Burada, araştırmacıların mitoz ve Meiosis sırasında yaşayan fisyon Maya hücrelerinde protein davranışları ve nükleer dinamikleri incelemesini sağlayan toksik olmayan bir mikroskopi yöntemi olan canlı hücreli görüntüleme sunuyoruz.
Canlı hücre görüntüleme, yaşam hücrelerinde hücre ve protein dinamiklerini incelemek için kullanılan bir mikroskobik tekniktir. Bu görüntüleme yöntemi toksik değildir, genellikle hücre fizyolojisine müdahale etmez ve minimal deneysel elleçleme gerektirir. Düşük düzeyde teknik girişim, araştırmacıların birden fazla mitozis döngüsü boyunca hücreler incelemelerine ve başından sonuna kadar mayoz gözlemlemek için olanak sağlar. Yeşil floresan protein (GFP) ve kırmızı floresan protein (RFP) gibi floresan etiketleri kullanarak, araştırmacılar fonksiyonları transkripsiyon, DNA çoğaltma, uyum ve ayrım gibi süreçler için önemli olan farklı faktörler analiz edebilirsiniz. Fiji (ücretsiz, optimize edilmiş ımagej sürümü) kullanarak veri analizi ile birleştiğinde, canlı hücre görüntüleme, protein hareketini, lokalizasyonu, stabilitesi ve zamanlamanın yanı sıra nükleer dinamikleri ve kromozom ayrımcılık yöntemlerini değerlendirmenin çeşitli yollarını sunar. Ancak, diğer mikroskopi yöntemleri ile olduğu gibi, canlı hücre görüntüleme ışık iç özellikleri ile sınırlıdır, yüksek büyütmelerde çözünürlük gücüne bir sınır koymak, ve aynı zamanda yüksek dalga boyu fotobleaching veya fototoksisite duyarlıdır Frekanslar. Ancak, bazı bakım ile, araştırmacılar dikkatlice doğru koşulları, suşları ve floresan belirteçleri mitotik ve Mayoz bölünmenin olayların uygun görselleştirme için izin seçerek bu fiziksel sınırlamaları bypass olabilir.
Canlı hücre mikroskobu, araştırmacılar nükleer dinamikleri fisyon Maya hücrelerini öldürmeden incelemek ve ölümcül fiksatif ve lekeleri ihtiyacını ortadan kaldırır sağlar. Membran ve sitozin yanı sıra kromozom çoğaltma, yeniden kombinasyon ve ayrım gibi önemli olaylara katılan floresan etiketli proteinlerin istikrar, hareket, lokalizasyonu ve zamanlamasını gözlemlemek mümkündür. Hareket. Hücre canlılığı ve toksik olmayan sinyal tespiti koruyarak, minimal fizyolojik saldırı vardır. Düzgün şekilde gerçekleştirildiğinde, bu mikroskobik Yöntem, genişletilmiş teknik elleçleme veya sahte kimyasal reaktiviteye kaynaklanan karıştırıcı efektleri azaltabilir. Ayrıca, bir deney sırasında, araştırmacılar fisyon Maya beslenme ve stres durumları, proliferatif verimlilik ve uygunsuz görüntüleme parametreleri veya anormal Hücre fizyolojisi 1 gösteren apoptotik durum ilgili gözlemler yapabilirsiniz ,2,3.
Mitoz ve mayoz nükleer ve hücresel bölünme ile karakterize edilir. Meiosis ‘te, mitozun aksine, ebeveyn hücrelerinin kız hücrelerini4‘ e yükselmesine karşın genetik içerik yarıya düşüdür. Canlı hücre görüntüleme uzamsal ilişkinin yanı sıra geçici bir boyut sağladığından, çok sayıda hücre gerçek zamanlı olarak incelenebilir. Canlı hücre mikroskobu, araştırmacılar Histonlar için floresan etiketleri kullanarak nükleer bölünme dinamiklerini incelemek için sağladı5, cohesin altbirimden6, mikrotübüller7, centromeres8, kinetochores9, bileşenleri mil direği gövdesi (SPB)10ve kromozom yolcu KOMPLEKSININ (CPC)11‘ i. Kromozom ayrışma cihazının dışında, canlı hücre görüntüleme de gerekli proteinlerin davranışını ele geçirdi, ancak doğrudan kromozom ayrımcılık dahil değil. Bu proteinlerin fonksiyonu çoğaltmayı etkileyen gösterilmiştir, kromozom rekombinasyon, nükleer hareket, ve mikrotübüller için kromozom Eki12,13,14. Bu gözlemler, fonksiyonel bileşenleri biyokimyasal veya genetik muayene için etkin olmayan hücresel olayların daha iyi anlaşılması için katkıda bulundular. Mikroskopi teknolojisindeki yeni gelişmeler ile, kötü çözünürlük, photobleaching, fototoksisite ve odaklama stabilitesi gibi sınırlamalar, böylece mitotik ve Mayoz bölünmenin nükleer dinamiklerin daha iyi gerçek zamanlı gözlemlerini kolaylaştıracak, azaltır1, 2,3. Meiosis, zamanlamaya yakın dikkat gerektiren bir Terminal farklılaşma yolu olduğu için özellikle zordur.
Bu protokolün amacı, mitoz ve Meiosis ‘te gerçek zamanlı fisyon Maya nükleer dinamiklerini incelemek için nispeten basit bir yöntem sunmaktan ibaret. Bunu başarmak için, çevresel strese maruz kalmadı hücreleri kullanmak için gerekli olan, uzun süreli görüntüleme dayanabilir agaroz pedleri hazırlamak, ve tek hücreli dinamikleri görselleştirme kolaylaştırmak yoğunluklarda hücreleri monte. Dahası, bu protokol nükleer kinetik (Hht1-MRFP veya Hht1-Gfp), kromozom segregasyon (Sad1-DSRed), siterit dinamikleri (Atb2-MRFP), transkripsiyonel için yararlı belirteçleri olarak hizmet floresan etiketli protein taşıyan hücrelerin kullanımı yapar G1/S (Tos4-Gfp) ve mayoz (Rec8-Gfp) uyumu stabilitesi aktivasyonu. Bu yöntem, belirli hücresel süreçlerle ilgili soruları ele almak için farklı kombinasyonlarda kullanılabilecek ek nükleer ve sitosolik işaretçileri (Tablo ı) da tanıtır. Ayrıca, temel Fiji araçları araştırmacılar canlı hücre görüntüleri işlemek ve veri farklı türde analiz yardımcı olmak için özellikli. Bu yaklaşımın gücü, mitozis ve Meiosis ‘in doğru şekilde yürütülmesi için integral olan süreçleri açıklamak için protein dinamiklerinin, zamanlamanın ve istikrarı gerçek zamanlı gözlemlerin kullanımından kaynaklanıyor.
Mitoz ve mayoz sırasında canlı hücre görüntüleme, veri edinme sırasında nükleer dinamikleri büyük ölçüde parçalama işlemi yapmadan incelemek için fırsat sunar. Ancak, hücrelerin çevresel gerilimlerin istenilen yoğunluklarına yetişmesini sağlamak için dikkat edilmelidir; ve Meiosis için, hücrelerin Terminal farklılaşma sırasında görüntülenmiş ve çok erken veya geç değil. Aşırı hücresel kalabalık, açlık ve uygunsuz büyüme sıcaklıkları, yeniden üretilemeyen gözlemlere katkıda bulunan ortak faktörlerdir. Buna ek olarak, gerinim yapımı sırasında, floresan etiketleri hedef genler fonksiyonları veya etkisi genel hücre Fitness müdahale yok test etmek için çok önemlidir. Floresan işaretçileri taşıyan suşların phenoypes yakından incelemek için başarısızlık benzer genotypes arasında tutarsız ve eşsiz sonuçlara neden olabilir.
Mikroskop agaroz pedleri montajı basit olmasına rağmen, onlar da değerli görüntüleme verileri elde etmek bir engel oluşturabilir. Agaroz pedleri oluşturmak, birbirine paralel üç mikroskop kaydırağı yerleştirmek, orta slaytta erimiş agaroz dağıtmak ve diğer slaytların üst kısmına transayet eden bir slayt koyarak kadar basittir. Ancak, dayanıklı, duruma özgü agaroz pedleri üretmek için Genişlik modifikasyonları sağlayan bir Slayt Maker aparatı birleştirmek için yararlıdır. Ped genişliği esnekliği sağlayan basit bir slayt yapımcısı bir platformdan (pipet uçları tutucu veya tezgah), iki mikroskop kaydırağı ve pad-Width ayar mekanizması (Şekil 1a) olarak hareket eden laboratuar bandı içerir. Tam ped kalınlığı görüntüleme süresi gereksinimleri, agaroz marka, sıcaklık, lamel magazini sızdırmazlık maddesi, buharlaşma oranı, vb bağlıdır. Böylece, teknik yeniden üretilebilirliği artırmak ve canlı hücre görüntüleme1,2,3kalitesini artırmak için veri edinme önce görüntüleme sistemi kalibre etmek önemlidir. Uzun süreli görüntü edinme sırasında Pad yüzeyi, rijitlik ve kompozisyon esastır. Agarose düşük arka plan floresan vardır, kolayca kalıplanabilir, ve uygun konsantrasyon, buharlaşma nedeniyle yapısal deformasyona karşı. Dahası, agaroz ile fisyon Maya medyasını birleştirerek görüntü kalitesini tehlikeye atmaz ve birden fazla mitoz ve mayoz döngüsünün genişletilmiş gözlem sağlar. Ayrıca, zaman atlamalı microkopi için herhangi bir hava kabarcıkları önlemek önemlidir. Agaroz pedleri içinde ve numunenin içinde, hava cepleri zaman içinde genişleyerek hücre değiştirme ve odak düzlemlerini bozmaya neden olur. Sağlanan hücreler verimli lamel magazini rotasyon tarafından yaymak, araştırmacılar birkaç nesilden mitotik süreçler ve sporulation nükleer füzyon Mayoz bölünmenin olaylar takip edebilirsiniz. Görüntüleme deneyleri için doğru Pad yapma ve seçme ana zaman alır, ancak bir kez elde, son derece bilgilendirici mikroskop gözlemlere katkıda bulunabilir.
Diğer yöntemlerle olduğu gibi, canlı hücre mikroskobu da teknik sınırlamalar içermeyen bir durumdur. Floresan etiketli proteinler kullanımı incelenebilir ne kapsamını sınırlamak deneyler sınırları tanıtır. Fotoğraf ağartma ve fotoğraf-toksisite uzun süreli görüntü edinme tipik sorunlarla. Onlar çok uzun veya çok sık kısa dalga boyları için hücreleri açığa değil tarafından karşı olabilir. GFP, CFP, YFP, MRFP ve DSRed içeren deneyler için, tipik floresan proteinleri fisyon Maya canlı hücre görüntülemede kullanılan, rutin deneyler için 5-15% uyarma ışık ve 100-500 MS pozlama süresi istihdam yaygındır. Ancak bu parametreler, araştırmacının belirli deneme gereksinimlerine göre değişir. Buna ek olarak, 60x hedef kullanarak 0,5 μm aralıkla 9-13 bölümden oluşan z-yığınları, bir fisyon Maya hücresinin kalınlığını çözmek için yeterlidir. Ayrıca, floresan işaretçileri doğru düzenleme veya hedef proteinlerin işlevini bozmaz veya sahte fenotürleri oluşturmak onaylamak önemlidir. Böylece, farklı araçlarla gözlemler için aynı hedef geni farklı floresan ve benzeşme etiketleri içeren suşları oluşturmak için tavsiye edilir. Ayrıca, deneysel parametrelerin deneyler arasında çoğaltılabileceğini ve toplanan verilerin Akış Analizi1,3için uygun olduğunu sağlamak araştırmacıların sorumluluğundadır. Hiçbir teknoloji, floresan sinyallerini tespit etmek için dikkatli gözlem ve doğrusallık titiz muayene ile titizlikle doğrulama deneysel sistemlerin zaman test uygulama değiştirebilirsiniz.
Son olarak, RAW görüntüleri değiştirmez biçimlerde mikroskobik veri analiz etmek çok önemlidir. Fiji ham veri ölçümleri izlemek için mükemmel dokümantasyon araçları sağlar ve araştırmacılar tek bir oturumda farklı hücre parametrelerini incelemek için izin verir. Bu özelliklerin yanı sıra, online öğreticiler ve kapsamlı literatür kapsamı zenginliği, Fiji ‘nin mitozis ve Meiosis ‘teki fisyon Maya ‘nın nükleer dinamiklerini tarif eden canlı hücre görüntüleme verilerini ölçmek, analiz etmek ve sunmak için önemli bir araç haline getirmek.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar bu yazının hazırlanması için daha keyifli bir çaba yapmak için Natalia La Fourcade ve Mon LaFerte teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışmanın tamamlanması için onların anlayış, deney fikirleri ve ahlaki destek katkıda Forsburg Lab üyeleri sayesinde. Bu proje NIGMS R35 GM118109 tarafından SLF tarafından destekleniyordu.
60x Plan Apochromat objective lens | Olympus | AMEP4694 | |
Adenine | Sigma | A-8751 | |
Agar | 7558B | IB4917-10 kg | |
Agarose | Sigma | A9539-500g | |
Belly Dancer rotator | Stovall | US Patent #4.702.610 | |
Biotin | Sigma | B-4501 | |
Boric acid | Sigma | B-6768-5kg | |
CaCl2·2H20, | Sigma | C3306-500G | |
Citric acid | Sigma | C-0759 | |
Convolve 3D software plug-in | OptiNav, Inc. | n/a | |
CoolSnap HQ CCD camera | Roper | n/a | |
Cover slip | VWR | 16004-302 | |
CuSO4·5H20, | END | CX-2185-1 | |
DeltaVision deconvolution fluorescence microscope | GE Healthcare/Applied Precision | n/a | |
Diffraction PSF 3D software plug-in | OptiNav, Inc. | n/a | |
Edinburgh minimal medium (EMM) Notrogen | Sunrise | 2023;1kg | |
FeCl2·6H2O | END | FX9259-04 | |
Glucose | Sigma | G-7021 | |
Heat plate | Barnstead | Thermo Lyne | |
Histidine | Sigma | H8125-100g | |
Huygens deconvolution software | SVI | n/a | |
Imaris deconvolution software | Bitplane | n/a | |
Incubator | Shell lab | #3015 | |
Inositol | Sigma | I-5125 | |
Iterative Deconvolve 3D software plug-in | OptiNav, Inc. | n/a | |
KCl | Mallinckvadt | 6858-04 | |
Lanolin | Sigma | L7387-1kg | |
Leucine | Sigma | L8912-100g | |
Lysine | Sigma | L5626-500g | |
Malt extract (ME) | MP | 4103-032 | |
MgCl2·6H20 | AMRESCO | 0288-500G | |
MetaMorph | Molecular Devices | n/a | |
Microscope slides | VWR | 16004-422 | |
MnSO4, | Mallinckvadt | 6192-02 | |
Molybdic acid | Sigma | M-0878 | |
Na2S04 | Mallinckvadt | 8024-03 | |
Nicotinic acid, | Sigma | N-4126 | |
Pantothenic acid | Sigma | P-5161 | |
Paraffin wax | Fisher | s80119WX | |
Pombe glutamate medium (PMG) | Sunrise | 2060-250 | |
softWorx v3.3 image processing software | GE Healthcare | n/a | |
Sporulation Medium powder | Sunrise | 1821-500 | |
Temperature controlled centrifuge | Beckman | Allwgra 6KR xentrifuge | |
Uracil | AMRESCO | 0847-500g | |
Vaseline | Equaline | F79658 | |
yeast extract | EMD | 1.03753.0500 | |
Yeast extract plus supplements (YES) | Sunrise | 2011-1kg | |
ZnSO4·7H2O | J.T.Baker | 4382-04 |