Um método para produzir<em> Arabidopsis</em> Protoplastos de folha que são compatíveis com a classificação de células activadas por fluorescência (FACS), permitindo estudos de populações de células específicas. Este método é compatível com qualquer<em> Arabidopsis</em> Linha que expressa GFP em um subconjunto de células.
Após o início do primórdio foliar, acúmulo de biomassa é controlado principalmente pela proliferação celular e expansão das folhas 1. No entanto, a folha de Arabidopsis é um órgão complexo composto de muitos tipos diferentes de células e estruturas diversas. Ao mesmo tempo, a folha de crescimento contém células em diferentes fases de desenvolvimento, com as células mais afastadas do pecíolo sendo o primeiro a parar de se expandir e passar por um senescência. Células diferentes dentro da folha são, portanto, dividindo, alongando ou diferenciação; ativo, estressado ou morto, e / ou responder a estímulos em sub-conjuntos de seu tipo de celular a qualquer momento. Isso faz estudo genômico da folha desafiador: por exemplo, quando da análise de dados de expressão de folhas inteiras, os sinais de redes genéticas que operam em diferentes zonas de resposta celular ou tipos de células serão confundidos, resultando em um perfil imprecisa sendo gerado.
Para resolver isso, sárias métodos foram descritos, que permitem estudos de expressão de genes específicos de células. Estes incluem a laser de captura de microdissecção (LCM) 2 ou plantas que expressam GFP utilizados para a geração e selecção de protoplasto de células activadas por fluorescência subsequente (FACS) 3,4, o sistema descrito recentemente para a precipitação nuclear INTACT 5 e imunoprecipitação de polissomas 6.
FACS tem sido usado com sucesso para um certo número de estudos, incluindo o que mostra que a identidade da célula e a distância a partir da ponta da raiz teve um efeito significativo sobre os perfis de expressão de um grande número de genes de 3,7. FACS de linhas de GFP também têm sido utilizados para demonstrar a célula-regulação transcricional específica durante as respostas de raiz de azoto e de desenvolvimento de raízes laterais 8, 9 da distribuição de sal estresse auxina na raiz 10 e para criar um mapa de expressão do gene do meristema apical Arabidopsis 11. EmboraFACS tenha sido previamente utilizado para classificar protoplastos de folha de Arabidopsis derivados baseados em autofluorescência 12,13, até agora o uso de FACS das linhas de Arabidopsis expressando GFP nas folhas tem sido muito limitado 4. No protocolo seguinte descreve-se um método para a obtenção de protoplastos de folha de Arabidopsis que são compatíveis com FACS e minimizar o impacto do regime de produção de protoplastos. Demonstramos o método de utilizar a linha de Arabidopsis KC464, que expressam GFP na epiderme adaxial 14, a linha de KC274, que expressam GFP no tecido vascular 14 e a linha de Arabidopsis TP382, que expressam GFP um duplo construto ligado a um sinal de localização nuclear, em as células guarda (dados não mostrados), Figura 2. Estamos actualmente a utilização deste método para estudar tanto a expressão específica do tipo de células durante o desenvolvimento e o stress, bem como as populações de células heterogéneas em várias fases da senescência.
Nós descrevemos um método que permite o uso de plantas de Arabidopsis expressando GFP nas folhas para a produção de protoplastos e subsequente separação de células utilizando FACS. Este método produz uma quantidade suficiente de RNA a serem utilizados para a amplificação e subsequente análise, portanto, por um ou outro ou qPCR microarray. As fracções são classificados altamente enriquecido para GFP contendo células, como demonstrado por qPCR (figura 2).
Para obter altos rendimentos de protoplastos vivos é crítico para trabalhar rapidamente durante os passos iniciais do processo, até que as tiras de folha ter sido vácuo infiltrada com a solução de protoplastos contendo inibidor. Em adição, ao gerar um tiras de folha milímetros, é muito importante para cortar ou cortar as folhas em vez de "talhar" ou triture-los, como isso leva a danos excessivos e, assim, um menor rendimento de protoplastos.
A diferença fundamental entre o método descrito aqui e outro publisheMétodos d é a utilização de inibidores de RNase e inibidores da transcrição. A maioria dos métodos são desenvolvidos em raízes de Arabidopsis, a partir de protoplastos que podem ser gerados com mais facilidade. No entanto, quando se trabalha com folhas, com excepção mesófilo, é necessário aumentar o tempo de geração de protoplastos. Por isso, é importante incluir estes inibidores para proteger contra as alterações na expressão de genes, como resultado do tratamento de protoplastos geração própria (dados não mostrados). No entanto, a presença de agentes inibidores leva a uma incapacidade para montar uma resposta de transcrição, quer por comutação de genes ligado ou desligado, o que é susceptível de fazer os protoplastos mais vulnerável, pois isso leva a uma perda de plasticidade com que para contrariar as tensões do protoplasting procedimento.
Usámos o método aqui descrito com sucesso com um certo número de linhas que expressam GFP-Arabidopsis. Importante, nós têm utilizado este método com linhas GFP expressando GFP ou fortemente emdo núcleo, ou muito mais fraca de uma maneira non-localized/diffuse citosólica, como é o caso com os KC464 KC274 e linhas utilizadas aqui. Ambos os tipos de linhas são compatíveis com o método de produzir e as fracções altamente enriquecidas de GFP-expressando protoplastos (Figura 2 e 3). O método pode ser facilmente adaptado a outras fluoróforos, embora o fluoróforo deve ser seleccionada para a fluorescência, que é significativamente diferente da autofluorescência das células mortas / a morrer, a fim de preservar a capacidade para seleccionar células vivas.
The authors have nothing to disclose.
Trabalhar no laboratório Buchanan-Wollaston sobre o perfil do estágio de célula-tipo e de desenvolvimento específico é suportado pelo projeto AGRON-Omics (Grant # LSHG-CT-2006-037704) no-Programa-Quadro 6 º da Comissão Europeia. O trabalho no laboratório de Gifford no tipo de células perfil específico é suportado por um novo BBSRC Investigador de subvenção (BB/H019502/1).
Os KC274 KC464 e linhas de Arabidopsis foram obtidos a partir de AAR Webb (Universidade de Cambridge).
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
Cellulase R-10 | Melford | C8001 |
Cellulase RS | Melford | C8003 |
Macerozyme R-10 | Melford | M8002 |
BSA | Sigma-Aldrich | A3912 |
ProtectRNA | Sigma-Aldrich | R7397 |
Actinomycin D | Sigma-Aldrich | A1410 |
70 μm cell strainer | Fisher | FB35181 |
50 μm filcon cup-type filters | BD Biosciences | 340630 |