Aplicação da Citometria de Fluxo (técnica citológica avançada) ao estudo de populações de leveduras Área/Laboratório Microbiologia Trabalho realizado por: Adriana América da Silva Manuel António Gonçalves de Pinho Sara Sofia dos Santos Marques Universidade do Minho Escola de Ciências Departamento de Biologia 21 a 27 de Julho de 2010
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Aplicação da Citometria de Fluxo (técnica citológica avançada)
ao estudo de populações de levedurasÁrea/Laboratório Microbiologia
Trabalho realizado por:Adriana América da Silva Manuel António Gonçalves de Pinho Sara Sofia dos Santos Marques
Universidade do MinhoEscola de CiênciasDepartamento de Biologia
21 a 27 de Julho de 2010
Citometria de Fluxo = Citologia analítica/ Citologia quantitativa
“Cito” + “metria” de Fluxo
células medição Suspensas em meio líquido
(em movimento)
‐> A técnica de Citometria de Fluxo é definida como sendo uma técnica citológicaavançada utilizada para contar, analisar e classificar partículas microscópicas em suspensão.
Citometria:
Citometria de Fluxo Citometria de Imagem
Células em suspensão Amostra estática
Citometria de FluxoVantagens:
Análise multiparamétrica;Num curto espaço de tempo analisa
um grande nº de células;Análise célula a célula;
‐> Grande importância no estudo de populações celulares não sincronizadas (as células encontram‐se em diferentes fases do ciclo celular).
‐> Avaliação da homogeneidade ou heterogeneidade da população.
Citómetro de Fluxo
‐> Tamanho (FSC) ‐> Dispersão frontal da luz ‐“forward scatter”
Componentes de um Citómetro de Fluxo: ‐> Suspensão de partículas
‐> Fluxo laminar ( as células fluem em fila uma a uma)MecânicaMecânicaMecânica
ÓpticaÓÓpticaptica
Electrónica
ElectrElectróónicnicaa
‐> Conversão do sinal em valores analógico‐digitais
‐> Aquisição, processamento, análise e armazenamento de dados no computador
‐> Fonte de iluminação (feixe de luz)
‐> Captação da luz dispersa e da fluorescência emitida
‐> Na câmara de fluxo, a suspensão de partículas que vão ser analisadas é colhida por uma agulha e é imersa num líquido que se move a uma velocidade superior. O fluido envolvente édesignado de líquido de embaínhamento.
‐> O líquido de embaínhamento cria uma pressão positiva e faz com que as partículas sejam forçadas a moverem‐se em fila, uma a uma, no centro do fluido por um processo designado por focagem hidrodinâmica.
‐> As partículas são analisadas, uma a uma, avelocidades de 100 a 1000 partículas/s
Funcionamento do Citómetro de Fluxo
‐> As partículas em suspensão, de uma forma alinhada, são interceptadas por um feixe de luz.
‐> A interacção das partículas com o feixe gera sinais que são captados por detectores apropriados.
‐> A informação produzida pode ser gerada:‐Pela dispersão do feixe de luz;‐Pela fluorescência emitida por fluorocromosapós excitação pelo feixe de luz.
Funcionamento do Citómetro de Fluxo
‐> Capta a intensidade da luz dispersa frontalmente o que nos fornece informações
sobre o tamanho relativo das partículas (células);
‐> A intensidade luz dispersa frontalmente é proporcional ao tamanho e forma das
partículas.
Sensor de FS
Laser
Foto-sensor de Dispersão Frontal (FS)
Laser
Sensor de FS
Sensor SS 900
Foto-sensor de Dispersão Lateral (SS)‐> Capta a intensidade de luz dispersa a 90o
‐> A intensidade da luz dispersa a 90o é proporcional à complexidade,
granularidade e forma das partículas.
‐> Capacidade de uma dada molécula emitir uma radiação electromagnética a um comprimento de onda superior ao da radiação incidente.
Luz fluorescente emitidatem menor energia e maiorcomprimento de onda
Fluoresceínaλ = 530 nm
Luz Incidente de maior energía Fluorocromo
CO2H
OOHλ = 480 nm
Fluorescência
Dispersão da Fluorescência‐> A fluorescência emitida é detectada por foto‐sensores que captam a luz
com um comprimento de onda seleccionado.
‐> A especificidade da detecção de cada sensor é controlada pela selecção do comprimento de onda, através de uma conjugação de filtros e de espelhos dicróicos.
Laser
Sensor de FS
Detectores de Fluorescência(PMT1, PMT4 etc.)
Espelho Dicróico -Colocado a 45o
Luz ReflectidaLuz Reflectida
Luz TransmitidaLuz TransmitidaFonte de LuzFonte de Luz
Espelhos Dicróicos‐> Os Espelhos Dicróicos são Filtros responsáveis por separar a radiação (divisão da fluorescência em várias cores, FL‐1, FL‐2, FL‐3 e FL‐4), permitindo medições simultâneas de vários parâmetros numa sóamostra.
Cell Sorting‐> Os separadores físicos permitem separar partículas de interesse para compartimentos alvo;
‐> A separação é conseguida por vibração da corrente de fluido por aplicação de umafrequência muito elevada levando à formação de gotículas com 0 ou 1 partícula (idealmente);
‐> Se as partículas satisfizerem os critérios impostos é adicionada uma carga eléctrica;
‐> As gotículas ao caírem passam por duas placasmetálicas, fortemente carregadas positivamenteou negativamente – as gotículas são conduzidaspelas placas de polaridade oposta para umcompartimento de colheita.
Cytometric Bead Array (CBA) Assays
‐> O CBA consiste numa mistura de esferas fluorescentes com diferentes intensidades, mas uniformes no tamanho e conjugadas com anticorpos. Desta forma, o analíto é capturado pela partícula e marcado com outro anticorpo, este com fluorescência distinta da esfera. Assim, a fluorescência obtida torna‐se proporcional à concentração do analíto na amostra.
Aplicação da Citometria de Fluxo (técnica citológica avançada)
ao estudo de populações de leveduras
Trabalho de laboratório …
Objectivos:Avaliação do efeito do etanol e do ácido acético na perda de integridade da membrana plasmática e na degradação mitocondrial na levedura Saccharomyces cerevisiae
Princípios:‐> O iodeto de Propídeo (IP) é uma sonda fluorescente que permite avaliar a integridade da membrana plasmática;
‐> se a célula integrar IP poderemos concluir que houve perda da integridade da membrana plasmática uma vez que em situações normais as células são impermeáveis a IP.
‐> a degradação mitocondrial pode ser monitorizada pela expressão de uma fusão da Green Fluorescent Protein (GFP) com a citrato sintetase da matriz mitocondrial;
‐> esta fusão permite visualizar a morfologia do compartimento mitocondrial e monitorizar a sua degradação pela detecção da perda de fluorescênciaverde.
Protocolo:
Procedeu‐se à preparação e recolha das células e à sua suspensão nas seguintes condições:
Tubo0‐ 10 ml de meio de cultura SCGal‐TRP.Tubo1‐ 10 ml de meio de cultura SCGal‐TRP, pH 3.0, 140mM ácido acético.Tubo2‐ 10 ml de meio de cultura SCGal‐TRP, 10% (v/v) de etanol. Tubo3‐ 10 ml de meio de cultura SCGal‐TRP, 12% (v/v) de etanol. Tubo4‐ 10 ml de meio de cultura SCGal‐TRP, 14% (v/v) de etanol.
Observou‐se ao microscópio de fluorescência de uma amostra do Tubo 0.
A estirpe Saccharomyces cerevisiaeW303‐ 1A transformada com o plasmídeo pYX‐mtGFP foi cultivada overnight em meio de cultura Synthetic Complete com galactosesem triptofano, a 30⁰C, 160 r.p.m.
Resultados e discussão dos resultados:1º observação ao
microscópio:
‐ Sem qualquer tratamento
‐ Com ácido acético
Retiraram‐se amostras dos diferentes meios de cultura para análise no citómetrode fluxo aos seguintes tempos:
para análise da fluorescência verde (degradação mitocondrial) e para análise da fluorescência vermelha (integridade da membrana plasmtica) após 5 min. de incubação à temperatura ambiente, no escuro.
Protocolo:1ª parte- Citómetro de Fluxo
Resultados e discussão :1ª parte- Citómetro de Fluxo
AF_W303_T0 (autofluorescência aos 0 min)
‐> A partir da análise do scattergram podemos avaliar a homogeneidade da população no que respeita ao tamanho relativo e complexidade relativa
‐> as células que se encontram rodeadas, no scattergram, pelo gate A são analisadas quanto àsua fluorescência vermelha no 2º gráfico (histograma monoparamétrico de FL‐4)
‐> Toda a população analisada localiza ‐se na zona D, pelo que a amostra não tratada apresenta marcação IP ‐.
A
D E
Resultados e discussão:IP_W303_T0GFP_W303_T0
Resultados e discussão:
Resultados e discussão:
Resultados e discussão:
IP_W303_T0
IP_W303_10%_T380
IP_W303_14%_T380
2ª parte- Imunofluorescência
Protocolo:
Colocou‐se 10 μl de células (previamente sujeitas a 14% de etanol, sendo submetidas a várias centrifugações, incubações e lavagens em que se utilizou sorbitol 1.2M; β‐mercaptoetanol; zymolyase 20T 1000 mg/ml, etc ) em cada poço de uma lâmina para imunofluorescência.
Os anticorpos utilizados foram o anti‐citocromo c diluído 1:100 e o mouse‐FITC diluído 1:20 (ambos diluídos em leite).
No final, montou‐se com vectashield, selou‐se com verniz e observou‐se ao microscópio.
Resultados e discussão
Cyc_W303_T0 Cyc_W303_14%_T400
Conclusão:Tanto o ácido acético como o etanol causam danos nas leveduras uma vez
que, como podemos constatar pelas experiências realizadas, a partir de determinadas concentrações estes tornam‐se citotóxicos;
O ácido acético apresenta maior citotoxicidade que o etanol;
Quanto maior for a concentração de etanol e maior o tempo de incubação, maior será a degradação das mitocôndrias e perda de integridade da membrana celular;
Através da citometria de fluxo conseguimos confirmar a degradação do compartimento mitocondrial e a perda de integridade da membrana plasmática;
Através da microscopia conseguimos confirmar a alteração na morfologia das mitocôndrias e a sua fragmentação.
Bibliografia:• Kitagaki H., Arakia Y., Funatob K., e Shimoi H. (2007) Ethanol‐induced death in yeast exhibits features of apoptosis mediated by mitochondrial fission pathway, FEBS Letters, Japan, 2935–2942
• Gregori G., Ragheb K., Robinson, J. P. (2003) Introduction to WinMDI 2.8 for the Analysisof Flow Cytometry Listmode Data Files, Purdue University Cytometry Laboratories, July, Versão1.0