Presentert her er en effektiv protokoll for fluorescensaktivert cellesortering (FACS) isolering av mus lem muskel satellittceller tilpasset studiet av transkripsjonsregulering i muskelfibre ved spaltning under mål og frigjøring ved bruk av nuklease (CUT &RUN).
Genombrede analyser med småcellepopulasjoner er en viktig begrensning for studier, spesielt innen stamcellefeltet. Dette arbeidet beskriver en effektiv protokoll for fluorescensaktivert cellesortering (FACS) isolering av satellittceller fra lemmermuskelen, et vev med høyt innhold av strukturelle proteiner. Dissekerte lemmemuskler fra voksne mus ble mekanisk forstyrret ved hakking i medium supplert med dispase og type I kollagenase. Ved fordøyelsen ble homogenatet filtrert gjennom cellesiler, og celler ble suspendert i FACS-buffer. Levedyktigheten ble bestemt med fikserbar levedyktighetsflekk, og immunfargede satellittceller ble isolert av FACS. Celler ble lysert med Triton X-100 og frigjorte kjerner ble bundet til concanavalin A magnetiske perler. Kjerne-/perlekomplekser ble inkubert med antistoffer mot transkripsjonsfaktoren eller histonmodifikasjoner av interesse. Etter vask ble kjerne-/perlekomplekser inkubert med protein A-mikrokokknuklease, og kromatinspaltning ble initiert med CaCl2. Etter DNA-ekstraksjon ble biblioteker generert og sekvensert, og profilene for genom-bred transkripsjonsfaktorbinding og kovalente histonmodifikasjoner ble oppnådd ved bioinformatisk analyse. Toppene oppnådd for de forskjellige histonmerkene viste at bindingshendelsene var spesifikke for satellittceller. Videre avslørte kjent motivanalyse at transkripsjonsfaktoren var bundet til kromatin via sitt kognitive responselement. Denne protokollen er derfor tilpasset for å studere genregulering i voksne mus lem muskel satellittceller.
Skjelettstrikkede muskler representerer i gjennomsnitt 40% av vekten av den totale menneskekroppen1. Muskelfibre utviser en bemerkelsesverdig evne til regenerering ved skade, som er beskrevet ved fusjon av nydannede myocytter og generering av nye myofibre som erstatter de skadede2. I 1961 rapporterte Alexander Mauro en populasjon av mononukleære celler som han betegnet som satellittceller3. Disse stamcellene uttrykker transkripsjonsfaktorparet boks 7 (PAX7), og ligger mellom basal lamina og sarcolemma av muskelfibre4. De ble rapportert å uttrykke klyngen av differensiering 34 (CD34; en hematopoietisk, endotelial stamfar og mesenkymal stamcellemarkør), integrin alfa 7 (ITGA7; en glatt, hjerte- og skjelettmuskelmarkør), samt C-X-C kjemokinreseptor type 4 (CXCR4; en lymfocytt, hematopoietisk og satellittcellemarkør)5. I basale forhold bor satellittceller i et bestemt mikromiljø som holder dem i hviletilstand6. Ved muskelskade blir de aktivert, sprer seg og gjennomgår myogenese7. Imidlertid, som bare bidrar til en mindre brøkdel av det totale antall muskelceller, er deres genombrede analyser spesielt utfordrende, spesielt under fysiologiske innstillinger (<1% av totale celler).
Ulike metoder for kromatinisolering fra satellittceller har blitt beskrevet, som involverer kromatinimmunutfelling etterfulgt av massiv parallell sekvensering (ChIP-seq) eller spaltning under mål og tagmentation (CUT&Tag) eksperimenter. Likevel presenterer disse to teknikkene noen betydelige begrensninger som forblir uimotsagt. Faktisk krever ChIP-seq en høy mengde utgangsmateriale for å generere nok kromatin, hvorav en stor andel går tapt under sonikeringstrinnet. CUT&Tag er mer egnet for lavt cellenummer, men genererer flere off-target spaltningssteder enn ChIP-seq på grunn av Tn5-transposaseaktiviteten. I tillegg, siden dette enzymet har høy affinitet for åpne kromatinregioner, kan CUT&Tag-tilnærmingen fortrinnsvis brukes til å analysere histonmodifikasjoner eller transkripsjonsfaktorer assosiert med aktivt transkriberte regioner av genomet, i stedet for taushet heterokromatin 8,9.
Presentert her er en detaljert protokoll som tillater isolering av mus lem muskel satellittceller av FACS for spaltning under mål og frigjøring ved hjelp av nuklease (CUT &RUN) 10,11 analyse. De ulike trinnene involverer mekanisk forstyrrelse av vev, cellesortering og kjerneisolering. Metodens effektivitet, med hensyn til fremstilling av en levedyktig cellesuspensjon, ble demonstrert ved å utføre CUT&RUN-analyse for kovalente histonmodifikasjoner og transkripsjonsfaktorer. Kvaliteten på isolerte celler gjør den beskrevne metoden spesielt attraktiv for fremstilling av kromatin som fanger den opprinnelige genomiske okkupasjonstilstanden trofast, og vil sannsynligvis være egnet for å fange kromosomkonformasjonen i kombinasjon med høy gjennomstrømningssekvensering på spesifikke steder (4C-seq) eller på genombrede nivåer (Hi-C).
Den foreliggende studien rapporterer en standardisert, pålitelig og enkel å utføre metode for isolering og kultur av musesatellittceller, samt vurdering av transkripsjonsregulering ved CUT&RUN-metoden.
Denne protokollen innebærer flere kritiske trinn. Den første er muskelforstyrrelser og fiberfordøyelse for å sikre et høyt antall innsamlede celler. Til tross for den økte enzymkonsentrasjonen ble det oppnådd flere levende celler enn ved bruk av protokoll 1. Satellittceller uttrykker e…
The authors have nothing to disclose.
Vi takker Anastasia Bannwarth for å gi utmerket teknisk assistanse. Vi takker IGBMCs dyrehusanlegg, cellekulturen, Mouse Clinical Institute (ICS, Illkirch, Frankrike), avbildningen, elektronmikroskopien, flowcytometrien og GenomEast-plattformen, et medlem av konsortiet ‘France Génomique’ (ANR-10-INBS-0009).
Dette arbeidet fra det tverrfaglige tematiske instituttet IMCBio, som en del av ITI 2021-2028-programmet ved Universitetet i Strasbourg, CNRS og Inserm, ble støttet av IdEx Unistra (ANR-10-IDEX-0002) og av SFRI-STRAT’US-prosjektet (ANR 20-SFRI-0012) og EUR IMCBio (ANR-17-EURE-0023) innenfor rammen av det franske Investments for the Future-programmet. Ytterligere finansiering ble levert av INSERM, CNRS, Unistra, IGBMC, Agence Nationale de la Recherche (ANR-16-CE11-0009, AR2GR), AFM-Téléthon strategisk program 24376 (til DD), inserm ung forskerstipend (til DD), ANR-10-LABX-0030-INRT, og et fransk statsfond forvaltet av ANR under rammeprogrammet Investissements d’Avenir (ANR-10-IDEX-0002-02). JR ble støttet av programmet CDFA-07-22 fra Université franco-allemande og Ministère de l’Enseignement Supérieur de la Recherche et de l’Innovation, og KG av Association pour la Recherche à l’IGBMC (ARI).
1.5 mL microtube | Eppendorf | 2080422 | |
2 mL microtube | Star Lab | S1620-2700 | |
5 mL tubes | CORNING-FALCON | 352063 | |
50 mL tubes | Falcon | 352098 | |
anti-AR | abcam | ab108341 | |
anti-CD11b | eBioscience | 25-0112-82 | |
anti-CD31 | eBioscience | 12-0311-82 | |
anti-CD34 | eBioscience | 48-0341-82 | |
anti-CD45 | eBioscience | 12-0451-83 | |
anti-CXCR4 | eBioscience | 17-9991-82 | |
anti-DMD | abcam | ab15277 | |
anti-H3K27ac | Active Motif | 39133 | |
anti-H3K4me2 | Active Motif | 39141 | |
anti-ITGA7 | MBL | k0046-4 | |
anti-PAX7 | DSHB | AB_528428 | |
anti-TER119 | BD Pharmingen TM | 553673 | |
Beads | Polysciences | 86057-3 | BioMag®Plus Concanavalin A |
Cell Strainer 100 µm | Corning® | 431752 | |
Cell Strainer 40 µm | Corning® | 431750 | |
Cell Strainer 70 µm | Corning® | 431751 | |
Centrifuge 1 | Eppendorf | 521-0011 | Centrifuge 5415 R |
Centrifuge 2 | Eppendorf | 5805000010 | Centrifuge 5804 R |
Chamber Slide System | ThermoFischer | 171080 | Système Nunc™ Lab-Tek™ Chamber Slide |
Cleaning agent | Sigma | SLBQ7780V | RNaseZAPTM |
Collagenase, type I | Thermo Fisher | 17100017 | 10 mg/mL |
Dispase | STEMCELL technologies | 7913 | 5 U/mL |
DynaMag™-2 Aimant | Invitrogen | 12321D | |
Fixable Viability Stain | BD Biosciences | 565388 | |
Flow cytometer | BD FACSAria™ Fusion Flow Cytometer | 23-14816-01 | |
Fluoromount G with DAPI | Invitrogen | 00-4959-52 | |
Genome browser | IGV | http://software.broadinstitute.org/software/igv/ | |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G9012 | |
Hydrogel | Corning® | 354277 | Matrigel hESC qualified matrix |
Image processing software | Image J® | V 1.8.0 | |
Laboratory film | Sigma-Aldrich | P7793-1EA | PARAFILM® M |
Liberase LT | Roche | 5401020001 | |
Propyl gallate | Sigma-Aldrich | 2370 | |
Sequencer | Illumina Hiseq 4000 | SY-401-4001 | |
Shaking water bath | Bioblock Scientific polytest 20 | 18724 |