Un método para producir<em> Arabidopsis</em> Protoplastos de hoja que son compatibles con la clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS), lo que permite estudios de poblaciones celulares específicas. Este método es compatible con cualquier<em> Arabidopsis</emLine> que expresa GFP en un subconjunto de las células.
Después de la iniciación de la primordio de hoja, acumulación de biomasa es controlado principalmente por la proliferación celular y la expansión de las hojas 1. Sin embargo, la hoja de Arabidopsis es un órgano complejo compuesto de muchos tipos de células diferentes y varias estructuras. Al mismo tiempo, la hoja creciente contiene células en diferentes etapas de desarrollo, con las células más alejadas del pecíolo siendo la primera a detener la expansión y se someten a la senescencia 1. Las diferentes células dentro de la hoja, por lo tanto dividir, alargando o diferenciar, activo, estresado o muerto, y / o responder a los estímulos en los sub-conjuntos de su tipo celular en un momento dado. Esto hace que el estudio genómico de la hoja desafiante: por ejemplo en el análisis de datos de expresión de hojas enteras, las señales de redes genéticos que operan en distintas zonas de respuesta celular o tipos de células se confunden, lo que resulta en un perfil incorrecto que se generan.
Para abordar esta cuestión, sarias métodos se han descrito, que permiten los estudios de la expresión génica específica de la célula. Estos incluyen la captura de microdisección por láser (LCM) 2 o plantas que expresan GFP utilizados para la generación de protoplastos y la posterior clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS) 3,4, el sistema descrito recientemente intacto por precipitación nuclear 5 y la inmunoprecipitación de los polisomas 6.
FACS ha sido utilizado con éxito para una serie de estudios, incluyendo el mostrar que la identidad de la célula y la distancia desde la punta de la raíz tuvo un efecto significativo en los perfiles de expresión de un gran número de genes 3,7. FACS de líneas de GFP también se han utilizado para demostrar células específicas de regulación transcripcional durante las respuestas de nitrógeno raíces y el desarrollo de raíces laterales 8, 9 estrés sal distribución de auxina en la raíz 10 y para crear un mapa de la expresión de genes de la Arabidopsis meristemo apical 11. AunqueFACS se ha utilizado anteriormente para ordenar protoplastos de Arabidopsis hoja derivados basados en autofluorescencia 12,13, hasta ahora el uso de FACS en las líneas de Arabidopsis que expresan GFP en las hojas ha sido muy limitado 4. En el siguiente protocolo se describe un método para la obtención de protoplastos de Arabidopsis hoja que son compatibles con FACS mientras se minimiza el impacto del régimen de generación de protoplastos. Se demuestra el método que utiliza la línea de Arabidopsis KC464, que expresa GFP en la epidermis adaxial 14, la línea KC274, que expresa GFP en el tejido vascular 14 y la línea de Arabidopsis TP382, que expresan un doble constructo GFP ligado a una señal de localización nuclear en las células de guarda (datos no mostrados; Figura 2). Actualmente estamos utilizando este método para estudiar tanto la expresión de tipo celular específico durante el desarrollo y el estrés, así como las poblaciones celulares heterogéneas en diversas etapas de la senescencia.
Se ha descrito un método que permite el uso de plantas de Arabidopsis que expresan GFP en las hojas para la generación de protoplastos y células de clasificación subsiguiente usando FACS. Este método produce cantidades suficientes de ARN para ser utilizados para la amplificación y el análisis posterior por lo tanto, ya sea por qPCR o microarrays. Las fracciones según son altamente enriquecido para GFP células que contienen, como se demuestra por qPCR (Figura 2).
Para lograr altos rendimientos de protoplastos vivos es crítico para trabajar rápidamente durante las etapas iniciales del procedimiento, hasta que las tiras de hoja de vacío han sido infiltrada con la solución de protoplastos que contienen un inhibidor. Además, cuando se generan tiras de 1 mm de hoja que es muy importante para rebanar o cortar las hojas en lugar de 'tajada' o puré de ellos, ya que esto conduce a un daño excesivo y por lo tanto un rendimiento de protoplastos inferior.
Una diferencia fundamental entre el método descrito aquí y otro Published métodos es el uso de inhibidores de RNasa e inhibidores de la transcripción. La mayoría de los métodos se han desarrollado para las raíces de Arabidopsis, de las cuales los protoplastos se pueden generar más fácilmente. Sin embargo, cuando se trabaja con hojas, excepto mesófilo, es necesario aumentar el tiempo de generación de protoplastos. Por lo tanto, es importante incluir estos inhibidores para proteger contra los cambios en la expresión génica como resultado de la generación de tratamiento de protoplastos sí mismo (datos no mostrados). Sin embargo, la presencia de los inhibidores conduce a una incapacidad de montar una respuesta de transcripción, ya sea por conmutación o eliminar genes, que es probable que los protoplastos más vulnerables ya que esto conduce a una pérdida de plasticidad con el cual contrarrestar las tensiones de la protoplastos procedimiento.
Se ha utilizado el método descrito aquí con éxito con un número de líneas que expresan GFP Arabidopsis. Es importante destacar que han utilizado este método con las líneas que expresan GFP GFP sea fuertemente enel núcleo, o mucho más débilmente de forma citosólica non-localized/diffuse, como es el caso con los KC464 y KC274 líneas utilizadas aquí. Ambos tipos de líneas son compatibles con el método y el rendimiento de fracciones altamente enriquecidas de GFP-expresando protoplastos (Figura 2 y 3). El método puede ser fácilmente adaptado para otros fluoróforos, aunque el fluoróforo debe ser seleccionado para fluorescencia que es significativamente diferente de la autofluorescencia de las células muertas / morir a fin de preservar la capacidad de seleccionar células vivas.
The authors have nothing to disclose.
El trabajo en el laboratorio Buchanan-Wollaston en etapa de perfiles de tipo celular y de desarrollo específico con el apoyo del proyecto AGRON-ómicas (subvención # LSHG-CT-2006 a 037.704) en el 6 º progamme Marco de la Comisión Europea. El trabajo en el laboratorio de Gifford en el perfil de tipo celular específico está soportado por un BBSRC Nueva Investigador subvención (BB/H019502/1).
Los KC274 y KC464 líneas de Arabidopsis se obtuvieron de AAR Webb (Universidad 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 |