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活細胞骨架染色中的應(yīng)用

更新時間:2016-06-06   更新時間:2016-06-06   點擊次數(shù):3428次

Actin-肌動蛋白是細胞骨架*的一個組成部分,其在很多基礎(chǔ)的細胞活動中扮演著非常重要的角色。尤其在細胞形態(tài),遷移和研究細胞機制中,肌動蛋白都是一個非常理想的觀測蛋白。肌動蛋白是由小球狀的G-actin聚合成絲狀的F-actin動態(tài)交互變化構(gòu)成的,從而參與了細胞活動中的各種細胞骨架的變化。通常研究活細胞中actin的活動用的是轉(zhuǎn)染actin-GFP融合蛋白的質(zhì)粒,可以同時標記F-actin和G-actin,可以有效的反映出細胞骨架的相對活性,但是當(dāng)值需要觀測F-actin的時候,使用actin-GFP會降低信噪比,難以專一捕捉F-actin的活動。更有研究顯示,使用actin-GFP會直接影響細胞遷移和細胞分裂中的肌動蛋白活性。

 

2015年英國的科研人員研究了幾種可以標記F-actin染料發(fā)現(xiàn)LifeAct是一種觀測F-actin非常理想的染料,其能特異性結(jié)合F-actin而不會影響肌動蛋白的活性,能夠很好的顯現(xiàn)出肌動蛋白的結(jié)構(gòu)。LifeAct是一個17個氨基酸形成短肽,由于其很小,不會被哺乳動物細胞當(dāng)作外來蛋白清除,從而使一個非常理想的F-actin標記物。文中,以人間充質(zhì)干細胞(hMSCs, Human mesenchymal stem cells)為載體,研究LifeAct-GFP對比actin-GFP在觀測肌動蛋白中的應(yīng)用。

 

Differential effects of LifeAct-GFP and actin-GFP on cell mechanics assessed using micropipette aspiration

K. Sliogeryte, S. Thorpe, Z. Wang, C. Thompson, N. Gavara and M. Knight

Journal of Biomechanics, 2015, 10.1016/j.jbiomech.2015.12.034

 

 

(一)實驗材料

  • 細胞:     hMSCs            (STEMCELL Technologies,UK)
  • 試劑:    LifeAct-TagGFP2 質(zhì)粒    (ibidi, Germany)

             DMEM             (Gibco)

             Actin-GFP

             Lipofetamine LTX Plus     (Invitrogen)

             4%多聚甲醛溶液

             0.5%Triton X-100

  3) 耗材:玻璃管(外徑1mm,內(nèi)徑0.58mm)

 

(二)實驗步驟

  1、LifeAct-GFP和 actin-GFP轉(zhuǎn)染

  • 使用未分化的hMSCs細胞轉(zhuǎn)染actin-GFP質(zhì)粒。
  • 無抗生素10%FBS低葡萄糖DMEM培養(yǎng)細胞30min到1h
  • 使用Lipofetamine LTX Plus轉(zhuǎn)染質(zhì)粒,按照說明書將細胞在轉(zhuǎn)染培養(yǎng)基中培養(yǎng)6小時。
  • 使用未分化的hMSCs細胞和,hMSCs細胞分化的永生化軟骨細胞系感染含LifeAct-TagGFP2的腺病毒。

 

2、固定細胞的肌動蛋白結(jié)構(gòu)

使用Alexa Flour555-phalloidin標記F-actin

  • 單層細胞貼壁染色,是將已經(jīng)用LifeAct-GFP和 actin-GFP轉(zhuǎn)染的細胞,用4%多聚甲醛固定10分鐘,再用0.5%Triton X-100通透5分鐘,再用Alexa Flour555-phalloidin染色20分鐘。
  • 懸浮細胞染色,是將已經(jīng)用LifeAct-GFP和 actin-GFP轉(zhuǎn)染的細胞消化為單細胞,再在懸浮液中直接用4%多聚甲醛固定10分鐘,再用0.5%Triton X-100通透5分鐘,再用Alexa Flour555-phalloidin染色20分鐘。

 

3、微管吸吮技術(shù)

  • 將外徑1mm,內(nèi)徑0.58mm玻璃管拉為內(nèi)徑7-8μm的微管
  • 使用注射泵維持微管內(nèi)有0.76kPa的負壓
  • 輕輕吸取細胞,每2秒采集一張圖片
  • 細胞在微管負壓情況下會有不規(guī)則的突起,進入微管,能很好的觀測F-actin的活動。

 

 

  • 實驗結(jié)果

 

1、鬼筆環(huán)肽和LifeAct-GFP和 actin-GFP轉(zhuǎn)染共定位(圖一)

圖一:鬼筆環(huán)肽和LifeAct-GFP和 actin-GFP轉(zhuǎn)染共定位:A、E)貼壁細胞中,LifeAct-GFP和 Actin-GFP 在標記F-actin時都表現(xiàn)很好,但是在懸浮細胞中,C、G)雖然LifeAct-GFP和 Actin-GFP和鬼筆環(huán)肽都能共定位F-actin,但是actin-GFP在整個細胞中都有染色,因為其同時染G-actin沒有凸顯出F-actin。

 

2、微管吸吮技術(shù)使細胞發(fā)生形變,觀察F-actin活動(圖二)

 

圖二:微管吸吮技術(shù)造成細胞形變。A)LifeAct-GFP可以很好的追蹤F-actin,會根據(jù)細胞的形變,標記到細胞突起的外緣的骨架;B)使用Actin-GFP標記沒有特異性,不能看到細胞變形中邊緣的骨架。

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