A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يتطلب تطور دماغ الثدييات التحكم السليم في التعبير الجيني على مستوى الترجمة. هنا، ونحن نصف نظام التنميط متعددة مع سهلة لتجميع السكروز التدرج صنع ومنصة الكسر لتقييم الحالة التحويلية من الحمض النووي الريبي في الدماغ النامية.
يعتمد التطور السليم لدماغ الثدييات على توازن دقيق بين انتشار الخلايا الجذعية العصبية والتمايز إلى أنواع مختلفة من الخلايا العصبية. يتم التحكم في هذا التوازن بإحكام من خلال التعبير الجيني الذي يتم ضبطه على مستويات متعددة ، بما في ذلك النسخ وما بعد النسخ والترجمة. وفي هذا الصدد، تبرز مجموعة متزايدة من الأدلة دورا حاسما للتنظيم التحويلي في تنسيق قرارات مصير الخلايا الجذعية العصبية. الكسر المتعدد هو أداة قوية لتقييم حالة الحمض النووي الريبي الترجمي على المستويين الجيني العالمي والفردي. هنا، نقدم خط أنابيب متعدد السمات في المنزل لتقييم الكفاءة التحويلية في الخلايا من قشرة الدماغ الماوس النامية. نحن نصف بروتوكولات إعداد تدرج السكروز وتحلل الأنسجة والطرد الفائق والتحليل القائم على الكسر للحالة الترجمية ل mRNA.
أثناء تطور دماغ الثدييات ، تتكاثر الخلايا الجذعية العصبية وتفرق لتوليد الخلايا العصبية وجليا1،2 . اضطراب هذه العملية يمكن أن يؤدي إلى تغييرات في بنية الدماغ ووظيفة, كما رأينا في العديد من اضطرابات النمو العصبي3,4. السلوك السليم للخلايا الجذعية العصبية يتطلب التعبير المنظم لجينات محددة5. في حين تمت دراسة التحكم اللاجيني والنسخي لهذه الجينات بشكل مكثف ، تشير النتائج الأخيرة إلى أن تنظيم الجينات على مستويات أخرى يساهم أيضا في تنسيق انتشار الخلايا الجذعية العصبية والتمايز6و7و8و9و10. وبالتالي ، فإن معالجة برامج التحكم التحويلية سوف تعزز بشكل كبير فهمنا للآليات الكامنة وراء قرار مصير الخلايا الجذعية العصبية وتطور الدماغ.
وقد طبقت ثلاث تقنيات رئيسية مع نقاط قوة مختلفة على نطاق واسع لتقييم الوضع الترجمي من مرنا، بما في ذلك التنميط ريبوسوم، وترجمة تنقية تقارب الريبوسوم (TRAP) والتنميط متعدد السمات. التنميط ريبوسوم يستخدم تسلسل الحمض النووي الريبي لتحديد شظايا الحمض النووي الريبي المحمية ريبوسوم، مما يسمح للتحليل العالمي لعدد وموقع ترجمة الريبوسومات على كل نسخة لاستنتاج غير مباشر معدل الترجمة من خلال مقارنتها وفرة النص11. TRAP يستفيد من البروتينات الريبوسومية الموسومة بالظهارة لالتقاط الريبوسوم ملزمة mRNAs12. وبالنظر إلى أنه يمكن التعبير عن البروتينات الريبوسومية الموسومة في أنواع خلايا محددة باستخدام النهج الوراثية، يسمح TRAP بتحليل الترجمة بطريقة خاصة بنوع الخلية. وبالمقارنة، فإن التنميط المتعدد، الذي يستخدم تجزئة تدرج كثافة السكروز لفصل الجزء الحر والسيء الترجمة (أحاديات أخف وزنا) عن تلك التي تترجم بنشاط عن طريق الريبوسومات (البوليسومات الأثقل)، يوفر قياسا مباشرا لكثافة الريبوسوم على مرنا13. ميزة واحدة تقدم هذه التقنية هو براعة لدراسة ترجمة مرنا محددة من الفائدة، فضلا عن تحليل ترجمة الجينوم على نطاقواسع 14.
في هذه الورقة، ونحن نصف بروتوكول مفصل من التنميط متعددة لتحليل قشرة الدماغ الماوس النامية. نحن نستخدم نظام تجميعها في المنزل لإعداد تدرجات كثافة السكروز وجمع الكسور لتطبيقات المصب. يمكن تكييف البروتوكول المعروض هنا بسهولة لتحليل أنواع أخرى من الأنسجة والكائنات الحية.
وأشرفت لجنة رعاية الحيوانات في جامعة كالغاري على جميع استخدام الحيوانات. تم شراء فئران CD1 المستخدمة في التجربة من بائع تجاري.
1. إعداد الحلول
ملاحظة لمنع تدهور الحمض النووي الريبي، رش منضدة العمل وجميع المعدات مع محلول إزالة التلوث RNase. يتم استخدام نصائح خالية من RNase للتجربة. يتم إعداد جميع الحلول في المياه الخالية من RNase.
2. إعداد تدرج السكروز
ملاحظة: الدقة في إعداد تدرجات السكروز أمر بالغ الأهمية في الحصول على نتائج متسقة وقابلة للاستنساخ.
محلول السكروز | 10% | 20% | 30% | 40% | 50% |
2.2 م السكروز | 2 مل | 4 مل | 6 مل | 8 مل | 10 مل |
محلول ملح 10X | 1.5 مل | 1.5 مل | 1.5 مل | 1.5 مل | 1.5 مل |
سيكلوهيكسميد | 15 ميكرولتر | 15 ميكرولتر | 15 ميكرولتر | 15 ميكرولتر | 15 ميكرولتر |
الماء | 11.5 مل | 9.5 مل | 7.5 مل | 5.5 مل | 3.5 مل |
إجمالي حجم الصوت | 15 مل | 15 مل | 15 مل | 15 مل | 15 مل |
الجدول 1: تخفيف السكروز للمستحضرات من تدرجات السكروز.
ملاحظة: قم دائما بإعداد تدرجات السكروز في مضاعفات اثنين لتحقيق التوازن بين الوزن أثناء الطرد الفائق.
3. تشريح الأنسجة
ملاحظة: الفئران الحوامل قتل رحيم عن طريق خلع عنق الرحم يسبقه التخدير مع 5٪ isoflurane.
4. تحلل الخلية
حل | التركيز النهائي | حجم |
تريس-HCl (pH 7.5) | 20 مليون متر | 100 ميكرولتر |
KCl | 100 مليون متر | 250 ميكرولتر |
مجمكل2 | 5 مليون متر | 25 ميكرولتر |
تريتون X-100 | 1٪ (v/v) | 500 ميكرولتر |
ديوكسيكولات الصوديوم | 0.5٪ (ث/5) | 500 ميكرولتر |
ديثيوثيريتول (DTT) | 1 مليون متر | 5 ميكرولتر |
سيكلوهيكسميد | 100 ميكروغرام/مل | 5 ميكرولتر |
RNase المياه الحرة | أعلى حتى 5 مل | |
مجموع | 5 مل | 5 مل |
الجدول 2: إعداد العازلة تحلل متعدد.
ملاحظة: ملحق تحلل العازلة مع مثبطات البروتيز والفوسفاتاز.
5. تحميل العينة والطرد الفائق
6. الكسر وجمع العينات
ملاحظة: يتم استخدام نظام تجزئة وتسجيل وجمع منزلي للتحليل وجمع العينات من التدرجات(الشكل 3، راجع مكونات الجهاز).
7. استخراج الحمض النووي الريبي
8. النسخ العكسي وPCR في الوقت الحقيقي
9. السكروز التدرج جعل تجميع النظام
ملاحظة: اتبع الخطوات لتجميع كل مكون (كما هو موضح في الجدول 3)من صانع التدرج السكروز (الشكل 1).
مكون | بند |
B1 | مشغل المرحلة الخطية |
E1 | سائق سيارة السائر |
E2 | UNO مشروع سوبر بداية عدة |
A1 | لوح الخبز |
A2 | قوس عمودي |
B2 | قوس زاوية أيمن نحيف |
C1 | لوحة خبز مصغرة |
C5 | صغير V-المشبك |
D4 | مصغرة V-المشبك |
C2 | Ø12.7 مم الألومنيوم آخر |
C4، D3 | مصغرة سلسلة البصرية وظيفة |
D1 | Ø12.7 مم الألومنيوم آخر |
C3، D2 | الزاوية اليمنى Ø1/2 " إلى Ø6 مم آخر المشبك |
C6 | قاعدة حامل وظيفة قاعدة التمثال سلسلة مصغرة |
D5 | إبرة نهاية حادة |
و | مضخة حقنة |
الجدول 3: التدرج في صنع مكونات النظام.
10. تجزئة وكشف تجميع النظام (الشكل 2).
كمظاهرة، تم فصل الليزات القشرية التي تحتوي على 75 ميكروغرام من الحمض النووي الريبي (مجمعة من 8 أجنة) عن طريق تدرج السكروز إلى 12 كسرا. قمم امتصاص الأشعة فوق البنفسجية في 254 نانومتر حددت الكسور التي تحتوي على وحدة فرعية 40S، وحدة فرعية 60S، 80S أحادية والبوليسومات(الشكل 4A). تحليل الك...
التنميط المتعدد هو تقنية شائعة الاستخدام وقوية لتقييم الحالة الترجمية في كل من الجينات الفردية ومستويات الجينوم على نطاق14. في هذا التقرير، نقدم بروتوكولا للتنميط المتعدد باستخدام منصة تجميعها في المنزل وتطبيقها لتحليل قشرة الماوس النامية. هذه المنصة الفعالة من حيث التكلفة ...
ولا يعلن صاحبا البلاغ عن وجود مصالح متنافسة.
تم تمويل هذا العمل من منحة اكتشاف NSERC (RGPIN/04246-2018 إلى G.Y.). G.Y. هو كرسي البحوث الكندية. تم تمويل S.K. من قبل زمالة Mitacs Globalink للدراسات العليا ومنحة طلاب الدراسات العليا في ACHRI.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL RNA free microtubes | Axygen | MCT-150-C | |
10 cm dish | Greiner-Bio | 664160 | |
1M MgCl2 | Invitrogen | AM9530G | |
21-23G needle | BD | 305193 | |
2M KCl | Invitrogen | AM8640G | |
30 mL syringe | BD | 302832 | |
Blunt end needle | VWR | 20068-781 | |
Breadboard | Thorlabs | MB2530/M | |
Bromophenol blue | Sigma | 115-39-9 | |
CD1 mouse | Charles River Laboratory | ||
Curved tip forceps | Sigma | #Z168785 | |
Cycloheximide | Sigma | 66-81-9 | |
Data acquisition software TracerDAQ | Measurement Computing | ||
Digital converter | Measurement Computing | USB-1208LS | |
Direct-zol RNA miniprep kit | Zymo | R2070 | |
Dithiothreitol (DTT) | Bio-basic | 12-03-3483 | |
DMSO | Bioshop | 67-68-5 | |
Dumont No.5 forceps | Sigma | #F6521 | |
Fraction collector | Bio-Rad | Model 2110 | |
HBSS | Wisent | 311-513-CL | |
Linear stage actuator | Rattmmotor | CBX1605-100A | |
Luciferase control RNA | Promega | L4561 | |
Maxima first strand cDNA synthesis kit | Themo Fisher | M1681 | |
Miniature V-clamp | Thorlabs | VH1/M | |
Mini-series breadboard | Thorlabs | MSB7515/M | |
Mini-series optical post | Thorlabs | MS2R/M | |
Mini-series pedestal post holder base | Thorlabs | MBA1 | |
NaCl | Bio-basic | 7647-14-5 | |
Neurobasal media | Gibco | 21103-049 | |
Ø12.7 mm aluminum post | Thorlabs | TRA150/M | |
Parafilm | Bemis | PM992 | |
PerfeCTa SYBR green fastmix | Quanta Bio | CA101414-274 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Wisent | 311-010-CL | |
Puromycin | Bioshop | 58-58-2 | |
Right-angle clamp | Thorlabs | RA90/M | |
Right-angle Ø1/2" to Ø6 mm post clamp | Thorlabs | RA90TR/M | |
Rnase AWAY | Molecular BioProducts | 7002 | |
RNase free tips | Frogga Bio | FT10, FT200, FT1000 | |
RNase free water | Wisent | 809-115-CL | |
RNasin | Promega | N2111 | |
Slim right-angle bracket | Thorlabs | AB90B/M | |
Small V-clamp | Thorlabs | VC1/M | |
Sodium deoxycholate | Sigma | 302-95-4 | |
Stepper motor driver | SongHe | TB6600 | |
Sucrose | Bioshop | 57501 | |
SW 41 Ti rotor | Beckman Coulter | 331362 | |
Syringe pump | Harvard Apparatus | 70-4500 | |
Syringe pump | Harvard Apparatus | 70-4500 | |
Triton-X-100 | Bio-basic | 9002-93-1 | |
Trizol | Thermofisher Scientific | 15596018 | |
Tube piercer | Brandel | BR-184 | |
Ultracentrifuge | Beckman Coulter | L8-70M | |
Ultracentrifuge tubes | Beckman Coulter | 331372 | |
UltraPure 1M Tris-HCl pH 7.5 | Invitrogen | 15567-027 | |
UNO project super starter kit | Elegoo | EL-KIT-003 | |
UV monitor | Bio-Rad | EM-1 Econo | |
Vertical bracket | Thorlabs | VB01A/M |
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