse monoclonal anti-γH2AX antibody (JBW301) | Merck Millipore | 05-636 | Primary antibody for detection of γH2AX |
Polyclonal rabbit anti-53BP1 antibody (NB100-304) | Novus Biologicals | NB100-304 | Primary antibody for detection of 53BP1 |
Alexa Fluor 488-conjugated goat anti-mouse antibody | Invitrogen | A-11001 | Secondary antibody |
Alexa Fluor 555-conjugated goat anti-rabbit antibody | Invitrogen | A-21428 | Secondary antibody |
Vectashield mounting medium | Vector Laboratories | H-1200 | Contains DAPI for staining of DNA |
Axio Scope.A1 | Zeiss | 490035 | Fluorescence microscope |
Cool Cube 1 CCD camera | Metasystems | H-0310-010-MS | Camera system for digital recording |
Isis software | Metasystems | Not applicable | Microscope software |