Citometria a flusso può essere utilizzato per valutare lo stato della cromatina in cellule T. Questo protocollo permette agli scienziati di interpretare prove di cromatina decondensazione durante l'attivazione delle cellule T dimostrato da un aumento dell'intensità media fluorescenza (MFI) di anticorpi fluorescenti istone H3
Durante una risposta immunitaria appropriata, cellule T quiescenti diventano attivate su presentazione dell'antigene al loro recettore delle cellule T antigene-specifiche. Questo porta alla proliferazione clonale delle sole cellule T che portano un recettore che riconosce l'antigene. Decondensazione cromatina è un segno distintivo di attivazione delle cellule T ed è necessario per le cellule T di acquisire la capacità di proliferare dopo l'antigene fidanzamento. Questo cambiamento di condensazione della cromatina può essere rilevato utilizzando anticorpi diretti contro le proteine istoniche. Questi anticorpi non possono legarsi ai loro epitopi in cellule T naive come possibile in cellule T attivate. Abbiamo descritto come macchia simultaneamente marcatori di superficie specifica delle cellule T, vitalità pista con una macchia fissabile cellule morte, e misurare lo stato della cromatina tramite colorazione intracellulare di proteine istone H3. Cellule colorate vengono analizzati mediante citometria di flusso e lo stato condensazione della cromatina viene misurata l'intensità media di fluorescenza (MFI) della macchia istone H3. Chromatin decondensazione durante l'attivazione delle cellule T è dimostrato come un aumento del MFI
Citometria a flusso è una tecnologia laser sviluppata per l'analisi di più parametri fisici e in popolazioni di cellule fluorescenti. Questa tecnologia funziona come cellule sospese in un flusso di fluido incontro un laser, marcatori fluorescenti eccitanti sopra o dentro le cellule. Questi marcatori quindi emettono luce che viene rilevato e quantificato da tubi fotomoltiplicatori. Mentre citometria a flusso è stato tradizionalmente usato per identificare popolazioni di cellule, che ha dimostrato di essere una tecnologia utile quando si studia una serie di proprietà delle celle tra cui l'integrità della membrana cellulare, interazioni proteina-proteina e proteina traffico di 1-3. Abbiamo sviluppato un protocollo che permette questa tecnologia da utilizzare per rilevare lo stato della cromatina in cellule T che sono state attivate in vitro 4. Abbiamo anche usato questo protocollo per indagare il meccanismo di attivazione indotta cromatina decondensazione delle cellule T 5.
Activatio cellule Tn e la proliferazione sono critici per una risposta immunitaria appropriata. Cellule T, un sottoinsieme di linfociti nel sistema immunitario, sono necessari per le risposte immunitarie adeguate e lo sviluppo della memoria immunologica. L'attivazione viene avviata quando un antigene è presentato nel contesto del complesso maggiore compatibilità al recettore delle cellule T (TCR) che si trova sulla superficie extracellulare delle cellule T quiescenti (valutata in 6). Questo innesca una serie di eventi molecolari dinamici e altamente ordinati all'interno delle cellule T che culminano in un aumento di Ca2 + intracellulare concentrazione 7 e la traslocazione nucleare di fattori di trascrizione necessari per l'attivazione (recensito in 8-10). Una volta attivate, le cellule T acquisiscono la capacità di rispondere alle interleuchina-2 (IL-2), un potente fattore di crescita che utilizza la JAK (Janus Kinase) / STAT (segnale del trasduttore e attivatore di trascrizione) percorso per guidare la proliferazione clonale di attivazione T 11 cellule. Brevemente, IL-2 stimolazionerisultati nella fosforilazione di proteine STAT, una famiglia di fattori di trascrizione latenti citosolico. Una volta fosforilata, proteine STAT dimerize, traslocano nel nucleo e guidare l'espressione dei geni compresi quelli operanti nel progressione del ciclo cellulare. Nelle cellule T, IL-2 segnali via STAT5, che è richiesto per la proliferazione cellulare T 12,13.
Per conseguire l'espansione clonale delle cellule T attivate, quelle cellule che non hanno sperimentato l'antigene-TCR impegno (cellule T naive), devono avere un meccanismo per ignorare i potenti effetti di IL-2. Questo risultato è ottenuto attraverso la regolazione dello status di cromatina. Le cellule T naive in possesso di una cromatina condensata che proibisce l'impegno STAT5-DNA in risposta a IL-2 stimolazione. Dopo l'attivazione, decondenses cromatina e STAT5 possono accedere i promotori dei geni bersaglio, permettendo la proliferazione clonale 4. È interessante notare che questo cambiamento di status della cromatina non dipende modificazione epigenetica dell'istone Proteins (per la revisione, vedi 14), come abbiamo osservato nessun cambiamento globale nella modificazione degli istoni durante l'attivazione delle cellule T 4.
Durante l'esecuzione di questi studi, abbiamo scoperto che gli anticorpi contro le proteine istoniche sollevate anche avuto difficoltà ad accedere loro epitopi in cellule naive, ma che al momento dell'attivazione potessimo più facilmente legare i loro epitopi 4. Così, legame con istoni anticorpo funge da lettura per lo status condensazione della cromatina. Qui vi presentiamo il metodo da utilizzare citometria a flusso per rilevare gli anticorpi dell'istone H3 fluorescente coniugati al fine di valutare lo stato della cromatina in cellule T. Condensazione della cromatina in una popolazione di cellule viene misurata l'intensità media di fluorescenza (MFI) di istone H3 colorazione. Nel contesto di attivazione delle cellule T, la MFI di dell'istone H3 colorazione aumenta, a significare la decondensazione della cromatina. Oltre a misurare lo stato della cromatina via intracellulare colorazione istone H3, questo protocollo Incorpora ancheTES superficie colorazione e una macchia risolvibile per le cellule vive, che permette l'analisi di sottopopolazioni di cellule.
Abbiamo sviluppato un protocollo che permette la valutazione della condensazione della cromatina in cellule T. Essa si basa sulla semplice osservazione che gli anticorpi dell'istone H3 non possono accedere alle loro epitopi facilmente nelle cellule naive, ma al momento l'attivazione delle cellule T, questi stessi anticorpi in grado di legarsi ai loro epitopi. Confrontando l'MFI di istone H3 colorazione tra i gruppi di trattamento, il relativo grado di condensazione o decondensazione può essere determinato. Abbiamo usato questo protocollo per determinare lo stato di condensazione rispetto durante lo sviluppo timocita e durante l'attivazione delle cellule T 4. Abbiamo anche usato questo protocollo per studiare i meccanismi che controllano il processo decondensazione 5.
Questo protocollo si basa sull'utilizzo di un anticorpo istone H3 a rilevare lo stato di condensazione della cromatina. Poiché non vi è alcun cambiamento globale nella modificazione degli istoni durante l'attivazione delle cellule T 4, siamo in grado di utilizzare un anticorpo H3K4me1 per valutare cromatinastato in questo protocollo. Abbiamo usato anticorpi sollevate contro modificato istone H3; tuttavia, il segnale prodotto era molto più debole complessiva. Nella nostra esperienza, gli anticorpi sollevate contro modificato istone H3 funzionano meglio in immunofluorescenza e citometria a flusso test, mentre gli anticorpi contro modificato istone H3 funzionano meglio in Western Blot. Si deve notare che è anche possibile utilizzare anticorpi diretti contro le altre proteine istoni, anche se non abbiamo tentato esso.
I passi di anticorpi Perm / blocchi e dell'istone H3 sono i passaggi più critici nel protocollo. La quantità di soluzione di Perm / blocchi utilizzato deve essere ottimizzato ogni volta che la soluzione di riserva di Perm è fatto. Questo può essere fatto confrontando le prestazioni di diverse diluizioni di soluzione madre. Un tipico esperimento consiste nel confrontare lo stato della cromatina in cellule T naive a quelli attivati per 3 ore (Figura 4). Si dovrebbe scegliere la diluizione che produce il massimo cambiamento MFI soprail periodo di tempo analizzato. La soluzione madre può essere diluita in PBS + 2% di diminuire la forza Perm / blocchi dapprima risospendere le cellule in quanto 100 ml PBS + 2% dopo il punto 3.4 e quindi aggiungendo il Perm / blocchi nel passaggio 3.5. Un esperimento pilota, simile dovrebbe essere utilizzata per testare diverse diluizioni del coniugato anticorpo fluorescente istone H3 ogni volta che un nuovo lotto di anticorpi è etichettato. Questi passaggi sono particolarmente critiche per la rilevazione di successo delle differenze di condensazione presto attivazione delle cellule T (ad esempio, nel raggio di 3 ore di attivazione). Di tanto in tanto, ci sono cellule che non ottengono permeabilizzate e quindi non si macchia con l'anticorpo istone H3. Ciò può accadere se le cellule non sono risospese bene quando si aggiunge il Perm / blocchi o se il Perm / blocchi non è abbastanza forte. Queste cellule appaiono come eventi premuti contro l'asse quando visualizzare un istogramma di istone H3 colorazione. Dal momento che questi eventi si inclinare il generale IFM, questi eventi possono essere omessi dall'analisi da Gating la normale distribuzione di cellule positive istone H3. Ulteriore assistenza può essere trovato nella Guida alla risoluzione dei problemi (Tabella 1).
L'inclusione di una macchia risolvibile cellula morta permette per la valutazione della vitalità cellulare nel saggio. Questo è assolutamente fondamentale quando si manipolano attivazione delle cellule T, perché certi stimoli possono indurre la morte delle cellule. In tal caso, l'anticorpo può legarsi istone H3 istoni in cellule morte diverso rispetto cellule vive, portando a errata interpretazione dei risultati.
Questo protocollo è progettato per l'uso in formato piastra a 96 pozzetti, permettendo un alto rendimento di analisi dello stato della cromatina. Un milza da un 6-8 settimane vecchia femmina del mouse in genere di rendimento tra 60-90.000.000 cellule usando il protocollo. Poiché il protocollo di colorazione richiede 2 milioni di cellule per campione, si può facilmente eseguire il test di più gruppi di trattamento e punti temporali in triplice copia con un unico milza una singola piastra a 96 pozzetti. È possibile perfo rm il protocollo con meno cellule per campione; tuttavia, a causa del numero di fasi di centrifugazione e la perdita intrinseca di celle in ciascuna di queste fasi, non è consigliabile per ridurre il numero di celle di molto. Abbiamo completato con successo il protocollo con 1 milione di cellule per campione.
Abbiamo utilizzato questo protocollo per esaminare lo stato della cromatina in cellule helper CD4 + T e cellule T citotossiche CD8 +. Ciò è reso possibile in quanto il protocollo comprende colorazione della superficie standard. Il protocollo può essere facilmente adattato per l'esame della cromatina in altre sottopopolazioni linfocitarie utilizzando anticorpi contro marcatori di superficie specifici di popolazione. Questo protocollo potrebbe anche essere facilmente adattato ad altri tipi di cellule, purché anticorpi che riconoscono marcatori di superficie rilevanti sono condizioni fissaggio / permeabilizzazione disponibili e propri sono noti.
The authors have nothing to disclose.
Questo progetto è stato sostenuto da sovvenzioni dal National Institutes of Health (5 P20 RR016461 e 8 P20 GM103499), la National Science Foundation (EPS-0.903.795). Ulteriore supporto fornito dalla ricerca e crescita professionale di Furman University e premi Advantage Furman.
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 |