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Method Article
Wir berichten über eine kleine Hairpin RNA (ShRNA) und die nächste Generation Sequencing-basiertes Protokoll zur Identifizierung von Regulatoren der X-Chromosom Inaktivierung in einem murinen Zelllinie mit Firefly Luciferase und Hygromycin-Resistenz-Gene verschmolzen, das Methyl CpG verbindliches Protein 2) MeCP2) gen auf dem x-Chromosom inaktiv.
Nach vorne genetische Bildschirme mit Reporter-Gene in das Heterochromatin eingefügt wurden ausgiebig zur epigenetischen Kontrollmechanismen in Modellorganismen untersuchen. Technologien einschließlich kurze Haarnadel RNAs (ShRNAs) und gruppierten regelmäßig dazwischen kurze palindromische Wiederholungen (CRISPR) haben solche Bildschirme in diploiden Säugetier-Zellen aktiviert. Hier beschreiben wir einen groß angelegte ShRNA-Bildschirm für Regulatoren der X-Chromosom Inaktivierung (XCI), mit einem murinen Zelllinie mit Firefly Luciferase und Hygromycin-Resistenz-Gene klopfte am C-Terminus von Methyl CpG verbindliches Protein 2 (MeCP2) gen auf dem inaktiven X-Chromosom (Xi). Reaktivierung des Konstrukts in der Reporter-Zellinie übertragenen Überlebensvorteil unter Hygromycin B Auswahl ermöglicht uns eine große ShRNA-Bibliothek und Haarnadeln, die die Reporter reaktiviert durch Messen, ihre Post-Auswahl Bereicherung zu identifizieren Sequenzierung der nächsten Generation. Die angereicherten Haarnadeln wurden dann einzeln testen ihre Fähigkeit zur Aktivierung der Luciferase Reporters auf Xi validiert.
Eine der häufigsten Formen der erblichen psychischen Beeinträchtigung bei Frauen, Rett-Syndrom, wird verursacht durch heterozygoten Mutationen im MeCP2, ein X-Chromosom-gen, das ein Protein wichtig für normale neuronale Funktion1kodiert. Eine mögliche Ansatz zur Behandlung dieser Erkrankung wäre Reaktivierung der Wildtyp MeCP2 Allel auf Xi, wie Wiederherstellung von MeCP2 Ausdruck zeigte umzukehrenden neurologische Defizite in einem Mausmodell der diese Krankheit1, 2 , 4. jedoch epigenetische silencing von einem der beiden X-Chromosomen in weiblichen Zellen fest bleibt, während der gesamten Lebensdauer eines Organismus3,4, und robuste Reaktivierung eines Gens Xi müsste wahrscheinlich a-Dur Störungen in mehreren epigenetische Regulierung Bahnen.
Ermittlung der Faktoren, die für Wartung von MeCP2 zum Schweigen zu bringen, haben wir zuerst entwickelt einem transgenen Mausmodell tragen eine MeCP2- Luciferase - Hygromycin Widerstand gen Fusion (MeCP2-LUC-HR) auf einem der beiden X-Chromosomen (X MeCP2-LUC-HR/xMeCP2)5. Obwohl die MeCP2 von Fusion Konstrukt ausgedrückt erwies sich als instabil und führte zu einem Verlust der Funktion, phänotypisch imitiert MeCP2 Löschung bei Hemizygous Männern (XMeCP2-LUC-HR/y), die Expression der Gene reporter war in einem Muster entsprechen der Ausdruck der endogenen MeCP25leicht nachweisbar. Wir dann verewigt Fibroblasten Klone mit dem Konstrukt auf entweder inaktiv oder aktiv X-Chromosom erzeugt, und bestätigte, dass der ehemalige Wildtyp MeCP2 und nicht das Reporter-Konstrukt zum Ausdruck gebracht; die Inverse galt für Letzteres. Wenn ein DNA-demethylating Agent bekannt, Gen-silencing, aufzuheben 5-Azacytidine (5-AZA) ausgesetzt gewonnen Zellen mit dem Reporter auf der Xi ("Reporter-Zellen") Aktivität in einem Biolumineszenz-Assay, darauf hinweist, dass unsere Konstrukt reaktiviert werden könnten und daher für genetisches Screening verwendet.
Wir entwickelt als nächstes einen Hochdurchsatz-genetischen Bildschirm für Regulatoren des MeCP2 zum Schweigen zu bringen. Die Reporter-Zell-Linie wurde zuerst mit einem antiretroviralen Bibliothek mit infiziert > 60.000 verschiedene ShRNAs targeting > 25.000 Gene in der Maus Genom5,6, und dann Hygromycin B Auswahl unterzogen. Haarnadel Frequenz verglich in Pre- und Post-Auswahl Proben mit Sequenzierung der nächsten Generation, als Reporter Reaktivierung Wachstum Vorteil unter Hygromycin B Auswahl und Anreicherung der Verantwortlichen Haarnadeln führte. Mit diesem Ansatz, wir 30 Gene verwickelt in MeCP2 zum Schweigen zu bringen und anschließend bestätigte die Ergebnisse von transducing die Reporter Zellen mit einzelnen Haarnadeln und Messung ihrer Luciferase-Aktivität.
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Alle Schritte, bei denen Tiere wurden durchgeführt mit Protokollen vom Fred Hutchinson Cancer Research Center institutionelle Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) genehmigt. Keine Reagenzien hier bekanntermaßen erhebliche menschliche Gesundheitsrisiken außer 5-Azacytidine (5-AZA) darstellen.
1. erzeugen eine Reporter-Zell-Linie mit MeCP2- LUC-HR Transgen auf der Xi
(2) screening die Bibliothek für die Reaktivierung mit Hygromycin B Auswahl
3. Überprüfung der identifizierten Haarnadeln ("Hits")
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Maus Sehne Fibroblasten geerntet wurden aus einer zuvor beschriebenen XMeCP2-LUC-HR/xMeCP2 weibliche Maus, verewigt von retrovirale Transduktion von E6 und E7 Onkogene von HPV-16 virus7, geklont mit einschränkenden Verdünnung und getestet für Luciferase Aktivität und Expression von Wildtyp MeCP2 Protein (Abb. 1A und 1 b). Luciferase Aktivität war robust, wenn der Reporter auf Xa war und nicht nachweisbar wenn auf Xi; der native MeCP2 Ausdruck ausge...
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In unserer letzten Studie6, erzielten wir eine murinen Zelllinie mit Luciferase und Hygromycin-Resistenz-Gene mit MeCP2 auf der Xi verschmolzen und mit einer Bibliothek von ausgestrahlt > 60.000 ShRNAs targeting > 25.000 Gene. Wir fanden 30 Gene deren Knock-down übertragenen Überlebensvorteil unter Hygromycin B-Auswahl, was ihre Rolle in der Steuerung von MeCP2 und X-Chromosom zum Schweigen zu bringen. Diese Ergebnisse wurden durch transducing die gemeldeten Zell-Linie mit einz...
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Dr. Leko trug zu diesem Artikel als Angestellter des Fred Hutchinson Cancer Research Center. Die geäußerten Ansichten sind seine eigenen und repräsentieren nicht notwendigerweise die Ansichten von den National Institutes of Health oder Regierung der Vereinigten Staaten
Wir bedanken uns bei Ross Dickins von der University of Melbourne für die Bereitstellung von gnädig der ShRNA-Bibliothek auf dem Bildschirm verwendet. Diese Arbeit wurde durch die Rett Syndrome Research Trust (A.B) finanziert.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
293FT Cell Line | Invitrogen | R700-07 | |
5-Azacytidine | Sigma | A2385-100MG | |
Agencourt AMPure XP | Beckman-Coulter | A63881 | |
Anti-MECP2 antibody | Millipore | 07-013 | |
Collagenase | Sigma | C2674-1G | |
Corning 96-Well Solid White Polystyrene Microplates | Fisher Scientific | 07-200-336 | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium | Gibco | 11965-092 | |
Expression Arrest microRNA-adapted Retroviral Vector (pMSCV) | Open Biosystems | EAV4679 | |
Expression Arrest pSM2 Retroviral shRNAmir library | Open Biosystems | RMM3796 | |
Fetal Bovine Serum | Fisherbrand | 03-600-511 | |
HiSeq 2500 | Illumina | SY–401–2501 | Or equivalent |
Hygromycin B | Calbiochem | 400051-1MU | |
Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668-019 | |
Bright-Glo Luciferase Assay System | Promega | E2610 | Homogenous Assay for Screening Colonies |
Luciferase Assay System | Promega | E4530 | Non-Homogenous Assay for Testing Individual Hairpins |
Luminometer TopCount NXT | Perkin Elmer | N/A | Or similar luminometer |
MiSeq Reagent Kit v2 | Illumina | MS-102-2001 | Use kit compatible with your equipment |
Opti-MEM | Gibco | 31985-070 | |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
pMD2.G | Addgene | #12259 | VSV-G envelope vector |
Polybrene | Sigma | TR-1003-G | |
Polyethylenimine | Polysciences | 23966-1 | |
psPAX2 | Addgene | #12260 | Packaging vector |
Puromycin | Gibco | A11138-02 | |
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | Gibco | 25300-054 |
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