Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Burada, tampon miktarları ve prob konsantrasyonları gibi TAGGG telomer uzunluğu tahlil kitinin çeşitli performans parametrelerinin optimizasyonuna odaklanarak, radyoaktif olmayan kemilüminesan tespiti kullanarak telomer uzunluğunu ölçme protokolünü ayrıntılı olarak açıklıyoruz.
Telomerler, kromozomal uçlarda bulunan tekrarlayan dizilerdir; Kısalmaları, insan somatik hücrelerinin karakteristik bir özelliğidir. Kısalma, son replikasyon ile ilgili bir sorun ve telomer uzunluğunun korunmasından sorumlu olan telomeraz enziminin yokluğu nedeniyle oluşur. İlginç bir şekilde, telomerler, kirleticiler, enfeksiyöz ajanlar, besinler veya radyasyon gibi hücre dışı ajanlar nedeniyle etkilenebilecek oksidatif stres ve inflamasyon gibi çeşitli iç fizyolojik süreçlere yanıt olarak da kısalır. Bu nedenle, telomer uzunluğu yaşlanmanın ve çeşitli fizyolojik sağlık parametrelerinin mükemmel bir biyobelirteci olarak hizmet eder. TAGGG telomer uzunluk tahlil kiti, telomer kısıtlama fragmanı (TRF) testini kullanarak ortalama telomer uzunluklarını ölçmek için kullanılır ve yüksek oranda tekrarlanabilir. Bununla birlikte, pahalı bir yöntemdir ve bu nedenle, büyük örneklem sayıları için rutin olarak kullanılmaz. Burada, Güney lekeleri veya TRF analizi ve radyoaktif olmayan kemilüminesans bazlı algılama kullanılarak telomer uzunluğunun optimize edilmiş ve uygun maliyetli bir ölçümü için ayrıntılı bir protokol açıklanmaktadır.
Telomerler, kromozomların sonunda bulunan tekrarlayan DNA dizileridir. TTAGGG'nin tandem tekrarlarına sahiptirler ve kromozomu hem yıpranmadan hem de son replikasyon probleminden koruyarak genom bütünlüğünü korurlar, bu da 3' çıkıntısının bir kısmının DNA polimeraz 1,2 tarafından kopyalanamayacağı anlamına gelir. Kısa telomerler, hücrelerde kromozomal anormalliklere yol açar, çünkü hücreler replikatif yaşlanma3 adı verilen bir aşamada kalıcı olarak tutuklanır. Kısa telomerler ayrıca mitokondri disfonksiyonu 4,5 ve hücre disfonksiyonu gibi bir dizi başka soruna da neden olur.
DNA telomerik tekrarları, hücre bölündüğünde ve bölündüğünde kaybolur, yılda ortalama 25 ila 200 bp kaybı6 ile sonuçlanır, bu da belirli sayıda bölünmeden sonra hücresel yaşlanma ile sonuçlanır6. Yaşlanma, telomer uzunluğu7'de kısalma ile işaretlenen daha yüksek bir komorbidite sıklığı ile ilişkilidir. Telomer kısıtlama fragmanı (TRF) analizi, Mender tarafından tanımlandığı gibi, çok pahalı bir yöntemdir8. Bu nedenle, çoğu çalışmada telomer uzunluğunu ölçerken uygulanmaz.
Günümüzde epidemiyolojik çalışmaların çoğunda telomer uzunluğunun kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu (qPCR) bazlı ölçümleri kullanılmaktadır. Bununla birlikte, qPCR tabanlı yöntem, telomerler ve tek kopyalı gen amplifikasyon ürünleri arasındaki oranı ölçtüğü ve mutlak telomer uzunluğunu ölçmediği için göreceli bir ölçüm yöntemidir. TRF protokolünü kullanarak telomer uzunluğu ölçümü altın standart yöntemdir, çünkü numunedeki telomer uzunluk dağılımını ölçebilir ve ölçümler kilobaz (kb) cinsinden mutlak değerlerle ifade edilebilir. Bununla birlikte, kullanımı sınırlıdır çünkü hantal, emek yoğun ve maliyetlidir. Burada, kemilüminesans bazlı TRF'leri kullanarak telomer uzunluğu ölçümü için optimize edilmiş bir protokol sunuyoruz.
TRF analizi yedi ana adımı içerir: 1) genomik DNA ekstraksiyonu için hücrelerin kültürlenmesi, 2) fenol: kloroform: izoamilalkol (P: C: I) yöntemi kullanılarak genomik DNA ekstraksiyonu, 3) genomik DNA'nın kısıtlama sindirimi, 4) agaroz jeli elektroforezi, 5) kısıtlama sindirim DNA fragmanının güney lekelenmesi, 6) hibridizasyon ve tespit yoluyla Kemilüminesans-İmmobilize telomer probu, alkali fosfataz, disodyum 2-kloro-5-(4-metoksispiro[1,2-dioksetan-3,2′-(5-klorotrisiklo [3.3.1.13.7]dekan])-4-yl]-1-fenil fosfat (CDP-Star)-ve 7) analizi için oldukça hassas bir kemilüminesan substrat ile görselleştirilir.
NOT: Aşağıdaki protokolde kullanılan tüm reaktifler hakkında ayrıntılar için Malzeme Tablosuna bakın. Tablo 1 , laboratuvar yapımı reaktifleri optimize edilmiş hacimlerle birlikte listeler ve Tablo 2 , ticari olarak temin edilebilen reaktiflerin çalışma konsantrasyonlarını gösterir.
1. Hücre kültürü
2. Genomik DNA izolasyonu
3. Genomik DNA'nın sindirimi
4. Agaroz jel elektroforezi
5. Güney lekelenmesi
6. Hibridizasyon ve kemilüminesans tespiti
7. Analiz
% 1'lik bir agaroz jeli üzerinde çalıştırılan ekstrakte edilmiş genomik DNA (gDNA), Şekil 1B'de gösterildiği gibi, numunenin TRF'lerin daha aşağı akış işlenmesi için kullanılabileceğini gösteren iyi bir bütünlük göstermiştir. TRF testi daha sonra her adımda gerekli olan çözelti hacimlerinin değiştirilmesiyle gerçekleştirilmiştir (bakınız Tablo 1 ve Tablo 2). TRF sinyali açıkça görülebiliyordu (Şekil 3). Böylece, çözelti hacimlerini ve konsantrasyonlarını değiştirerek, sonuçlar üzerinde herhangi bir olumsuz etki yaratmadan daha fazla numune işlenebilir ve telomer uzunluğu, Telotool10 gibi serbestçe kullanılabilen yazılımlar kullanılarak başarıyla belirlenebilir.
Şekil 1: Genomik DNA'nın izolasyonu ve kalite kontrolü. (A) Fenol: kloroform: izoamil alkol eklendikten sonra santrifüjleme üzerine elde edilen üç ayrı ayırma fazı. Üst sulu tabaka gDNA'yı, interfaz proteinleri içerir ve alt, organik faz bozulmuş RNA'yı, hücre kalıntılarını ve lipitleri içerir. (B) Bozulmamış sindirilmemiş gDNA'yı gösteren% 1'lik bir agaroz jelinin görüntüsü. Şerit 1, 1 kb'lik bir merdiveni gösterir ve şerit 2, kanser hücre hattı A2780'in sindirilmemiş gDNA'sını gösterir. Kısaltma: gDNA = genomik DNA. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Güney lekeleme transfer kurulumunun çizimi. Telomer tekrar yaymalarının jelden naylon membrana kılcal etki ile aktarılması için sistem düzeneğini gösteren temsili diyagram. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Güney lekelenmesi ve hibridizasyon sonrası TRF'lerin kemilüminesans tespiti. Şerit 2'de bir yayma olarak bir dizi telomerik tekrarı gösteren leke. Şerit 1, sol tarafta belirtilen bantların moleküler ağırlıkları (kb) ile moleküler bir belirteç gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: Bu protokolde kullanılan reaktiflerin listesi. Tablo, laboratuvarda hazırlanan reaktifleri, depolama ayrıntıları, TAGGG telomer uzunluk tahlil kiti reaktiflerinin önerilen kullanımı ve bu protokoldeki optimizasyona göre değiştirilmiş kullanım hacimleri ile birlikte içerir. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Tablo 2: Değiştirilmiş kullanım talimatlarına sahip ticari olarak temin edilebilen reaktiflerin listesi. Tablo, ticari olarak temin edilebilen reaktiflerin yanı sıra farklı seyreltmeleri, depolama ayrıntılarını ve bu protokoldeki optimizasyona göre TAGGG telomer uzunluk tahlil kiti ve değiştirilmiş kullanım hacimleri tarafından önerilen kullanımlarını içerir. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Güney lekelemesi kullanarak telomer uzunluğu ölçümü için radyoaktif olmayan, kemilüminesans bazlı bir yöntem için ayrıntılı bir prosedür tarif ediyoruz. Protokol, sonuçların kalitesinden ödün vermeden birkaç reaktifin akıllıca kullanılmasına izin verecek şekilde test edilmiştir. Prehibridizasyon ve hibridizasyon tamponu beş defaya kadar tekrar kullanılabilir. Enzim konsantrasyonu, sonuçları etkilemeden 1.5-2 μg genomik DNA başına 10-20 U arasında değişebilir. DIG etiketli moleküler ağırlık belirteci ve hibridizasyon probu gibi diğer birçok kit bileşeni, önerilenden daha düşük konsantrasyonlarda kullanılabilir. En iyi duruma getirilmiş birimler Tablo 2'de gösterilmiştir. Bunları önerilen hacimlerin/konsantrasyonların yarısında test ettik ve optimum performans bulduk. Bu adımları takip etmek, numune başına maliyeti büyük ölçüde azaltır, böylece araştırmacıların bu yöntemi kullanarak telomer uzunluğunu daha büyük ölçekte ölçmelerini sağlar.
Yayınlanmış birkaç TRF protokolü vardır. Ticari olarak temin edilebilen kit protokolünü uygun maliyetli hale getirmek için optimize ettik. Bu protokol, radyoaktivite kullanmadığı için yayınlanan protokollerin bazılarından farklıdır11,12. Ayrıca, şirket içi reaktifleri, özellikle de telomer probu13'ü hazırlamak yerine kit bileşenlerini kullandığı için nispeten basittir.
Son görüntü yamalı ise, inkübasyon sırasında zar kısmen kurumuştur. Bunu çözmek için, ya çözelti hacmini arttırmalı ya da daha yüksek bir hızda çalkalama yapmalıdır. Leke üzerinde görünür bir leke yoksa, Güney transferi sırasında bir sorun olmuş olabilir. Ek olarak, DNA miktarında veya kalitesinde bir sorun olabilirdi.
Bu yöntemin bazı sınırlamaları vardır. İlk olarak, genomik DNA ekstraksiyonu ve nicelleştirilmesi, DNA14'ün kaynağına bağlı olarak 4 güne kadar sürer. Daha yüksek moleküler ağırlıklı DNA'nın yeniden sulandırılması ve homojenize edilmesi daha uzun zaman alır, bu da nicelemeyi ve doğru pipetlemeyi zorlaştırır. İkincisi, TRF protokolü uzundur (en az 2 gün) ve uygulanması için yetenekli laboratuvar çalışanları gerektirir. Aynı zamanda reaktifler ve gerekli miktarlar nedeniyle pahalı bir yöntemdir. TRF protokolü ayrıca, TESLA'nın ölçtüğü en kısa telomer uzunluğunun veya sitometri tabanlı yöntemlerin15 sağladığı hücre başına telomer uzunluğunun aksine, her numunedeki ortalama telomer uzunluğunu da ölçer. Burada kullanılan enzimleri kullanarak TRF analizinin bir başka sınırlaması, telomer uzunluğunun abartılmasıdır, çünkü bu enzimlerin alt telomerik bölgelerde bir kısıtlama bölgesi yoktur15.
Bununla birlikte, sınırlamalara rağmen, bu yöntemin hala telomer uzunluğu ölçümünün altın standardı olarak kabul edilmesinin nedenleri vardır. Telomer uzunlukları, kilobaz çiftleri (kbp) cinsinden mutlak değerlerde doğru bir şekilde işlenir.
Bu yöntem, hücre hatları 16,17'den kabarık ceket peletleri 18,19'a kadar çeşitli hücre tiplerinde ortalama telomer uzunluğunu ölçmek için kullanılabilir. Bu, çeşitli araştırma çalışmalarında kullanmak için sağlam bir yöntem haline getirir. Ayrıca büyük ölçekli epidemiyolojik çalışmalarda ve hücre bazlı terapötiklerin geliştirildiği çalışmalarda da kullanılabilir.
Yazarların çıkar çatışması yoktur.
Bayan Prachi Shah'a başlangıçta protokol optimizasyonunda bize yardımcı olduğu için teşekkür ederiz. Dr. Manoj Garg'a A2780 yumurtalık kanseri hücre hattını sağladığı için teşekkür ederiz. EK, Biyoteknoloji Bölümü'nden (No. BT/RLF/Re-entry/06/2015), Bilim ve Teknoloji Bölümü (ECR/2018/002117) ve NMIMS Tohum Hibesi (IO 401405) tarafından desteklenmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cell Line | |||
A2780 (Ovarian adenocarcinoma cell line) | Received as a gift | ||
Equipment | |||
ChemiDoc XRS+ (for imaging and UV cross linking) | Biorad | Universal hood II (721BR14277) | |
Nanodrop (Epoch 2) | Biotek | EPOCH2 | |
Software | |||
TeloTool | Version 1.3 | ||
Materials | |||
Acetic Acid | Molychem | 64-19-7 | |
Agarose | MP | 180720 | |
Amphotericin B | Gibco, ThermoFisher Scientific, USA | 15240062 | |
DMEM | HyClone, Cytiva, USA | SH30243.01 | |
Ethylenediamine tetraacetic acid | Molychem | 6381-92-6 | |
HI FBS | Gibco, ThermoFisher Scientific, USA | 10270106 | |
HCl | Molychem | 76-47-01-0 | |
NaCl | Molychem | 7647-14-5 | |
NaOH | Molychem | 1310-73-2 | |
Nylon membrane | Sigma | 11209299001 | |
Penicillin | Gibco, ThermoFisher Scientific, USA | 15240062 | |
Sodium dodecyl sulfate | Affymetrix | 151-21-3 | |
Streptomycin | Gibco, ThermoFisher Scientific, USA | 15240062 | |
Tris | BIORAD | 77-86-1 | |
Tris HCl | Sigma Aldrich | 1185-53-1 | |
Whatman paper | GE healthcare lifesciences | 1001-917 | |
Reagents | |||
1 kb ladder | NEB | N3232S | |
20x SSC | Invitrogen | 15557-036 | |
Anti DIG AP | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Blocking solution 10x | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Cutsmart Buffer | NEB | B6004 | |
Detection buffer 10x | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Dig easy hyb | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Digestion Buffer | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Hinf 1 | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Hinf 1 (alternative to kit) | NEB | R0155T | |
Loading Dye | BIOLABS | N3231S | |
Maleic acid buffer 10x | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Molecular marker | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Probe | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Rsa 1 | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Rsa 1 (alternative to kit) | NEB | R0167L | |
Substrate | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 | |
Wash buffer | Telo TAGGG Telomere Length Assay kit | 12209136001 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır