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代谢综合征患者单核细胞_高密度脂蛋白比值与靶器官损害的相关性分析...
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实验材料
试剂、试剂盒
仪器、耗材
实验步骤
本文中描述的方法涵盖了变色子在细菌及真核细胞里的克隆与表达(见4.3.1),变色子的生物化学和生物物理特征鉴定(见4.3.2),以及通过FRET技术将变色子用于体内Ca2+成像(见4.3.3)。

3.1变色子的克隆

使用5个不同的部件:CFP、YFP、N-CaM、C-CaM和CRS,用标准的重组DNA方法[8]模块式组装钙变色子。CFP和YFP质粒可从Clontech购得;CaM来自Dr.Ikum;CRS用寡核苷酸链反应合成。为制取钙变色子的DNA操控不在这里详细讲述,因为没有适合所有可能性的单一技术(见注4)。钙变色子制成之后,融合片段克隆到PRSETB质粒中,以表达足够蛋白,完成生物化学和生物物理鉴定。我们把融合片段克隆到pCDNA3质粒中(见注5),以供体内Ca2+成像实验用的瞬时哺乳细胞表达。

3.2生物化学和生物物理鉴定

钙变色子在能够用于体内Ca2+成像之前,先提纯(见4.3.2.1和注6)并完成体内荧光实验,以确定其动态范围(见4.3.2.2)和钙离子结合曲线(见4.3.2.3)。

3.2.1钙变色子从细菌细胞中提纯

(1)用标准的分子生物学方法以细菌质粒转染BL21(DE3)细胞[8]。

(2)把细胞平铺在含氨苄青霉素的LB平板上,37°C保温过夜。

(3)选择一单菌落,37°C,在100ml含100μmol/L氨苄青霉素的LB培养液中生长。

(4)在600nm光学密度为0.7时,用0.5mmol/LIPTG诱导3h。

(5)以3000g离心细胞30min。

(6)重悬细胞于10ml,pH7.4,含10%甘油、100mmol氯化钾、1mmol/L氯化钙和1mmol/L苯基甲基磺酰基氟化物的50mmol/LHEPES中。

(7)用0.5英寸超声头以最大功率,10%工作周期,超声4次,每次4min。两次超声之间,溶液降温5min。

(8)以30000g离心细胞碎片20min。

(9)在4°C轻轻地混合上清液与1mlNi-NTA琼脂糖浆液30min。

(10)以10ml含100mmol/L氯化钾和5mmol/L咪唑pH7.4的50mmol/LHEPES洗柱。

(11)用1ml含100mmol/L氯化钾和100mmol/L咪唑的50mmol/LHEPES洗脱。不需要切掉His-tag,因为它并不干扰荧光特性。

(12)在4°C,用2L含100mmol/L氯化钾,pH7.4的50mmol/LHEPES透析样品。

3.2.2荧光谱分析

FRET效率的变化(或者,在钙变色子的情形下,Ca2+浓度的变化)常常可以从发射比的变化观察到(只为受体发射的峰值强度除以给体的峰值发射强度)。Ca2+指示子的动态范围定义为最大比率Rmax除以最小比率Rmin。较大的动态范围在体内Ca2+指示上更有效。

(1)在装有含100mmol/L氯化钾,20μmol/LEGTA的50mmol/LHEPES的1ml试管中稀释样品。只要发射信号保持可测,任何稀释因子都可用。在433nm激发下,记录从450~570nm的荧光发射谱。

(2)记录空白样品的荧光发射谱。

(3)从第(1)步的记录中减去第(2)步的记录,以得到在无Ca2+条件下钙变色子的荧光谱。从这个谱中确定Rmin

(4)在1mmol/LCa2+存在的条件下,重复(1)~(3)步,以确定Ca2+存在时钙变色子的荧光谱。

(5)图4.3显示YC6.1[5]在加入Ca2+之前和之后的荧光谱,及RmaxRmin分别为1.1和2.4。


3.2.3Ca2+结合性质

Ca2+结合曲线用来评估Ca2+指示器能够测量的[Ca2+]的有效范围。Ca2+/EDTA和Ca2+/EGTA缓冲液用来作为浓度标准,因为在低[Ca2+],Ca2+污染会显著地扭曲空白[Ca2+]水平(见注7)。

(1)在1ml试管中,用EGTA稀释样品。在433nm激发下,记录从450~570nm的荧光发射谱。确定激发比。 

(2)为得到Ca2+结合曲线,连续地加入氯化钙溶液到样品中,并测定发射比。因为本章描述的实验是在20°C的EGTA和氯化钙缓冲液中完成的,通过解下述二次方程(如在不同条件下,请参考文献[9])可求得自由钙:



(3)为绘出Ca2+结合曲线,将[Ca2+]对发射比作图。图4.4显示YC6.1的Ca2+结合曲线。



3.3用钙变色子使Ca2+成像

本节描述简单的HeLa细胞中Ca2+成像实验;但是只需很小的修正,此方法可应用于其他的黏着细胞和生理条件。分别描述细胞培养液制备(见4.3.3.1)和数据采集(见4.3.3.2)。

3.3.1细胞培养液制备

(1)把HeLa细胞铺在装有DMEM-10%FBS培养液的直径为35mm的玻璃皿上。

(2)在37°C(5%二氧化碳)保育,直到50%~80%细胞汇合。

(3)使用Genejuice(Novagen),将含钙变色子的哺乳细胞表达质粒转染细胞。

(4)6h以后移除转染混合液,代之以1.5ml的DMEM-10%FBS培养液。

(5)在37°C(5%二氧化碳)保育24h。能完成Ca2+成像实验的细胞已备好。

4.3.3.2数据采集

实验应该在暗室中完成,以减少背景光。图4.5显示我们使用的显微设备。 



(1)打开氙灯、显微镜、滤光转换器和计算机。

(2)从培养皿中移除培养基

(3)用1mlHBSS(+氯化钙)清洗。

(4)加入1ml新鲜的HBSS(+氯化钙)。

(5)把细胞放在显微镜台面上。

(6)启动MetaFluor软件。在采集数据时,MetaFluor软件控制快门、滤光转换器和照相机。

(7)用目镜挑选YFP荧光,以发现表达钙变色子的细胞。把滤光指示转到U-WNIBA带通直角镜位置,并根据荧光发射水平,使ND滤镜在0.1%~10%。U-WNIBA直角镜对使用目镜快速发现YFP荧光细胞很实用,而10%ND滤镜是用来防止光褪色。 

(8)使用40X油物镜,把显微视场中心移到外观健康、并呈现强胞质体荧光的细胞上。图4.6是显示健康HeLa细胞典型荧光分布的画面。

(9)用MetaFluor在计算机荧屏上逐幅采集图像,同时调节聚焦直至得到最清晰的图像。

(10)把滤光指示转到CFP-YFP FRET直角镜位置。

(11)为监控作为CFP对时间的峰值激发的结果的CFP和YFP的峰值激发,课置如下数据采集条件:时间间隔大于10s;对CFP和YFP,曝光时间200ms。MetaFluor会显示发射比随时间的变化。

(12)在CCD图像上选择一块感兴趣的区域。通常这个区域要涵盖感兴趣的细胞。然后开始数据采集。在感兴趣的区域内的CFP和YFP的荧光发射强度,和它们的发射比一起,会得到实时监控(见注8)。

(13)当发射比达到稳衡态,向培养皿中加入50μl12mmol/L组胺,使终浓度大约为100μmol/L。操作过程要小心,不要移动培养皿。组胺结合到质膜上的受体上,启动信号级联,使Ca2+从内质网通过肌糖-1,4,5-三磷酸受体释放[10,11]。这将会引起钙变色子的构象变化,因YFP发射强度增加CFP强度减弱而被观察到。因而,发射比应该增加。当组胺作用消退后,发射比应该减退到稳衡态水平。图4.6显示MetaFluor软件在采集数据时的一幅荧屏照片。



(14)为使发射比与胞质体[Ca2+]相关联,必须测定Rmin和Rmax,以便把发射比映射到Ca2+结合曲线上。加入50μl的20μmol/L离子霉素,使终浓度近似为1μmol/L。离子霉素在质膜上把通道打开,以让Ca2+渗过。由于培养基的氯化钙饱和,发射比会升高到Rmax。为测定Rmin,加入50μl100mmol/L的EGTA和600μmol/LBAPTA-AM,使终浓度分别近似为5mmol/L和30μmol/L。发射比应该会降到Rmin

(15)停止数据采集。

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