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Method Article
Bisulfit-Mutagenese ist der Goldstandard für die Analyse von DNA-Methylierung. Unsere modifizierte Protokoll ermöglicht DNA-Methylierungs-Analyse auf der Ebene einzelner Zellen und wurde speziell für die einzelnen Eizellen entwickelt. Es kann auch für die Spaltung-Embryonen verwendet werden.
Epigenetik umfasst alle vererbbar und reversible Modifikationen an Chromatin, die alter-Gen Zugänglichkeit und damit die primären Mechanismen für die Regulierung der Gentranskription 1 sind. DNA-Methylierung ist eine epigenetische Modifikation, die überwiegend fungiert als repressiv-Marke. Durch die kovalente Addition einer Methylgruppe an Cytosin in CpG-Dinukleotide, kann es zu rekrutieren weitere Proteine und repressiven Histon-Modifikationen, um Prozesse in kondensierenden Chromatin und Abschaltung von Genen 2 beteiligt zu initiieren. DNA-Methylierung ist wichtig für die normale Entwicklung, da sie eine entscheidende Rolle in der Entwicklungsbiologie Programmierung, Zelldifferenzierung, Unterdrückung von retroviralen Elementen, X-Chromosom-Inaktivierung und genomische Prägung spielt.
Eine der mächtigsten Methoden zur DNA-Methylierungs-Analyse ist Bisulfit-Mutagenese. Natriumbisulfit ist ein DNA-Mutagen, die Cytosine desaminiert in Uracile. Nach PCR-Amplifikation und seque ncing werden diese Umwandlung Ereignisse wie Thymine erkannt. Methylierte Cytosine werden aus Desaminierung geschützt und damit als Cytosine bleiben, welche die Identifizierung von DNA-Methylierung bei der einzelne Nukleotid-Ebene 3. Die Entwicklung des Bisulfit-Mutagenese-Assay wurde von den ursprünglich gemeldeten 4-6 gegen diejenigen, die mehr sensitive und reproduzierbare 7 sind fortgeschritten. Ein wichtiger Fortschritt wurde Einbetten kleiner DNA-Mengen in einem Agarose-Kügelchen, wodurch Schutz der DNA vor der rauen Bisulfit-Behandlung 8. Damit konnte die Methylierungsanalyse auf Pools von Eizellen und Embryonen im Blastozysten-9 durchgeführt werden. Die anspruchsvollste Bisulfit-Mutagenese-Protokoll auf dem neuesten Stand ist für einzelne Blastozyste-Embryonen 10. Da jedoch Blastozysten im Durchschnitt 64 Zellen (mit einem Gehalt von 120 bis 720 pg genomischer DNA) haben, ist diese Methode nicht wirksam für die Methylierung Studien zu einzelnen Eizellen oder Embryonen-Spaltung. Zelt "> Aufnehmen von Hinweisen aus Agarose Einbettung von Minuten DNA-Mengen einschließlich Oozyten 11, hier präsentieren wir eine Methode, bei der Eizellen direkt in einem Agarose-Lyse-Lösung und Wulst unmittelbar nach der Abruf und die Entfernung der Zona pellucida von der Eizelle eingebettet sind. Dies ermöglicht uns, Bypass die beiden wichtigsten Herausforderungen der einzigen Eizelle Bisulfit-Mutagenese:. Schutz einer winzigen Menge von DNA vor dem Abbau und anschließende Verlust während der zahlreichen Schritte Protokoll Wichtig ist, wie Daten aus einzelnen Eizellen gewonnen werden, die Frage der PCR-Bias-Pools innerhalb Außerdem entfällt. , unbeabsichtigte Kontamination Cumulus-Zellen nachweisbar ist, durch diese Methode, da jede Probe mit mehr als einem Methylierungsmuster von der Analyse ausgeschlossen werden kann 12. Dieses Protokoll bietet ein verbessertes Verfahren für eine erfolgreiche und reproduzierbare Analyse der DNA-Methylierung in der Ebene einzelner Zellen und ist ideal geeignet, für die einzelnen Eizellen sowie Embryonen-Spaltung.
TAG 1
Stellen Sie folgende Lösungen frisch auf den Tag der Eizellenentnahme mit sterilem, destilliertem Wasser wie GIBCO Wasser. Um die Möglichkeit von DNA-Kontamination zu verringern, die Handschuhe wechseln oft und Filterspitzen. Halten Röhrchen entfernt, wenn sie geöffnet abgewinkelt ist und Erinnerung alle Rohre, wenn nicht in Gebrauch ist. Wir empfehlen, dass Lösungen wie n +1 gemacht werden.
3% LMP-Agarose
30 mg niedrigem Schmelzpunkt (LMP) Agarose
bis zu 1 ml H 2 O GIBCO
lösen bei 70 ° C
Lysis Solution
8 ul Lysispuffer
1 ul Proteinase K
1 ul 10% IGEPAL
auf Eis bis zur Verwendung
2.01 Agarose: Lysis Solution (10 ul pro einzelne Eizelle, ist Betrag für 3 Oozyten)
20 ul 3% LMP-Agarose
10 pl Lysis Solution
mischen bei 70 ° C
SDS LySIS-Puffer (501 ul pro einzelnen Eizelle)
1x TE pH 7,5 | 450 ul |
10% SDS | 50 pl |
Proteinase K | 1 ul |
501 ul |
1. Eizellenentnahme
2. Agarose Embedding und Lysis
TAG 2
Stellen Sie folgende Lösungen frisch am Tag der Bisulfit-Mutagenese. Um die Chance der DNA-Kontamination zu verringern, die Handschuhe wechseln oft und Filterspitzen. Halten Röhrchen entfernt, wenn sie geöffnet abgewinkelt ist und Erinnerung alle Rohre, wenn nicht in Gebrauch ist. Wir empfehlen, dass Lösungen wie n +1 gemacht werden.
3 M NaOH | 2,4 g NaOH in 20 ml autoklavierten ddH 2 O |
0,1 M NaOH | 0,5 ml 3M in 14,5 ml autoklavierten ddH 2 O |
0,3 M NaOH | 1,5 ml 3M in 13,5 ml autoklavierten ddH 2 O |
2,5 M Bisulfit-Lösung
Wenn vollständig aufgelöst ist, zu mischen Lösung (a) und (b)
* Fernhalten von Licht *
3. Bisulfit-Mutagenese
4. 1. und 2. Runde PCR-Amplifikation
10 uM Primer vorderen äußeren | 0,5 ul |
10 uM Primer Reverse-Outer | 0,5 ul |
240 ng / ml tRNA | 1 ul |
H 2 O | 13 ul |
In den Illustra Ready-to-Go Hot Start PCR Perlen
Schieben Sie die feste Agarose-Kügelchen in die PCR-Röhrchen (~ 10 ul)
Hitze bis 70 ° C und mischen
In 25 ul Mineralöl
Gesamt: 50 pl
10 uM Primer vordere innere | 0,5 ul |
10 uM Primer Reverse-Innere | 0,5 ul |
H 2 O | 19 ul |
In den Illustra Ready-to-Go Hot Start PCR Perlen
Geben Sie 5 ul 1. Runde Produkt als Vorlage. Erhitzen Sie die 1. Runde Produkt bis 70 ° C für 1 Minute, um die Agarose zu erweichen. Stellen Sie sicher, unter der Schicht aus Mineralöl pipettieren.
In 25 ul Mineralöl
Gesamt: 50 pl
Hinweis: Verschachtelte Primersequenzen für Snrpn, H19 und Peg3 kann in Market-Urteil Velker et al 10 zu finden,12.
2. Runde Produkt | 4 ul |
Restriktionsenzym | 1 ul |
Puffer | 1 ul |
H 2 O | 4 ul |
5. TA Cloning und Kolonie-PCR
2. Runde PCR | 1 ul |
pGEMT-easy-Vektor | 1 ul |
Ligase | 1 ul |
H 2 O | 2 ul |
2x Ligationspuffer | 5 ul |
Inkubieren über Nacht bei 4 ° C in PCR-Maschine.
20 uM M13 Vorwärts-Primer | 0,7 ul |
20 uM M13 Reverse Primer | 0,7 ul |
5X Grüne Go Taq-Puffer | 7,0 ul |
10 mM dNTP | 0,7 ul |
Taq DNA-Polymerase | 0,28 ul |
H 2 O | 25,62 ul |
Insgesamt 35 ul |
In 35 ul Colony PCR Master Mix in ein PCR-Tube. Wählen Sie einen weißen Bakterienkolonie von der Platte mit einer Pipettenspitze und wirbeln sie in die PCR-Reaktion.
6. Repräsentative Ergebnisse
In unserer Arbeit mit dem Aufdruck wir Assay-Methylierung in einzelnen Eizellen und Embryonen (Abbildung 1). Nach verschachtelten PCR-Amplifikation mit Primern konvertierter, ist es möglich, einen erfolgreichen Umwandlung durch Visualisierung einer korrekten Fragments die auf einem Agarosegel (2) zu bestätigen. Eine einzelne Eizellestellt einen elterlichen Allel, und in der Theorie, hat man aufgedruckten Methylierungsmuster. Als solches kann zweiten Runde PCR-Produkte für unbeabsichtigte Verunreinigungen geprüft werden. Ein Restriktionsenzym empfindlich auf DNA-Methylierung (wie HinfI oder DpnII) verwendet werden, um die zweite Runde PCR-Produkt verdauen zu beurteilen, ob ein methyliertes Allel oder unmethylierten (3) enthält. Ein methyliertes C innerhalb des Enzym-Erkennungssequenz gespalten wird, während ein unmethylierten C, die T umgewandelt wird nicht mehr durch das Enzym erkannt und ist nicht geschnitten. Jede Probe, die MII-Eizelle sowohl methylierter und nicht methylierter Allele sollte verworfen werden, da es indikativ für Cumulus Zellkontamination (Abbildung 3) ist. Nach Ligation und Transformation, kann eine erfolgreiche Kolonie PCR-Amplifikation werden auf einem Agarosegel visualisiert werden, um sicherzustellen, Proben mit dem richtigen Produkt zur Sequenzierung Größe gesendet werden (Abbildung 4). Schließlich wird die Sequenz von fünf einzelnen cldiejenigen aus einer MII Eizelle produzieren sollten fünf identische Methylierungsmuster und identisch nonCpG Conversion-Raten (Abbildung 5a). Alle Proben, die mehr als ein Muster enthalten, sollten verworfen werden (Abbildung 5b) werden. Seit ovulierten MII-Oozyten zwei Chromosom-Kopien oder eine angehängte Polkörper haben, gibt es eine Möglichkeit für den Erhalt von zwei ähnlichen Sequenz Muster (Abbildung 5c). Wir empfehlen Verwerfen von Daten aus Eizellen, die höchst unterschiedliche Methylierungsmuster haben seit Cumulus Zellkontamination kann nicht ausgeschlossen werden.
Abbildung 1. Schematische Darstellung der Einzel-Oocyte Bisulfit-Mutagenese-Assay.
Abbildung 2. Repräsentative Ergebnisse aus 2. Runde Verstärkung für Snrpn aus einer singenle MII Oozyte auf einem 1,5% Agarosegel unterworfen. Spuren 1-4 sind vier Single-MII-Oozyten und Spur 5 ist eine Negativ-Kontrolle (keine Eizelle). Erwartete Fragmentlänge für Snrpn beträgt 420 bp. L, Leiter.
3. Repräsentative Ergebnisse von 2 Runde methylierungsspezifische Restriktionsverdau für Snrpn aus einer Eizelle MII auf einem 8% igen Acrylamidgel. HinfI diagnostischen Restriktionsverdau zeigt unmethyliert DNA, die ein T, das die Restriktionsstelle schafft trägt (420bp, Spur 1) oder methylierte DNA, die eine C innerhalb Erkennungsstelle enthält (Schnitt, 262, 103 und 54 bp, Spur 2). Die Verdauung in denen sowohl methylierter und nicht methylierter Restriktionsenzymstellen (Cut & Uncut Bands, Spur 3) sind bezeichnend für Cumulus-Zell-Kontamination. L, Leiter.
Abbildung 4. Repräsentative Ergebnisse für Kolonie-PCR-Amplifikation für Snrpn aus einer Eizelle MII auf einem 1,5% Agarosegel unterworfen. Voraussichtlich Fragmentlänge nach Ligation Snrpn in den pGEM-T Easy Vektor und unter Verwendung von M13 Vorwärts und Rückwärts-Primer ist 656 bp. Lane 1-8, 1-8 Amplikons aus Klonen. Clone 5 hat eine falsche Fragmentlänge und sollte nicht zum Sequenzieren geschickt werden.
Abbildung 5. Vertreter Sequenzierung Ergebnisse für Snrpn aus einer einzigen Eizelle MII. Snrpn wird in Oozyten methyliert. Schwarze Kreise zeigen methylierte CpG. Weiße Kreise zeigen unmethylierte CpGs. CpG Anzahl und die Platzierung ist repräsentativ für eine B6-Stamm weiblichen Maus. a) Erwartete Ergebnisse für die Sequenzierung Snrpn aus einer einzigen Eizelle MII. Nur ein einzelner DNA-Strang ist in allen fünf Klone zu amplifizieren. Oozyten mit einem einzigen Methylierungsmuster und identische nicht-CpG-Konvertierung Geplappern sollten Auswertung einbezogen werden (prozentuale Umwandlung von nicht-CpG angegeben auf der rechten Seite wurde die Anzahl der nicht-CpG Cytosine, die, wie in Prozent der gesamten nicht-CpG Cytosine Thymin berechnet). b) Die Sequenzierung Ergebnisse für Snrpn aus einer einzigen Eizelle MII mit Cumulus-Zell-Kontamination. Beachten Sie die Unähnlichkeit zwischen Methylierung Staaten und Muster, die Umwandlung Mehrfachsteckgliedern Verstärkung. c) Sequenzierung Ergebnisse für Snrpn aus einer einzigen Eizelle MII mit beiden Chromosomen-Kopien oder Polkörper Eingliederung.
Diese einzelne Eizelle Assay enthält viele Schritte mit einer Zahl, die kritisch sind und bedürfen einer besonderen Pflege. Die erste ist Oozyte Waschen. Es ist besonders wichtig zu waschen Jeder Oocyt mehrmals in frischem Medium fällt nach Hyaluronidase-Behandlung, so viele Kumuluszellen wie möglich zu entfernen. Darüber hinaus bei der Übertragung von Eizellen, um saure Tyrode-Lösung für Zona pellucida Entfernung sicherstellen umgebenden Medium ist klar, von Cumulus-Zellen. Die Eizelle ist sehr klebrig zona nac...
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Diese Arbeit wurde von der University of Western Ontario, der Abteilung für Geburtshilfe und Gynäkologie unterstützt, und einen Zuschuss ER06-02-188 aus dem Ministryof Forschung und Innovation, Early Researcher Award. MMD wurde von einem CIHR-Trainings-Programm in der Reproduktion, frühe Entwicklung und die Auswirkungen auf die Gesundheit (REDIH) Graduate Scholarship unterstützt.
Tabelle der spezifischen Reagenzien und Geräte.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name des Reagenzes | Firma | Katalog-Nummer | Kommentare |
Eizellenentnahme | |||
Hyaluronidase | Sigma | H4272 | |
Saure Tyrode | Sigma | T1788 | |
Proteinase K | Sigma | P5568 | |
10% IGEPAL | Bioshop | NON999.500 | |
Lysis Solution | |||
Tris, pH 7,5 | Bioshop | TRS001.5 | |
LiCl | Sigma | L9650 | & Nbsp; |
EDTA, pH 8,0 | Sigma | E5134 | |
LiDS | Bioshop | LDS701.10 | |
DTT | Invitrogen | P2325 | |
SDS-Lysepuffer | |||
TE pH 7,5 | Bioshop (Tris) Sigma (EDTA) | TRS001.5 E5134 | |
10% SDS | Bioshop | SDS001.500 | |
Bisulfit-Konvertierung | |||
Natriumhydroxid | Sigma | S8045 | |
Natriumhydrogensulfit (Natriumbisulfit) | Sigma | 243973 | ; |
Hydrochinon | Sigma | H9003 | |
Niedrigen Schmelzpunkt (LMP) Agarose | Sigma | A9414 | |
Mineralöl | Sigma | M8410 | |
M2 Medium | Sigma | M7167 | |
GIBCO destilliertes Wasser | Invitrogen | 15230-196 | |
Autoklavierten doppelt destilliertes (dd) Wasser | |||
PCR | |||
Illustra Hot Start Mix RTG | GE Healthcare | 28-9006-54 | |
240 ng / ml Hefe-tRNA | Invitrogen | 15401-011 | |
5x Grün GoTaq Reaktionspuffer | ProfiMega- | M7911 | |
Innere und äußere verschachtelten Primern | Sigma | ||
Ligation | |||
Promega pGEM-T Easy Vektor | Fisher Scientific | A1360 | |
TA Cloning | |||
Kompetente E. coli Zellen | Zymo Research Corp | T3009 | |
Ausrüstung | |||
Lupen-Mikroskop | |||
70 ° C und 90 ° C Hitze-Blöcke | |||
37 ° C und 50 ° C Wasserbäder (42 ° C für Transformationen) | |||
Rocker | |||
PCR-Maschine |
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