La citometría de flujo puede utilizarse para evaluar el estado de la cromatina dentro de las células T. Este protocolo permite a los científicos interpretan evidencia de descondensación de la cromatina durante la activación de las células T demostrada por un aumento en la intensidad de fluorescencia media (MFI) de anticuerpos histona H3 fluorescentes
Durante una respuesta inmune adecuada, las células T en reposo se activan tras la presentación del antígeno a su receptor de la célula T específica de antígeno. Esto conduce a la proliferación clonal de células T sólo aquellos que llevan un receptor que reconoce el antígeno. Descondensación de la cromatina es un sello de la activación de células T y es necesario para las células T para adquirir la capacidad de proliferar después del acoplamiento antígeno. Este cambio en la condensación de la cromatina puede detectarse utilizando anticuerpos producidos contra las proteínas histonas. Estos anticuerpos no pueden obligar a sus epítopos en las células T vírgenes, así como pueden en las células T activadas. Describimos cómo manchar simultáneamente T marcadores de superficie de células específicas, viabilidad pista con un corregible mancha de células muertas, y medir el estado de la cromatina mediante tinción intracelular de proteínas histonas H3. Las células teñidas son analizadas por citometría de flujo y el estado de condensación de la cromatina se mide como la intensidad media de fluorescencia (MFI) de la mancha de la histona H3. Chromaten descondensación durante la activación de células T se demuestra como un aumento de la IMF
La citometría de flujo es una tecnología basada en láser desarrollado para el análisis de múltiples parámetros físicos y fluorescentes en las poblaciones de células. Esta tecnología funciona como células suspendidas en una corriente de fluido encuentro un láser, marcadores fluorescentes emocionantes en o dentro de las células. Estos marcadores continuación emiten luz que se detecta y cuantifica mediante tubos fotomultiplicadores. Mientras que la citometría de flujo se ha utilizado tradicionalmente para identificar poblaciones de células, ha demostrado ser una tecnología útil cuando se estudia una matriz de propiedades de células incluyendo integridad de la membrana celular, interacciones proteína-proteína y el tráfico de proteínas a 1-3. Hemos desarrollado un protocolo que permite esta tecnología para ser utilizado para detectar el estado de la cromatina en las células T, ya que se activan in vitro 4. También hemos utilizado este protocolo para investigar el mecanismo de activación inducida por la cromatina descondensación de las células T 5.
Activatio células Tn y la proliferación son críticos para una respuesta inmune apropiada. Células T, un subconjunto específico de linfocitos dentro del sistema inmune, son necesarios para las respuestas inmunes adecuadas y el desarrollo de la memoria inmunológica. La activación se inicia cuando un antígeno es presentado en el contexto del complejo mayor compatibilidad con el receptor de células T (TCR) situado sobre la superficie extracelular de las células T en reposo (revisado en 6). Esto desencadena una serie de eventos moleculares dinámicas y altamente ordenados dentro de las células T que culminan en un aumento de Ca2 + intracelular concentración 7 y la translocación nuclear de factores de transcripción necesarios para la activación (revisado en 8-10). Una vez activadas, las células T adquieren la capacidad de responder a la interleucina-2 (IL-2), un factor de crecimiento potente que utiliza la JAK (Janus quinasa) / STAT (transductor de señales y activador de la transcripción) y la vía para conducir la proliferación clonal de T activado las células 11. Brevemente, IL-2 estimulaciónresultados en la fosforilación de proteínas STAT, una familia de factores de transcripción citosólicos latente. Una vez fosforilada, proteínas STAT dimerizan, translocan al núcleo y conducen la expresión de genes, incluyendo los implicados en la progresión del ciclo celular. En las células T, IL-2 señales a través de STAT5, que se requiere para la proliferación de células T 12,13.
Con el fin de lograr la expansión clonal de las células T activadas, las células que no han experimentado el compromiso antígeno TCR (células T ingenuas), deben tener un mecanismo para ignorar los efectos potentes de IL-2. Esto se logra a través de la regulación del estado de la cromatina. Células T vírgenes poseen una cromatina condensada que prohíbe compromiso ADN-STAT5 en respuesta a IL-2 estimulación. Tras la activación, decondenses cromatina y STAT5 pueden acceder a los promotores de los genes diana, permitiendo la proliferación clonal 4. Curiosamente, este cambio en el estado de la cromatina no depende de la modificación epigenética de protei histonans (para una revisión, ver 14), como se observó ningún cambio global en la modificación de las histonas durante la activación de células T 4.
Durante la realización de estos estudios, hemos descubierto que los anticuerpos contra las proteínas histonas también tenían dificultades para acceder a sus epítopos de células ingenuas, pero que tras la activación podríamos enlazar más fácilmente sus epítopos 4. Por lo tanto, la unión del anticuerpo a las histonas sirve como una lectura para el estado de condensación de la cromatina. Aquí presentamos el método a utilizar citometría de flujo para detectar anticuerpos histona H3 con fluorescencia conjugados con el fin de evaluar el estado de la cromatina en las células T. Condensación de la cromatina en una población de células se mide como la intensidad de fluorescencia media (MFI) de la tinción de la histona H3. En el contexto de la activación de células T, la IMF de la histona H3 de tinción aumenta, significando la descondensación de la cromatina. Además de medir el estado de la cromatina mediante tinción histona H3 intracelular, este protocolo también incorporarse eTES superficie de tinción y una mancha fixable para células vivas, lo que permite el análisis de subpoblaciones de células.
Hemos desarrollado un protocolo que permite la evaluación de la condensación de la cromatina en las células T. Se basa en la simple observación de que los anticuerpos de la histona H3 no pueden acceder a sus epítopos fácilmente en las células ingenuas, pero tras la activación de células T, estos mismos anticuerpos son capaces de unirse a sus epítopos. Mediante la comparación de la tinción de la histona H3 MFI entre los grupos de tratamiento, el grado relativo de condensación o descondensación se puede determinar. Hemos utilizado este protocolo para determinar el estado de condensación relativa durante el desarrollo de timocitos y durante la activación de células T 4. También hemos utilizado este protocolo para investigar los mecanismos que controlan el proceso de descondensación 5.
Este protocolo se basa en el uso de un anticuerpo de histona H3 para detectar el estado condensación de la cromatina. Puesto que no hay cambio global en la modificación de histonas durante la activación de células T 4, podemos utilizar un anticuerpo H3K4me1 para evaluar la cromatinaestado en este protocolo. Hemos utilizado anticuerpos generados contra sin modificar la histona H3; sin embargo, la señal producida era mucho más débil en general. En nuestra experiencia, los anticuerpos generados contra modificado histona H3 funcionan mejor en la inmunofluorescencia y citometría de flujo ensayos, mientras que los anticuerpos contra la histona H3 sin modificar funcionan mejor en Western blot. Cabe señalar que también es posible usar anticuerpos dirigidos contra otras proteínas histonas, aunque no hemos intentado.
Los pasos de anticuerpos Perm / Bloque y histona H3 son los pasos más críticos en el protocolo. La cantidad de solución de Perm / Bloque utilizado debe ser optimizado cada vez que se haga la solución de Perm. Esto se puede hacer mediante la comparación el rendimiento de diferentes diluciones de la solución madre. Un experimento típico consiste en comparar el estado de la cromatina en las células T ingenuas a las activadas durante 3 horas (Figura 4). Uno debe elegir la dilución que produce el mayor cambio en IMF másel período de tiempo analizado. La solución madre se puede diluir en PBS + 2% para disminuir Perm / Bloque fuerza por primera resuspender las células en tanto como 100 ml de PBS + 2% después de la etapa 3.4 y luego añadiendo el Perm / Bloque en el paso 3.5. Un experimento piloto similar debería ser usado para probar diferentes diluciones del conjugado anticuerpo de histona H3 con fluorescencia cada vez que un nuevo lote de anticuerpo está marcado. Estos pasos son especialmente críticos para la detección exitosa de las diferencias de condensación temprano en la activación de células T (por ejemplo, dentro de 3 h de activación). De vez en cuando, hay células que no reciben permeabilizada y por lo tanto no se mancha con el anticuerpo de histona H3. Esto puede suceder si las células no se vuelven a suspender bien al añadir el Perm / Bloque o si el Perm / Bloque no es lo suficientemente fuerte. Estas células aparecerán como eventos presionadas contra el eje cuando la visualización de un histograma de tinción de la histona H3. Dado que estos eventos se sesgar la IMF en general, estos eventos pueden ser omitidos del análisis realizado por gating la distribución normal de las células de histona H3 positivos. La asistencia adicional se puede encontrar en la Guía de solución de problemas (Tabla 1).
La inclusión de un fixable mancha de células muertas permite la evaluación de la viabilidad celular en el ensayo. Esto es absolutamente crítico cuando la manipulación de activación de células T debido a que ciertos estímulos pueden inducir la muerte celular. En tal caso, el anticuerpo de histona H3 se puede unir histonas en células muertas de manera diferente que las células vivas, lo que lleva a una mala interpretación de los resultados.
Este protocolo está diseñado para su uso en 96 pocillos formato de placa, lo que permite un análisis de alto rendimiento del estado de la cromatina. Un bazo de un ratón hembra de 6-8 semanas de edad por lo general producirá entre 60-90 million células utilizando el protocolo. Dado que el protocolo de tinción requiere 2 millones de células por muestra, se puede ensayar fácilmente varios grupos de tratamiento y los puntos de tiempo, por triplicado, con un único bazo en una sola placa de 96 pocillos. Es posible pealice el protocolo con menos células por muestra; sin embargo, debido al número de etapas de centrifugación y la pérdida inherente de las células en cada uno de estos pasos, no es aconsejable para reducir el número de células por mucho. Hemos completado con éxito el protocolo con 1 millón de células por muestra.
Utilizamos este protocolo para examinar el estado de la cromatina en las células T helper CD4 + y células T citotóxicas CD8 +. Esto es posible debido a que el protocolo incluye tinción de la superficie estándar. El protocolo podría ser fácilmente adaptado para el examen de la cromatina en otras subpoblaciones de linfocitos mediante el uso de anticuerpos contra marcadores de superficie específicas de la población. Este protocolo también podría fácilmente ser adaptado a otros tipos de células, siempre y cuando los anticuerpos que reconocen marcadores de superficie pertinentes son las condiciones de fijación / permeabilización disponibles y adecuados son conocidos.
The authors have nothing to disclose.
Este proyecto fue apoyado por becas de los Institutos Nacionales de Salud (5 P20 RR016461 y 8 P20 GM103499), la Fundación Nacional para la Ciencia (EPS-0903795). Más apoyo proporcionado por la Investigación y Crecimiento Profesional de la Universidad de Furman y premios Furman Advantage.
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 |