细胞凋亡小体和梯状DNA的观察(1)

一、实验目的
　　1 掌握诱导细胞凋亡和观察细胞凋亡小体的方法
　　2 掌握DNA电泳检测方法，证明凋亡细胞DNA Ladder的存在。
　　细胞死亡作为生物体的一种常见现象，一般可分为两种类型：细胞坏死（necrosis）和细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。后者也称细胞凋亡（apoptosis）。细胞坏死是细胞在遭受极度刺激时引起的细胞死亡，以细胞质膜的破裂为特征，造成内含物的炎性泄露，是一种非正常死亡。细胞凋亡是细胞的一种“主动性”死亡行为，由基因控制，表现为细胞染色质凝集并边缘化、细胞浓缩、凋亡小体产生及DNA片段化等。由于片段化而形成的DNA Ladder被认为是细胞凋亡的典型特征。
　　细胞程序性死亡被分为两类：受体介导的细胞程序性死亡和线粒体介导的细胞程序性死亡。本实验主要涉及到线粒体介导的凋亡途径。线粒体可以进行氧化磷酸化并产生ATP，同时它还可以诱导产生PCD发生的物质-细胞色素C（cyt C）的泄漏。线粒体膜上存在 Bax组成的孔道。Bcl-2等抑制它的开放，从而抑制PCD因子的释放和阻止PCD的发生。而Bad 等促进Bax开放，从而导致Apaf: apoptosis protease activating factor 活化，使cyt C的释放，促进Cyt C,Apaf-1, caspase-9复合物的形成，使得细胞处于细胞凋亡的执行阶段（见图10-7）。凋亡的标准特征之一，是基因组DNA断裂为180-200bp的多条寡核小体片段。此现象可用常规琼脂糖凝胶电泳检测，是凋亡的特征。DNA梯状序列最后可在紫外灯下显示，人们可以照像记录它的电泳行为。根据DNA的电泳行为，人们就可以判断出细胞死亡的类型。凋亡细胞形成明显的梯状DNA，坏死细胞为不清晰弥散状DNA，而活细胞DNA在琼脂糖凝胶的顶部，是一个没有受到切割的高分子量条带。
二、实验原理
　　Cyt c是电子传递链的重要组成部分，定位于线粒体内，是真核细胞内不可缺少的重要因子。但当他溢出线粒体后就会诱导细胞凋亡。在本实验中，对洋葱内表皮、烟草悬浮细胞或人口腔内皮细胞等加入Cyt c或其他诱导物，观察诱发产生的凋亡细胞。用改良苯酚品红染色观察凋亡细胞核发生染色质凝集（condensation）、趋边化(margination)、DNA裂解（fragmentation） 产生凋亡小体等形态学上的变化，用琼脂糖凝胶DNA电泳检测细胞凋亡后形成的DNA Ladder。
三、材料、试剂和仪器
　　1． 材料 采用的烟草悬浮细胞株系、洋葱内表皮和人口腔内皮细胞。
　　2． 试剂的配制：
　　1）烟草悬浮细胞的基本培养基
　　2）100 μmol/l Cyt c 的水溶液
　　3) 170 nmol/L 或230 nmol/L 的CaCl2
　　4）改良苯酚品红染色 先配母液A和B。
　　母液A称取3g碱性品红，溶于100mL的70%酒精中（此液可长期保存）。
　　母液B:取母液A 10mL，加入90mL的5%石碳酸水溶液（2周内使用）。
　　苯酚品红染色液：取母液B 45mL，加入6mL冰乙酸和6mL 37%的甲醛。
　　改良苯酚品红染色：苯酚品红染色液2-10mL，加入90-98mL 45%的醋酸和1.8g山梨醇。
　　此染液初配好时，颜色较浅，放置二周后，染色能力显著增强，在室温下不产生沉淀而较稳定。
　　5） 1% 的琼脂糖凝胶
　　6） 2ⅹCTAB buffer：2％（w/v）CTAB、100mmol/L Tris-HCl (pH 8.0)、20 mmol/L EDTA、1.4 mol/L NaCl、1％ PVP、
　   7) 氯仿:异戊醇(24：1)