詳細介紹
DNA特異性細胞核實時成像試劑
NucleoSeeing <Live Nucleus Green>
NucleoSeeing是與DNA特異性結合并發(fā)出綠色熒光的實時成像用細胞核染色試劑。不僅是動物細胞和組織,擬南芥的葉細胞中也顯示出高S/N比,并可很好的觀察活細胞中細胞核動態(tài)。另外,還可用作細胞核pH sensor。
※本產(chǎn)品基于名古屋工業(yè)大學的研究成果商品化而成。
※本產(chǎn)品僅供科研使用。嚴禁用于科研以外用途。
使用了NucleoSeeing的各種樣本的染色案例
將HeLa細胞(左),擬南芥表皮細胞和保衛(wèi)細胞(中),小鼠腦海馬切片培養(yǎng)(右)活細胞成像后進行觀察。詳情請參考各個案例的數(shù)據(jù)。
◆活細胞的細胞核成像
MEMO
細胞核作為DNA的儲存庫負責細胞分裂和控制基因表達,是細胞中重要的細胞器之一。因此細胞核動力學的動態(tài)實時成像就成為了非常重要的課題。從以前開始就開發(fā)了各種核染色試劑,雖然核酸應答性的藍色熒光色素Hoechst系列和DAPI被廣泛運用,但由于這些藍色熒光素使用紫外線作為激發(fā)光,光毒性強,存在不適用于活細胞成像的問題。近,雖然開發(fā)了一些適用于活細胞的核染料,如綠色和紅色熒光色素,但是化合物的細胞毒性和核染色的特異性仍然存在問題。
NucleoSeeing是名古屋工業(yè)大學的筑地真也教授等人開發(fā)的DNA特異性綠色熒光化合物,可以在細胞培養(yǎng),組織培養(yǎng)以及擬南芥葉等的植物細胞中進行活細胞成像。本產(chǎn)品細胞毒性低,DNA特異性顯示高S/N比,以及優(yōu)異的細胞核染色性能。也可用于觀察固定細胞,應用靈活。另外,由于其擁有特殊的pH依存性熒光特性,還可以用作細胞核特異性的pH sensor。近年,在細胞核內(nèi)pH重要性的研究中,還可以期待本產(chǎn)品作為核內(nèi)pH檢測的試劑。
各種細胞核染料的比較參數(shù)
染色試劑名稱 | 光特性 | 化合物的物性 | 觀察方法 | |||||
檢測波長 | 熒光色 | 光毒性 | 核特異性 | 細胞膜 | 細胞毒性 | 活細胞 | 固定細胞 | |
NucleoSeeing | 488 / 520 | 綠 | 無 | ? | ? | 無 | ? | ? |
Hoechst | 350 / 461 | 藍 | 有 | ? | ? | 有 | ? | ? |
DAPI | 350 / 461 | 藍 | 有 | ? | × | 不明 | × | ? |
X公司產(chǎn)品 | 485 / 498 | 綠 | ? | △ | ? | 不明 | ? | ? |
Y公司產(chǎn)品 | 646 / 680 | 紅 | ? | ? | ? | 有 | ? | ? |
◆原理
NucleoSeeing是細胞膜滲透性的綠色核染色試劑,由綠色熒光色素和DNA特異性結合tag組成。本產(chǎn)品在DNA不存在時顯示折疊構造,雖然有消光狀態(tài),但與DNA結合時構造發(fā)生改變,發(fā)出綠色熒光。由于NucleoSeeing攝入細胞內(nèi)后與DNA結合時發(fā)出綠色熒光,因此可以特異性觀察細胞核。
◆特點
● 僅在與DNA結合時發(fā)出綠色熒光,顯示高S/N比。由于在培養(yǎng)基中會消光,因此在添加了培養(yǎng)基的狀態(tài)下
● 也可以高靈敏度地進行觀察
● ※想要提高靈敏度,則建議染色后更換培養(yǎng)基后再進行觀察。
● 激發(fā)光/發(fā)射光波長:488 nm/520 nm
● 和傳統(tǒng)的Hoechst等試劑相比,幾乎沒有發(fā)現(xiàn)細胞毒性。
● 不僅僅是活細胞成像,還可以染色固定細胞,活細胞成像后再固定細胞進行觀察,也可以用于免疫染色實驗。
● 無論是動物來源的細胞和組織培養(yǎng),還是植物細胞(擬南芥葉細胞),都可以進行高S/N比的核染色。
● 觀察植物細胞時,不受葉綠體來源的自身熒光(Em:>615 nm)的影響,可以僅將細胞核可視化。
● 能夠可逆性染色。培養(yǎng)基更換12~24小時后,染料幾乎全部被排出細胞外。
● 由于可以看見pH依賴性的熒光強度的變化,所以在pH 6~8之間,可以通過2個波長的熒光強度比
● (Ex 405 nm, Em 520 nm / 460 nm),作為細胞核內(nèi)的pH sensor使用。
◆應用
● 動物來源培養(yǎng)細胞的活細胞成像
● 植物細胞的活細胞成像
● 免疫染色中的細胞核染色
● 細胞核內(nèi)pH sensor(pH 6~8)
◆原著論文
※ 本產(chǎn)品NucleoSeeing是以下論文中的hoeAc2FL。
1. | Nakamura, A., et al., Chem. Commun., 50, 6149~6152 (2014) "Hoechst tagging: a modular strategy to design synthetic fluorescent probes for live-cell nucleus imaging." |
2. | Ueda, M., et al., ACS Cent. Sci., 3 (5), 462~472 (2017) "Noncanonical function of a small-molecular virulence factor coronatine against plant immunity: an in vivo raman imaging approach."
|
3. | Nakamura, A. and Tsukiji, S., Bioorg. Med. Chem. Lett., 27 (14), 3127~3130 (2017) "Ratiometric fluorescence imaging of nuclear pH in living cells using hoechst-tagged fluorescein." |
◆應用實例
DNA應答性的熒光特性和細胞核特異性染色
左:NucleoSeeing僅在DNA存在時顯示出強的綠色熒光。激發(fā)光488 nm。
右:在活細胞中,與DNA特異性結合的Hoechst33342(藍)和NucleoSeeing(綠)進行共染色的結果,
右:顯示出高度的一致性。
細胞毒性
作為藍色核染色試劑被廣泛使用的Hoechst33342和NucleoSeeing,利用MTT法確認其細胞毒性。Hoechst在5 μM時觀察到了顯著的細胞死亡,而NucleoSeeing在5 μM時還未觀察到細胞毒性。
可逆性染色
為了評價Hoechst33342和NucleoSeeing的細胞滯留性,分別用1 μM兩種試劑處理15分鐘后,更換培養(yǎng)基,去除剩余的試劑,觀察24小時熒光強度的變化。Hoechst33342在24小時后依然維持80%的熒光強度,顯示出不可逆性,與之相對NucleoSeeing隨著時間推移,熒光強度逐漸減弱,12小時以后幾乎全部排出。因此,NucleoSeeing可以作為可逆性的核染色試劑使用。
各種培養(yǎng)細胞的核染色
添加1 μM的 NucleoSeeing 至各種培養(yǎng)細胞的培養(yǎng)基中,染色15分鐘后,更換培養(yǎng)基觀察活細胞,無論哪種細胞都觀察到了核特異性的信號。
小鼠腦(海馬)切片培養(yǎng)組織的染色案例
添加20 μM 的NucleoSeeing至小鼠腦海馬切片培養(yǎng)組織的培養(yǎng)基中,染色15分鐘后,更換培養(yǎng)基在未固定的條件下進行觀察。
固定細胞的染色案例
左:用4%多聚甲醛固定處理HeLa細胞后,用PBS清洗細胞,添加1 μM的 NucleoSeeing染色15分鐘。染色后,
右:清洗并觀察。
右:添加5 μM 的NucleoSeeing染色15分鐘,用4%多聚甲醛固定細胞并進行觀察。
右:※雖然也可用甲醇進行固定,但信號可能會減弱。
擬南芥葉的保衛(wèi)細胞染色案例
用20 μM 的NucleoSeeing處理擬南芥葉的切片60分鐘后,清洗切片進行觀察。激發(fā)光為488 nm時,在綠色熒光范圍490~555 nm內(nèi)觀察保衛(wèi)細胞的細胞核,615 nm以上波長范圍中觀察到葉綠體來源的自身熒光。通過使用本試劑,可以在觀察時區(qū)分葉綠體的自身熒光和細胞核熒光,期待本品可作為植物細胞的核動態(tài)成像試劑使用。
※擬南芥葉的保衛(wèi)細胞的核染色是由名古屋工業(yè)大學的筑地教授等人和東北大學上田實教授等人共同研究發(fā)現(xiàn)的成果。
Ueda, M., et al., ACS Cent. Sci., 3 (5), 462~472 (2017)
"Noncanonical function of a small-molecular virulence factor coronatine against plant immunity: an
in vivo raman imaging approach."
擬南芥葉表皮細胞的染色案例
用20 μM的 NucleoSeeing處理擬南芥葉的切片60分鐘后,清洗切片進行觀察。確認表皮細胞的核特異性染色。
◆使用NucleoSeeing作為核內(nèi)pH sensor
細胞核有著由外膜和內(nèi)膜這兩層脂質雙分子層膜構成的核膜這種*結構,與細胞質分隔開來。細胞核內(nèi)和細胞質之間的物質交流需要通過細胞核孔進行,但學者們認為細胞核內(nèi)的環(huán)境和細胞質的環(huán)境是不同的。近年,有學者提出核膜中存在核膜特異性質子泵(H+-ATPase),在細胞核和細胞質之間產(chǎn)生質子梯度。雖然可以期待通過生理現(xiàn)象變化來檢測細胞核內(nèi)的pH值,但是至今還沒有開發(fā)出十分理想的試劑。
名古屋工業(yè)大學筑地教授等人證明NucleoSeeing具有pH依賴性熒光特性,可以作為細胞核傳感器使用。NucleoSeeing作為細胞核染色試劑,一般在激發(fā)光480 nm/熒光520nm的范圍使用,但是在激發(fā)光405 nm時使用的話,在460 nm以及520 nm左右的熒光會依賴pH值發(fā)生變化。通過檢測激發(fā)光405 nm時460 nm和520 nm的熒光強度比(F520 / F460),觀察pH5.5~8.5之間的S形曲線。利用這個原理,就可以評估細胞核內(nèi)的pH值。
■ 原著論文
Nakamura, A. and Tsukiji, S., Bioorg. Med. Chem. Lett., 27 (14), 3127~3130 (2017)
"Ratiometric fluorescence imaging of nuclear pH in living cells using hoechst-tagged fluorescein."
◆NucleoSeeing用作細胞核內(nèi)pH sensor的原理和特點
(參考數(shù)據(jù))in vitro中NucleoSeeing的pH依賴性熒光特性
左:在NucleoSeeing的激發(fā)波長405 nm時熒光光譜和pH依賴性。在pH5.5~8.5之間,460 nm和520 nm附近的
左:熒光強度隨著pH值降低而增強。
右:在各pH值中,460 nm和520 nm的熒光強度F(激發(fā)波長405 nm)和熒光強度比(F520 / F460)。
<注>NucleoSeeing針對活細胞用的細胞膜滲透性進行了優(yōu)化,攝入細胞內(nèi)以后,被酯酶水解并轉化為活性本體。本數(shù)據(jù)是為了驗證使用了化學合成的活性本體(NucleoSeeing的水解產(chǎn)物)進行in vitro獲得的數(shù)據(jù)。請注意直接使用NucleoSeeing進行in vitro不可能重現(xiàn)本數(shù)據(jù)。
◆在in cellulo中使用NucleoSeeing觀察細胞核內(nèi)pH
用NucleoSeeing染色培養(yǎng)細胞(HeLa細胞)后,用含有K+ / H+離子載體Nigericin * 的pH buffer培養(yǎng)后,用共聚焦顯微鏡觀察在激發(fā)光405 nm時的熒光強度比(FFluorescein / FHoechst)
左:各pH值的熒光觀察圖像
右:定量結果分析與in vitro相同,可以觀察到pH依賴性和熒光強度比的對應關系,并且預估生理性
右:(未添加Nigericin)的核內(nèi)pH值為7.4。
* Nigericin是代表性的K+ / H+離子載體,在細胞外溶液的pH值和細胞內(nèi)pH值一致時使用。
◆產(chǎn)品列表
產(chǎn)品編號 | 產(chǎn)品名稱 | 包裝 |
FDV-0029 | NucleoSeeing <Live Nucleus Green> NucleoSeeing活細胞核綠色熒光染料 | 0.1 mg |