在活細胞小鼠胚胎卵母細胞中研究細胞焦亡,可從構建基因敲除小鼠模型、利用生物化學方法分析、使用細胞生物學和分子生物學技術、借助電鏡觀察細胞形態、檢測焦亡相關蛋白和炎癥因子等方面入手,以下是具體說明:
1.基因敲除小鼠模型:構建Gasdermin D(GSDMD)基因敲除小鼠,觀察這些小鼠在感染或炎癥因子下的免疫反應和細胞焦亡情況。通過與野生型小鼠的對比,可以探究GSDMD在細胞焦亡過程中的關鍵作用,以及其對機體免疫反應的影響。這一方法有助于明確特定基因在細胞焦亡中的功能,為后續研究提供基礎。
2.生物化學方法:通過體外實驗,探究Caspase-1、Caspase-4、Caspase-5和Caspase-11等蛋白的激活條件、底物特異性以及在細胞焦亡中的作用機制。利用結構生物學方法解析這些Caspase蛋白的三維結構和活性中心,深入了解它們的催化機制和調控機制。這些研究有助于揭示細胞焦亡的分子基礎,為開發相關藥物提供理論依據。
3.細胞生物學和分子生物學技術:
(1)形態學變化觀察:通過免疫熒光染色、透射電鏡觀察等手段,觀察細胞焦亡過程中的細胞膜破裂、染色質斷裂等現象。掃描電鏡是效果最好的形態檢測方法,可以清晰看到細胞腫脹、塌陷,并在細胞膜上觀察到很多明顯的孔洞。透射電鏡也能觀察到細胞器丟失、膜上有大量的孔隙。
(2)分子事件檢測:利用定量PCR、Western Blot等方法,檢測細胞焦亡過程中相關基因和蛋白的表達變化。例如,檢測Gasdermin D(GSDMD)被Caspase-1切割后的N端片段(約25-30kDa),可以明確GSDMD是否被激活。
(3)細胞活力檢測:使用CCK-8/MTT檢測方法或流式細胞術,對細胞活力進行定量分析和比較,輔助判斷細胞焦亡的發生。
4.電鏡觀察細胞形態:在細胞質膜破裂前,焦亡的細胞會形成大量小泡,即焦亡小體。之后細胞膜上會形成孔隙,細胞膜破裂,內容物流出。透射電鏡雖然沒有掃描電鏡清晰,但也能觀察到細胞器丟失、膜上有大量的孔隙。
5.檢測焦亡相關蛋白和炎癥因子:
蛋白檢測:通過Western Blot檢測Cleaved-caspase-1(p10亞基)的表達水平,可以直觀地判斷Caspase-1是否被激活。同時,檢測NLRP3蛋白的表達水平和焦亡小體的形成情況,可以判斷NLRP3炎癥小體是否被激活。
炎癥因子檢測:細胞焦亡的一個重要特征是炎性因子的釋放。利用ELISA試劑盒檢測IL-1β、IL-18等炎癥因子的水平,可以判斷細胞焦亡是否發生以及發生的程度。
總結
先獲取 GV/MII 期小鼠胚胎卵母細胞,用 H?O?、LPS 等誘導焦亡,設 GSDMD 抑制劑組對照;再用 mCherry-GSDMD 質粒、FAM-YVAD-FMK 探針等,結合共聚焦顯微鏡活細胞成像,監測 GSDMD 轉位、caspase-1/11 活化及膜完整性變化;后續檢測焦亡分子片段、促炎因子,關聯卵母細胞紡錘體完整性與受精率,實驗需維持生理培養環境。