A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يمكن الاختلاف المظهري لصفات نتيجة طفرات في رابطة الدول المستقلة التنظيم متواليات (CRE) العناصر التي تحكم أنماط التعبير الجيني. ويمكن اشتقاق طرق لاستخدامها في melanogaster ذبابة الفاكهة مقارنة كميا مستويات الأنماط المكانية والزمانية في التعبير الجيني بوساطة لجنة المساواة العرقية المتغيرات تعديل أو طبيعيا.
يتم تحديد أنماط التعبير الجيني من قبل رابطة الدول المستقلة التنظيم متواليات (CRE) عنصر ، والتي تسمى أيضا القدرة على رابطة الدول المستقلة أو وحدات تنظيمية. إن لجنة المساواة العرقية نموذجية تمتلك ترتيب المواقع ملزمة لعدة بروتينات عامل النسخ التي تمنح منطق تنظيمية تحدد متى وأين ، وعلى أي مستوى يتم التعبير عن هذا الجين للوائح (ق). مجموعة كاملة من CREs داخل الجينوم الحيواني بترميز البرنامج الحي للتنمية 1 ، والتجريبية ، وكذلك الدراسات النظرية تشير إلى أن طفرات في CREs لعبت دورا بارزا في تطور المورفولوجية 2-4. علاوة على ذلك ، الجينوم البشري واسعة جمعية دراسات تشير إلى أن الاختلاف الجيني في CREs يسهم بشكل كبير في الاختلاف المظهري 5،6. وبالتالي ، فهم المنطق التنظيمي ، وكيف تؤثر الطفرات هذا المنطق هو الهدف الرئيسي لعلم الوراثة.
الجينات المحورة مراسل توفير وسيلة قوية لدراسة في FUNC فيفونشوئها من CREs. هنا يقترن تسلسل CRE معروفة أو يشتبه في المروج غيروي وتسلسل الجين الترميز لترميز مراسل منتج البروتين يمكن ملاحظتها بسهولة. عندما يتم إدراج التحوير الصحفي إلى كائن المضيف ، ونشاط لجنة المساواة العرقية لتصبح مرئية في شكل البروتين مراسل المشفرة. وقد استخدمت ف العنصر transgenesis توسط في ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة الأنواع (دال) melanogaster 7 على مدى عقود لإدخال الجينات المحورة المراسل في هذا الحي النموذجي ، على الرغم من أن التنسيب الجينومية من الجينات المحورة عشوائي. وبالتالي ، يتأثر بقوة مراسل نشاط الجينات من لونين الجينات المحلية والبيئة ، والحد من المقارنات لجنة المساواة العرقية النوعي الحاضر. في السنوات الأخيرة ، تم تعديل نظام التكامل phiC31 استنادا لاستخدامها في melanogaster دال لادخال الجينات المحورة في مواقع محددة الجينوم الهبوط 8-10. جعلت هذه القدرة على القياس الكمي للجينات ، وذات الصلة هنا ، لجنة المساواة العرقية النشاط 11-13 الحديدasible. ويمكن إنتاج ذباب الفاكهة المعدلة وراثيا يمكن الاستعانة بمصادر خارجية ، بما في ذلك على أساس التكامل phiC31 ، مما يلغي الحاجة لشراء معدات باهظة الثمن و / أو لديها الكفاءة في البروتوكولات المتخصصة حقن التحوير.
هنا ، نقدم بروتوكول عام لتقييم كمي لنشاط لجنة المساواة العرقية ، وتبين كيف يمكن استخدام هذه الطريقة لقياس الآثار المترتبة على الطفرة أدخلت على نشاط لجنة المساواة العرقية ومقارنة أنشطة CREs orthologous. على الرغم من أن الأمثلة المذكورة هي لجنة المساواة العرقية نشط خلال التحول ذبابة الفاكهة ، يمكن تطبيق النهج المتبع في مراحل النمو الأخرى ، وأنواع ذبابة الفاكهة ، أو الكائنات النموذج. في نهاية المطاف ، يجب استخدام أكثر انتشارا لهذا النهج إلى CREs دراسة مسبقة لفهم منطق التنظيمية والمنطق كيف يمكن أن تختلف وتتطور.
نظرة عامة :
هذا الفيديو يوضح بروتوكول قادرة على قياس الكمي لأنشطة تنظيمية لرابطة الدول المستقلة الجين التنظيم متواليات (CRE) عنصر في melanogaster (دال) ذبابة الفاكهة. ويمكن استخدام هذا البروتوكول للمقارنة بين الأنشطة التنظيمية التي تمتلكها : نوع البرية وأشكال متحولة لجنة المساواة العرقية ، طبيعيا وجدت لجنة المساواة العرقية الأليلات ضمن الأنواع ، أو بين الأنواع CREs orthologous تباينت.
1. مواقع محددة من الجينات المحورة مراسل التكامل في جينوم ذبابة الفاكهة melanogaster
ألف البناء مراسل التحوير
باء بمواقع محددة من الجينات المحورة مراسل التكامل
2. الحصول على عينات من أنسجة أو المرحلة التنموية المناسبة
الحصول على عينات لتحليلها في ذلك الوقت في التنمية عندما نمط التعبير الجيني (ق) من الفائدة تحدث (ق) التطور الطبيعي ، وبالتالي الوقت الذي يكون فيه لجنة المساواة العرقية في إطار التحقيق يجب تفعيل مراسل التعبير الجيني. لذبابة الفاكهة ، وهذا يمكن أن يكون ، إما اليرقات الجنينية ، ومراحل العذراء أو الكبار. أدناه وصفنا أسلوبا لمرحلة الذباب الكبار والمتحولة ، وهذه الأخيرة التي تجري داخل puparium ، والجلد من الصعب اليرقات التي تحتوي على عينة جامدة حتى ecloses كشخص بالغ.
1. التدريج على أساس طول التحول :
في hAPF 0 ، يمكن نقل العينات إلى قارورة جديدةطبق بتري أو مبلل باستخدام فرشاة الطلاء. للحفاظ على عينات من الجفاف ، إضافة إلى قطعة من Kimwipe وبلل بالماء. قارورة نقل أو الطبق إلى الحاضنة 25 درجة مئوية حتى hAPF المطلوب.
2. التدريج من المميزات الشكلية وضوحا :
غالبا ما يكون غير مناسب لتحليل العينات لنشاط لجنة المساواة العرقية في timepoint المحددة التالية جمع العينات hAPF 0. بدلا من ذلك ، يمكن للمرء أن يحدد بشكل صحيح العينات نظموا في وقت مناسب للتحليل على أساس وجود وموقف العديد من علامات المورفولوجية (مفصلة أدناه) التي هي واضحة من خلال puparium أو بعد إزالة puparium (الشكل 2).
2A. المورفولوجية معايير لتقريب المرحلة المتحولة :
ملاحظات :
دال خطوات لإزالة عينة من puparium :
3. المجهرية التقييم مبائر التعبير الجيني في عينة مراسل جبل كامل
ملاحظة :
4. قياس نشاط رابطة الدول المستقلة التنظيم العنصر
في حين أن بعض البرامج اقتناء مبائر يسمح لمزيد من المعالجة للصور الإسقاط ، ونحن نفضل استخدام J صورة متاحة بحرية برنامج حاسوبي لتقييم الصور مبائر 18. باستخدام صورة J 18 سجلت أنماط التعبير GFPيمكن كميا على أنها إحصاءات قيمة بكسل ضمن منطقة محددة. على الرغم من أن الصور لا تحتاج إلى أن تكون في نطاق والرمادي كننا نفضل ان نفعل ذلك.
ملاحظات :
5. ممثل النتائج :
وهناك نسخة من نوع البرية دال melanogaster لجنة المساواة العرقية ، ودعا العنصر ديمبرافيك 13 محركات على مستوى عال من التعبير مراسل EGFP في البطن الجزء A6 من الشرانق الإناث (الشكل 3A). وعثر على 13 قاعدة الزوج ضمن تسلسل هذا العنصر ليكون موقع ملزم للعامل النسخ DSX ، ويمكن أن يدل على أهمية المجراة من هذا التسلسل عن طريق قياس النشاط التنظيمي لهذا عندما تحولت لجنة المساواة العرقية في هذا الموقع ملزمة. النظر في النشاط التنظيمي للعنصر نوع ديمبرافيك البرية لتكون 100 ± 5 ٪ ، وخفض طفرة في هذا الموقع ليموزين DSXulatory النشاط إلى 28 ± 3 ٪. ويمكن أن يتم إجراء مقارنات مماثلة من النشاطات التنظيمية للجنة المساواة العرقية الأليلات intraspecific أو بين CREs orthologous من الأنواع منفصلة. على سبيل المثال ، النظر في مستويات EGFP في الجزء A6 الإناث يقودها د. melanogaster كانتون S سلالة كنشاط التنظيمية من 100 ± 4 ٪ ، CREs orthologous للأنواع دال simulans ودال. تم العثور على willistoni لامتلاك الأنشطة التنظيمية على التوالي تساوي 75 ± 4 ٪ و 0 ٪ ± 0 (الشكل 3B).
الشكل 1. استخدام كثافة النمط الظاهري العين البيضاء الانقاذ المعدلة وراثيا لجعل خطوط متماثل. من أجل تقييم كمي الجينات المحورة مراسل المهم أن كل العينات لديها نفس النمط الجيني مراسل التحوير. (أ) يستخدم الجين الطافر أبيض الخلفية الجينية مع موقع attP تسلسل الهبوط ليالي الموقع pecific التحوير التكامل. المعدلة وراثيا يمكن الأفراد (B) وعادة فرداني الزيجوت (C) متماثلة اللواقح بالنسبة للناقلات متكاملة يمكن تمييزها من شدة النمط الظاهري لون العين انقاذ من قبل عدد من نسخ من الجين مصغرة متكاملة الأبيض. لا يمكن إنشاء خطوط متماثلة اللواقح عن طريق الذباب (C) معبر الذكور والإناث مع النمط الظاهري العين أحلك اللون.
الشكل 2. المورفولوجية باستخدام علامات لتحديد المرحلة المتحولة لذبابة الفاكهة. خلال التحول من يرقة ذبابة الفاكهة إلى الكبار ، والتحولات عينة من خلال سلسلة من morphologies النمطية التي يمكن استخدامها لتحديد الجنس والاقتراب من مرحلة التطوير. تمت إزالة العينات في البوسنة والهرسك من puparium بهم. مربعات في لوحات A ، E ، F ، G و H تشير إلى التكبير في مناطق على التوالي لوحات ألف "هاء" ، واو "، ز" و "ح.
"الشكل 3" SRC = "/ files/ftp_upload/3395/3395fig3.jpg" />
الشكل 3. المقارنة الكمية للأنشطة رابطة الدول المستقلة عنصر التنظيم. لجميع العينات تم تقييم EGFP - مراسل التعبير الجيني بوساطة عنصر ديمبرافيك سيما في الإناث بنسبة 80 بعد ساعات من تشكيل puparium. رقم في أعلى كل صورة هي التعبير عن مستوى EGFP للعينة التي يتم حسابها كقيمة بكسل يعني للجزء البطن A6 (المشار إليها للصورة اليسار العلوي ومعظم المنطقة الحدودية داخل الأصفر متقطع) ناقص يعني قيمة بكسل للجزء A4 (تصحيح الخلفية ؛ وتبين للصورة اليسار العلوي ومعظم المنطقة ضمن الحدود الحمراء متقطع). وجرى تقييم لكل مراسل التحوير four متماثلة لحساب الجزء A6 يعني قيمة بكسل. وتفيد التقارير النشاط التنظيمي كما ٪ من نوع (A) أو البرية (ب) سلالة كانتون S الإناث يعني قيمة بكسل ± SEM. (أ) للإناث GFP التعبير امتلاك أليل من النوع البريديمبرافيك العنصر ونسخة متحولة حيث ablated موقع واحد ملزم للعامل النسخ DSX. خفض هذا الموقع متحولة ملزمة ديمبرافيك النشاط العنصر إلى 28 ± 3 ٪ من تسلسل نوع البرية. (ب) مقارنة بين الأنشطة التنظيمية للتسلسل orthologous إلى دال melanogaster ديمبرافيك العنصر (السلالة كانتون S). النظر في التعبير GFP بوساطة من قبل د. melanogaster أليل العنصر ديمبرافيك الى 100 ٪ ، وتسلسل orthologous من الأنواع ذات الصلة دال simulans ودال. willistoni تملك على التوالي أنشطة 75 ± 4 ٪ و 0 ٪ ± 0.
6. المواد
اسم المادة | نوع | شركة | كتالوج رقم | تعليق |
موقع على حدة التكامل التحوير | خدمة | أفضل الجينات | خطة H | اختيار موقع الهبوط ، تتلقى خطوط transformant |
الهالوكربون النفط | الكاشف | سيغما الدريخ | H8898 | تستخدم لتركيب العينات للتصوير مبائر |
دومون # 5 الملقط | أداة | أدوات العلوم غرامة | 11252-40 | غرامة وأشار ودائم للتشريح |
SZ61 مجهر تكبير ستيريو | أداة | اوليمبوس | تخصيص | البصريات ممتازة للعمل مع ذبابة الفاكهة |
FluoView مجهر متحد البؤر | أداة | اوليمبوس | تخصيص | ويوفر صور عالية الدقة مبائر |
رابطة الدول المستقلة عناصر التنظيم ترميز البرنامج الجيني الذي يحدد أنماط التعبير الجيني ، وبالتالي في عملية التنمية 1 ، ومواقع بارزة لكل من الطفرات الكامنة وراء تطور المورفولوجية 2-4 والتباين المظهري لصفات الإنسان 5،6،19. على الرغم من هذه الأهمي?...
ليس لدينا شيء في الكشف عنها.
نشكر : نيكولا Gompel وبنيامين برودوم لمساهماتها في تطوير هذا البروتوكول ؛ ميليسا ويليامز ، وأربعة للحصول على تعليقات المراجعين المجهولين على المخطوطة ، وكلية الدراسات العليا في جامعة دايتون للزمالات الأبحاث لحرب ، وعلم الأحياء في جامعة دايتون القسم ومعهد البحوث (UDRI) لدعم البحوث لTMW. وأيد هذا العمل من قبل أمريكا 11BGIA7280000 القلب المنح لجمعية TMW.
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