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Wir beschreiben, wie retroviralen oder lentiviralen Infektionen der Überexpression oder shRNA-Konstrukte, die in das menschliche Ramos B-Zell-Linie und wie somatische Hypermutation in diesen Zellen zu messen. Durchführen
B-Zellen beginnen ihr Leben mit niedriger Affinität Antikörper durch V (D) J-Rekombination erzeugt. Doch beim Erkennen eines Krankheitserregers, wird die Variable (V) Region eines Immunglobulins (Ig)-Gen etwa 100.000-fach stärker als der Rest des Genoms durch somatische Hypermutation (SHM), mutiert wodurch Antikörper mit hoher Affinität 1,2. Darüber hinaus produziert der Klasse Switch-Rekombination (CSR)-Antikörper mit verschiedenen Effektor-Funktionen, je nach Art der Immunantwort, die für einen bestimmten Erreger benötigt wird. Beide CSR und SHM durch activation-induced Cytidindeaminase (AID), die Cytosin-Reste in DNA um Uracile produzieren desaminiert eingeleitet. Diese Uracile sind fehleranfällig Formen der Reparaturwege verarbeitet, was schließlich zu Mutationen und Rekombination 1-3.
Unser gegenwärtiges Verständnis der molekularen Details der SHM und CSR komme aus einer Kombination von Studien an Mäusen, primäre Zellen, Zelllinien und Zell-free Experimente. Mausmodelle bleiben den Goldstandard mit genetischen Knockouts zeigt eine entscheidende Rolle für viele Reparatur-Faktoren (zB Ung, MSH2, MSH6 Exo1 und Polymerase η) 4-10. Allerdings sind nicht alle Gene zugänglich für Knockout-Studien. Zum Beispiel sind Knockouts von mehreren Doppelstrangbruch Reparatur-Proteine embryonal letalen oder beeinträchtigen B-Zell-Entwicklung 11-14. Darüber hinaus manchmal die spezifische Funktion eines Proteins in SHM-oder CSR kann durch weitere globale Defekte, die durch die Ko verursacht maskiert werden. Darüber hinaus können seit Experimente in Mäusen als langwierig, zu verändern Expression einzelner Gene in Zelllinien ist ein zunehmend beliebtes erste Schritt zur Identifizierung und Charakterisierung Kandidatengene 15-18.
Ramos - ein Burkitt-Lymphom-Zelllinie, die konstitutiv erfährt SHM - ein beliebtes Zell-Linie Modell SHM 18-24 Studie. Ein Vorteil der Ramos-Zellen ist, dass sie einen eingebauten günstigen, halb haben-Quantitatives Maß für SHM. Wildtyp-Zellen exprimieren IgM und, wie sie abholen Mutationen, einige der Mutationen knock out IgM Ausdruck. Deshalb Testen IgM Verlust durch Fluoreszenz-activated cell Scanning (FACS) bietet einen schnellen Auslesen für die Höhe der SHM. Eine quantitative Messung der SHM kann durch direkte Sequenzierung der Antikörper-Gene erreicht werden.
Seit Ramos-Zellen schwer zu transfizieren sind, produzieren wir stabile Derivate, die erhöht oder gesenkt haben Ausdruck eines einzelnen Gens durch Infektion der Zellen mit retroviralen oder lentiviralen Konstrukte, die entweder eine Überexpression Kassette oder eine kurze Haarnadel-RNA (shRNA), jeweils enthalten. Hier beschreiben wir, wie wir Ramos Zellen zu infizieren und dann diese Zellen die Rolle bestimmter Gene auf SHM (Abbildung 1) zu untersuchen.
1. Probenvorbereitung und Zellen
2. Transfektion BOSC 23-Zellen
3. Harvesting Viruspartikel
5. Einzel-Zell-Aussaat
Einzel Aussaat kann in einem von zwei Wegen durchgeführt werden: durch FACS-Sortierung oder manuell.
6. Analyse: IgM Verlust (3 und 5 Wochen)
7. Analyse: Bestätigen knock-down durch quantitative RT-PCR (5 Wochen)
8. Analyse: Direkte Sequenzierung (5 Wochen)
9. Repräsentative Ergebnisse:
Wie bereits erwähnt, verwenden wir eine positive Kontrolle viraler Vektor, die sowohl GFP sowie eine Puromycin-Resistenz-Gen exprimiert. Wir sehen in der Regel 50-75% GFP +-Zellen 2 Tagenach der Transfektion. In unserem Infektionen, wir in der Regel 50-70% sehen Zellen sind GFP + 2 Tage nach der Infektion, aber vor der Auswahl. Nach der Auswahl abgeschlossen ist, sind> 95% der Zellen GFP +.
Als Vertreter Experimenten zeigen wir die Auswirkungen der Überexpression von AID oder umzuwerfen eine Reparatur Faktor in Ramos-Zellen. Insbesondere transfizierten wir eine retrovirale Überexpression Vektor für AID über ein IRES Site Thy1.1 zusammen mit dem retroviralen Vektors Verpackung pKat2 in BOSC 23-Zellen verknüpft. Virus-haltigen Medien wurde filtriert und anschließend verwendet, um Ramos-Zellen zu infizieren. Sowohl Wildtyp (WT) und AID-überexprimierenden (AID hallo)-Zellen wurden einzelne Zelle ausgesät und angebaut für 3 Wochen (Abbildung 3, an welcher Stelle sie für die Genexpression wurden durch qRT-PCR (Abbildung 2) und für IgM Verlust durch FACS analysiert ). Für die FACS-Färbung wurden die Zellen mit den beiden 1:20 verdünnt PE-markiertem α-human-IgM-Antikörper sowie 1:400 verdünnt FITC-markiertem α-Ratte CD90/mouse inkubiertCD90.1 (Thy1.1) Antikörper. In einem separaten Experiment wurden Lentiviren, die entweder eine irrelevante shRNA (Kontrolle) oder eine shRNA gegen einen High-Fidelity DNA-Reparatur-Faktor erwartet, dass gegen SHM schützen BOSC 23-Zellen gemacht, und dann infiziert zu einem AID hallo Klon von Ramos-Zellen. Wieder waren die Genexpression (Abbildung 4) und IgM-Verlust (Abbildung 5) in einzelne Zellklone nach 3 Wochen analysiert. Da die Reparatur Faktor ist gedacht zum Schutz vor Mutationen während SHM geben, sehen wir eine Erhöhung der IgM Verlust und SHM im Fehlen des Faktors. Wenn wir ein Faktor bei der Erzeugung von SHM-assoziierte Mutationen beteiligt war, zu Boden geworfen, hätten wir einen Rückgang der IgM Verlust gesehen, statt zu haben.
Wie erwartet, zeigen unsere qRT-PCR-Ergebnisse eine deutliche Erhöhung der Entwicklungshilfe Ausdruck nach der Infektion von Zellen mit einem AID-Überexpression Vektor (Abbildung 2), während das Niveau der DNA-Reparatur-Faktor Drop in das Vorhandensein einer gezielten shRNA gegen diesen Faktor (Abbildung 4 ). Da in den einzelnen clones kann variieren, sehen Sie möglicherweise einige Variationen in der Genexpression Ebenen. Da Genexpression kann variieren, ist es notwendig, den Ausdruck in jedem Klon Ihnen bei der Planung auf die Analyse weiter zu bestätigen. Verschiedene shRNAs gegen das gleiche Gen können unterschiedliche Auswirkungen auf die Genexpression als auch, so sollten Sie mehrere shRNAs Bildschirm, um festzustellen, welche den größten Einfluss. Knockdown kann auch auf Protein-Ebene durch Immunoblot bestätigt werden. Ebenso können einzelne Klone stark variieren in Stufen von IgM-Verlust. Einige Klone könnten zeigen, ein "Jackpot"-Effekt, wo ein IgM-Mutation in einem der frühesten Zellteilungen eingetreten - zum Beispiel, werden Sie> 50% IgM Verlust zu sehen, nur weil einer der Zellen IgM wurde - im Zwei-Zell-Stadium. Der Einfluss dieser Klone wird durch die Ermittlung des Medians für mehrere einzelne Zellklone minimiert.
Abbildung 1. Schematic für die transfection, Infektion und Analyse von IgM Verlust. Siehe Text für Details.
Abbildung 2. AID-Überexpression in Ramos-Zellen. WT und AID hallo Ramos-Zellen wurden einzelne Zelle geklont gewachsen und für 3 Wochen, an welcher Stelle AID Expression in einzelnen Klone durch qRT-PCR gemessen wurde. GAPDH-Expression wurde zur Normalisierung verwendet. WT wurde auf 1 gesetzt. Der Medianwert angegeben. * Zeigt einen p-Wert von <0,01, als One-tailed Student t-Test berechnet.
Abbildung 3. Erhöhte IgM Verlust in AID hallo Zellen zu WT-Zellen verglichen. Oberflächen-IgM wurde durch FACS an der 3 Wochen Zeitpunkt gemessen, und der Prozentsatz der IgM Verlust war für WT und AID hallo Zellen berechnet. (A) Repräsentative FACS Handlung eines WT-Klon und ein AID hallo zu klonen. Die AID-Überexpression vektor hat Beihilfen in Verbindung mit Thy1.1 über ein IRES site, so Thy1.1 Ausdruck ist als Ersatz für AID Ausdruck verwendet. (B) Quantifizierung der IgM Verlust in mehreren WT und AID hallo Klone. Der Medianwert angegeben. * Zeigt einen p-Wert von <0,01, als One-tailed Student t-Test berechnet.
Abbildung 4. Knockdown einer Reparatur Faktor in AID hallo Zellen. Die Zellen wurden entweder mit einem irrelevanten shRNA (Steuerung) oder unsere shRNA von Interesse (shRNA), und einzelne Zelle seeded infiziert. Nach 3 Wochen wurde die Genexpression in einzelnen Klone durch qRT-PCR gemessen. GAPDH-Expression wurde zur Normalisierung verwendet. WT wurde auf 1 gesetzt. Der Medianwert angegeben. * Zeigt einen p-Wert von <0,01, als One-tailed Student t-Test berechnet.
Abbildung 5. Erhöhte IgM Verlustin AID hallo Zellen mit Boden geworfen Ebenen einer Reparatur Faktor. Oberflächen-IgM in mehrere Klone wurde durch FACS an der 3 Wochen Zeitpunkt gemessen, und der Prozentsatz der IgM Verlust war in Zellen noch überexprimierenden AID berechnet. Der Medianwert angegeben. * Zeigt einen p-Wert von <0,01, als One-tailed Student t-Test berechnet.
. Tabelle 1 Primer-Sequenzen für die Ig-Gene 19: die konstante Region Cμ, die schwere Kette V-Region (V H) und die leichte Kette V-Region (V L).
Wie bereits erläutert, haben Zelllinie Modelle für die Antikörper-Diversifizierung zu einem beliebten Ausgangspunkt, um neuartige Proteine, die verschiedene Schritte Einfluss während Antikörper Diversifizierung zu identifizieren. Wir stellen hier ein Verfahren zur Verwendung Virusinfektion entweder knock-down oder überexprimieren Proteine in der Ramos B-Zell-Linie und dann die Auswirkungen auf SHM.
Für diese Studien nutzen wir sowohl WT Ramos und AID hallo Ramos-Zellen. WT-Zellen können verwendet werden, um Faktoren bei der Ausrichtung oder Expression von AID als auch die Reparatur von AID-generierten Läsionen beteiligt zu studieren, während HILFE hallo Zellen Faktoren, die AID Expression beeinflussen auszuschließen.
Es sollte auch darauf hingewiesen, dass SHM ist hier durch die Bestimmung für den Verlust von IgM aus einer Population von Zellen, die zunächst IgM + gemessen werden. Alternativ ist es möglich, mit IgM Start -. Zellen und suchen Sie nach einem Gewinn von IgM +-Zellen in ein Rückfall Assay 23
Durch die Verwendung unterschiedlicher Selektionsmarker (zB Puromycin, Hygromycin, GFP, oder Thy1.1), können wir auch mehrere Infektionen gleichzeitig mit dem gleichen Protokoll. Allerdings haben wir festgestellt, dass bei der Verwendung von zwei verschiedenen Antibiotika-Selektionsmarker, die Empfindlichkeiten der Zellen zu ändern. Es wird notwendig sein, zusätzliche töten Kurven durchzuführen, um die Bedingungen für die Auswahl der mit zwei Antibiotika auf einmal zu optimieren. Wir können leicht erzeugen Doppel knock-downs von zwei unterschiedlichen Faktoren oder ein Knock-down eines Faktors sowie eine Überexpression eines anderen, etc.
Wir haben auch dieses Protokoll für andere B-Zell-Linie Modelle angepasst sowie. Zum Beispiel mit CH12F3-2-Zellen (eine Maus B-Zell-Linie verwendet, um CSR-Studie) 26,27, kann die gleiche Infektion Schritte zum 1 x 10 6 CH12F3-2-Zellen am Tag der Infektion ausgesät (Variante zu infizieren Schritt 4.1). Diese Zellen werden mit 1 ug / ml Puromycin selektiert. Ebenso kann das gleiche Protokoll aucheiner Zelllinie Modell für AID-initiierte Genkonversion - für Hähnchen DT40 Zellen verwendet werden.
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Die pMSCV-AID-I-Thy1.1 und pKat2 Vektoren wurden freundlicherweise von DG Schatz und die pVSV-G, pRSV-Rev und pMDLg / pRRE Vektoren wurden freundlicherweise von BR Cullen.
Empfohlene Reagenzien - die meisten von ihnen kann mit ähnlichen Produkten anderer Hersteller ersetzt werden.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name des Reagenzes | Firma | Katalog-Nummer | Kommentare |
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6-well klaren TC-behandelten Platten | Corning | 3516 | |
10 mL BD Luer-Loksyringes | BD Medical | 309604 | |
24-well klaren TC-behandelten Platten | Corning | 3526 | |
96-well deutlich flacher Boden Polystyrol TC-behandelten Mikrotiterplatten | Corning | 3596 | |
100 mm TC-behandelten Kulturschalen | Corning | 430167 | |
Acrodisc Spritzenfilter, 0,45 um | Pall Life Sciences | 4604 | |
Agar | Teknova | A7777 | |
Agarose | GeneMate | E-3120-500 | |
Ampicillin | Sigma | A0166 | 100 mg / mL in Wasser |
BD FACSCanto II Durchflusszytometer | BD Biosciences | oder ähnliche | |
BD Falcon Rundboden Polystyrol-Röhrchen | BD Biosciences | 352054 | für FACS |
BOSC 23-Zellen | ATCC | CRL-11270 | |
CO 2-Inkubator in der Lage 37 ° C | |||
DMEM (Dulbecco modifiziertem Eagle-Medium) | Sigma | D6429 | |
FBS (fötales Rinderserum) | Gemini-Bio-Produkte | 100-106 | |
FITC α-Ratte CD90/mouse CD90.1 Antikörper | BioLegend | 202503 | FITCα-Thy1.1 |
FuGENE 6 Transfektionsreagenz | Roche | 11814443001 | |
HEPES-Pufferlösung | Invitrogen | 15630-080 | |
KAPA HiFi-DNA-Polymerase | KAPA Biosystems | KK2101 | |
LB Broth (Lysogenie Brühe - Luria) Pulver | Difco | 240230 | |
MISSION TRC shRNA bakterielle Glycerin Lager | Sigma | shRNA-Vektoren | |
NCS (Neugeborenen Kälberserum) | Gemini-Bio-Produkte | 100-504 | |
PBS (Phosphat-gepufferte Lösung) | Invitrogen | 70011 | verdünnt auf 1x im Wasser |
PE α-human-IgM-Antikörper | BioLegend | 314508 | |
PGS (Penicillin-Streptomycin-Glutamin-Lösung) | Gemini-Bio-Produkte | 400-110 | |
Polybrene (Hexadimethrinbromid) | Sigma | 107689 | 10 mg / mL in Wasser |
PureYield Plasmid Midiprep-System | Promega | A2495 | |
Puromycin | Sigma | P8833 | 250 ug / mL in Wasser |
QIAquick Gel Extraction Kit | QIAGEN | 28706 | |
Ramos (RA 1) Zellen | 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 Reinigungssystem | Promega | A2361 | |
X-Gal [5-Brom-4-Chlor-3-indoyl-β-D-galatopyranoside] | Growcells | C-5687 | 40 mg / mL in DMSO |
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