Summary

Vurdering af Somatisk Hypermutation i Ramos B-celler efter Overekspression eller Knockdown af specifikke gener

Published: November 01, 2011
doi:

Summary

Vi beskriver, hvordan du udfører retroviral eller lentiviral infektioner af overekspression eller shRNA-holdige konstruerer i den menneskelige Ramos B-celle linie og hvordan man kan måle somatiske hypermutation i disse celler.

Abstract

B-celler starter deres liv med lav affinitet antistoffer genereret af V (D) J rekombination. Men efter afsløring af et patogen, er den variable (V) del af et immunglobulin (Ig) genet muteret omkring 100.000 gange mere end resten af genomet ved hjælp af somatiske hypermutation (SHM), hvilket resulterer i høj affinitet antistoffer 1,2. Derudover producerer klasse skifte rekombination (CSR) antistoffer med forskellige effektor funktioner, afhængigt af, hvilken type immunrespons, der er nødvendig for en bestemt patogen. Både CSR og SHM er initieret af aktivering-induceret cytidindeaminase (AID), som deaminates cytosin rester i DNA til at producere uracils. Disse uracils behandles af fejlbehæftet former for reparation af veje, i sidste ende fører til mutationer og rekombination 1-3.

Vores nuværende forståelse for de molekylære detaljer om SHM og CSR kommer fra en kombination af studier i mus, primærelementer, cellelinjer, og celle-fREE eksperimenter. Musemodeller er fortsat guldstandarden med genetiske knockouts viser kritiske roller for mange reparationer faktorer (f.eks Ung, Msh2, Msh6, Exo1, og polymerase η) 4-10. Men ikke alle gener er modtagelig for knockout undersøgelser. For eksempel er knockouts af flere dobbelt-strenget pause reparation proteiner embryonically dødelige eller forringe B-celle udvikling 11-14. Hertil kommer, nogle gange den særlige funktion af et protein i SHM eller CSR kan maskeres ved mere global fejl forårsaget af knockout. Desuden kan da eksperimenter med mus være lang, ændre udtryk for enkelte gener i cellelinier er blevet en stadig mere populær første skridt til at identificere og karakterisere kandidatgener 15-18.

Ramos – en Burkitts lymfom cellelinie, der konstitutivt gennemgår SHM – har været et populært celle-line model til at studere SHM 18-24. En fordel ved Ramos celler er, at de har en indbygget i praktiske semi-Kvantitativ måling af SHM. Vildtype celler udtrykker IgM, og da de afhente mutationer, nogle af de mutationer knock out IgM udtryk. Derfor analysering IgM tab ved fluorescens-aktiveret celle scanning (FACS) giver en hurtig udlæsning for niveauet af SHM. En mere kvantitativ måling af SHM kan fås ved direkte sekventering antistoffet gener.

Siden Ramos celler er vanskelige at transfect, vi producerer stabile produkter, der har øget eller sænket udtryk for en individuel gen ved at inficere celler med retroviral eller lentiviral konstruktioner, der indeholder enten en overekspression af kassette eller en kort hårnål RNA (shRNA), hhv. Her beskriver vi, hvordan vi inficere Ramos celler og derefter bruge disse celler til at undersøge betydningen af ​​specifikke gener på SHM (Figur 1).

Protocol

1. Forberedelse af prøver og celler Udfør en medium skala forberedelse af DNA (midiprep) af overekspression eller shRNA-holdige konstruerer og retroviral emballagen vektor pKat2 eller lentiviral emballagen vektorer pVSV-G, pMDLg / pRRE, og pRSV-Rev 25. Bruge 6 mikrogram DNA for hver konstruere og enten 4 mg af pKat2 (for retrovirale infektioner) eller 1,5 mg DNA for hver af de pVSV-g, pMDLg / pRRE, og pRSV-Rev emballage vektorer (for lentiviral infektioner). Forbered BOSC 23 medier. For…

Discussion

Som nævnt tidligere, har cellelinje modeller for antistof diversificering blevet et populært udgangspunkt for at identificere nye proteiner, der påvirker forskellige trin i antistof diversificering. Vi præsenterer her en metode til at bruge viral infektion til enten knock-down eller overekspression proteiner i Ramos B-celle linje og derefter undersøge indvirkningen på SHM.

Til disse undersøgelser anvender vi både WT Ramos og AID hi Ramos celler. WT celler kan bruges til at…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Den pMSCV-AID-I-Thy1.1 og pKat2 vektorer var en slags gave fra GD Schatz og pVSV-G, pRSV-Rev, og pMDLg / pRRE vektorer var en slags gave fra BR Cullen.

Materials

Suggested reagents – most of these may be substituted with similar products from other vendors.

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
6-well clear TC-treated plates Corning 3516  
10 mL BD Luer-Loksyringes BD Medical 309604  
24-well clear TC-treated plates Corning 3526  
96-well clear flat bottom polystyrene TC-treated microplates Corning 3596  
100 mm TC-treated culture dishes Corning 430167  
Acrodisc syringe filters, 0.45 μm Pall Life Sciences 4604  
Agar Teknova A7777  
Agarose GeneMate E-3120-500  
Ampicillin Sigma A0166 100 mg/mL in water
BD FACSCanto II flow cytometer BD Biosciences   or similar
BD Falcon round bottom polystyrene tubes BD Biosciences 352054 for FACS
BOSC 23 cells ATCC CRL-11270  
CO2 incubator capable of 37°C      
DMEM (Dulbecco′s modified Eagle′s medium) Sigma D6429  
FBS (fetal bovine serum) Gemini Bio-Products 100-106  
FITC α-rat CD90/mouse CD90.1 antibody BioLegend 202503 FITC α-Thy1.1
FuGENE 6 Transfection Reagent Roche 11814443001  
HEPES buffer solution Invitrogen 15630-080  
KAPA HiFi DNA polymerase KAPA Biosystems KK2101  
LB Broth (lysogeny broth – Luria) Powder Difco 240230  
MISSION TRC shRNA bacterial glycerol stock Sigma   shRNA vectors
NCS (newborn calf serum) Gemini Bio-Products 100-504  
PBS (phosphate buffered solution) Invitrogen 70011 diluted to 1x in water
PE α-human IgM antibody BioLegend 314508  
PGS (penicillin-streptomycin-glutamine solution) Gemini Bio-Products 400-110  
Polybrene (hexadimethrine bromide) Sigma 107689 10 mg/mL in water
PureYield Plasmid Midiprep System Promega A2495  
Puromycin Sigma P8833 250 μg/mL in water
QIAquick gel extraction kit QIAGEN 28706  
Ramos (RA 1) cells ATCC CRL-1596  
RPMI-1640 medium Sigma R8758  
SuperScript II Invitrogen 18064-022  
SYBR FAST qPCR kit KAPA Biosystems KK4601  
Taq DNA Polymerase Invitrogen 18038-042  
TOPO TA Cloning kit Invitrogen K4520-01  
TRIzol Invitrogen 15596-026  
Wizard SV Genomic DNA purification system Promega A2361  
X-Gal [5-bromo-4-chloro-3-indoyl-β-D-galatopyranoside] Growcells C-5687 40 mg/mL in DMSO

References

  1. Di Noia, J. M., Neuberger, M. S. Molecular mechanisms of antibody somatic hypermutation. Annu. Rev. Biochem. 76, 1-22 (2007).
  2. Peled, J. U. The biochemistry of somatic hypermutation. Annu. Rev. Immunol. 26, 481-511 (2008).
  3. Longerich, S., Basu, U., Alt, F., Storb, U. AID in somatic hypermutation and class switch recombination. Curr. Opin. Immunol. 18, 164-174 (2006).
  4. Bardwell, P. D. Altered somatic hypermutation and reduced class-switch recombination in exonuclease 1-mutant mice. Nat. Immunol. 5, 224-229 (2004).
  5. Martomo, S. A., Yang, W. W., Gearhart, P. J. A role for Msh6 but not Msh3 in somatic hypermutation and class switch recombination. J. Exp. Med. 200, 61-68 (2004).
  6. Phung, Q. H. Increased hypermutation at G and C nucleotides in immunoglobulin variable genes from mice deficient in the MSH2 mismatch repair protein. J. Exp. Med. 187, 1745-1751 (1998).
  7. Rada, C., Ehrenstein, M. R., Neuberger, M. S., Milstein, C. Hot spot focusing of somatic hypermutation in MSH2-deficient mice suggests two stages of mutational targeting. Immunity. 9, 135-141 (1998).
  8. Rada, C. Immunoglobulin isotype switching is inhibited and somatic hypermutation perturbed in UNG-deficient mice. Curr. Biol. 12, 1748-1755 (2002).
  9. Delbos, F., Aoufouchi, S., Faili, A., Weill, J. C., Reynaud, C. A. DNA polymerase eta is the sole contributor of A/T modifications during immunoglobulin gene hypermutation in the mouse. J. Exp. Med. 204, 17-23 (2007).
  10. Masuda, K. DNA polymerase eta is a limiting factor for A:T mutations in Ig genes and contributes to antibody affinity maturation. Eur. J. Immunol. 38, 2796-2805 (2008).
  11. Lim, D. S., Hasty, P. A mutation in mouse rad51 results in an early embryonic lethal that is suppressed by a mutation in p53. Mol. Cell. Biol. 16, 7133-7143 (1996).
  12. Xiao, Y., Weaver, D. T. Conditional gene targeted deletion by Cre recombinase demonstrates the requirement for the double-strand break repair Mre11 protein in murine embryonic stem cells. Nucleic. Acids. Res. 25, 2985-2991 (1997).
  13. Zhu, J., Petersen, S., Tessarollo, L., Nussenzweig, A. Targeted disruption of the Nijmegen breakage syndrome gene NBS1 leads to early embryonic lethality in mice. Curr. Biol. 11, 105-109 (2001).
  14. Luo, G. Disruption of mRad50 causes embryonic stem cell lethality, abnormal embryonic development, and sensitivity to ionizing radiation. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 96, 7376-7381 (1999).
  15. Pavri, R. Activation-induced cytidine deaminase targets DNA at sites of RNA polymerase II stalling by interaction with Spt5. Cell. 143, 122-133 (2010).
  16. Lee-Theilen, M., Matthews, A. J., Kelly, D., Zheng, S., Chaudhuri, J. CtIP promotes microhomology-mediated alternative end joining during class-switch recombination. Nat. Struct. Mol. Biol. 18, 75-79 (2011).
  17. Basu, U. The RNA exosome targets the AID cytidine deaminase to both strands of transcribed duplex DNA substrates. Cell. 144, 353-363 (2011).
  18. Yabuki, M., Fujii, M. M., Maizels, N. The MRE11-RAD50-NBS1 complex accelerates somatic hypermutation and gene conversion of immunoglobulin variable regions. Nat. Immunol. 6, 730-736 (2005).
  19. Sale, J. E., Neuberger, M. S. TdT-accessible breaks are scattered over the immunoglobulin V domain in a constitutively hypermutating B cell line. Immunity. 9, 859-869 (1998).
  20. Cumbers, S. J. Generation and iterative affinity maturation of antibodies in vitro using hypermutating B-cell lines. Nat. Biotechnol. 20, 1129-1134 (2002).
  21. Papavasiliou, F. N., Schatz, D. G. Cell-cycle-regulated DNA double-stranded breaks in somatic hypermutation of immunoglobulin genes. Nature. 408, 216-221 (2000).
  22. Parsa, J. Y. AID mutates a non-immunoglobulin transgene independent of chromosomal position. Mol. Immunol. 44, 567-575 (2007).
  23. Zhang, W. Clonal instability of V region hypermutation in the Ramos Burkitt’s lymphoma cell line. Int. Immunol. 13, 1175-1184 (2001).
  24. Ukai, A. Induction of a:T mutations is dependent on cellular environment but independent of mutation frequency and target gene location. J. Immunol. 181, 7835-7842 (2008).
  25. Dull, T. A third-generation lentivirus vector with a conditional packaging system. J. Virol. 72, 8463-8471 (1998).
  26. Nakamura, M. High frequency class switching of an IgM+ B lymphoma clone CH12F3 to IgA+ cells. Int. Immunol. 8, 193-201 (1996).
  27. Muramatsu, M. Specific expression of activation-induced cytidine deaminase (AID), a novel member of the RNA-editing deaminase family in germinal center B cells. J. Biol. Chem. 274, 18470-18476 (1999).
check_url/fr/3573?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Upton, D. C., Unniraman, S. Assessing Somatic Hypermutation in Ramos B Cells after Overexpression or Knockdown of Specific Genes. J. Vis. Exp. (57), e3573, doi:10.3791/3573 (2011).

View Video