2012年10月21日
检测了ACF染色质重塑因子在E4orf4诱导的细胞死亡中的作用。该实验方案包括筛选在强力霉素处理下可诱导性敲低ACF亚基Acf1和SNF2h的细胞克隆,并利用DAPI染色法测定在可诱导细胞系中E4orf4诱导的细胞死亡。
以下实验的总体目标是观察ACF1或SNF2H基因敲低对E4orf4诱导的细胞死亡的影响。该目标通过构建细胞系来实现:在这些细胞系中,通过添加多西环素条件性激活ACF1或SNF2H的shRNA表达,从而导致ACF1或SNF2H蛋白水平降低;第二步,对已获得的细胞系进行处理,一部分用多西环素处理以降低ACF1或SNF2H的表达,另一部分则不作处理。
为了研究ACF1或SNF2H对E4OR4诱导的细胞死亡的影响,在表达或不表达S-H-R-N-A抗性ACF1或SNF2H的细胞中检测了E4OR4的表达。通过JY检测法计数具有凋亡形态的细胞核,获得的结果显示了ACF1或SNF2H水平对E4OR4毒性的效应。该技术相较于其他方法(如RNA的瞬时转染)的主要优势在于,所有细胞均表达S-H-R-N-A,且与传统质粒共表达的细胞比例更高。该方法不仅有助于揭示E4OR4诱导细胞死亡的潜在机制,还可应用于其他促凋亡蛋白的研究。
除了Ana Lafe之外,我实验室的另一位研究人员也将演示该实验的部分操作步骤。首先,为建立可诱导的细胞系,将T-Rex 293细胞以约每10厘米培养皿5×10⁶个细胞的密度接种于8 mL含有血清的DMEM培养基中,培养基中不得含有四环素,并添加5 µg/mL的blaster aside。将培养皿置于37°C、5% CO₂条件下孵育过夜。次日,在转染前更换为8 mL新鲜培养基。用于转染的质粒为P-superior-neo-plus-GFP质粒,该质粒编码ACF1或SNF2H-S-H-R-N-A,其表达由四环素可诱导的H1启动子驱动;同时包含新霉素抗性基因与GFP的融合基因,该融合基因由组成型PGK启动子驱动表达。
将10微克质粒DNA加入500微升150毫摩尔氯化钠溶液中,涡旋混匀。然后将jet PY试剂按每微克DNA加2微升的比例加入另一含有500微升150毫摩尔氯化钠溶液的离心管中,涡旋混匀。将jet PIE溶液加入DNA中,通过涡旋充分混匀。
室温孵育15分钟。15分钟后,将DNA复合物轻轻加入含有70%至80%融合度的10厘米培养皿中。次日混合T-Rex 293细胞。
在此示例中,将培养基更换为含有每毫升 500 微克 G four 18 的 DMEM 选择性培养基,方法同前。接下来两周内持续观察细胞,并每三至四天更换一次新鲜的选择性培养基,直至出现细胞克隆。
用肉眼识别菌落,并使用彩色标记笔在培养皿底部标记其位置。在显微镜下确认菌落是否充分分离。当菌落生长至无需显微镜即可观察到的大小时,即可进行分离。
为了确保该实验步骤的成功,在菌落分离过程中应选择分离良好的单个菌落。在无菌操作台中,吸除培养皿中的培养基,用 PBS 轻轻冲洗,并彻底吸净所有残留液体。
用移液枪反复吹打,向平板上的一个菌落加入3 µL含EDTA的0.25%胰蛋白酶溶液,直至细胞从平板上脱落。将细胞转移至24孔板中一个孔内的筛选培养基中。对平板上的其他多个菌落重复此操作。
将细胞在37摄氏度、5%二氧化碳条件下培养,直至细胞铺满孔板。随后将每个原始克隆的细胞分别传代至另一块12孔板中的三个孔中,并于次日继续培养过夜。向其中一块孔板的培养基中更换为含有1微克/毫升多西环素的培养基,该多西环素母液使用双蒸水配制。
将对照组培养板中的培养基更换为不含多西环素的培养基。将细胞在37摄氏度、5%二氧化碳条件下孵育72小时。随后收集一个经处理和一个未经处理孔中的细胞,进行蛋白质印迹分析,以确定ACF1或SNF2H基因敲低的效率,此处展示的是一个代表性结果。
该蛋白印迹使用 SNF2H 和 α-tubulin 的抗体进行染色,后者作为两个克隆的上样对照。克隆编号 4 和编号 5 在多西环素诱导后显示出 SNF2H 的显著降低,因此被选用于后续的基因敲低实验,该实验将在下一段中展示。
第三块培养板中的未处理细胞将用于扩增筛选出的细胞系,随后将这些细胞分装并冻存。为后续诱导ACF或SNF的基因敲低,需在10厘米培养板中使用选择性培养基培养H板细胞,并向其中一半的培养板加入浓度为每毫升1微克的多西环素,在37摄氏度、5%二氧化碳条件下孵育48至72小时。每组培养板需提供足够细胞用于12个6厘米培养板,其中每个时间点需设置两个重复用于DPI检测,另需各一个培养板用于每个样本的蛋白质印迹分析。
诱导后48至72小时,用胰蛋白酶消化各组细胞,计数后,将1.5×10⁶个细胞接种至每孔6厘米的培养皿中,培养基相同,根据需要加入或不加入多西环素。将细胞在37°C、5% CO₂条件下孵育过夜。次日,按指示转染细胞。
未处理和多西环素处理的细胞均以四种方式设置三个重复进行转染:第一种为转入空质粒以及表达GFP的质粒;第二种为空质粒与表达SHRA抗性ACF1-GFP或SNF2H-GFP的载体;第三种为转入编码E4的质粒以及表达GFP的质粒;第四种为转入编码E4(全部四种)的质粒与表达SHRA抗性ACF1-GFP或SNF2H-GFP的载体。转染后,将所有培养板置于37°C、5%二氧化碳条件下培养过夜。
在转染细胞后的次日,从每个样本的一个培养皿中提取蛋白质,用于 Western blot 分析,以确定 ACF1 或 SNF2H 是否被有效敲低,以及 E4F4 在不同样本中是否表达量相等。剩余的 16 个培养皿将用于 DPI 检测。在通风橱中,吸去用于 DPI 检测的培养皿中的培养基,并用 PBS 轻柔地清洗细胞。
加入1 mL用PBS配制的4%多聚甲醛溶液覆盖细胞,在室温下静置固定15分钟,期间不摇动。吸除多聚甲醛溶液,用PBS在室温下振荡洗涤5分钟。重复洗涤两次,共洗涤三次。第三次PBS洗涤后,加入80%乙醇(置于-20°C保存),于-20°C孵育至少1小时。
吸去乙醇,用 PBS 在室温下振荡洗涤细胞两次,每次 5 分钟;随后用含有 0.5% BSA 和 0.05% Tween 20(即 P-B-S-B-T)的 PBS 在室温下振荡洗涤一次,每次 5 分钟。振荡以防止非特异性抗体结合。在 1 毫升含有 10% 小牛血清的 P-B-S-B-T 缓冲液中,室温振荡封闭细胞 20 分钟。
然后用 PBS-T 缓冲液洗涤细胞两次,每次洗涤 5 分钟。将细胞与一抗(本实验中为 E4/4 特异性抗体)在 1 毫升 PBS-T 缓冲液中孵育 1 小时,室温下轻轻振荡。随后用 PBS-T 缓冲液洗涤两次,再用含 0.1% BSA 的 PBS 洗涤一次,每次洗涤 5 分钟。
接着,向细胞中加入一毫升含适当荧光标记的二抗和0.5微克/毫升BSA的PBS缓冲液(0.1% BSA),DPI的终浓度为孵育40分钟,期间在室温下避光振荡。最后,用PBS洗涤五分钟。
通过抽吸使孔干燥,并将培养板倒置放置额外一小时至过夜,以实现完全干燥,然后用铝箔覆盖,并使用Flora Mount G溶液在细胞上加盖盖玻片。将培养板置于4摄氏度避光保存,直至准备计数。根据本方案中描述的不同处理条件,发生凋亡的细胞核经固定后,使用E4或4特异性抗体及DPI染色,以观察转染细胞的细胞核。
该图展示了表达 E four 或 four 与 GFP 的细胞示例。图 A 显示仅表达对照 GFP 蛋白的情况,图 B 显示 E four 或 four 的表达情况。图 C 显示 DAPI 染色的细胞核,图 D 显示合并图像。白色箭头标记了转染了 GFP 和 E.four 或 four 且细胞核呈现凋亡形态的细胞。红色箭头标记了形状不规则、未被计为凋亡细胞核的细胞核,星号标记了处于有丝分裂阶段或刚刚完成分裂的细胞核。通过 DAPI 染色观察到的浓缩或碎裂细胞核数量被统计,用于计算转染细胞群体中具有凋亡形态的细胞核百分比,以确保实验结果的最佳客观性。
对各样本中凋亡细胞核的计数采用盲法进行,即计数人员不知晓样本的身份信息。本图显示了一个代表性结果。在表达 E4/4 的细胞中观察到更高比例的核异常,证实 E4/4 可诱导细胞死亡。在 E4/4 表达细胞中,当通过 SHRNA 介导的沉默使 ACF1 水平降低时,核异常的比例最高,表明 ACF1 沉默增强了 E4/4 诱导的细胞死亡,即增强了 E4/4 在细胞中的毒性作用。
ACF 表达水平较低并非由 Western 印迹中观察到的 E 四或四水平升高所致。在执行该操作时,重要的是要记住使用 DPI 辅助对凋亡细胞核进行准确计数,并对识别此类细胞核应用严格标准。除本操作外,还可进行克隆形成实验等其他方法,以验证该 DA pse 操作后的结果。
还可以进行其他方法,如共免疫沉淀实验,以回答更多问题。例如,所研究的蛋白质之间是否存在物理相互作用。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
本文介绍了一种利用多西环素诱导型shRNA表达技术,建立可条件性敲低ACF染色质重塑因子亚基(Acf1和SNF2h)的哺乳动物细胞系的详细实验方案。该方法使研究人员能够研究这些亚基在腺病毒E4orf4诱导的细胞死亡中的功能作用,尤其适用于组成型敲低无法长期维持细胞存活的情况。
在哺乳动物细胞系中进行条件性基因敲低,可在不损害细胞活力的前提下精确研究必需蛋白的功能,从而解决早期发现和靶点验证中的关键挑战。当组成型基因敲低无法被细胞耐受时,该方法尤其适用于通路分析中的机制性去风险化和预测性评估。通过实现对基因在细胞死亡及其他通路中功能贡献的研究,该方法有助于提升项目组合的决策能力。
这种条件性基因敲低工作流程整合于早期发现和靶点验证阶段,在需要进行功能基因研究时,可衔接至筛选和临床前研究。