Method Article
ويتيح هذا البروتوكول التصور للتعبير الجيني في الجنينية أستياناكس كافيفيش. وقد وضعت هذا النهج مع الهدف المتمثل في تعظيم إشارة تعبير الجينات، مع التقليل من تلوين الخلفية غير محددة.
في السنوات الأخيرة، صدرت مشروع جينوم ل cavefish المكسيكية المكفوفين (مكسيكي أستياناكس)، الكشف عن هويات تسلسل لآلاف جينات. رسملة البحوث السابقة في هذا النظام النموذجي الناشئة على إجراء تحقيقات شاملة على نطاق الجينوم التي حددت عديدة السمات الكمية المكاني (QTL) المرتبطة بشتى تعمل المرتبطة بالكهف. بيد أن القدرة على الاتصال الجينات التي تهم بالأساس الموروثة لتغيير المظهرية لا يزال يشكل تحديا كبيرا. هو أسلوب واحد يمكن أن تيسر فهم أعمق لدور التنمية في تطور تروجلومورفيك الجامعة-جبل التهجين في الموقع. يمكن تنفيذ هذا الأسلوب مباشرة مقارنة التعبير الجيني بين أشكال الكهف وسطح المسكن، وترشيح الجينات الكامنة أنشئت QTL، تحديد الجينات للفائدة من الدراسات تسلسل الجيل القادم، أو تطوير أخرى النهج القائم على الاكتشاف. وفي هذا التقرير، نقدم بروتوكول بسيط، تدعمها قائمة مرجعية مرنة، يمكن تكييفها على نطاق واسع للاستخدام خارج نظام الدراسة المقدمة. ونأمل أن هذا البروتوكول يمكن أن تخدم كمورد واسعة للمجتمع أستياناكس وما بعدها.
التهجين في الموقع أسلوب شائع لتلطيخ الأنسجة الثابتة لتصور أنماط التعبير الجيني1. وقد أجريت هذه التقنية للسنوات الأخرى التقليدية2 و غير التقليدية3 نظم نموذجية، لمجموعة متنوعة من الدراسات البيولوجية. ومع ذلك، العديد من الخطوات والكاشفات ضرورية لنجاح تنفيذ هذا الإجراء. للمحققين الذين أدوا ابدأ هذا الأسلوب، يمكن الشروع في العملية تخويف نظراً للخطوات العديدة التي ينطوي عليها. علاوة على ذلك، طبيعة هذه الإجراءات المطولة يفسح المجال للأخطاء التقنية، التي يمكن أن يكون تحديا لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
والهدف العام لهذه المادة هو تقديم أسلوب بسيط ومباشر سوف تجعل هذه التقنية التهجين متاحة لجمهور واسع. للحد من إدخال أخطاء، نقدم نهجاً واضحة غلة تلطيخ التعبير الجيني عالية الجودة ويقلل من الإشارات الخلفية غير محددة. هذا الإجراء مماثل للنهج الأخرى المتقدمة في نظم النموذج التقليدي، مثل دانيو rerio4. هنا، نحن نهدف إلى تسهيل التنفيذ الدقيق لكل خطوة باستخدام قائمة مرجعية لتحميل (تكميلية ملف 1)، النهوض بالتنفيذ الدقيق للبروتوكول. والأساس المنطقي لذلك تيسير المنظمة من خلال العديد من الخطوات المتعلقة بهذا الإجراء. هذا المقال مناسب للباحثين المهتمين في أداء الجامعة-جبل التهجين في الموقع في تطوير الأجنة، ولكن لا إجراء بعد الإجراء. وميزة النهج الذي تم اختياره للباحثين أستياناكس هو أنه قد تم اختبارها وأثبتت في كل من كافيفيش ونقرأ الأسماك السطحية، مما يسهل إجراء تحليلات مقارنة التعبير. طريقة عرض يمكن أن يستخدمها الباحثون في الدراسات أستياناكس وغيرها من النظم.
عليها جميع الأساليب الموصوفة هنا "رعاية الحيوان المؤسسية" واستخدام اللجنة (إياكوك) من جامعة سينسيناتي (البروتوكول رقم 10-01-21-01).
1-التثبيت
2-الجفاف
3-يوم 1: الإماهة
4-يوم 1: الهضم والتثبيت
5-يوم 1: بريهيبريديزيشن
6-يوم 2: التهجين
7-يوم 3: إعداد الحل
8-اليوم الثالث: Probe إزالة
9-يوم 3: حظر
10-يوم 4: يشطف مابت
11-اليوم الخامس: التحقيق في التصور
12-التصوير
وفي هذا التقرير، نقدم نهجاً بسيطاً ومباشرا للقيام بوضع العلامات الجنينية أستياناكس عينات لتحليل التعبير الجيني عالية الجودة. هذا الأسلوب يمكن أن تنفذ في أربعة أو خمسة أيام، ويتم تمثيل كل خطوة رئيسية في الإجراء في مخطط انسيابي مرمزة (الشكل 1). عند الانتهاء، يجب أن المرفأ أجنة ملطخة تسمية لوني أرجواني داكن في الأنسجة التعبير عن الجينات خاصة لمصلحة. وقد نفذنا هذا البروتوكول بنجاح في كل من Pachón كافيفيش (الشكل 2A–ب، ه) واجنة الأسماك السطحية (الشكل 2–د، و).
كانت الملون الأجنة كافيفيش لاثنين من عوامل النسخ أن التسمية أنسجة crest العصبي مبكرا و Sox9 و Tfap2a5،6. تثبت الأجنة المسمى للتعبير Sox9 وسم واضح في وضع الأقواس branchial والزعنفة الصدرية (أصفر رؤوس الأسهم، الشكل 2 أ). ملاحظة أن تلطيخ غائب تقريبا في كيس ألمح أو سميتس النامي في الجناح (الشكل 2A). وبالمثل، Tfap2a التعبير الواضح في الأجزاء من الرأس النامي، فضلا عن أوائل الهجرة crest العصبي الخلايا (الشكل 2B، رأس السهم) على طول منطقة الجناح الظهرية للجنين. هو الجين الممثل الثالث للأجنة كافيفيش Phf20a، علامة على التفريق أوستيوبلاست7. ملاحظة تلطيخ إيجابية في الأجزاء من سوميتيك mesoderm ومؤخرة الرأس التي تتجه إلى نشوء نسيج عظمى (الشكل 2E، رؤوس الأسهم).
في أجنة الأسماك السطحية، أننا سبر للجينات ككسكرو Adcyap1aو Sox10. ككسكر ترميز مستقبلات غشاء زمنياً ز-بروتين الذي يربط بين المستقطبات الامتحانات8. العلامات الإيجابية موجودة في مناطق معزولة من الرأس والجناح (الشكل 2 واو، رؤوس الأسهم)، فضلا عن بعض الخلايا الفردية تغمر كيس ألمح. يتم التعبير عن الجينات تفعيل adenylate cyclase ببتيد، Adcyap1a، في مناطق الجهاز العصبي المركزي، بما في ذلك خلايا الغدة النخامية. ملاحظة التعبير محددة للغاية في المجموعات الثنائية المزدوجة، والخلايا على الجانب الظهري للجنين؛ فضلا عن منطقة أكبر من التعبير خط الوسط (الشكل 2، رؤوس الأسهم). وأخيراً، نقدم التعبير عن Sox10، عامل نسخ التي تسميات المبكر crest العصبي و oligodendrocyte خلايا10. ويتضح تلطيخ إيجابية محددة للغاية كعلامة مبكرة من قمة العصبية على اليسار والطرفين حق الجنين الظهرية (الشكل 2D، رؤوس الأسهم).
نحن نقدم كل من هذين النوعين من القضايا التباس قد تواجه المحققين الآخرين. المسألة الأولى أحد لقاءات دورية بقع الشروريه من العلامات غير محددة. قد تنشأ هذه البقع ترسبات من يشطف مابت النهائية، أو المخزن المؤقت AP أثناء ردود الفعل التلون. مثال على هذه العلامات غير محددة من الواضح في كيس ألمح جنين أسماك السطح الملون للتعبير عن Pnp4a. هذا الجين يشفر إنزيم (بورين نوكليوزيد فوسفوريلاز) التي تسهل إنتاج تصبغ قزحي الألوان11. هذا الجين أولاً واضح في العين النامية والمثانة السباحة. وأزيلت بقع الشروريه لوحظ في بعض العينات السطحية (الشكل 3 ألف)، يغسل متكررة واستبدال من المخزن المؤقت AP + NBT/بسب في المراحل النهائية للبروتوكول (الشكل 3B). مسألة ثانية أن أحد لقاءات دورية هو تعبير منتشر، وإلى حد كبير غير محددة من الجينات التي ستنتج خلاف ذلك نمط تعبير متميزة. من الأمثلة على ذلك الجين BMP4، الذي يظهر كنمط منتشر إلى حد كبير مع مستويات منخفضة من تشروموجين في جميع أنحاء العينة (الشكل 3). في حالات كهذه، ونحن عموما تحديد منطقة مختلفة من الجين وتضخيم إلى ناقل وإجراء توليف مسبار جديد (انظر 6 ملف إضافي). ويرد مثال العينة التحكم (لا التحقيق) (الشكل 3D) لتوضيح طبيعة أعمالنا مسبار BMP4 الفاشلة منتشر وغير محددة.
رقم 1: مخطط انسيابي بسيط للجامعة-جبل التهجين في الموقع. ويستخدم هذا المخطط الانسيابي لون الترميز لتوضيح الخطوات الرئيسية من التهجين في الموقع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2: تلطيخ الممثل للجينات الست، باستخدام كل من الكهف ونقرأ السطحية من أستياناكس- توضح الصورة (A) تلوين المحددة (الأسهم الصفراء) ل Sox9 على الجانب الأفقي حق ح 72 بعد الإخصاب (hpf) Pachón كافيفيش (45 x). (ب) تلوين المحددة ل Tfap2a واضح على الجانب الأفقي حق 36 هبف Pachón كافيفيش (45 x). يتم تسمية ثنائية (ج) وتلطيخ خط الوسط (رؤوس الأسهم الصفراء) من Adcyap1a في المنطقة الظهرية للأسماك السطحية هبف 72 (100 س). (د) Staining من Sox10 في الأنسجة العصبية كريست من الأسماك السطحية هبف 24 (100 س). (ﻫ) Phf20a يوضح نمط التعبير في المنطقة الظهرية من 24 الإغماء، ولكنها واضحة، هبف Pachón كافيفيش (100 س). (و) سيتوكين مستقبلات، ككسكر، تعرب في مناطق متميزة من الجانب الأفقي الحق من الأسماك السطحية هبف 24 (100 س). مقياس أشرطة في أ، ب، ه، و = 0.5 مم؛ تغيير حجم أشرطة في ج، د = 2.5 مم- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
رقم 3: أمثلة من نتائج دون المستوى الأمثل للجامعة-جبل التهجين في الموقع. تلوين المحددة (A) ويتضح جنبا إلى جنب مع ترسبات غير محددة و/أو الحطام (السهم الأحمر) على الجانب الأفقي حق 72 هبف Pachón كافيفيش (100 س). (ب) التحقيق نفسه تصور في A، التي تصور تلطيخ نفس أنماط دون متسرعا أو الخلفية في 72 هبف Pachón كافيفيش (100 س). هبف (ج) الجناح الجانبي حق 72 كافيفيش Pachón يوضح تلطيخ منتشر، وغير محددة ل BMP4 في 45 x التكبير. (د) 72 ألف هبف Pachón cavefish تعرض لهذا البروتوكول، دون إضافة مسبار (45 x). تغيير حجم أشرطة = 0.5 مم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
نظراً لضعف الجيش الملكي النيبالي للتدهور، إحدى الخطوات الأكثر أهمية في البروتوكول يتعلق بتوليف العقيمة لمسبار الحمض النووي الريبي. ومع ذلك، إذا كان تحقيق يتم إنشاؤها بعناية، ويقدم نتائج جيدة، فإنه يمكن إعادة استخدامها في ردود المصبوغة لاحقة. خطوة حاسمة ثانية هو إنتاج دقيق لجميع الكواشف المستخدمة في البروتوكول. حيث يتضمن هذا البروتوكول عدة أيام وخطوات صغيرة كثيرة، فمن الضروري أن الكواشف كل دقة تنتج، وتخزينها بطريقة عقيمة. علاوة على ذلك، من المهم أساسا أن المحقق يبقى المسار الدقيق لكل خطوة في البروتوكول. وقد وجدنا أن القائمة المرجعية المقدمة من خطوات يمكن أن تكون مفيدة للغاية في ضمان إتمام صحيحة ودقيقة لكل جانب من هذا البروتوكول.
أننا كثيرا ما لا يعدل البروتوكول قدمنا هنا. غير أن المحققين قد أداء إينكوبيشنز التحقيق في درجات حرارة مختلفة عن تلك التي اقترحت (أي 70 درجة مئوية). سوف تؤثر التغييرات الطفيفة في درجات حرارة التهجين ملزمة لتحقيقات الجيش الملكي النيبالي، وذلك، تسعى إلى درجة الحرارة المثلى التهجين يمكن التأثير إيجابيا على نوعية تلطيخ. وفيما يتعلق باستكشاف الأخطاء وإصلاحها، ونشجع بقوة المحققين الآخرين الاستفادة من القائمة المرجعية المقدمة مع هذه المقالة (تكميلية ملف 1). الحفاظ على دقة السجلات خطوة أولى ضرورية في ضمان جودة عالية تلطيخ. ويقترح تعديل ثانوية ثانية هي القيام برد فعل التلون النهائي دون هزاز (مثلاً، دون وضع على منصة شاكر أو نوتاتور). السبب في ذلك هو أن نلاحظ دورياً إنتاج متسرعا، التي يفترض أن تنشأ عن حل المخزن المؤقت لوكالة اسوشييتد برس. عادة هذا متسرعا أوفيرستينس إلى لون داكن ويخلق الشروريه الخلفية (غير محددة) في النسيج الملون. للتقليل من إنتاج هذا متسرعا، نعد العازلة AP معقمة قبل كل رد فعل. علاوة على ذلك، مرة واحدة قد أضيفت إلى المخزن المؤقت NBT وبسب، نحن استبداله بالمخزن المؤقت الطازجة و NBT/بسب كل ساعة حتى يكتمل رد فعل التلون.
حد إلى أسلوب عرض أن تستخدم وصمة عار لوني للتصور التعبير الجيني. ونحن نفضل هذا النهج نظراً لأنها فعالة من حيث التكلفة، ويتطلب فقط الخفيفة الميكروسكوب لتصور. إذا واحد كانت مهتمة بتقييم الاختلافات الكمية، نقترح استخدام فعل تلون فلورسنت. وهذا سيمكن شبه كوانتيتيشن، على سبيل المثال، من خلال المقارنة بين وحدات الفلورسنت النسبي للتعبير بين التجارب.
بروتوكولات التهجين في الموقع متوفرة على نطاق واسع في12،ويب13، وكذلك في المنشورات العلمية. البروتوكول الذي نقدم وضعت خصيصا لنظامنا النموذجي، أستياناكس مكسيكي. وقد استخدمنا هذا البروتوكول وصمة عار على التعبير عن عدة عشرات من الجينات، وتشعر باستمرار ويوفر نتائج عالية الجودة. ميزة كبيرة لهذا البروتوكول من قائمة البنود لتمكين المحقق لتنفيذ مهام متعددة مع ضمان إنجاز دقيق لكل خطوة من خطوات هذا البروتوكول خطوة بخطوة. ونأمل أن هذا البروتوكول بمثابة مورد مفيد للمحققين الآخرين في الميدان وما بعدها، وتوقع أن تدعم هذه التقنية المختبرية المشتركة الاكتشافات المستقبلية التي تربط بين النمط الوراثي للنمط الظاهري في كافيفيش المكسيكي أعمى.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
الكتاب أود أن أشكر أعضاء المختبر الإجمالي لتعليقات مفيدة في هذه المخطوطة. ونود أن نعترف بأربعة من طلاب المدارس الثانوية الذين يستخدم هذا البروتوكول خلال التدريب الصيفي في عام 2017 و 2018، بما في ذلك كريستين تساو وناظر مايكل ولي Aki وديفيد نوانكوو. وأيد HL زمالة "الجذعية البيولوجيا جامعة كاليفورنيا" خلال صيف عام 2017. كان يؤيد هذا العمل بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم (ديب-1457630 إلى JBG)، والمعاهد الوطنية لطب الأسنان والجمجمة البحوث (المعاهد الوطنية للصحة؛ DE025033 إلى JBG).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10 mL Serological Pipette | VWR | 89130-888 | |
1000 mL Filtration Unit | VWR | 89220-698 | |
15 mL Conical | VWR-Greiner | 82050-278 | |
25 mL Serological Pipette | VWR | 89130-890 | |
250 mL Filtration Unit | VWR | 89220-694 | |
5 mL Serological Pipette | VWR | 89130-886 | |
50 mL Conical | VWR-Falcon | 21008-940 | |
500 mL Filtration Unit | VWR | 89220-696 | |
Anti-Digoxigenin-AP, Fab fragments | Sigma-Roche | 11093274910 | |
BCIP | Sigma-Aldrich | B8503-1G | 1 g |
Blocking Solution | Sigma-Roche | 11 096 176 001 | 50 g |
Citric Acid | Fisher Scientific | A104-500 | 500 g |
DIG RNA Labeling Kit (SP6/T7) | Sigma-Roche | 11175025910 | |
Eppendorf Tubes | VWR | 20170-577 | |
Ethanol | Fisher-Decon | 04-355-223 | 1 Gal |
Formamide | Thermo Fisher Scientific | 17899 | 100 mL |
Glass dram vials | VWR | 66011-041 | 1 Dr |
Glass Pipettes | Fisher Scientific | 13-678-8A | |
HCl | Thermal-ScientificPharmco-AAPER | 284000ACS | 500 mL |
Heparin | Sigma | H3393-25KU | |
Magnesium Chloride-crystalline | Fisher Scientific | M33-500 | 500 g |
Maleic Acid | Sigma | M0375-100g | 100g |
Methanol | Fisher Scientific | A452-4 | 4L |
Molecular-grade Water (RNase-free) | VWR | 7732-18-5 | 500 mL |
NaCl | Fisher Scientific | S271-3 | 3 kg |
NaOH pellets | Fisher Scientific | S318-500 | 500 g |
NBT Substrate powder | ThermoFisher Scientific | 34035 | 1 g |
Normal Goat Serum | Fisher-Invitrogen | 31873 | |
Nutating Mixer | VWR | 82007-202 | |
Paraformaldehyde | Sigma | 158127-500g | 500 g |
PBS 10x | Fisher Scientific | BP399-20 | 20L |
Proteinase K (200mg/10ml) | Qiagen | 19133 | 10 mL |
Plastic Pipettes | VWR-Samco | 14670-147 | |
RNAse | Sigma | R2020-250mL | 250 mL |
Shaking Water Bath 12 L | VWR | 10128-126 | 12 L |
Standard Analog Shaker | VWR | 89032-092 | |
Tris | Sigma Millipore-OmniPur | 9210-500GM | 500 g |
tRNA Yeast | Fisher-Invitrogen | 15401011 | 25 mg |
Tween 20 | Sigma | P9416-50mL | 50 mL |
Vortex-Genie 2 | Fisher Scientific-Scientific Industries, Inc | 50-728-002 | |
Lithium Chloride (LiCl) | Sigma-Aldrich | 203637-10G | 10 g |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved