ΓH2AX ve 53BP1 oluşumu ve DNA çift iplikli kırılmalara tamiri analiz etmek için ayirt mikroskobu
Summary
Bu el yazması bir iletişim kuralı tarafından γH2AX ve 53BP1 ayirt mikroskobu DNA çift iplikli kırılmalara analiz için sağlar.
Abstract
DNA çift iplikli kırılmalara (DSB) ciddi DNA lezyonlardir. Oluşumu ve DSB tamiri analizi araştırma alanlarına genom bütünlük, genotoxicity, radyasyon biyolojisi, yaşlanma, kanser ve ilaç geliştirme de dahil olmak üzere geniş bir yelpazede uygun olur. DSB yanıt olarak, Histon H2AX serin 139 ayrı nükleer foci tespit şekillendirme birkaç megabase çiftleri bir bölgede, ayirt mikroskobu tarafından fosforile. Buna ek olarak, 53BP1 (p53 bağlayıcı protein 1) başka bir önemli DSB-duyarlı protein DSB tamiri katılarak nonhomologous sonu-homolog rekombinasyon önlenmesi ise teşvik olduğunu. ΓH2AX ve 53BP1 belirli fonksiyonları göre γH2AX ve 53BP1 ayirt mikroskobu ile kombine analizi DSB ayrıntılı bir analiz için makul bir yaklaşım olabilir. Bu el yazması teknik gerçekleştirmek için metodik notları ile desteklenmiş bir adım adım iletişim kuralı sağlar. Özellikle, hücre döngüsünün etkisi γH2AX foci örgülerine hücre kültürünü NHDF normal fibroblastlar içinde gösterilmiştir. Ayrıca, γH2AX resimde değeri bir biyomarker olarak sağlıklı bir bireyin ışınlanmış x-ray lenfosit tasvir edilir. Son olarak, genetik istikrarsızlık tarafından γH2AX ve 53BP1 ayirt mikroskobu hücrelerdeki CD34 + olan bir hastanın akut myeloid lösemi soruşturma.
Introduction
DNA sürekli zarar görmüş endojen tarafından (örneğin, çoğaltma stres, Reaktif oksijen türleri, DNA’ın iç istikrarsızlık) ve eksojen (örneğin, kimyasal radikaller, ışınlama) (Resim 1)1,2 kaynakları ,3,4. DNA hasarı arasında DNA çift iplikli kırılmalara (DSB) özellikle ciddi lezyonlardir ve hücre ölümü veya karsinojenezis neden olabilir. Yaklaşık 50 DSB hücre ve hücre döngüsü5başına ortaya çıkabilir. Memeli hücrelerinde homolog rekombinasyon (İK) ve nonhomologous sonu-katılma (NHEJ) DSB (Şekil 2) tamiri için büyük yollar olarak geliştirilmiştir. Saat geç S/G2 aşamasında oluşur ve sağlam bir kız kardeşi kullanır Kromatit potansiyel olarak hatasız onarım için bir şablon olarak. Baz çifti eklendiğinde veya kırık uçları ligasyonu önce rezeke karşılık, hücre döngüsü boyunca aktif ve potansiyel olarak mutajenik NHEJ. Buna ek olarak, alternatif son katılma NHEJ eksikliği6,7durumunda yavaş mutajenik yedekleme onarım mekanizması olarak meşgul olabilir.
DSB fosforilasyon Histon H2AX serin 139 birkaç megabase çiftleri her DSB çevresinde bir bölgede, bir neden. Şekillendirme nükleer resimde γH2AX foci adlı ve ayirt mikroskobu8tarafından algılanabilir. ΓH2AX daha fazla DSB-duyarlı protein alımı teşvik ve Kromatin remodeling, DNA tamiri ve sinyal iletim9ilgilenmektedir. Her γH2AX odak tek bir DSB temsil etmek için kabul edilir gibi DSB miktar ayirt mikroskobu tarafından hangi kanser hücre satırları ve hasta örnekleri10,11, göstermiş olduğu, mümkün 12 , 13 , 14. 53BP1 (p53 bağlayıcı protein 1) DSB onarım arabuluculuk içinde başka bir anahtar protein olduğunu. DSB-duyarlı proteinler, denetim noktası sinyal ve DSB biter15synapsis istihdamı ilgilenmektedir. Buna ek olarak, 53BP1 DSB onarım yolu seçiminde kritik bir rol oynamaktadır. İK EngellediBRÜKSEL16iken NHEJ doğru DSB tamiri tetikler. ΓH2AX ve 53BP1 DSB tamir hakiki fonksiyonları göz önüne alındığında, γH2AX ve 53BP1 ayirt mikroskobu tarafından eş zamanlı analiz oluşumu ve DSB tamiri kesin çözümleme için yararlı bir yöntem olabilir.
Bu el yazması ayirt mikroskobu, γH2AX ve 53BP1 hücre çekirdeği içinde gerçekleştirmek için adım adım bir protokol sağlar. Özellikle, teknik hücre kültürünü NHDF, x-ışını ışınlanmış lenfositler sağlıklı bir bireyin ve CD34 + bir hastada akut myeloid lösemi hücrelerinin normal fibroblastlar uygulanır. Yöntem ayrıntıları sunulan sonuçları bağlamında dikkat çekti.
Protocol
Representative Results
Discussion
ΓH2AX ve 53BP1 ayirt mikroskobu oluşumu ve DSB tamiri araştırma konuları geniş bir yelpazede yapılan analiz etmek için kullanışlı bir yöntemdir. Deneyler sonucu etkileyen kritik hücre döngüsünün fiksasyon ve permeabilization hücrelerinin antikor ve donanım seçimi ve floresan mikroskop bilgisayar yazılımı için kullanılan ajanlar aşamasında parametreleridir.
Hücre döngüsünün etkisi γH2AX foci örgülerine katlanarak büyüyen hücre kültürünü NHDF normal fibr…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Proje Alman Jose Carreras lösemi Vakfı (DJCLS 14 R/2017) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| RPMI medium | Sigma-Aldrich | R0883 | Medium for cell culture |
| Heparin sodium | ratiopharm | PZN 3029843 | Heparin 5,000 I.U. / mL |
| Sodium chloride solution 0.9% | B. Braun | PZN 1957154 | Component of the anticoagulant stock solution |
| Ficoll-Paque Premium | GE Healthcare | 17-5442-02 | Medium for isolation of mononuclear cells |
| Trypsin solution 10X | Sigma-Aldrich | 59427C | Enzyme for dissociation of fibroblasts in cell culture |
| CD34 MicroBead Kit | Miltenyi Biotec | 130-046-702 | Isolation of CD34+ myeloid progenitor cells |
| Diagnostic microscope slides | Thermo Scientific | ER-203B-CE24 | Microscope slides |
| Megafuge 1.0 R | Heraeus | 75003060 | Tabletop centrifuge |
| Cytospin device | |||
| Lid | Heraeus | 76003422 | Lid for working without micro-tubes |
| Cyto container | Heraeus | 75003416 | Cyto container with 2 conical bores |
| Clip carrier | Heraeus | 75003414 | Carrier for holding a cyto container and a slide |
| Support insert | Heraeus | 75003417 | Support insert for holding a clip carrier |
| Triton X-100 (Octoxinol 9) | Thermo Scientific | 85112 | Detergent for permeabilization of cell membranes |
| Potassium hydroxide solution 1M | Merck Millipore | 109107 | Necessary for preparing the paraformaldehyde solution |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | Fixation agent |
| Phosphate buffered saline | Sigma-Aldrich | D8537 | Balanced salt solution |
| Chemiblocker | Merck Millipore | 2170 | Blocking agent |
| Mouse monoclonal anti-γH2AX antibody (JBW301) | Merck Millipore | 05-636 | Primary antibody for detection of γH2AX |
| Polyclonal rabbit anti-53BP1 antibody (NB100-304) | Novus Biologicals | NB100-304 | Primary antibody for detection of 53BP1 |
| Alexa Fluor 488-conjugated goat anti-mouse antibody | Invitrogen | A-11001 | Secondary antibody |
| Alexa Fluor 555-conjugated goat anti-rabbit antibody | Invitrogen | A-21428 | Secondary antibody |
| Vectashield mounting medium | Vector Laboratories | H-1200 | Contains DAPI for staining of DNA |
| Axio Scope.A1 | Zeiss | 490035 | Fluorescence microscope |
| Cool Cube 1 CCD camera | Metasystems | H-0310-010-MS | Camera system for digital recording |
| Isis software | Metasystems | Not applicable | Microscope software |
Riferimenti
- Hoeijmakers, J. H. Genome maintenance mechanisms for preventing cancer. Nature. 411 (6835), 366-374 (2001).
- Lindahl, T. Instability and decay of the primary structure of DNA. Nature. 362 (6422), 709-715 (1993).
- Zeman, M. K., Cimprich, K. A. Causes and consequences of replication stress. Nat Cell Biol. 16 (1), 2-9 (2014).
- . Biological effects of low doses of ionizing radiation: A fuller picture Available from: https://www.iaea.org/sites/default/files/36405843745.pdf (1994)
- Vilenchik, M. M., Knudson, A. G. Endogenous DNA double-strand breaks: production, fidelity of repair, and induction of cancer. Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (22), 12871-12876 (2003).
- Simsek, D., Jasin, M. Alternative end-joining is suppressed by the canonical NHEJ component Xrcc4-ligase IV during chromosomal translocation formation. Nat Struct Mol Biol. 17 (4), 410-416 (2010).
- Weinstock, D. M., Brunet, E., Jasin, M. Formation of NHEJ-derived reciprocal chromosomal translocations does not require Ku70. Nat Cell Biol. 9 (8), 978-981 (2007).
- Rogakou, E. P., Pilch, D. R., Orr, A. H., Ivanova, V. S., Bonner, W. M. DNA double-stranded breaks induce histone H2AX phosphorylation on serine 139. J Biol Chem. 273 (10), 5858-5868 (1998).
- Scully, R., Xie, A. Double strand break repair functions of histone H2AX. Mutat Res. 750 (1-2), 5-14 (2013).
- Walters, D. K., et al. Evidence for ongoing DNA damage in multiple myeloma cells as revealed by constitutive phosphorylation of H2AX. Leukemia. 25 (8), 1344-1353 (2011).
- Yu, T., MacPhail, S. H., Banath, J. P., Klokov, D., Olive, P. L. Endogenous expression of phosphorylated histone H2AX in tumors in relation to DNA double-strand breaks and genomic instability. DNA Repair (Amst). 5 (8), 935-946 (2006).
- Sedelnikova, O. A., Bonner, W. M. GammaH2AX in cancer cells: a potential biomarker for cancer diagnostics, prediction and recurrence. Cell Cycle. 5 (24), 2909-2913 (2006).
- Chen, E., et al. JAK2V617F promotes replication fork stalling with disease-restricted impairment of the intra-S checkpoint response. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (42), 15190-15195 (2014).
- Popp, H. D., et al. Increase of DNA damage and alteration of the DNA damage response in myelodysplastic syndromes and acute myeloid leukemias. Leuk Res. 57, 112-118 (2017).
- Panier, S., Boulton, S. J. Double-strand break repair: 53BP1 comes into focus. Nat Rev Mol Cell Biol. 15 (1), 7-18 (2014).
- Escribano-Diaz, C., et al. A cell cycle-dependent regulatory circuit composed of 53BP1-RIF1 and BRCA1-CtIP controls DNA repair pathway choice. Mol Cell. 49 (5), 872-883 (2013).
- Boyum, A. Separation of White Blood Cells. Nature. 204, 793-794 (1964).
- Boyum, A. Isolation of mononuclear cells and granulocytes from human blood. Isolation of monuclear cells by one centrifugation, and of granulocytes by combining centrifugation and sedimentation at 1 g. Scand J Clin Lab Invest Suppl. 97, 77-89 (1968).
- Bain, B., Pshyk, K. Enhanced reactivity in mixed leukocyte cultures after separation of mononuclear cells on Ficoll-Hypaque. Transplant Proc. 4 (2), 163-164 (1972).
- Popp, H. D., et al. Leukocyte DNA damage after reduced and conventional absorbed radiation doses using 3rd generation dual-source CT technology. Eur J Radiol Open. 3, 134-137 (2016).
- Rothkamm, K., Balroop, S., Shekhdar, J., Fernie, P., Goh, V. Leukocyte DNA damage after multi-detector row CT: a quantitative biomarker of low-level radiation exposure. Radiology. 242 (1), 244-251 (2007).
- Lobrich, M., et al. In vivo formation and repair of DNA double-strand breaks after computed tomography examinations. Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (25), 8984-8989 (2005).
- Jamur, M. C., Oliver, C. Cell fixatives for immunostaining. Methods Mol Biol. 588, 55-61 (2010).
- Jamur, M. C., Oliver, C. Permeabilization of cell membranes. Methods Mol Biol. 588, 63-66 (2010).
- Rothkamm, K., Lobrich, M. Evidence for a lack of DNA double-strand break repair in human cells exposed to very low x-ray doses. Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (9), 5057-5062 (2003).
