Introduction
Роговичные эпителиальные клетки (CECS) непрерывно пролил в слезную пленку, в то время как они одновременно заменяются клетками из лимба и роговицы эпителиальных базальных слоев. 1 Различные внешние факторы стресса могут вызывать апоптоз и слущивание центральноевропейских стран. 2 В белки теплового шока (HSP) высоко консервативны и могут быть разделены на два семейства в соответствии с размером молекул. 3 Наибольший семейство HSP включает HSP90, HSP70 и HSP60, а меньшая семейство включает в себя Hsp27. 4 фосфорилирование HSP27 , как известно, играют важную роль в выживании клеток и необходима для миграции клеток из - за роли этого белка в актина ремоделирования. 5-7 Поэтому мы попытались проверить потенциальную роль Hsp27 фосфорилирования в миграции ЦИК и апоптоза в модели в пробирке эпителиального заживления раны.
РНК-интерференция (RNAi) с использованием либо небольших или коротких интерферирующих РНК (миРНК) имеет GEnerated интерес как фундаментальной и прикладной биологии, так как она потенциально позволяет получить выражение любого интересующего гена быть разобранной. 8 При этом мы использовали Hsp27 конкретных миРНК для оценки вклада HSP27 в ЦИК заживление ран и апоптоза. Традиционные методы RNAi для генной нокдаун в клетках используют синтетические дуплексы РНК, в том числе двух немодифицированных 21-мерными олигонуклеотидами, которые могут быть собраны для создания миРНК. RNAi миРНК, которые мы использовали в этом настоящем исследовании является простой и высокоэффективный метод для трансфекции клеток, и этот реагент работает с различными линии иммортализованных клеток. В этом настоящем исследовании мы демонстрируем методы, используемые для этого анализа, в том числе анализа нуля индуцированной направленной раны, вестерн-блоттинга, трансфекции миРНК анализа, иммунофлуоресценции и проточной цитометрии.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Клеточная линия
- Культура 10 6 теломеразы-увековечен эпителиальные клетки роговицы человека (HCECs) в 6-луночного планшета (плотность: 1039,9 клеток / мм 2) в 37 ° C инкубаторе с 5% CO 2 атмосферы с использованием бронхиальную среду для роста эпителий (BEGM) до они достигают 95% слияния.
2. Вестерн-блот-анализ после создания эпителиальной Скретч Раны
- Серия стерильный 200 мкл пипетки по всей поверхности скважины сливающихся культивируемых HCECs четыре раза в блюдо в кабинете биологической безопасности (класс II, тип А2) и инкубировать HCECs отдельно в 37 ° C инкубаторе с 5% атмосфере СО 2 в течение 1, 5, 10, 30, 60 и 120 мин.
- Используйте один 6-луночного планшета для шести различных образцов в зависимости от времени инкубации после роговичного эпителиального ранению.
- Промыть раненным HCEC монослоев три раза 1x PBS, а затем добавляют 2,0 мл BEGM в каждую лунку.
- Отделить HCECs с использованием 2мл 0,25% трипсина-этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) на лунку в течение 5 мин, центрифуге при 900 х г в течение 5 мин в 15 мл пробирку, и аспирата трипсин-ЭДТА с использованием 1 мл пипетки.
- Приостановка HCECs с 1 мл 1x PBS и передавать их в 1,5 мл трубки.
- Центрифуга HCECs при 10000 мкг в течение 15 секунд и аспирата 1x PBS с использованием 1 мл пипетки.
- Ресуспендируют HCECs в 100 мкл охлажденного льдом буфера для лизиса (10 мМ Трис, 10 мМ NaCl, 2 мМ ЭДТА, 25 мМ NaF, 2 мМ Na 3 VO 4, 1 мМ фенилметансульфонилфторид [ФМСФ], ингибиторы протеазы [1 мкМ пепстатина А, 1 мкМ лейпептина и 0,1 мкМ апротинина] и 0,5% Тритон Х-100 [рН 7]) и хорошо перемешать.
- Инкубируйте клетки в течение 30 мин на льду, чтобы вызвать лизис клеток.
- Центрифуга лизатов при 4 ° С при 10000 х г в течение 15 мин, а затем передать супернатанты на свежий 1,5 мл пробирки (90 мкл аликвоты) и хранить их при температуре -80 ° С.
- Определение общей концентрации белка клеточных лизатов с использованием пр Bradfordotein анализ. 9
- Нагрузка 30 мкг общего белка клеточные в акриламидном геле, 10% или 12% для электрофореза додецилсульфата натрия в полиакриламидном геле (SDS-PAGE), а затем электрофоретически перенос разделенных полос белка на нитроцеллюлозных фильтрах с током 200 мА в течение 1 ч при 4 ° с использовать в Вестерн-блот-анализах.
- Блок нитроцеллюлозный фильтр мембраны с 5% обезжиренным молоком в Трис-буферном солевом растворе с Tween 20 (TBST) в течение 1 часа, добавляют первичный кроличьи поликлональные антитела против нефосфорилированный HSP27 (1: 1000 разведение) или первичный кроличьи поликлональные антитела против фосфорилированного HSP27 (1 : 1000 разбавление) в 5% бычьего сывороточного альбумина (БСА) и инкубируют в течение ночи мембраны при 4 ° с на качалке.
- Обнаружение иммунореактивных полос с использованием конъюгированного с пероксидазой хрена козьих антител против кроличьего (1: 10000 разведение) в 5% бычьего сывороточного альбумина, после промывки в течение 10 мин 3 раза TBST.
- Инкубируйте мембраны в вестерн-блоттинга люминола реагентов (6-7 мл на 10 см × 5 см мембраны) в течение 1 мин при комнатной температуре.
- Удалить мембрану из раствора реагента, удалить лишнюю жидкость с абсорбирующим полотенцем, и место в защитном пластиковом листе.
- Работая в темной комнате с безопасным светом, поместите покрытый мембраной в кассете пленки с боковой белком лицевой стороной вверх.
- Поместите рентгеновскую пленку поверх мембраны и подвергают в течение 1 мин.
3. миРНК Трансфекция Анализ 10
- HCECs культуре 5 × 10 5 клеток / лунку в 6-луночный планшет в 37 ° C инкубаторе с 5% CO 2 атмосферы с использованием BEGM , пока они не достигнут 95% слияния.
- Развести трансфекции реагента (2,5 или 7,5 мкл) с 100 мкл уменьшенные сыворотки среды для трансфекции (коэффициент разбавления составлял 41 или 14.3) и растворения HSP27-специфических и вскарабкался управления миРНК в 100 мкл восстановленного сыворотки среды для создания 10 или 50 нМ HSP27 специфические и пополз управления миРНК.
- Смешайте 100 мкм; Л раствора киРНК с 100 мкл разбавленного реагента для трансфекции (соотношение 1: 1) и инкубировать смесь в течение 15 мин при комнатной температуре.
- Добавьте миРНК-липидных комплексов с клетками. Затем через 4 ч Смена носителя для завершения BEGM и инкубировать клетки в течение 2-х дней при 37 ° С.
- Анализ трансфектированных клеток с помощью вестерн-блоттинга, как описано в разделах 4.1 до 4.7.
4. Вестерн - блот - анализа для миРНК-трансфецированных клеток 11
- Экстракт HSP27-специфичны и вскарабкался управления миРНК-трансфицировали HCECs в кабинете биологической безопасности с использованием 100 мкл ледяной буфер для лизиса (10 мМ Трис, 10 мМ NaCl, 2 мМ этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), 25 мМ NaF, 2 мМ Na 3 VO 4, 1 мМ фенилметансульфонилфторид (ФМСФ), ингибиторы протеазы, и 0,5% Тритон Х-100, рН 7).
- Инкубируйте клетки в течение 30 мин на льду, чтобы вызвать лизис клеток.
- Гранул лизатов при 10000 х г в течение 15 мин, а затем передать супернатанты на свежую 1,5 мл ваннеэс (90 мкл аликвоты) и хранить их при температуре -80 ° C.
- Определение концентрации белка лизатов клеток с использованием анализа Брэдфорда. 9
- Загружают образцы с равным количеством суммарных белков клеток на акриламидном геле 10% или 12%, подвергают гель на SDS-PAGE, и электрофоретически передавать разделенные полосы белка на нитроцеллюлозные фильтры с током 200 мА в течение 1 часа при 4 ° С до используют в Вестерн-блот-анализах.
- Блок нитроцеллюлозный фильтр мембраны с 5% обезжиренным молоком в Трис-буферном солевом растворе с Tween 20 (TBST) в течение 1 ч, добавляют первичные антитела против фосфорилированного и нефосфорилированном HSP27 (1: 1000 разведение), фосфорилированного Akt (1: 1000 разведение), нефосфорилированный Akt (1: 1000 разведение, использовали в качестве маркера для выживания клеток), Bcl-2-ассоциированных Х белок (1: 1000 разведение, использовали в качестве про-апоптотических белков) и глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназы (GAPDH; 1 : 200 разбавление, использовали в качестве контроля нагрузки) в 5% бычьего сывороточного альбумина (БСА), иинкубировать мембраны в течение ночи при 4 ° С на качалке.
- Обнаружение иммунореактивных полос с использованием конъюгированного с пероксидазой хрена козьих антител против кроличьего (1: 10000 разведение) в 5% бычьего сывороточного альбумина, после промывки 3 раза TBST, 10 мин каждой промывке.
- Инкубируйте мембраны в вестерн-блоттинга люминола реагентов (6-7 мл на 10 см × 5 см мембраны) в течение 1 мин при комнатной температуре.
- Удалить мембрану из раствора реагента, удалить лишнюю жидкость с абсорбирующим полотенцем, и место в защитном пластиковом листе.
- Работая в темной комнате с безопасного света, поместите покрытую мембрану в пленку кассеты стороной белка лицевой стороной вверх.
- Поместите рентгеновскую пленку на верхней стороне мембраны и выставить в течение 1 мин.
5. Скретч-индуцированной Направленная Ранение Анализ Оценка миграции клеток 12
- В кабинете биологической безопасности, сделать рану путем перетаскивания стерильной пипетки по всей поверхности скважины сливающихся культурHSP27 конкретных миРНК-трансфицировали или яичница управления миРНК-трансфицировали HCECs.
- Сразу после ранения, промыть клетки дважды с 1x фосфатным буферным раствором (PBS) и поддерживать их в BEGM культурах в 37 ° C инкубаторе с 5% атмосфере СО 2 в течение 24 ч после ранения.
- Сфотографировать HCEC изображений с использованием прямой микроскоп при увеличении 100X 24 ч после ранения и выполнить фоне уплощение с помощью фильтра Команда в области программного обеспечения для анализа изображений.
- С помощью команды Select измерения, определить область интереса (AOI) с тем же размером многоугольной формы, которые могут охватывать перпендикулярно от конца до конца начальной раны, и определить три различных AOI в раненой области каждого образца.
- Автоматически подсчитать количество ячеек в каждой области, используя Count / размер опции меню Measure.
6. Проточная цитометрия Анализ Апоптоз
- Культура HSP27 специфичные миРНК-трансфицировали и контIRNA трансфицируются HCECs , содержащие каждый 10 нМ миРНК в концентрации 5 × 10 5 клеток / лунку в 6-луночные планшеты , пока клетки не достигают 95% слияния в 37 ° C инкубаторе с 5% атмосфере СО 2 в BEGM.
- Отделить HCECs с использованием 2 мл 0,25% трипсин-ЭДТА на лунку в течение 5 мин, центрифугируют при 900 х г в течение 5 мин в 15 мл пробирку, и аспирата трипсин-ЭДТА с использованием 1 мл пипетки.
- Промыть клетки дважды холодным PBS , а затем клетки вновь суспендируют в 1X связывающем буфере (0,1 М HEPES / NaOH [рН 7,4], 1,4 М NaCl, и 25 мМ CaCl 2) при концентрации 10 6 клеток / мл.
- Передача 100 мкл суспензии клеток (1 × 10 5 клеток) в культуральную пробирку 5 мл.
- Добавить 5 мкл флуоресцеин изотиоцианат-конъюгированный аннексина V и йодид пропидий 5 мкл.
- Осторожно вихре клетки и инкубировать их в течение 15 мин при комнатной температуре в темноте.
- Добавить 200 мкл 1х буфера для связывания в каждую пробирку и анализируют клетки потоком Cytometer в течение 1 часа.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Выражение фосфорилированного HSP27 значительно увеличилось в 5, 10, и 30 мин после того, как царапины телесных повреждений по сравнению с разматывать HCECs 13. Вестерн - блот - анализ показал , что экспрессия фосфорилированной HSP27 и фосфорилированного Akt оба были значительно снижены, тогда как экспрессия Bax была значительно увеличена в Hsp27 специфических киРНК-трансфецировали HCECs (рис 1A-E). Выражение фосфорилируется HSP27 был уменьшен на 30% и 40% в 10 нМ и 50 нМ HSP27 специфических миРНК-трансфицировали клетки, соответственно, по сравнению с контрольными миРНК-трансфецированных клеток, но выражение фосфорилированного Hsp27 не был уменьшенной (рис 1A-B ). Кроме того, выражение нефосфорилированный HSP27 была снижена на 20% и 30% в 10 нМ и 50 нМ HSP27 специфических миРНК трансфицированные клетки, соответственно, но выражение нефосфорилированный HSP27 была не снижена (Рисунок 1А и C </ Сильный>).
Направленный анализ ранении царапать-индуцированное показал , что через 24 часа после ранения, HSP27-специфических киРНК-трансфицированных клеток при 10 и 50 нМ отмечались уменьшение миграции (Рисунок 2). Кроме того, HSP27-специфичные миРНК-трансфицировали HCECs подверглись более апоптотической и некротической гибели клеток по сравнению с контрольными вскарабкался миРНК-трансфицированных клеток методом проточной цитометрии (рисунок 3).
Рисунок 1. Анализ Вестерн - блот с использованием антител против фосфорилированного HSP27 (п-Hsp27), нефосфорилированный HSP27 (не-п-HSP27), фосфорилированного Akt (п-Akt) в качестве маркера клеточного выживания, не фосфорилируется Akt (не п-Akt), Bcl-X 2eassociated белок (Бакс) в качестве про-апоптотических белков, и GAPDH (а). Выражение фосфорилированного и nonphosphorylated HSP27 и фосфорилируется Akt значительно снизилась (В - D), тем не менее, экспрессия Bax значительно увеличилась в Hsp27 специфических киРНК-трансфецировали HCECs (Е), по сравнению с наблюдаемым в контрольной киРНК-трансфицированных клетках (все р <0,05). Выражение фосфорилируется HSP27 был уменьшен на 30% и 40% в 10 нМ и 50 нМ HSP27 специфических миРНК-трансфецированных клеток по сравнению с притворным контролем, соответственно, но выражение фосфорилируется HSP27 не была снижена в 10 нМ и 50 нМ управления миРНК -transfected клетки (B). **, *; †, ††; ‡, ‡‡; §, §§: статистически значимые различия между группами (р <0,05). Столбики ошибок обозначают стандартное отклонение (SD). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
![фигура 2](http://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/54280/54280fig2.jpg)
Рисунок 2. Царапина-индуцированное направленного анализа ранив для оценки миграции клеток после ранения в миРНК-трансфицировали HCECs. Рану царапина был создан в контроле и HSP27-специфических киРНК-трансфицированных клетках (А). Клетки были удалены из «вытаскивали» областей. Через 24 часа после ранения, 10 и 50 нМ Hsp27 специфических киРНК-трансфецированных клеток выставлены более низкие количества мигрирующих клеток по сравнению с 10 и 50 контрольных нМ миРНК-трансфицированных клетках (В). ** И * указывают на статистически значимые различия между группами (р <0,05). Данные представлены в виде средних значений ± стандартные отклонения. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
<бр /> Рисунок 3. Проточная цитометрия 50 нМ вскарабкался управления миРНК и HSP27-специфических киРНК трансфицируются эпителиальных клеток роговицы человека (HCECs) , меченного аннексина V и PI (А и В). Процент от общего числа клеток в квадрантах соответствует ранних апоптотических клеток (аннексина V-положительные, так и ПИ-негативных клеток, В4, внизу справа), в конце апоптотических клеток (аннексина V-положительные и ПИ-положительных клеток, Q2, верхний правый), и отмершие клетки (аннексина V-отрицательных и PI-положительных клеток, Q1, верхний левый). Hsp27 конкретных миРНК-трансфекцию HCECs имели более апоптический и некротической гибели клеток , чем контроль миРНК-трансфецированных клеток. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют никаких финансовых или имущественных интересов, в каких-либо материалов или методов, упомянутых в данном исследовании.
Acknowledgments
Это исследование было поддержано Исследовательского Гранта Student (13-14) из Университета Ульсан колледжа медицины, Сеул, Корея и грант (2014-464) из Асан института наук о жизни, Сеул, Корея.
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Biological safety cabinet | CHC LAB Co.Ltd, Daejeon, Republic of Korea | CHC-777A2-06 | Class II, Type A2 |
Stealth RNAi™ siRNA | Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA | RNAi siRNA; scrambled control-siRNA and HSP27-specific siRNA | |
BEGMTM | Lonza, Inc., Walkersville, MD | CC-3171, CC4175 | Bronchial epithelium growth medium |
Protease inhibitor | Sigma-Aldrich, Inc., St. Louis, MO | P8340 ,P7626 | 1 μM Pepstatin A, 1 μM Leupeptin, 0.1 μM Aprotinin |
Bradford protein assay | Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA | #500-0001 | Bradford protein assay |
Nitrocellulose filters | Amersham, Little Chalfont, UK | RPN3032D | Western blotting membrane |
Non-phosphorylated HSP27 | Abcam Inc., Cambridge, MA | ab12351 | 1:1,000 dilution (Total HSP27) |
Phosphorylated HSP27 (Ser85) | Abcam Inc., Cambridge, MA | ab5594 | 1:1,000 dilution HSP27 was phosphorylated at Ser85 |
Lipofectamine® RNAiMAX reagent | Invitrogen, Carlsbad, CA | 13-778-075 | Transfection reagent |
Phosphorylated Akt (Ser473) | Cell Signaling Technology, Danvers, MA | No. 4060 | 1:1,000 dilution Akt was phosphorylated at Ser473 (cell survival marker) |
Non-phosphorylated Akt | Cell Signaling Technology, Danvers, MA | No. 4061 | 1:1,000 dilution (Total Akt) |
Bcl-2-associated X protein | Cell Signaling Technology, Danvers, MA | No. 4062 | 1:1,000 (anti-apoptotic protein marker) |
GAPDH | Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA | No. 4063 | 1:1,000 loading control marker (house keeping gene) |
Horseradish peroxidase-conjugated goat anti-rabbit antibodies | Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA | NCI1460KR | 1:10,000 dilution |
OPTI-MEM | Invitrogen, Carlsbad, CA | 31985 | reduced serum medium for transfection |
Image analysis software | Olympus, Inc., Tokyo, Japan | Image-Pro Plus 5.0 | |
Skimed milk powder | Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlstruhe, Germany | T145.2 | |
Tris | Amresco LCC, Inc. Solon, OH | No-0497 | |
Sodium Chloride | Amresco LCC, Inc. Solon, OH | No-0241 | |
Six well culture plate | Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA | 140675 | 35.00 mm diameter / well |
24-well culuture dish | Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA | 142475 | |
Orbital shaker | N-Bioteck, Inc., Seoul, South Korea | NB1015 | |
Bovine serum albumin | Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA | sc-2323 | |
BDFACSCantoTM II | BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ | Flow cytometry | |
X-Ray Film | Kodak, Rochester, NY | Medical X-Ray Cassette with Green 400 Screen | |
western blotting luminol reagent | Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA | sc-2048 | |
FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit I | BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ | 556547 |
References
- Dua, H. S., Gomes, J. A., Singh, A.
Corneal epithelial wound healing. Br. J. Ophthalmol. 78 (5), 401-408 (1994). - Estil, S., Primo, E. J., Wilson, G. Apoptosis in shed human corneal cells. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 41 (11), 3360-3364 (2000).
- Guay, J., et al. Regulation of actin filament dynamics by p38 map kinase-mediated phosphorylation of heat shock protein 27. J. cell. Sci. 110, Pt 3 357-368 (1997).
- Park, J. W., et al. Differential expression of heat shock protein mRNAs under in vivo glutathione depletion in the mouse retina. Neurosci. Lett. 413 (3), 260-264 (2007).
- Rane, M. J., et al. Heat shock protein 27 controls apoptosis by regulating Akt activation. J. Biol. Chem. 278 (30), 27828-27835 (2003).
- Shin, K. D., et al. Blocking tumor cell migration and invasion with biphenyl isoxazole derivative KRIBB3, a synthetic molecule that inhibits Hsp27 phosphorylation. J. Biol. Chem. 280 (50), 41439-41448 (2005).
- Jain, S., et al. Expression of phosphorylated heat shock protein 27 during corneal epithelial wound healing. Cornea. 31 (7), 820-827 (2012).
- Alekseev, O. M., Richardson, R. T., Alekseev, O., O'Rand, M. G. Analysis of gene expression profiles in HeLa cells in response to overexpression or siRNA-mediated depletion of NASP. Reprod. Biol. Endocrinol. 7, 45 (2009).
- Park, H. Y., Kim, J. H., Lee, K. M., Park, C. K. Effect of prostaglandin analogues on tear proteomics and expression of cytokines and matrix metalloproteinases in the conjunctiva and corea. Exp. Eye. Res. 94 (1), 13-21 (2012).
- Voegeli, T. S., Currie, R. W. siRNA knocks down Hsp27 and increases angiotensin II-induced phosphorylated NF-kappaB p65 levels in aortic smooth muscle cells. Inflamm. Res. 58 (6), 336-343 (2009).
- Shi, B., Isseroff, R. R. Arsenite pre-conditioning reduces UVB-induced apoptosis in corneal epithelial cells through the anti-apoptotic activity of 27 kDa heat shock protein (HSP27). J. Cell. Physiol. 206 (2), 301-308 (2006).
- Shen, E. P., et al. Comparison of corneal epitheliotrophic capacity among different human blood-derived preparations. Cornea. 30 (2), 208-214 (2011).
- Song, I. S., et al. Heat shock protein 27 phosphorylation is involved in epithelial cell apoptosis as well as epithelial migration during corneal epithelial wound healing. Exp Eye Res. 118 (1), 36-41 (2014).