Flowcytometrie kan worden gebruikt om de toestand van chromatine in T-cellen te beoordelen. Dit protocol maakt wetenschappers bewijs van chromatine decondensatie tijdens T-celactivering aangetoond door een verhoging van de gemiddelde fluorescentie-intensiteit (MFI) van fluorescente histon H3 antilichamen interpreteren
Bij een juiste immuunrespons, rustende T-cellen worden geactiveerd door antigeen presentatie aan de antigeenspecifieke T-celreceptor. Dit leidt tot klonale proliferatie van alleen die T-cellen die een receptor die het antigeen herkent dragen. Chromatine decondensatie is een kenmerk van T-cel activatie en is noodzakelijk voor T-cellen het vermogen om te prolifereren na antigen aangrijping verkrijgen. Deze verandering in chromatine condensatie kan worden gedetecteerd met behulp van antilichamen opgewekt tegen histon-eiwitten. Deze antilichamen kunnen binden aan hun epitopen in naïeve T-cellen en ze kunnen in geactiveerde T-cellen. We beschrijven hoe gelijktijdig vlek T-cel-specifieke oppervlakte markers, levensvatbaarheid track met een fixable dode cel vlek, en meet chromatine-status via intracellulaire kleuring van Histon H3 eiwitten. Gekleurde cellen worden geanalyseerd met stroomcytometrie en chromatine condensatie status wordt gemeten als de gemiddelde fluorescentie-intensiteit (MFI) van het Histon H3 vlek. Chromatin decondensatie tijdens T-celactivering wordt aangetoond als een toename van de MFI
Flowcytometrie is een laser gebaseerde technologie ontwikkeld voor de analyse van meerdere fysieke en fluorescentie parameters celpopulaties. Deze technologie werkt als gesuspendeerde cellen in een vloeistofstroom ontmoeting een laser, spannende fluorescente markeringen op of in de cellen. Deze merkers vervolgens licht uitstralen dat wordt gedetecteerd en gekwantificeerd door fotomultiplicatorbuizen. Hoewel flowcytometrie oudsher gebruikt om populaties van cellen te identificeren, heeft bewezen een geschikte technologie bij het bestuderen van een array van celeigenschappen met inbegrip celmembraanintegriteit, eiwit-eiwit interacties en eiwittransport 1-3. Wij hebben een protocol waarmee deze technologie te gebruiken om de toestand van chromatine in T-cellen te detecteren als zij geactiveerd worden in vitro 4 ontwikkeld. We hebben ook gebruik gemaakt van deze protocol om het mechanisme van activering geïnduceerde chromatine decondensatie van T-cellen 5 te onderzoeken.
T-cel activation en proliferatie cruciaal zijn voor een goede immuunrespons. T-cellen, een specifieke ondergroep van lymfocyten in het immuunsysteem, zijn vereist voor de juiste immuunrespons en de ontwikkeling van immunologisch geheugen. Activering begint wanneer een antigeen wordt gepresenteerd in de context van de grote verenigbaarheid complex aan de T-celreceptor (TCR) die op het extracellulaire oppervlak van rustende T-cellen (besproken in 6). Dit veroorzaakt een reeks dynamische en sterk geordende moleculaire gebeurtenissen in T-cellen die leiden tot een toename van de intracellulaire Ca2 + -concentratie 7 en nucleaire translocatie van transcriptiefactoren die nodig zijn voor activatie (besproken in 8-10). Eenmaal geactiveerd T-cellen verwerven het vermogen om te reageren op interleukine-2 (IL-2), een potente groeifactor die de JAK (Janus Kinase) / STAT gebruikt (Signal Transducer en Activator van Transcriptie) route om klonale proliferatie van geactiveerde T drijven 11 cellen. In het kort, IL-2 stimulatieresulteert in de fosforylatie van STAT-eiwitten, een familie van latente cytosolische transcriptiefactoren. Eenmaal gefosforyleerd STAT eiwitten dimeriseren, naar de kern en rijden expressie van genen waaronder die betrokken bij celcyclusprogressie. In T-cellen, IL-2 signalen via STAT5, die nodig is voor T-celproliferatie 12,13.
Om klonale expansie van geactiveerde T-cellen te bereiken, moeten die cellen die niet ervaren antigeen-TCR engagement (naïeve T-cellen), een mechanisme om de krachtige effecten van IL-2 te negeren. Dit wordt bereikt via de regulering van chromatine-status. Naïeve T-cellen bezitten een gecondenseerd chromatine dat STAT5-DNA betrokkenheid verbiedt in respons op IL-2 stimulatie. Na activering, kan chromatine decondenses en STAT5 toegang tot de initiatiefnemers van target genen, waardoor klonen proliferatie 4. Interessant is dat deze veranderingen in chromatine status niet afhankelijk epigenetische modificatie van histon Proteins (voor een overzicht, zie 14) en zagen we geen wereldwijde verandering in histonmodificatie tijdens T-cel activatie 4.
Tijdens het uitvoeren van deze studies, ontdekten we dat antilichamen opgewekt tegen histoneiwitten moeilijk toegang tot hun epitopen in naïeve cellen had ook, maar dat na activatie konden hun epitopen 4 gemakkelijker te binden. Aldus antilichaambinding aan histonen dient als een uitlezing voor chromatinecondensatie toestand. Hier presenteren we de methode flowcytometrie om fluorescent geconjugeerde histon H3 antilichamen om chromatine status T-cellen te beoordelen. Chromatinecondensatie in een populatie van cellen wordt gemeten als de gemiddelde fluorescentie-intensiteit (MFI) van Histon H3 kleuring. In de context van T-cel activatie, de MFI van histone H3 kleuring toeneemt, betekent de decondensatie van chromatine. Naast het meten van chromatine-status via intracellulaire histon H3 kleuring, dit protocol incorpora ooktes oppervlak vlekken en een fixable vlek voor levende cellen, waardoor de analyse van subpopulaties van cellen.
We ontwikkelden een protocol waarmee voor de beoordeling van chromatine condensatie in T-cellen. Het berust op de eenvoudige waarneming dat histon H3 antilichamen niet gemakkelijk toegang tot hun epitopen in naïeve cellen, maar bij T-celactivering, deze zelfde antilichamen kunnen binden aan hun epitopen. Bij vergelijking van de MFI van histone H3 kleuring tussen behandelingsgroepen, kunnen de relatieve mate van condensatie of decondensatie bepaald. We hebben dit protocol dat wordt gebruikt om de relatieve condensatie-status tijdens thymocyte ontwikkeling en tijdens de T-cel activatie 4 bepalen. We hebben ook gebruik gemaakt van deze protocol om de mechanismen die de decondensatie proces 5 controle te onderzoeken.
Dit protocol gebaseerd op het gebruik van histon H3 antilichaam voor chromatinecondensatie toestand te detecteren. Omdat er geen wereldwijde verandering in histonmodificatie tijdens T-cel activatie 4, zijn we in staat om een H3K4me1 antilichaam gebruiken om chromatine beoordelenstatus van dit protocol. We hebben antilichamen opgewekt tegen ongewijzigde histon H3 gebruikt; echter, het geproduceerde signaal was veel zwakker algemeen. In onze ervaring, antilichamen opgewekt tegen gemodificeerde histon H3 beter werken in immunofluorescentie en flowcytometrie testen, terwijl antilichamen tegen ongewijzigde histon H3 beter werken in Western blot. Er zij op gewezen dat het ook mogelijk is om antilichamen opgewekt tegen andere histon eiwitten gebruiken, maar er is getracht het.
De Perm / Block en histon H3 antilichaam stappen zijn de meest cruciale stappen in het protocol. De hoeveelheid Perm / Block oplossing gebruikt moet worden geoptimaliseerd telkens de voorraad Perm oplossing wordt bereid. Dit kan door de prestaties van verschillende verdunningen van de voorraadoplossing. Een typisch experiment vergelijkt men chromatine status naïeve T-cellen die geactiveerd voor 3 uur (Figuur 4). Men moet de verdunning dat de grootste verandering produceert in MFI dan kiezende periode geanalyseerd. De voorraadoplossing kan worden verdund in PBS + 2% Perm / Block sterkte afnemen door eerst de cellen te resuspenderen in zoverre 100 ml PBS + 2% na stap 3,4 en toevoegen van de Perm / blok in stap 3,5. Een soortgelijk proefproject worden gebruikt om verschillende verdunningen te testen van de fluorescent geconjugeerde histon H3 antilichaam elke nieuwe partij antilichaam gelabeld. Deze stappen zijn bijzonder kritisch voor succesvolle detectie van condensatie verschillen vroeg in T-cel activatie (bijvoorbeeld binnen 3 h activatie). Soms zijn er cellen die geen gepermeabiliseerde krijgen en zullen dus geen vlekken de Histon H3 antilichaam. Dit kan gebeuren als de cellen niet goed worden geresuspendeerd bij het toevoegen van de Perm / blok of de Perm / Block niet sterk genoeg is. Deze cellen zullen als gebeurtenissen gedrukt tegen de as bij het visualiseren van een histogram van Histon H3 kleuring. Aangezien deze gebeurtenissen zal scheef de totale MFI, kunnen deze gebeurtenissen worden weggelaten uit de analyse door Gating de normale verdeling van histon H3 positieve cellen. Extra hulp kan worden gevonden in de handleiding Problemen oplossen (tabel 1).
De opname van een vastzetbaar dode cel kleuring maakt de beoordeling van cellevensvatbaarheid in de test. Dit is absoluut van cruciaal belang bij het manipuleren van T-cel activatie, omdat bepaalde prikkels celdood kan induceren. In een dergelijk geval kan het histon H3 antilichaam histonen in dode cellen binden anders dan levende cellen, wat leidt tot een verkeerde interpretatie van de resultaten.
Dit protocol is ontworpen voor gebruik in 96-well plaat formaat, waardoor een hoge doorvoer analyse van chromatine toestand. Een milt uit een 6-8 weken oude vrouwtjes zal typisch opbrengst tussen 60-90 miljoen cellen via het protocol. Aangezien de kleuring protocol vereist 2 miljoen cellen per monster, kan men gemakkelijk testen meerdere behandelingsgroepen en tijdstippen in drievoud met een milt op een 96-wells plaat. Het is mogelijk om perform het protocol met minder cellen per monster; Vanwege het aantal centrifugatiestappen en het inherente verlies van cellen bij elk van deze stappen, is het niet raadzaam om het aantal cellen te verlagen door veel. We hebben met succes het protocol met 1.000.000 cellen per monster voltooid.
We gebruiken dit protocol om chromatine status CD4 + T-helpercellen en CD8 + cytotoxische T-cellen te onderzoeken. Dit wordt mogelijk gemaakt omdat het protocol bevat standaard oppervlak vlekken. Het protocol kan gemakkelijk worden aangepast voor het onderzoeken van chromatine op andere lymfocyt subpopulaties met antilichamen tegen specifieke populatie oppervlaktemerkers. Dit protocol kan ook gemakkelijk worden aangepast aan andere celtypen mits antilichamen die relevant oppervlaktemerkers zijn en goede fixatie / permeabilisatie voorwaarden bekend.
The authors have nothing to disclose.
Dit project werd ondersteund door subsidies van de National Institutes of Health (5 P20 RR016461 en 8 P20 GM103499), de National Science Foundation (EPS-0.903.795). Verdere ondersteuning door Furman University Research en professionele groei en Furman Advantage awards.
100mm tissue culture dish | BD Biosciences | 353003 | |
Precleaned frosted microscope slides | Fisher Scientific | 12-550-343 | |
Sterile cell strainer, 70mm nylon mesh | Fisher Scientific | 22363548 | |
3mL syringe, Luer-Lok tip | BD | 309585 | |
Falcon 50mL polypropylene conical tube | Corning | 352098 | |
LIVE/DEAD fixable red dead cell stain kit | Life Technologies | L23102 | Life Technologies sells versions of this kit with different colors |
Fc Block | BD Biosciences | 553142 | |
16% paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | |
Normal rabbit serum | Sigma-Aldrich | R9133 | |
Anti-H3K4me1 antibody | Abcam | ab8895 | |
R-Phycoerythrin conjugation kit | Abcam | ab102919 | Alternatively, the LYNX rapid RPE kit from AbD Serotec can be used |