RU2547594C2 - Method of detecting proteins in different cell types of mammals and human using fluorescein-5-isothiocyanate at microscopic level - Google Patents

Method of detecting proteins in different cell types of mammals and human using fluorescein-5-isothiocyanate at microscopic level Download PDF

Info

Publication number
RU2547594C2
RU2547594C2 RU2013153711/10A RU2013153711A RU2547594C2 RU 2547594 C2 RU2547594 C2 RU 2547594C2 RU 2013153711/10 A RU2013153711/10 A RU 2013153711/10A RU 2013153711 A RU2013153711 A RU 2013153711A RU 2547594 C2 RU2547594 C2 RU 2547594C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
fitc
staining
proteins
isothiocyanate
Prior art date
Application number
RU2013153711/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013153711A (en
Inventor
Ксения Викторовна Шишова
Елена Андреевна Лаврентьева
Ольга Владимировна Зацепина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority to RU2013153711/10A priority Critical patent/RU2547594C2/en
Publication of RU2013153711A publication Critical patent/RU2013153711A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547594C2 publication Critical patent/RU2547594C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: method of detection of intracellular proteins using fluorescein-5-isothiocyanate (FITC) in various types of mammalian cells is provided, which are characterised by different levels of the synthetic process, using the method of confocal laser microscopy. The mammalian cells are fixed by paraformaldehyde (PFA) preventing the extraction of proteins in subsequent stages of staining, permeabilised with detergent, then stained for 2 h with FITC in a concentration of 1 mcg/ml. The cells are enclosed in Mowiol 4-88 adding DABCO (1,4-diazabicyclo[2.2.2] octane). The resulting preparations are used to analyse the localisation and the content of the protein component of the cells by confocal microscopy.
EFFECT: invention enables to obtain information and to investigate the location of proteins in the cells and to carry out a comparative analysis of protein content in cells with different levels of metabolism.
7 dwg, 7 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для анализа локализации и содержания белкового компонента в клетках млекопитающих с различным уровнем синтетических процессов.The invention relates to biotechnology and can be used to analyze the localization and content of the protein component in mammalian cells with various levels of synthetic processes.

Известно, что флуоресцеин-5-изотиоцианат (ФИТЦ, химическая формула C21H11NO5S; fluorescein-5-isothiocyanate) - это флуоресцентный краситель желто-зеленого цвета, который широко используется для мечения белков (в первую очередь, антител) и пептидов in vitro (Harlow Е., Lane D. Antibodies: A Laboratory Manual. // Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1988. 726 p.). Установлено, что в составе белков и пептидов ФИТЦ прочно связывается с α-аминогруппами аминокислот (Jullian М., Hernandez A., Maurras А., Puget К., Amblard М., Martinez J., Subra G. N-terminus FITC labeling of peptides on solid support: the truth behind the spacer. // Tetrahedron Letters. 2009. V. 50. P. 260-263).It is known that fluorescein-5-isothiocyanate (FITC, chemical formula C 21 H 11 NO 5 S; fluorescein-5-isothiocyanate) is a yellow-green fluorescent dye that is widely used to label proteins (primarily antibodies) and peptides in vitro (Harlow E., Lane D. Antibodies: A Laboratory Manual. // Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1988. 726 p.). It has been established that in the composition of proteins and peptides FITC strongly binds to the α-amino groups of amino acids (Jullian M., Hernandez A., Maurras A., Puget K., Amblard M., Martinez J., Subra G. N-terminus FITC labeling of peptides on solid support: the truth behind the spacer. // Tetrahedron Letters. 2009. V. 50. P. 260-263).

Известно также, что ФИТЦ используют в качестве красителя на белки для последующего анализа клеток методами проточной цитофлуориметрии (Rodriguez-Sainz С., Valor L., Hernandez D.C., Gil J., Carbone J., Pascual-Bernaldez M., Rodriguez-Alcantara F., Martinez I., Vicario J.L., Mallal S., Fernandez-Cruz E. Flow cytometry analysis with a new FITC-conjugated monoclonal antibody-3E12 for HLA-B*57:01 rapid screening in prevention of abacavir hypersensitivity in HIV-1-infected patients. // HIV Clin. Trials. 2013. V. 14. N. 4. P. 160-164). Однако этот подход не позволяет оценить расположение белка в отдельных клетках, включая ооциты и эмбрионы млекопитающих.It is also known that FITC is used as a dye for proteins for subsequent cell analysis by flow cytometry (Rodriguez-Sainz C., Valor L., Hernandez DC, Gil J., Carbone J., Pascual-Bernaldez M., Rodriguez-Alcantara F ., Martinez I., Vicario JL, Mallal S., Fernandez-Cruz E. Flow cytometry analysis with a new FITC-conjugated monoclonal antibody-3E12 for HLA-B * 57: 01 rapid screening in prevention of abacavir hypersensitivity in HIV-1 -infected patients. // HIV Clin. Trials. 2013. V. 14. N. 4. P. 160-164). However, this approach does not allow one to evaluate the location of the protein in individual cells, including oocytes and mammalian embryos.

Известно также, что в системе in vitro содержание белков может быть количественно оценено методами белковой химии (например, по методу Лоури и по методу Бредфорд) (Lowry О.Н., Rosebrough N.J., Farr A.L. Protein measurement with the Folin phenol reagent. // J. Biol. Chem. 1951. V. 193. P. 265-275; Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. // Anal. Biochem. 1976. V. 72. P. 248-254). Однако данные подходы требуют разрушения (лизирования) клеток и потому не позволяют получить информацию о расположении белков внутри клеток.It is also known that in vitro the protein content can be quantified by protein chemistry methods (for example, according to the Lowry method and the Bradford method) (Lowry O.N., Rosebrough NJ, Farr AL Protein measurement with the Folin phenol reagent. // J. Biol. Chem. 1951. V. 193. P. 265-275; Bradford MM A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. // Anal. Biochem. 1976. V. 72. P. 248-254). However, these approaches require the destruction (lysis) of cells and therefore do not provide information on the location of proteins inside the cells.

Таким образом, на сегодняшний день подходы для выявления суммарных внутриклеточных белков методами микроскопического анализа отсутствуют, несмотря на их востребованность в современной биологии и медицине.Thus, to date, there are no approaches to detect total intracellular proteins by microscopic analysis, despite their relevance in modern biology and medicine.

Задачей изобретения является разработка способа качественного и количественного выявления белков в клетках разных типов млекопитающих и человека, которые характеризуются различным уровнем синтетических процессов, методами микроскопического анализа.The objective of the invention is to develop a method for the qualitative and quantitative detection of proteins in cells of different types of mammals and humans, which are characterized by different levels of synthetic processes, microscopic analysis methods.

Поставленная задача решается за счет окрашивания клеток красителем ФИТЦ («Biotium», США) после их фиксации параформальдегидом (ПФА) и пермеабилизации детергентом Тритоном Х-100. Фиксация клеток ПФА предотвращает экстракцию белков на последующих стадиях окрашивания, а пермеабилизация детергентом облегчает доступ красителя к внутриклеточным белкам. ПФА разводят в фосфатно-солевом буфере ФСБ (140 мМ NaCl, 2.7 мМ KCl, 1.5 мМ KH2PO4 и 8.1 мМ Na2HPO4, рН 7.2-7.4). ФИТЦ используют в рабочей концентрации 1 мкг/мл на ФСБ.The problem is solved by staining cells with FITC dye (Biotium, USA) after their fixation with paraformaldehyde (PFA) and permeabilization with detergent Triton X-100. Fixation of PFA cells prevents the extraction of proteins at subsequent stages of staining, and permeabilization with a detergent facilitates dye access to intracellular proteins. PFA was diluted in PBS (140 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 1.5 mM KH 2 PO 4 and 8.1 mM Na 2 HPO 4 , pH 7.2-7.4). FITC is used at a working concentration of 1 μg / ml per FSB.

Условия окраски соматических клеток ФИТЦ описывает Пример 1.Staining conditions for somatic cells FITC describes Example 1.

Пример 1.Example 1

Нормальные фибробласты мыши линии NIH/3T3 или опухолевые клетки человека линий HeLa и НЕр-2 культивируют на стеклах в стандартных условиях, т.е. в культуральной среде, содержащей 90% среды DMEM (модифицированная среда Дульбекко, ″ПанЭко″, Россия), 10% телячьей эмбриональной сыворотки (″HyClone″, США), 2 мМ L-глутамина и по 250 ЕД пенициллина и стрептомицина, при 37°C и 5% CO2. Клетки отмывают в ФСБ и фиксируют в 3%-ном ПФА в течение 15 минут. После отмывки в ФСБ (3 раза по 10 мин) клетки обрабатывают 0.2%-ным раствором Тритона Х-100 на ФСБ в течение 10 мин при комнатной температуре. Клетки отмывают от детергента в ФСБ (3 раза по 10 мин), переносят в раствор ФИТЦ в концентрации 1 мкг/мл на 60 минут при комнатной температуре. Клетки отмывают в трех сменах ФСБ по 5 мин и заключают в Мовиол 4-88 («Sigma-Aldrich», США) с добавлением DABCO (1,4-диазобицикло [2.2.2] октан, «Sigma-Aldrich»). Окрашенные клетки изучают с помощью конфокального микроскопа LSM510 DuoScanMETA («Carl Zeiss», Германия), используя объектив ×63/1.4 PlanNeofluar при следующих параметрах: возбуждение флуоресценции ФИТЦ светом с длиной волны 488 нм, детекция флуоресценции ФИТЦ - 520 нм. Типичные варианты окраски клеток, полученные в условиях, описанных выше, представлены на рис.1.Normal mouse fibroblasts of the NIH / 3T3 line or human tumor cells of the HeLa and HEP-2 lines are cultured on glasses under standard conditions, i.e. in a culture medium containing 90% DMEM medium (modified Dulbecco medium, PanEco, Russia), 10% calf fetal serum (HyClone, USA), 2 mM L-glutamine and 250 IU of penicillin and streptomycin, at 37 ° C and 5% CO 2 . Cells are washed in PBS and fixed in 3% PFA for 15 minutes. After washing in FSB (3 times for 10 min), the cells are treated with a 0.2% solution of Triton X-100 in FSB for 10 min at room temperature. Cells are washed from the detergent in PBS (3 times for 10 min), transferred to a solution of FITC at a concentration of 1 μg / ml for 60 minutes at room temperature. Cells were washed in three FSB shifts for 5 min and enclosed in Moviol 4-88 (Sigma-Aldrich, USA) with the addition of DABCO (1,4-diazobicyclo [2.2.2] octane, Sigma-Aldrich). Stained cells were examined using a LSM510 DuoScanMETA confocal microscope (Carl Zeiss, Germany) using a × 63 / 1.4 PlanNeofluar lens with the following parameters: excitation of FITC fluorescence by light with a wavelength of 488 nm, detection of FITC fluorescence - 520 nm. Typical cell staining options obtained under the conditions described above are shown in Fig. 1.

Способ, предлагаемый в заявке, позволяет выявлять белки также в ооцитах и ранних эмбрионах млекопитающих, что иллюстрируют Примеры 2 и 3 соответственно.The method proposed in the application allows the detection of proteins also in oocytes and early mammalian embryos, as illustrated by Examples 2 and 3, respectively.

Пример 2.Example 2

Самкам инбредных мышей линии С57В1/6 в возрасте 4-8 недель инъецируют 7.5 ME (Международных Единиц) гонадотропина сыворотки жеребой кобылы (ГСЖК, «Sigma-Aldrich», США) в 100 мкл стерильного физиологического раствора для стимуляции созревания ооцитов. Через 46-48 ч животных умерщвляют путем цервикальной дислокации. Яичники извлекают из брюшной полости и помещают в среду М2 («Sigma-Aldrich», США), содержащей 4 мг/мл бычьего сывороточного альбумина. Для предотвращения преждевременного созревания ооцитов в среду М2 добавляют 10 мкг/мл дбцАМФ (дибутирильная форма цАМФ, натриевая соль, «Sigma-Aldrich», США). Ооциты выделяют под контролем стереомикроскопа Stemi2000 (″CarlZeiss″, Германия), фиксируют 3%-ным ПФА 30 мин при комнатной температуре. Ооциты отмывают ФСБ (3 смены по 15 мин) и инкубируют в 0.2%-ном Тритоне Х-100 в течение 20 мин при комнатной температуре. Ооциты отмывают в ФСБ (3 раза по 10 мин) и помещают в раствор ФИТЦ в концентрации 1 мкг/мл на 2 ч. После окрашивания ооциты отмывают ФСБ (3 раза по 5 мин) и переносят в чашки для прижизненных наблюдений. После отмывки в ФСБ ооциты можно поместить на 20 мин в раствор красителя DAPI («Sigma-Aldrich»), разведенного в ФСБ до конечной концентрации 1 мкг/мл, для выявления хроматина. Окрашенные ооциты изучают с помощью конфокального микроскопа LSM510 DuoScanMETA («CarlZeiss», Германия), используя объективы ×63/1.4 Plan Apochromat или ×40/0.75 Plan Neofiuar.Female inbred C57B1 / 6 mice 4-8 weeks old were injected with 7.5 IU (International Units) mare serum gonadotropin (HGFA, Sigma-Aldrich, USA) in 100 μl of sterile saline to stimulate oocyte maturation. After 46-48 hours, animals are killed by cervical dislocation. The ovaries are removed from the abdominal cavity and placed in M2 medium (Sigma-Aldrich, USA) containing 4 mg / ml bovine serum albumin. To prevent premature oocyte maturation, 10 μg / ml dbcAMP (dibutyril cAMP, sodium salt, Sigma-Aldrich, USA) is added to M2 medium. Oocytes were isolated under the control of a Stemi2000 stereomicroscope (Carl CarlZeiss ″, Germany), fixed with 3% PFA for 30 min at room temperature. Oocytes are washed with FSB (3 shifts of 15 min each) and incubated in 0.2% Triton X-100 for 20 min at room temperature. Oocytes are washed in PBS (3 times for 10 min) and placed in an FITC solution at a concentration of 1 μg / ml for 2 hours. After staining, oocytes are washed in PBS (3 times for 5 min) and transferred to plates for intravital observation. After washing in PBS, oocytes can be placed for 20 min in a DAPI stain solution (Sigma-Aldrich) diluted in PBS to a final concentration of 1 μg / ml to detect chromatin. Stained oocytes were examined using an LSM510 DuoScanMETA confocal microscope (CarlZeiss, Germany) using × 63 / 1.4 Plan Apochromat or × 40 / 0.75 Plan Neofiuar lenses.

Типичные варианты окраски ооцитов в условиях, описанных выше, представлены на рис.2.Typical oocyte staining under the conditions described above is shown in Fig. 2.

Пример 3.Example 3

Эмбрионы получают путем введения 7 ME ГСЖК на мышь в 100 мкл стерильного физиологического раствора. Через 48 ч после введения ГСЖК самке вводят 7 ME хорионического гонадотропина человека (ХГЧ), затем самку подсаживают к самцу. Спаривание контролируют по наличию копулятивных пробок, а возраст зародышей отсчитывают от времени инъекции ХГЧ. Одноклеточные эмбрионы извлекают из яйцеводов через 19-26 ч, эмбрионы на стадии двух бластомеров - через 46-48 ч после введения ХГЧ. Фиксацию, окрашивание ФИТЦ и изучение эмбрионов с помощью конфокального лазерного микроскопа производят, как описано в Примере 2. Типичный вариант окраски эмбрионов показан на рис.3.Embryos are prepared by introducing 7 ME HFA per mouse in 100 μl of sterile saline. 48 h after administration of HFFA, the female is given 7 ME of human chorionic gonadotropin (hCG), then the female is placed on the male. Mating is controlled by the presence of copulative plugs, and the age of the embryos is counted from the time of hCG injection. Unicellular embryos are removed from the oviducts after 19-26 hours, embryos at the stage of two blastomeres - 46-48 hours after the introduction of hCG. Fixation, staining of FITC and the study of embryos using a confocal laser microscope is performed as described in Example 2. A typical variant of staining of embryos is shown in Fig. 3.

Для доказательства специфичности связывания ФИТЦ с белками производят ферментативную обработку клеток HeLa или NIH/3T3 протеиназой К или РНКазой А, как описано в Примере 4.To prove the specificity of the binding of FITC to proteins, enzymatic treatment of HeLa or NIH / 3T3 cells with proteinase K or RNase A is carried out, as described in Example 4.

Пример 4.Example 4

Клетки первой опытной группы помещают в раствор протеиназы К («Amresco», США) в концентрации 1 мкг/мл на ФСБ и инкубируют 15 минут при комнатной температуре. Контрольные клетки к первой опытной группе инкубируют то же время в ФСБ. Клетки второй опытной группы помещают в раствор РНКазы A («Sigma-Aldrich») в концентрации 2 мг/мл на ФСБ и инкубируют 3 ч при 37°C. Контролем служат клетки, которые инкубируют в ФСБ то же время при той же температуре. Все контрольные и все опытные клетки окрашивают ФИТЦ, как описано в Примере 1. Результаты, подтверждающие чувствительность окраски ФИТЦ клеток к обработке протеиназой К и нечувствительность к обработке РНКазой А, показаны на рис.4.The cells of the first experimental group were placed in a proteinase K solution (Amresco, USA) at a concentration of 1 μg / ml on FSB and incubated for 15 minutes at room temperature. Control cells for the first experimental group are incubated at the same time in FSB. Cells of the second experimental group are placed in a solution of RNase A (Sigma-Aldrich) at a concentration of 2 mg / ml in PBS and incubated for 3 hours at 37 ° C. Controls are cells that incubate in the FSB at the same time at the same temperature. All control and all experimental cells stained with FITC as described in Example 1. The results confirming the sensitivity of FITC staining to proteinase K treatment and insensitivity to RNase A treatment are shown in Fig. 4.

Окрашивание внутриклеточных белков с помощью ФИТЦ не препятствует иммуноцитохимическому выявлению определенных (отдельных) белков с помощью специфических антител к этим белкам и окраски хроматина DAPI, как иллюстрирует Пример 5.Staining of intracellular proteins using FITC does not interfere with the immunocytochemical detection of specific (individual) proteins using specific antibodies to these proteins and staining of DAPI chromatin, as illustrated in Example 5.

Пример 5.Example 5

Нормальные фибробласты мыши линии NIH/3T3 и опухолевые клетки человека линии НЕр-2 культивируют, как описано в Примере 1. Клетки отмывают в ФСБ и фиксируют в 3%-ном ПФА в течение 15 минут. После отмывки в ФСБ (3 раза по 10 мин) клетки обрабатывают 0.2%-ным раствором Тритона Х-100 на ФСБ в течение 10 мин при комнатной температуре, отмывают от детергента в ФСБ (3 раза по 10 мин) и переносят в раствор первичных антител, взятых в оптимальных разведениях. Окрашивание производят во влажной камере 60 мин при комнатной температуре. В качестве первичных антител используют, например, кроличьи поликлональные антитела к фактору сплайсинга SC35 («Abcam», США), кроличьи поликлональные антитела к β-тубулину («Sigma-Aldrich») или мышиные моноклональные антитела к ядрышковому антигену A3 (Григорьев А.А., Булычева Т.И., Шеваль Е.В., Калинина И.А., Зацепина О.В. Цитологические признаки подавления общего синтеза белка, выявляемые с помощью нового моноклонального антитела. Цитология. 2008. Т. 50. С. 338-346). Клетки отмывают в ФСБ (3 раза по 10 мин) и переносят в раствор вторичных антител, взятых в разведениях, рекомендуемых производителем, на 40 мин при комнатной температуре. В качестве вторичных антител используют козьи антитела к иммуноглобулинам кролика или мыши, конъюгированные с Alexa Fluor 568 («Molecular Probes Inc.», США). Клетки отмывают в ФСБ (3 раза по 10 мин) и инкубируют с ФИТЦ 60 мин при комнатной температуре. Клетки быстро отмвают в ФСБ и помещают в 0.5 мкг/мл раствор DAPI для окрашивания хроматина. Клетки отмывают в ФСБ (2 раза по 5 мин), заключают в Мовиол и изучают на микроскопе, как описано в Примере 1. Результаты окрашивания клеток ФИТЦ и мечения разными антителами показаны на рис.5.Normal mouse NIH / 3T3 mouse fibroblasts and human Hep-2 tumor cells were cultured as described in Example 1. Cells were washed in PBS and fixed in 3% PFA for 15 minutes. After washing in FSB (3 times for 10 min), the cells are treated with 0.2% Triton X-100 solution in FSB for 10 min at room temperature, washed from detergent in FSB (3 times for 10 min) and transferred to a solution of primary antibodies taken in optimal dilutions. Staining is carried out in a humid chamber for 60 minutes at room temperature. Primary antibodies are, for example, rabbit polyclonal antibodies to SC35 splicing factor (Abcam, USA), rabbit polyclonal antibodies to β-tubulin (Sigma-Aldrich) or murine monoclonal antibodies to nucleolar antigen A3 (Grigoriev A.A. ., Bulycheva T.I., Sheval E.V., Kalinina I.A., Zatsepina O.V. Cytological signs of suppression of total protein synthesis detected using a new monoclonal antibody. -346). Cells are washed in PBS (3 times for 10 min) and transferred to a solution of secondary antibodies taken in dilutions recommended by the manufacturer for 40 min at room temperature. Secondary antibodies are goat antibodies to rabbit or mouse immunoglobulins conjugated to Alexa Fluor 568 (Molecular Probes Inc., USA). Cells are washed in PBS (3 times for 10 min) and incubated with FITC for 60 min at room temperature. Cells are rapidly washed in PBS and placed in a 0.5 μg / ml DAPI solution for chromatin staining. Cells are washed in PBS (2 times for 5 min), enclosed in Moviol and examined under a microscope as described in Example 1. The results of staining of FITC cells and labeling with different antibodies are shown in Fig. 5.

Предлагаемый способ позволяет также производить сравнительный анализ содержания белков в клетках с разным уровнем метаболизма, как иллюстрируют Примеры 6 и 7.The proposed method also allows a comparative analysis of the protein content in cells with different levels of metabolism, as illustrated by Examples 6 and 7.

Пример 6.Example 6

Клетки HeLa инкубируют в присутствии циклогексимида - универсального ингибитора синтеза белка (концентрация ингибитора - 100 мкг/мл) в течение 120 мин. Ингибитор приобретен у фирмы «Sigma-Aldrich». Клетки, инкубированные с циклогексимидом, и контрольные клетки окрашивают ФИТЦ и изучают с помощью конфокального лазерного микроскопа LSM510 DuoScanMETA, как описано в Примере 1. Типичные варианты окрашивания показаны на рис.6, где (а) - клетки контрольной группы и (б) - клетки, обработанные циклогексимидом. Хорошо видно, что инкубация клеток с циклогексимидом приводит к уменьшению интенсивности их окрашивания ФИТЦ.HeLa cells are incubated in the presence of cycloheximide - a universal inhibitor of protein synthesis (inhibitor concentration - 100 μg / ml) for 120 min. Inhibitor purchased from Sigma-Aldrich. Cells incubated with cycloheximide and control cells were stained with FITC and examined using an LSM510 DuoScanMETA confocal laser microscope as described in Example 1. Typical staining options are shown in Fig. 6, where (a) are cells of the control group and (b) are cells treated with cycloheximide. It is clearly seen that the incubation of cells with cycloheximide leads to a decrease in the intensity of their staining with FITC.

Для количественной оценки изменения интенсивности флуоресценции в контрольных и опытных образцах используют программное обеспечение, прилагаемое к конфокальному микроскопу, или программу для анализа изображений Image J, предоставляемую Национальным Институтом Здоровья (NIH, США по интернет адресу http://rsbweb.nih.gov/ij/features.html). Обе программы позволяют строить профили распределения интенсивностей флуоресценции красителя вдоль прямой линии, проведенной исследователем через любой участок изображения, и позволяют получать сходные результаты.To quantify the change in fluorescence intensity in the control and experimental samples, use the software included with the confocal microscope or Image J image analysis software provided by the National Institute of Health (NIH, USA at http://rsbweb.nih.gov/ij /features.html). Both programs make it possible to construct profiles of the distribution of dye fluorescence intensities along a straight line drawn by the researcher through any part of the image, and allow obtaining similar results.

Результаты, полученные с помощью программы Image J, представлены на рис.6 (в, г). Исходя из значений интенсивностей общего уровня флуоресценции ФИТЦ в контрольных клетках (рис.6, в) и клетках, инкубированных с циклогексимидом (рис.6, г), можно заключить, что ингибирование синтеза белка при инкубации клеток с циклогексимидом приводит к уменьшению интенсивности флуоресценции ФИТЦ более чем в два раза.The results obtained using the Image J program are presented in Fig. 6 (c, d). Based on the values of the intensities of the total FITC fluorescence level in the control cells (Fig. 6, c) and cells incubated with cycloheximide (Fig. 6, d), it can be concluded that inhibition of protein synthesis during incubation of cells with cycloheximide leads to a decrease in the fluorescence intensity of FITC more than doubled.

Пример 7.Example 7

В качестве второй модели используют фибробласты мыши линии NIH/3T3, которые в течение 2 суток культивируют, как описано в Примере 1, а затем переносят в среду DMEM, содержащую 0.1% эмбриональной сывороткой теленка, на 72 ч. Это приводит к выходу клеток из пролиферативного клеточного цикла в G0-период - период, который характеризуется пониженным уровнем метаболизма по сравнению с клетками, находящимися в экспоненциальной фазе роста (Geyer P.K., Meyuhas О., Perry R.P., Johnson L.F. Regulation of ribosomal protein mRNA content and translation in growth-stimulated mouse fibroblasts. // Mol Cell Biol. 1982. V. 2. №6. P.685-693). Клетки контрольной группы (т.е. клетки, находящиеся в экспоненциальной фазе роста) и клетки, находящиеся в G0-периоде фиксируют, окрашивают ФИТЦ и изучают с помощью конфокального лазерного микроскопа LSM510 DuoScanMETA, как описано в Примере 1. Изображения обрабатывают, как описано в Примере 6. На рисунке 7 (а, б) видно, что яркость флуоресценции клеток, находящихся в G0-периоде, ниже, чем в контроле. Рисунки 7 (в, г) показывают, что интенсивность флуоресценции ФИТЦ в клетках в G0-периоде понижается по сравнению с контрольными значениями почти в два раза.As the second model, NIH / 3T3 mouse fibroblasts were used, which were cultured for 2 days, as described in Example 1, and then transferred to DMEM containing 0.1% fetal calf serum for 72 hours. This led to the release of cells from proliferative cell cycle in the G0 period - a period characterized by a reduced metabolic rate compared to cells in the exponential growth phase (Geyer PK, Meyuhas O., Perry RP, Johnson LF Regulation of ribosomal protein mRNA content and translation in growth-stimulated mouse fibroblasts. // Mol Cell Biol. 1982. V. 2. No. 6. P.685-693). Cells of the control group (i.e., cells that are in the exponential growth phase) and cells that are in the G0 period are fixed, stained with FITC and examined using a LSM510 DuoScanMETA confocal laser microscope as described in Example 1. Images are processed as described in Example 6. Figure 7 (a, b) shows that the fluorescence brightness of cells in the G0 period is lower than in the control. Figures 7 (c, d) show that the fluorescence intensity of FITC in cells in the G0 period decreases almost twofold compared to control values.

Изобретение иллюстрируют следующие графические материалы:The invention is illustrated by the following graphic materials:

Рис.1. Окрашивание клеток мыши NIH/3T3 и клеток человека HeLa флуоресцентным красителем ФИТЦ. Левый ряд - окраска ФИТЦ; правый ряд - соответствующие фазово-контрастные изображения клеток. Масштабная линия, 10 мкм.Fig. 1. Staining of NIH / 3T3 mouse cells and human HeLa cells with FITC fluorescent dye. Left row - FITZ coloring; right row - corresponding phase-contrast images of cells. Scale line, 10 microns.

Наиболее ярко ФИТЦ окрашивает ядрышки (указаны головками стрелок), что соответствует литературным данным о повышенной концентрации белка именно в этом компартменте клетки (Ahmad Y., Boisvert F.М., Gregor P., Cobley A., Lamond A.I. Nucleolar ProteomeDatabase--2008 update // Nucleic Acids Res. 2009. V. 37. P. 181-184). Значительные количества белка выявляются также в ядре (я) и цитоплазме (ц), где белок располагается неравномерно. Зоны, свободные от белка, вероятно, соответствуют внутрицитоплазматическим вакуолям.FITC stains nucleoli most clearly (indicated by arrowheads), which corresponds to published data on increased protein concentration in this particular cell compartment (Ahmad Y., Boisvert F.M., Gregor P., Cobley A., Lamond AI Nucleolar Proteome Database - 2008 update // Nucleic Acids Res. 2009. V. 37. P. 181-184). Significant amounts of protein are also detected in the nucleus (I) and cytoplasm (c), where the protein is uneven. Protein free zones probably correspond to intracytoplasmic vacuoles.

Рис.2. Окрашивание преовуляторных ооцитов мыши ФИТЦ (а, г) и DAPI (б, в), (в, е) - фазово-контрастные изображения ооцитов. я - ядро; ц - цитоплазма; ЯПТ - ядрышко-подобное тельце, или ядрышко. Масштабная линия, 10 мкм.Fig. 2. Staining of preovulatory mouse oocytes FITC (a, d) and DAPI (b, c), (c, f) are phase-contrast images of oocytes. I am the core; c - cytoplasm; NPS - nucleolus-like body, or nucleolus. Scale line, 10 microns.

Хорошо видно, что ядрышки ооцитов окрашиваются ФИТЦ. Окраска ядрышек ФИТЦ не препятствует окрашиванию хроматина красителем DAPI (возбуждение флуоресценции светом с длиной волны 359 нм, детекция флуоресценции - 461 нм) и выявлению ядрышек в режиме фазового контраста.It is clearly seen that the oocyte nucleoli are stained with FITC. FITC nucleol staining does not prevent chromatin staining with DAPI dye (excitation of fluorescence with light with a wavelength of 359 nm, fluorescence detection of 461 nm) and detection of nucleoli in phase contrast mode.

Рис.3. Окрашивание одноклеточного эмбриона мыши (а, б) и эмбрионов мыши на стадии двух бластомеров (в, г) красителем ФИТЦ. Масштабная линия, 10 мкм.Fig. 3. Staining of unicellular mouse embryos (a, b) and mouse embryos at the stage of two blastomeres (c, d) with FITC dye. Scale line, 10 microns.

Хорошо видно, что ФИТЦ позволяет выявлять внутриклеточную локализацию белков в цитоплазме (ц) и ядрах (я) ранних эмбрионов млекопитающих. Наиболее высокая концентрация белков характерна для предшественников ядрышек (ПЯ).It is clearly seen that the FITC allows the detection of intracellular localization of proteins in the cytoplasm (c) and nuclei (s) of early mammalian embryos. The highest concentration of proteins is characteristic of nucleolar precursors (PN).

Рис.4. Окрашивание клеток NIH/3T3 ФИТЦ в контроле (а, в) и после обработки протеиназой К (б) или РНКазой А (г), ц - цитоплазма; я - ядро; головки стрелок - ядрышки. Масштабная линия, 10 мкм.Fig. 4. Staining of NIH / 3T3 FITC cells in the control (a, c) and after treatment with proteinase K (b) or RNase A (d), c - cytoplasm; I am the core; arrowheads - nucleoli. Scale line, 10 microns.

Видно, что обработка протеиназой К ослабляет интенсивность окрашивания клеток (особенно, ядрышек) ФИТЦ (сравнить а и б), тогда как инкубация клеток с РНКазой А заметно не снижает интенсивность их флуоресценции (сравнить в и г).It can be seen that treatment with proteinase K weakens the intensity of staining of cells (especially nucleoli) of FITC (compare a and b), while incubation of cells with RNase A does not significantly reduce the intensity of their fluorescence (compare c and d).

Рис.5. Окрашивание клеток мыши NIH/3T3 (а-е) и человека НЕр-2 (ж-и) красителем ФИТЦ и антителами к белку цитоплазматических микротрубочек β-тубулину (б), ядерному фактору сплайсинга мРНК SC-35 (д), ядрышковому белку A3 (з); (в, е, и) - окраска клеток красителем DAPI. ц - цитоплазма; я - ядро; головки стрелок - ядрышки. Масштабная линия, 10 мкм.Fig.5. Staining of NIH / 3T3 mouse cells (a-e) and human HEP-2 (g-i) with FITC dye and antibodies to the cytoplasmic microtubule protein β-tubulin (b), nuclear splicing factor SC-35 mRNA (e), nucleolar protein A3 (h); (c, e, and) - staining of cells with DAPI dye. c - cytoplasm; I am the core; arrowheads - nucleoli. Scale line, 10 microns.

Видно, что ФИТЦ не препятствует иммуноцитохимическому выявлению белков с локализацией внутри цитоплазмы (б), ядра (д) и ядрышек (з), а также окрашиванию хроматина в клетках мыши (в, е) и человека (и) с помощью DAPI. В клетках мыши отчетливо видны многочисленные ярко окрашенные блоки гетерохроматина - хромоцентры.It can be seen that FITC does not interfere with the immunocytochemical detection of proteins with localization inside the cytoplasm (b), nucleus (e) and nucleoli (h), as well as chromatin staining in mouse (c, f) and human (s) cells using DAPI. Numerous brightly colored heterochromatin blocks — chromocenters — are clearly visible in mouse cells.

Рис.6. Окрашивание клеток HeLa красителем ФИТЦ в контроле (а) и после обработки циклогексимидом в концентрации 100 мкг/мл в течение 120 минут; (в, г) - профили распределения интенсивности флуоресценции ФИТЦ вдоль произвольной прямой, проведенной через клетки, в контроле (в) и после обработки циклогексимидом (г). Горизонтальная ось - расстояние (в пикселах) от начала прямой (нижний угол), вертикальная ось - профили интенсивности флуоресценции ФИТЦ (в условных единицах, УЕ) вдоль этой прямой. Белые стрелки на рисунках (а) и (б) указывают на положение участков, обладающих максимальной флуоресценцией; соответствующие показатели интенсивности флуоресценции обозначены на рисунках (в) и (г) черными стрелками. Масштабная линия, 10 мкм.Fig. 6. Staining of HeLa cells with FITC dye in control (a) and after treatment with cycloheximide at a concentration of 100 μg / ml for 120 minutes; (c, d) —FITC fluorescence intensity distribution profiles along an arbitrary straight line drawn through the cells in the control (c) and after treatment with cycloheximide (g). The horizontal axis is the distance (in pixels) from the beginning of the straight line (lower angle), the vertical axis is the FITC fluorescence intensity profiles (in arbitrary units, UE) along this straight line. White arrows in figures (a) and (b) indicate the position of sites with maximum fluorescence; corresponding indicators of fluorescence intensity are indicated in figures (c) and (d) by black arrows. Scale line, 10 microns.

Видно, что инкубация клеток с циклогексимидом приводит к визуальному уменьшению интенсивности флуоресценции (сравнить а и б). Рисунки (в) и (г) показывают, что максимальные значения флуоресценции ФИТЦ в контроле достигают 80 УЕ, а после обработки циклогексимидом составляют около 25 УЕ, т.е. уменьшаются более чем в два раза.It is seen that the incubation of cells with cycloheximide leads to a visual decrease in the fluorescence intensity (compare a and b). Figures (c) and (d) show that the maximum FITC fluorescence values in the control reach 80 UE, and after treatment with cycloheximide, they are about 25 UE, i.e. more than halved.

Рис.7. Окрашивание красителем ФИТЦ пролиферирующих фибробластов линии NIH/3T3 (а, контроль) и фибробластов, синхронизованных в G0-периоде (б); (в, г) - профили распределения интенсивности флуоресценции ФИТЦ вдоль произвольной прямой в контроле и после синхронизации в G0-периоде, соответственно. Горизонтальная ось - расстояние (в пикселах) от начала прямой (нижний угол), вертикальная ось - профили интенсивности флуоресценции ФИТЦ (в условных единицах, УЕ) вдоль этой прямой. Белые стрелки на рисунках (а) и (б) указывают на положение участков, обладающих максимальной интенсивностью флуоресценции; соответствующие показатели интенсивности флуоресценции обозначены на рисунках (в) и (г) черным стрелками. Масштабная линия, 10 мкм.Fig. 7. FITC stain staining of proliferating NIH / 3T3 fibroblasts (a, control) and fibroblasts synchronized in the G0 period (b); (c, d) —FITC fluorescence intensity distribution profiles along an arbitrary line in the control and after synchronization in the G0 period, respectively. The horizontal axis is the distance (in pixels) from the beginning of the straight line (lower angle), the vertical axis is the FITC fluorescence intensity profiles (in arbitrary units, UE) along this straight line. The white arrows in figures (a) and (b) indicate the position of the areas with the maximum fluorescence intensity; corresponding indicators of fluorescence intensity are indicated in figures (c) and (d) by black arrows. Scale line, 10 microns.

Видно, что синхронизация клеток в G0-периоде приводит к визуальному уменьшению интенсивности флуоресценции ФИТЦ по сравнению с асинхронно делящимися клетками (сравнить а и б). Рисунки (в) и (г) показывают, что максимальные значения флуоресценции ФИТЦ в асинхронных клетках достигают 60 УЕ, а контрольных клетках - 35 УЕ, т.е. уменьшаются почти в два раза.It can be seen that cell synchronization in the G0 period leads to a visual decrease in the fluorescence intensity of FITC compared with asynchronously dividing cells (compare a and b). Figures (c) and (d) show that the maximum FITC fluorescence in asynchronous cells reaches 60 UE, and in the control cells 35 UE, i.e. decrease almost twice.

Claims (1)

Способ выявления белков в разных типах клеток млекопитающих и человека с помощью флуоресцентного красителя флуоресцеин-5-изотиоционата (ФИТЦ), включающий фиксацию клеток 3%-ным параформальдегидом, приготовленным на 0.1 М фосфатно-солевом буфере (ФСБ), в течение 15 минут при комнатной температуре, обработку клеток 0.2%-ным раствором Тритона Х-100 на ФСБ в течение 10 минут при комнатной температуре, окрашивание клеток ФИТЦ в течение 2 часов при комнатной температуре и заключение клеток в Мовиол 4-88 («Sigma-Aldrich», США) с добавлением DABCO (1,4-диазобицикло [2.2.2] октан, «Sigma-Aldrich») для последующего анализа методами конфокальной микроскопии. A method for detecting proteins in different types of mammalian and human cells using a fluorescent dye fluorescein-5-isothiocyanate (FITC), comprising fixing the cells with 3% paraformaldehyde prepared in 0.1 M phosphate-buffered saline (PBS) for 15 minutes at room temperature, treating the cells with a 0.2% solution of Triton X-100 on FSB for 10 minutes at room temperature, staining the FITC cells for 2 hours at room temperature and imprisoning the cells in Moviol 4-88 (Sigma-Aldrich, USA) with the addition of DABCO (1,4-diazobicyclo [2.2.2] octane, Sigma-Aldrich) for subsequent analysis by confocal microscopy.
RU2013153711/10A 2013-12-04 2013-12-04 Method of detecting proteins in different cell types of mammals and human using fluorescein-5-isothiocyanate at microscopic level RU2547594C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013153711/10A RU2547594C2 (en) 2013-12-04 2013-12-04 Method of detecting proteins in different cell types of mammals and human using fluorescein-5-isothiocyanate at microscopic level

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013153711/10A RU2547594C2 (en) 2013-12-04 2013-12-04 Method of detecting proteins in different cell types of mammals and human using fluorescein-5-isothiocyanate at microscopic level

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013153711A RU2013153711A (en) 2014-04-10
RU2547594C2 true RU2547594C2 (en) 2015-04-10

Family

ID=50436015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013153711/10A RU2547594C2 (en) 2013-12-04 2013-12-04 Method of detecting proteins in different cell types of mammals and human using fluorescein-5-isothiocyanate at microscopic level

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547594C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1515091A1 (en) * 1987-10-06 1989-10-15 Волгоградский государственный медицинский институт Fixative for histological preparations
RU2174233C1 (en) * 1999-12-30 2001-09-27 Волгоградский научно-исследовательский противочумный институт Method for producing immunofluorescent antibodies for detecting toxoplasmosis pathogen
RU2362583C1 (en) * 2008-04-08 2009-07-27 Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН WAY OF FIXATION OF HUMAN CELLS HeLa AND HEp-2 FOR IMMUNOTCYTOCHEMICAL REVEALING OF CORE AUTOANTIGENS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1515091A1 (en) * 1987-10-06 1989-10-15 Волгоградский государственный медицинский институт Fixative for histological preparations
RU2174233C1 (en) * 1999-12-30 2001-09-27 Волгоградский научно-исследовательский противочумный институт Method for producing immunofluorescent antibodies for detecting toxoplasmosis pathogen
RU2362583C1 (en) * 2008-04-08 2009-07-27 Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН WAY OF FIXATION OF HUMAN CELLS HeLa AND HEp-2 FOR IMMUNOTCYTOCHEMICAL REVEALING OF CORE AUTOANTIGENS

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MALLAL S et al., Flow cytometry analysis with a new FITCconjugated. monoclonal antibody -3E-12 for HLA-D*57:01 rapid screening in prevention of abacavir hypersensitivity in HIV-1- infected patients, HIV Clinical Trials, 2013, 14(4), p. 160-164. *
ГРИГОРЬЕВ А.А. и др. Цитологические признаки подавления общего уровня синтеза белка, выявляемые с помощью новых моноклональных антител, Цитология, 2008, Т.50, N4, стр. 338-. 346 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013153711A (en) 2014-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aits et al. Methods for the quantification of lysosomal membrane permeabilization: a hallmark of lysosomal cell death
Röper et al. The major β-catenin/E-cadherin junctional binding site is a primary molecular mechano-transductor of differentiation in vivo
Peskett et al. A liquid to solid phase transition underlying pathological huntingtin exon1 aggregation
Lu et al. Fine-tuned and cell-cycle-restricted expression of fusogenic protein syncytin-2 maintains functional placental syncytia
Minc et al. Localization and phosphorylation of HP1 proteins during the cell cycle in mammalian cells
Lu et al. Visualizing the microtubule-associated protein tau in the nucleus
Zhou et al. Multiplexed imaging detection of live cell intracellular changes in early apoptosis with aggregation-induced emission fluorogens
Duan et al. Nuclear RNA binding regulates TDP-43 nuclear localization and passive nuclear export
Lee et al. Quantitative analysis in LC3-II protein in vitro maturation of porcine oocyte
Imoto et al. Sumoylation of Smad3 stimulates its nuclear export during PIASy-mediated suppression of TGF-β signaling
Scheffler et al. Mild fixation and permeabilization protocol for preserving structures of endosomes, focal adhesions, and actin filaments during immunofluorescence analysis
Yamamoto et al. A study of the proliferating activity in lens epithelium and the identification of tissue-type stem cells
Lemcke et al. Applying 3D-FRAP microscopy to analyse gap junction-dependent shuttling of small antisense RNAs between cardiomyocytes
Harasimov et al. Actin-driven chromosome clustering facilitates fast and complete chromosome capture in mammalian oocytes
Khodyuchenko et al. Non-canonical Cajal bodies form in the nucleus of late stage avian oocytes lacking functional nucleolus
Prusty et al. Peptidase inhibitor 15 (PI15) regulates chlamydial CPAF activity
Haeger et al. Changes in endometrial ezrin and cytokeratin 18 expression during bovine implantation and in caruncular endometrial spheroids in vitro
Minobe et al. Rac is involved in the interkinetic nuclear migration of cortical progenitor cells
RU2547594C2 (en) Method of detecting proteins in different cell types of mammals and human using fluorescein-5-isothiocyanate at microscopic level
Hashimoto et al. Bruno-like protein is localized to zebrafish germ plasm during the early cleavage stages
Nakamura et al. Longest neurite‐specific activation of Rap1B in hippocampal neurons contributes to polarity formation through RalA and Nore1A in addition to PI 3‐kinase
Liu et al. Protein serine/threonine phosphotase-1 is essential in governing normal development of vertebrate eye
González-Robles et al. Naegleria fowleri: light and electron microscopy study of mitosis
Fdez et al. Protocol to measure centrosome cohesion deficits mediated by pathogenic LRRK2 in cultured cells using confocal microscopy
Uozumi et al. Detection of O-propargyl-puromycin with SUMO and ubiquitin by click chemistry at PML-nuclear bodies during abortive proteasome activities

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181205