Dev ciliate, Stentor coeruleus, rejenerasyon çalışma ve iyileşmesi için mükemmel bir sistemdir. Biz Stentor hücre kültürleri tek hücreler veya hücre parçaları kuran, rejenerasyon kesme hücreleri tarafından inducing, kimyasal olarak membranellar bant ve sözlü aparatı, görüntüleme ve hücre analizi rejenerasyon inducing için yordamlar mevcut rejenerasyon.
Hücreler dış tedirginlikler kurtarmak için yerlerine yeniden gerekir. Tek hücreli ciliate Stentor coeruleus bir yara iyileşmesi çalışmaya mükemmel model organizma ve sonraki hücre yenilenmesini dir. Stentor genom Son zamanlarda, RNAi gibi modern moleküler biyoloji yöntemleri ile birlikte satışa sunuldu. Bu araçlar tek hücre yenilenme moleküler seviyede eğitim olanak sağlar. Protokol ilk bölümünü kurulması Stentor hücre kültürleri tek hücreler veya hücre parçaları, birlikte Stentor kültürleri korumak için genel kurallar içerir. Stentor büyük miktarlarda kültür Biyokimya, sıralama ve kütle spektrometresi gibi değerli araçlar kullanmak için izin verir. Sonraki bölümlerde iletişim kuralının Stentorrejenerasyon inducing için farklı yaklaşımlar kapsar. El ile kesme hücreleri bir cam iğneyle sükroz veya üre hücrelerle tedavi hücre ön sonunda bulunan belirli yapılara yenilenme eğitim izin verirken büyük hücreli parçaları, yenilenme eğitim sağlar. Evreleme ve rejenerasyon dinamiklerini analiz için bir bölüm birlikte görüntüleme bireysel Yenileyici hücreler için bir yöntem sağlanır. Rejenerasyon tüm süreci üç aşamalı olarak ayrılmıştır. Hücreleri aşamalarla nüfusu ilerleme dinamiği görselleştirme tarafından yenilenme zamanlamayla heterojenite gösterilmiştir.
Hücreleri enzimler, ama bileşenleri dikkatle doğru boyutta ölçekli ve iyi tanımlanmış pozisyonlarda düzenlenmiş oldukça karmaşık makineler basit çanta değildir. Tek tek hücreleri morfogenez hücre ve gelişim biyolojisi anahtar bir işlemi temsil eder, ama onun Moleküler mekanizma bilinmeyen1,2. BLOB’ları kültürlü bazı hücreler benzer olsa da, tek hücreli organizmalar son derece ciliates3,4‘ te görülen karmaşık kortikal desenleri tarafından örneği mimarileri, karmaşık.
Belki de en uç iyi biçimde yapılandırılmış bir hücre Stentor coeruleus, dev heterotrichous ciliate uzaktan Tetrahymena ve amip ile ilgili örnektir. Stentor 1 mm uzunluğunda ve 100’den fazla boyuna çizgili mavi pigment tüm hücre uzunluğu çalıştırmak Mikrotubul şeritler Paralel Yığınlar tarafından düzenlenen kirpikler satır içeren alternatif ile kaplı. Hücre trompet-(Şekil 1), bir membranellar bandı ve onun ön uç ve arka tarafında substrat hücre ekler bir holdfast sözlü bir aparat (OA) ile biçimlendirilmiştir. Açık ön-arka polarite ek olarak, hücre Ayrıca silier satırlar arasında yavaş yavaş bir saat yönünde artış aralığı öyle ki kendine özgü bir kiral desenlendirme gösterir. Bu bir süreksizlik en geniş satır ve hücre yüzeyine, bu bölgenin birleştiği en dar satır sonuç şerit kontrast odağı bilinen, ön uç yapıları başka bir hücre5, aşılı ikinci dizi oluşumu tetikleyebilir resmen Spemann’ın Organizer’a eşdeğer yapma. Böylece, gelişim biyolojisi tüm önemli işlemleri kendi analogları Stentoriçinde var: axiation, desen oluşumu ve indüksiyon. Bir embriyo bu işlemler farklı hücreler arasında ama Stentorkader farklılıklar tarafından tahrik edilmektedir, onlar tek bir hücrede bulunan farklı bölgeler arasındaki farklar kader tarafından yönlendirilmesi gerekir. Ne Stentor berisi bölgeler arasındaki farkları tanımlayan bir muamma.
Stentor herhangi bir bölümünü kesilirse, hücre eksik parçası normal saatler hücrede vermeye yeniden oluşturabilirsiniz. Bir hücre ise yarısında veya bile daha küçük parçalar halinde kesilmiş her parça normal görünümlü ama daha küçük bir hücreye yeniden düzenler ve hücre bölümleri6,7arasında doğru orantı geri yükler. Hatta küçük parçaları, 1/64th orijinal hücrenin boyutu küçük ama normalde vücutlu bir hücreye yeniden ve o zaman için tam boy6büyümek edebiliyoruz. Stentor böylece genellikle doku veya tüm organizmalar düzeyinde uygulanan cerrahi yöntemlerle organel boyutu ölçekleme ve hücre büyüme düzenleme mekanizmaları incelemek için benzersiz bir fırsat sunuyor.
Stentor cerrahi operasyonlar geniş bir aralıktan yeniden izin veren özellikler tüm genom8yaklaşık 50.000 kopya ile tek nodulated macronucleus (Şekil 1) içeren biridir. Bir hücre parçası macronuclear en az bir düğüm içeren sürece tam olarak yeniden oluşturmak için yeteneğine sahiptir. Stentor‘ nın yenilenme yeteneği altında yatan başka bir müthiş yara iyileşmesi kabiliyetini özelliğidir. Birçok hücre tipleri onların yarası9iyileşme yeteneğine sahip olmakla birlikte, Stentor fiziksel tedirginlikler olağanüstü bir aralıktan kurtarmak yapabiliyor. Stentor10 sitoplazmik akışı görselleştirme için yöntemler ile birlikte ciddi bir pertürbasyon Stentor kurtarma örneği olduğunu daha önce bildirdi. Bu yöntemler sitoplazma fiziksel durumunu nasıl yaralama ve sonraki rejenerasyon etkiler çalışma izin.
Stentor‘ ın büyük boy, olağanüstü rejenerasyon yeteneği ve çoğu (örneğin, organizatörler, axiation ve desenlendirme) çok hücreli embriyo görüldüğü gelişimsel olayların bildirimlerini gerçek sırasında birçok gelişme biyologlar çekti yüzyılın son Thomas Hunt Morgan7de dahil olmak üzere. 50 ‘s ve 60 ‘s sırasında mikrocerrahi yaklaşımlar bu tek hücreli organizma11rejeneratif ve morfogenetik işlemlerinde şaşırtıcı bir dizi gösterdi. Ancak, Stentor bir moleküler biyoloji modeli sistem olarak yakın zamanda geliştirilmiştir. Son birkaç yıl içinde Stentor genom sıralı ve8monte ve gelişmiş12yöntemi yedirerek, RNAi kullanarak gen ekspresyonu huzursuz oldu.
Stentor modern moleküler biyoloji sadece bir model organizma içine geliştirilmiştir nedenlerinden biri son zamanlarda büyük kültürleri kendi uzun hücre döngüsü (3-5 gün) nedeniyle büyüyen zorluk oldu. Ancak, daha az malzeme onlar için kullanılan ve tek bir Stentor hücre hacmi bile tek analizi için geliştirilen NEMS yöntemlerine başvurmadan bu yöntemler için yeterlidir daha modern genomik ve proteomik Yöntemler gerektirir Stentorçok daha küçük olan hücreler. Bölüm 1 iletişim kuralının tek Stentor hücreden büyük bir kültür oluşturmak için yordam ayrıntıları. Aynı yaklaşım bir hücre kesim tarafından elde edilen bir hücre parçası büyük bir kültür oluşturmak için kullanılabilir. Bölüm 1 da uzun süreler sağlıklı Stentor kültürleri korumak için yönergeler sağlar. Bölüm 2 Protokolü’nün hücreleri el ile bir cam iğne ile kesim tarafından hücre yenilenmesini inducing için yöntemler sağlar. Bölüm 3 iletişim kuralının belirli hücre yapıları (membranellar band ve oral aparatı) yenilenme inducing iki yöntem adamıştır: sükroz veya üre hücrelerle tedavi yol açar ve ardından bu yapılar, dökülme için onların rejenerasyon. Bölüm 4 iletişim kuralının tek tek hücreleri Yenileyici görüntüleme üzerinde uzun süreler için bir yöntemi ayrıntıları. Bölüm 4 rejenerasyon ve ipuçları rejenerasyon dinamiklerinin Analizi aşamalarında açıklaması ile sona erer.
Stentor kültür sorunları bir dizi sunuyor. İlk olarak, çok sayıda hücre gerektirir deneyler gerçekleştirmek için bir çok sayıda Stentor kültürlerin Stentor konsantrasyon 20 hücre/mL aştığında sağlıksız hale kültürler korumak gerekiyor. İkinci olarak, Stentor kültürler kez kontamine organizmalar Stentor daha hızlı Böl ve (ortak bir kirletici Wrotek ‘s) kültür korkutur. Böylece, düzenli olarak kültür bir mikroskop altında incelemek ve kirletici kaldırmak gereklidir. Zaman zaman, yeni bir kültür hücreleri el ile kirlenmiş bir kültürden kurtardım az sayıda üzerinden yeniden başlatılması gerekiyor. Bu sağlıklı Stentor kültürleri korumak için gereken süreyi artırır. Üçüncü olarak, tek bir hücre 400 mL kültür genişleyen Stentor hücre döngüsü 3-5 gün olduğundan en az bir ay gerektirir. Dördüncü olarak, başka bir model aksine ciliates, Stentor nadiren kist formuna gidin ve onlar dondurulamaz.
Stentor kültürü çalışmalarının önemli bir yönü bir uygun gıda organizma seçimidir. Stentor kültür için çeşitli yöntemler daha önce tarif edildi. Onlardan biri olan Stentoryem kültür bakteriler için yağsız süt kullanmayı göstermektedir. Böyle bir tekniği Stentorkültür etkilidir; Ancak, genomik tekniklerin uygulanması tanımsız gıda organizmalar genomik Okunma kaynaklanan karışıklığı önlemek için saf örnekleri gerektirir. Geçerli iletişim kuralını kullanarak, Stentor kitle yetiştirilir ve sıralı yemeklerini Chlamydomonas, çünkü gıda organizma genomik kirlenme varlığı algılanabilir ve için kontrollü. Bilinmeyen nedenlerden dolayı Tartar Stentor önce nerede bulduğunu için döndürerek hisselerini doldurmak zorunda. Geçerli protokol ile biz yıllardır Stentor yetişmek mümkün olmuştur.
Rejenerasyon deneyler Stentor ile genellikle basit ama akılda tutulması gereken birkaç kritik bilgi vardır. Bölüm 2 açısından Stentor kesme hücreleri yarım dakika içinde hakim. Stentor daha gelişmiş mikrocerrahi prosedürleri mastering pratik bir hafta gerektirebilir. Süre sükroz veya üre tedavisi (Bölüm 3) görüntüleme başında en hücreler hala onların membranellar grup varsa, performans, 10-30 s otelde sükroz tedavi sonraki gerçekleştirilir için kuluçka süresini artırmak. Hücre ölümüne neden olur çünkü sükroz tedavi 3 dk kuluçka dışında zaman artırmak değil.
Stentor Imaging rejenerasyon uzun süreler görüntü büyük hücrelere yöntemleri gerektirir. Bölüm 4’te ayrıntılı görüntüleme yöntemi yalnızca dik bir mikroskopla kullanılabilir. Daha sonra ters bir mikroskop yerine kullanılabilir durumdaysa, hücreleri bir slayt veya coverslip küçük odalarında yerleştirilebilir. Vazelin ve kapak odadan buharlaşma önlemek için başka bir coverslip oluşturmak için bir yöntemdir. Alternatif olarak, tek bir hücre için bir oda istediğiniz boyuta delik bir 1 x 1 cm2 silikon rondela kare ile bir delik yaparak yapılabilir (malzemeler tablo), yer açıcı bir coverslip yerleştirerek, hücre odasında koymak ve odası ile başka bir coverslip kapsayan. Imaging, Stentor rejenerasyon her aşamasının karakteristik özellikleri gözlemlemek için doğru yönde değilseniz, sıkıca hücre sözleşme yapmak için plaka dokunun. Hücre yenilenme aşamasında tanımlamak için uzatmak seyretmek (tam çekiş alır yaklaşık 45 s). Hala yanlış yönde hücreyse, dokunarak tekrarlayın. Şekil 1 ve Şekil 6 ‘ da gösterilen görüntüleri stereo zoom mikroskop tarafından alındı; Ancak, tüm deneylerin ayrıntılı stereo mikroskop dissekan X 5 kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Kültür ve Stentor Imaging yanı sıra başka bir yeniden oluşturma işlemi, özellikle zaman aşamalarında tanımlamak gerekli miktarı izleme mücadeledir. Yenileyici hücre mükemmel oral primordium açıkça görünür bölge ile odaklı ise, sahne alanı’nın kimlik birkaç saniye sürer. Bazen, ancak, Stentor hücre yenilenme aşamasında, böylece tanımlamak için daha fazla zaman ayırdığınız açık atama engelleyen bir yönde olduğunu. Tek tek hücreleri Yenileyici miktar böylece evreleme ve beklemek gözlemci gerektiren geçici hassas azalan Yenileyici hücrelerin tümünü geciktirebilir sahne ve bu hücreyi taşındı yeniden görüntü için gereken süre önemli miktarda Yeni bir yönelim. Sonuç olarak, bu zaman ve emek yoğun deneydir. Bu nedenlerden dolayı bu Stentor hücreleri tespit ve rejenerasyon video mikroskobu verilerdeki aşamalarında atama için otomatik yöntemleri geliştirmek için son derece cazip olacaktır. Bunlar da daha tekrarlanabilir deneyler için sağlayacak örnek boyutu ve insan önyargı kaldırılması artırır.
Son derece hassas genomik ve proteomik yöntemleri ortaya çıkması çalışmalar tek hücre ulaşmak koymak başladı. Böyle tek hücreli analizleri için dev bir Stentor hücre boyutunu kanıtı-of-concept deneyler için bir arzu test deneği yapar. Mümkün, bu tür deneyler için Stentor kültür esastır ve çok yöntem tanımlamak burada daha da daha gelişmiş tek hücreli teknikleri gelişiminde bir rol oynaması gerektiğini.
The authors have nothing to disclose.
Bu eser NIH grant R01 GM113602 (WFM) ve NSF 1144247 (AL) tarafından desteklenmiştir. Biz Mark Slabodnick ve Natalie Kirkland bazı bu protokoller ilk sürümleri geliştirmek ve bilgilendirici tartışma kabul edersiniz. Karina Perlaza ve Greyson Lewis el yazması eleştirel okuma için teşekkür ederiz.
Stentor coeruleus live culture | Carolina Biological Supply | 131598 | |
Chlamydomonas reinhardtii on agar | Carolina Biological Supply | 152040 | |
Pasteurized springwater, 1-quart bottle | Carolina Biological Supply | 132458 | |
Methyl cellulose, 1500 cP | Millipore Sigma | M0387 | |
Pyrex glass spot plate | Fisher Scientific | 13748B | |
Wide-mouth glass jar with screw cap, 60 mL | Carolina Biological Supply | 715740 | |
2-cup glass container with glass lid | Pyrex | 1095600 | |
CultureWell silicone sheet material | Grace Bio Labs | 664475 | |
Kimwipes | Kimberly Clark | 34155 | |
Posi-Click 1.7 mL microcentrifuge tube | Denville | C2170 | |
Cover Glass | Fisher finest | 12-548-B | |
TAP Growth Media, optimized for Chlamydomonas culture | ThermoFisher | A1379801 | |
Silicone spacer, CultureWell Silicone Sheet, 0.25mm Thick/13 cm x 18 cm | Grace Bio Labs | 664475 | |
Petrolatum, Petroleum Jelly, White | Spectrum | P1037 | |
Borosilicate glass capillary tubes. OD: 1.2 mm, ID: 0.9 mm, length: 10 cm. |
Sutter Instrument | B120-90-10 | |
Needle puller P-87 | Sutter Instrument | ||
Stemi 2000 stereo microscope | Zeiss | ||
Axiozoom V16, stereo zoom microscope | Zeiss |