Iniciar sesión

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

En este artículo

  • Resumen
  • Resumen
  • Introducción
  • Protocolo
  • Resultados
  • Discusión
  • Divulgaciones
  • Agradecimientos
  • Materiales
  • Referencias
  • Reimpresiones y Permisos

Resumen

Este artículo informa una inhibición in vivo de CENP-E a través de cirugía abdominal e inyección testicular de GSK923295, un modelo valioso para la división meiótica masculina. Usando los ensayos de inmunofluorescencia, citometría de flujo y microscopía electrónica de transmisión, mostramos que la inhibición de CENP-E da como resultado una desalineación cromosómica e inestabilidad del genoma en espermatocitos de ratón.

Resumen

En eucariotas, la meiosis es esencial para la estabilidad del genoma y la diversidad genética en la reproducción sexual. Los análisis experimentales de los espermatocitos en los testículos son críticos para las investigaciones del ensamblaje del huso y la segregación cromosómica en la división meiótica masculina. El espermatocito de ratón es un modelo ideal para estudios mecanicistas de meiosis, sin embargo, faltan métodos efectivos para el análisis de espermatocitos. En este artículo, se informa un método práctico y eficiente para la inhibición in vivo de kinesina-7 CENP-E en espermatocitos de ratón. Se presenta un procedimiento detallado para la inyección testicular de un inhibidor específico GSK923295 a través de cirugía abdominal en ratones de 3 semanas de edad. Además, aquí se describen una serie de protocolos para la recolección y fijación de tejidos, tinción de hematoxilina-eosina, inmunofluorescencia, citometría de flujo y microscopía electrónica de transmisión. Aquí presentamos un modelo de inhibición in vivo mediante cirugía abdominal e inyección testicular, que podría ser una técnica potente para estudiar la meiosis masculina. También demostramos que la inhibición de CENP-E da como resultado una desalineación cromosómica y detención en metafase en los espermatocitos primarios durante la meiosis I. Nuestro método de inhibición in vivo facilitará los estudios mecanicistas de la meiosis, servirá como un método útil para las modificaciones genéticas de las líneas germinales masculinas y arrojará luz sobre futuras aplicaciones clínicas.

Introducción

La meiosis es uno de los eventos más importantes, altamente rígidos y conservados evolutivamente en los organismos eucariotas, y es esencial para la gametogénesis, la reproducción sexual, la integridad del genoma y la diversidad genética 1,2,3. En los mamíferos, las células germinales experimentan dos divisiones celulares sucesivas, meiosis I y II, después de una sola ronda de replicación del ADN. A diferencia de las cromátidas hermanas en la mitosis, los cromosomas homólogos duplicados se emparejan y segregan en dos células hijas durante la meiosis I 4,5. En la meiosis II, las cromátidas hermanas se separan y segregan para formar gametos haploides sin replicación del ADN6. Los errores en cualquiera de las dos divisiones meióticas, incluyendo defectos de ensamblaje del huso y segregación cromosómica, pueden resultar en la pérdida de gametos, esterilidad o síndromes de aneuploidía 7,8,9.

Los estudios acumulados han demostrado que los motores de la familia de las quinesinas desempeñan un papel crucial en la regulación de la alineación y segregación cromosómica, el ensamblaje del huso, la citocinesis y la progresión del ciclo celular en células mitóticas y meióticas10,11,12. La quinesina-7 CENP-E (proteína Centromérica E) es un motor cinetocoro dirigido al extremo adicional requerido para el congreso cromosómico, el transporte y la alineación de cromosomas, y la regulación del punto de control del ensamblaje del huso en la mitosis 13,14,15,16,17,18. Durante la meiosis, la inhibición de CENP-E por el inhibidor específico GSK923295 conduce a la detención del ciclo celular, desalineación cromosómica, desorganización del huso e inestabilidad del genoma en células espermatogénicas19. Los patrones de localización y la dinámica de CENP-E en los centrómeros de los espermatocitos en división indican que CENP-E interactúa con las proteínas cinetocoros para el ensamblaje secuencial de centrómeros durante la meiosis I20,21. En ovocitos, CENP-E es necesario para la alineación cromosómica y la realización de la meiosis I13,22,23. La inyección de anticuerpos o morfolino de CENP-E da como resultado cromosomas desalineados, orientación anormal del cinetocoro y detención de la meiosis I tanto en ovocitos de ratón como de Drosophila 23. En comparación con las funciones esenciales de CENP-E en la mitosis, las funciones y mecanismos de CENP-E en la meiosis siguen siendo en gran parte desconocidos. Los mecanismos detallados de CENP-E en el congreso cromosómico y la estabilidad del genoma en células meióticas masculinas aún no se han aclarado.

La espermatogénesis es un proceso fisiológico complejo y duradero, que implica la proliferación secuencial de espermatogonias, la meiosis y la espermiogénesis. Por lo tanto, todo el proceso es extraordinariamente difícil de reproducir in vitro en mamíferos y otras especies24,25. Es imposible inducir la diferenciación de los espermatocitos después de la etapa de paquiteno in vitro. Los estudios sobre las divisiones meióticas masculinas se han limitado generalmente a análisis experimentales de la profase meiótica temprana25,26. A pesar de muchos esfuerzos tecnológicos, incluyendo el cultivo a corto plazo de espermatocitos27,28 y los métodos de cultivo de órganos25, existen pocos métodos efectivos para estudiar la división meiótica masculina. Además, la eliminación genética de genes esenciales generalmente resulta en una detención del desarrollo y letalidad embrionaria. Por ejemplo, los embriones de ratón que carecen de CENP-E no se implantan y no pueden desarrollarse más allá de la implantación29, lo que es un obstáculo en los estudios mecanicistas de CENP-E en la meiosis. En conjunto, el establecimiento de un sistema práctico y factible para estudiar la división meiótica masculina puede promover en gran medida el campo de investigación de la meiosis.

El inhibidor permeable a las células pequeñas es una herramienta poderosa para estudiar los motores de quinesina en la división celular y los procesos de desarrollo. El inhibidor alostérico, GSK923295, se une específicamente al dominio motor CENP-E, bloquea la liberación de ADP (difosfato de adenosina) y finalmente estabiliza las interacciones entre CENP-E y los microtúbulos30. En este estudio, se presenta un modelo de ratón de inhibición in vivo mediante cirugía abdominal e inyección testicular de GSK923295. La inhibición de CENP-E da lugar a una desalineación cromosómica en la metafase I de los espermatocitos primarios. Además, la inhibición de CENP-E conduce a la detención meiótica de los espermatocitos y la interrupción de la espermatogénesis. Se describen una serie de protocolos para el análisis de espermatocitos y se pueden aplicar para observar microtúbulos fusiformes meióticos, cromosomas homólogos y orgánulos subcelulares en espermatocitos. Nuestro método de inhibición in vivo es un método eficaz para los estudios de división meiótica y espermatogénesis.

Protocolo

Todos los experimentos con animales fueron revisados y aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Médica de Fujian (número de protocolo SYXK 2016-0007). Todos los experimentos con ratones se realizaron de acuerdo con las directrices pertinentes del Cuidado y uso de animales de laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud (publicaciones de los NIH número 8023, revisadas en 1978).

1. Construcción de modelos de ratón de inhibición de CENP-E mediados por GSK923295

  1. Esterilizar los instrumentos quirúrgicos a 121 °C durante 30 min. Irradiar el banco de trabajo ultralimpio quirúrgico con ultravioleta-C (UVC) durante 2 h. Pese los ratones machos ICR (Instituto de Investigación del Cáncer) de 3 semanas de edad utilizados para los experimentos y calcule las dosis de anestesia requeridas.
  2. Anestesiar ratones administrando una combinación de ketamina (100 mg/kg) y xilazina (10 mg/kg) mediante inyección intraperitoneal. Verifique la profundidad de la anestesia de los ratones a través de una combinación de reflejo corneal del ratón, reflejo nociceptivo, respiración y tono muscular. Confirme que los ratones están profundamente anestesiados.
    NOTA: Coloque al animal en una almohadilla térmica para proporcionar soporte térmico durante la cirugía.
  3. Ate las extremidades del ratón y fíjelas en la bandeja de cera. Coloque una gota de ungüento veterinario en los ojos del ratón para evitar la sequedad mientras está bajo anestesia. Afeite el pelo abdominal del ratón desde la parte inferior del abdomen hasta el escroto con una navaja de afeitar experimental para animales. Asegure el área quirúrgica con una cortina estéril.
  4. Desinfecte el abdomen ventral con un exfoliante Betadine seguido de etanol al 75% tres veces. Abra la cavidad abdominal con un bisturí estéril y haga una abertura de <5 mm.
  5. Sujete la piel con pinzas quirúrgicas estériles y tire de la almohadilla de grasa del epidídimo con pinzas de disección estériles para localizar los testículos con unas pinzas estériles. Fijar el testículo con fórceps estériles bajo un estereoscopio, e inyectar lentamente 10 μL de GSK923295 en túbulos seminíferos a una concentración final de 10 μM usando 10 μL de reodino30. Para la construcción del grupo control, inyecte 10 μL de solución de DMSO (dimetilsulfóxido)/PBS (solución salina tamponada con fosfato) al 1%.
    NOTA: Conservar la solución GSK923295 a una concentración de 10 mM a -80 °C. Disolver 0,1 μL de 10 mM GSK923295 en 100 μL de solución de PBS para preparar los 10 μM de solución de GSK923295.
  6. Empuje suavemente el testículo hacia la cavidad abdominal con fórceps quirúrgicos estériles. Suturar el peritoneo y la piel por separado con dos a cuatro puntos utilizando la línea de sutura con un diámetro de 0,1 mm.
  7. Etiquete un lugar de 3 x 3 mm en la espalda del animal con un marcador permanente después de la cirugía abdominal, vuelva a colocar al ratón en la jaula de alimentación y asegúrese de un ambiente limpio y libre de patógenos con suficiente comida y agua.
  8. Mantenga el ambiente en un estado estéril a través del aire filtrado, los alimentos esterilizados y el agua. Cuide al animal hasta que haya recuperado la conciencia suficiente para mantener la decúbito esternal. Para la analgesia postoperatoria, administrar una dosis de buprenorfina (0,1 mg/kg) por vía subcutánea cada 12 h durante 3 días. Asegúrese de que el ratón no sea devuelto a la compañía de otros animales hasta que esté completamente recuperado.
    NOTA: Los ratones reciben cuidados postoperatorios y administran adecuadamente anestesia local a la herida utilizando lidocaína al 0,5% para reducir el dolor postoperatorio cuando sea necesario.

2. Tinción e histopatología de hematoxilina-eosina (HE)

  1. Cuatro días después de la cirugía abdominal, sacrificar a los ratones con CO 2 a una velocidad de flujo de 2 L / min en una cámara de CO2. Confirmar la muerte por luxación cervical como método confirmatorio de eutanasia. Use tijeras quirúrgicas para abrir el escroto y extirpar los testículos con fórceps. Recoger los testículos de ratón 4 días después de GSK923295 inyección y fijarlos en 30 ml de solución de formaldehído al 10% a temperatura ambiente durante 12 h.
  2. Para la deshidratación por gradiente, incubar secuencialmente la muestra en 40 mL de etanol al 70% durante 1 h, en 40 mL de etanol al 85% durante 1 h, en 40 mL de etanol al 95% durante 1 h, y en 40 mL de etanol al 100% durante 1 h.
  3. Incubar la muestra en 40 mL de xileno durante 40 min, y luego en 40 mL de parafina durante 1 h a 65 °C. Coloque los pañuelos en la parte inferior de la caja de incrustación. Agregue la parafina derretida en la caja de incrustación. Enfriar los tejidos para una solidificación completa a 4 °C durante 6 h.
  4. Fije las muestras en el soporte del ultramicrótomo, mantenga el ángulo entre las muestras y la superficie del cuchillo a 5-10° y ajuste el grosor de la rebanada a 5 μm. Preparar las secciones de 5 μm de espesor con un ultramicrótomo, extender los portaobjetos en un baño maría a 40 °C y secar las secciones en un secador de diapositivas durante 12 h a 37 °C.
  5. Incubar los portaobjetos en 200 mL de xileno durante 40 min, en 200 mL de etanol al 100% durante 6 min, en 200 mL de etanol al 95% durante 2 min, en 200 mL de etanol al 90% durante 2 min, en 200 mL de etanol al 80% durante 2 min, y en 200 mL de etanol al 70% durante 2 min, respectivamente.
  6. Enjuague los portaobjetos con agua destilada durante 5 minutos y tiñe con la solución de hematoxilina de Mayer durante 6 minutos a temperatura ambiente.
    NOTA: Solución de hematoxilina de Mayer: 0.011 mol / L de hematoxilina, 6.7% de etanol anhidro, 0.646 mol / L de sulfato de potasio de aluminio y 0.003 mol / L de yodato de sodio.
  7. Enjuague los toboganes con agua corriente durante 5 minutos e incube con agua destilada durante 2 minutos.
  8. Incubar los portaobjetos en clorhidrato de etanol al 1% durante 3 s, y luego enjuáguelos con agua corriente durante 2 minutos.
  9. Teñir la muestra con eosina al 1% durante 15 s, y luego incubarlas con etanol al 95% durante 5 s, con etanol al 100% durante 2 min y en xileno durante 40 min.
  10. Selle los portaobjetos con 15 μL de goma neutra y el cubreobjetos de 24 x 50 mm.

3. Inmunofluorescencia y microscopía confocal

  1. Recolecte las secciones de parafina de 5 μm de espesor de los testículos de ratón para la inmunofluorescencia. Incubar los portaobjetos en xileno durante 40 min, en etanol al 100% durante 6 min, en etanol al 95% durante 2 min, en etanol al 90% durante 2 min, en etanol al 80% durante 2 min y en etanol al 70% durante 2 min. Enjuague los portaobjetos con agua destilada durante 5 minutos y enjuague los portaobjetos con PBS de 0,01 M durante 5 minutos.
  2. Colocar los portaobjetos en la solución de recuperación de antígenos (tampón citrato 0,01 M) y hervir a alta presión con una olla a presión durante 4 min para la recuperación del antígeno. Enfríe los portaobjetos naturalmente a temperatura ambiente. Enjuague con agua destilada durante 5 minutos dos veces y con PBS durante 5 minutos.
    NOTA: tampón citrato 0.01 M (pH 6.0): 2.1 mmol/L de ácido cítrico, 11.6 mmol/L de citrato trisódico dihidrato.
  3. Permeabilizar las células incubando los portaobjetos en 500 μL de TritonX-100/PBS al 0,25% durante 10 min. Enjuague las diapositivas con PBS durante 5 minutos tres veces.
  4. Para el bloqueo de antígenos, incubar las muestras con 300 μL de albúmina sérica bovina (BSA)/PBST al 3% (Tween-20 al 0,1% en PBS) durante 1 h. Incubar las muestras con los anticuerpos primarios en BSA/PBST al 3% durante 16 h a 4 °C. Coloque los portaobjetos en una caja humidificada para evitar que los pañuelos se sequen. Vuelva a calentar los portaobjetos naturalmente a temperatura ambiente durante 30 minutos.
  5. Deseche el anticuerpo primario y luego enjuague los portaobjetos en PBST durante 5 minutos tres veces. Diluir anticuerpos secundarios en BSA/PBST al 3%. Incubar las muestras con anticuerpos secundarios durante 1-2 h a 37 °C. Enjuague las muestras en PBST durante 5 minutos cinco veces.
  6. Teñir los núcleos con 50 μL de 4', 6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) durante 5 min a temperatura ambiente. Monte el cubreobjetos con el medio de montaje antidecoloración y selle el cubreobjetos con esmalte de uñas.
  7. Observe y registre señales fluorescentes en los portaobjetos utilizando un microscopio fluorescente equipado con un objetivo NA 40x/ 0.75.

4. Citometría de flujo

  1. Recolectar testículos de ratón en placas de Petri de 6 cm y cortar los testículos en trozos de 1 mm3 con tijeras quirúrgicas.
  2. Digerir los testículos usando 1 ml de colagenasa al 1% en un tubo de centrífuga de 1,5 ml durante 10 min a 37 °C, y luego centrifugar las muestras a 1.000 x g durante 5 min para precipitar las células espermatogénicas.
  3. Deseche el sobrenadante y, a continuación, añada 1 ml de solución de tripsina-EDTA (ácido etilendiaminotetraacético) al 0,25% durante 20 min a 37 °C, y luego centrifugar las muestras a 1.000 x g durante 5 min.
  4. Desechar el sobrenadante y, a continuación, incubar las células precipitadas con 1 ml de etanol frío al 70% durante más de 8 h a 4 °C.
  5. Centrifugar las muestras a 1.000 x g durante 5 minutos, y luego recoger los sedimentos celulares. Teñir las células espermatogénicas con una solución de tinción de yoduro de propidio (PI) de 500 μL (50 μg/ml PI, 100 μg/ml de RNasa A y Tritón X-100 al 0,2% en PBS) a 37 °C durante 30 min.
    NOTA: Agite suavemente el tubo de centrífuga cada 5 minutos para evitar agregaciones celulares.
  6. Filtre las muestras utilizando una pantalla de malla 300 para deshacerse de los restos celulares; recoger las células en un tubo de flujo y almacenarlas a 4 °C.
  7. Detecte señales de fluorescencia y dispersión de luz en la longitud de onda de excitación de 488 nm utilizando un citómetro de flujo. Analice el contenido de ADN y la dispersión de la luz con el software Modfit MFLT32.

5. Microscopía electrónica de transmisión

  1. Cortar los testículos entrozos de 1 mm 3 utilizando el bisturí afilado, e incubar rápidamente las muestras con solución de glutaraldehído-1,5% de paraformaldehído al 3% en PBS 0,1 M (pH 7,2) durante 4 h a 4 °C para evitar los cambios de ultraestructura. Enjuague las muestras con PBS 0.1 M durante 5 min tres veces.
    NOTA: El bisturí y las tijeras deben estar afilados, y trate de evitar apretar y tirar artificialmente. El procesamiento de las muestras debe llevarse a cabo en el fluido de fijación.
  2. Fijar las muestras en solución de ferrocianuro de potasio al 1% de ácido ósmico-1,5% a 4 °C durante 1,5 h. Seque el agua con papel de filtro y enjuague las muestras con PBS 0,1 M durante 5 minutos tres veces.
  3. Deshidratar las muestras en 40 mL de etanol al 50% durante 10 min a 4 °C. Incubar las muestras en 40 mL de colorante acetato de uranio saturado con etanol al 70% a 4 °C durante 12 h, en 40 mL de etanol al 90% durante 10 min a 4 °C, en 40 mL de etanol-acetona al 90% durante 10 min a temperatura ambiente, y en 40 mL de acetona anhidra durante 10 min tres veces a temperatura ambiente.
  4. Incubar las muestras en una mezcla anhidra de acetona-epoxi resina 618 agentes incrustadores (v / v = 1:1) durante 1,5 h, y luego incrustar las muestras en resina epoxi 618 agentes incrustadores a 35 °C durante 3 h.
  5. Para la polimerización con resina, incubar las muestras en agentes incrustantes de resina epoxi 618 a 35 °C durante 12 h, a 45 °C durante 12 h y luego a 60 °C durante 24 h.
  6. Instale las muestras y el cuchillo de vidrio, y luego ajuste las distancias entre las muestras y el cuchillo. Prepare las secciones ultrafinas de 90 nm de espesor utilizando un micrótomo ultrafino. Corte las muestras a una velocidad constante y luego coloque los portaobjetos en una malla de níquel. Coloque los portaobjetos en una placa de Petri a temperatura ambiente.
  7. Manchar los portaobjetos con acetato de uranilo al 2% durante 10 min, y luego teñir las muestras con citrato de plomo al 2% durante 10 min. Enjuague los toboganes con agua destilada. Secar los portaobjetos durante 24 h a temperatura ambiente.
  8. Observe las diapositivas y registre imágenes electrónicas a 70-100 kV utilizando un microscopio electrónico de transmisión.

Resultados

Hemos construido con éxito un modelo de inhibición in vivo de CENP-E de testículos de ratón mediante cirugía abdominal e inyección testicular de GSK92329519. Los pasos técnicos clave de este método se muestran en la Figura 1. Después de la inyección testicular de GSK923295 durante 4 días, los testículos se cosecharon para análisis adicionales. En el grupo control, la onda espermatogénica en los túbulos seminíferos fue regular y organizada (

Discusión

En este estudio, hemos establecido un modelo de inhibición in vivo de CENP-E de testículos de ratón utilizando la cirugía abdominal y la microinyección de GSK923295. La cirugía abdominal y el método de inyección testicular utilizados en este estudio tienen las siguientes ventajas. En primer lugar, no se limita a la edad de los ratones. Los experimentadores pueden realizar la inyección testicular en una etapa temprana, por ejemplo, en ratones de 3 semanas o más jóvenes. En segundo lugar, GSK923295 tien...

Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Agradecemos a todos los miembros del Laboratorio de Citoesqueleto de la Universidad Médica de Fujian por sus útiles discusiones. Agradecemos a Jun-Jin Lin en el Centro de Servicios de Tecnología Pública de la Universidad Médica de Fujian por su asistencia técnica en citometría de flujo. Agradecemos a Ming-Xia Wu y Lin-Ying Zhou del Laboratorio de Microscopía Electrónica del Centro de Servicios de Tecnología Pública de la Universidad Médica de Fujian por su asistencia técnica en microscopía electrónica. Agradecemos a Si-Yi Zheng, Ying Lin, Qi Ke y Jun Song en el Centro de Enseñanza Experimental de Ciencias Médicas Básicas de la Universidad Médica de Fujian por su apoyo. Este estudio fue apoyado por las siguientes subvenciones: Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (número de subvención 82001608), Fundación de Ciencias Naturales de la provincia de Fujian, China (número de subvención 2019J05071), Proyecto de Tecnología de Salud Provincial de Fujian (número de subvención 2018-1-69), Fondo de inicio para la investigación científica, Universidad Médica de Fujian (número de subvención 2017XQ1001), Proyecto de financiación de la investigación científica de talentos de alto nivel de la Universidad Médica de Fujian (número de subvención XRCZX2017025) y Proyecto de investigación de educación en línea y enseñanza de estudiantes graduados de medicina china (número de beca B-YXC20200202-06).

Materiales

NameCompanyCatalog NumberComments
0.25% Trypsin-EDTAGibco25200056
1 ml SyringeSeveral commercial brands availableSterile.
1.5 mL Centrifuge tubeAxygenMCT-150-C
50 mL Centrifuge TubeCorning430828
6 cm Petri dishCorning430166
95% EthanolSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd10009164
tubulin rabbit polyclonal antibodyBeyotimeAF0001For immunofluorescence assays. Use at 1:100.
rabbit anti-Histone H3 (phospho S10) monoclonal antibodyAbcamab267372For immunofluorescence assays. Use at 1:100.
rabbit anti-TUBA4A polyclonal antibodySangon BiotechD110022For immunofluorescence assays. Use at 1:100.
Anti-SYCP3 rabbit monoclonal antibodyAbcamab175191For immunofluorescence assays. Use at 1:100.
Adhesion microscope slidesCITOTEST188105
Alexa fluor 488-labeled goat anti-rabbit antibodyBeyotimeA0423Sencodary antibody. Use at 1:500.
Aluminium potassium sulphateSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd10001060
Anhydrous ethanolSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd100092690
Anti-fade mounting mediumBeyotimeP0131Prevent photobleching of flourescent signals.
BD FACS Canto IIBD BiosciencesFACS Canto II
Bovine Serum AlbuminSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd69003435
CentrifugeEppendorf5424BK745380
Chloral hydrateSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd80037516
Citric acidShanghai Experiment Reagent Co., Ltd122670
CollagenaseSangon BiotechA004194-0100
CoverslipsCITOTEST10212020C20 × 20 mm. Thickness 0.13-0.16 mm.
DAPIBeyotimeC1006
Dye vatSeveral commercial brands available91347802
Eosin Y, alcohol solubleSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd71014460
EtherSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd10009318
Formaldehyde - aqueous solutionSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd10010018
GSK923295MedChemExpressHY-10299
Hematoxylin, anhydrousSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd71020784
ICR mouseShanghai SLAC Laboratory Animal Co., Ltd
Image J softwareNational Institutes of Healthhttps://imagej.nih.gov/ij/Fluorescent image analysis.
Leica ultramicrotomeLeica
Leica EM UC-7 ultramicrotomeLeicaEM UC7
Modfit MFLT32Verity Software HouseFor analysis of flow cytometry results.
Nail polishSeveral commercial brands available
Neutral gumSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd10004160
Nikon Ti-S2 microscopeNikonTi-S2
Picric acidSinopharm Chemical Reagent Co.,LtdJ60807
RheodyneSangon BiotechF519160-000110 μl rheodyne
Sliced paraffinSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd69019461
Sodium iodateSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd80117214
Surgical instrumentsSeveral commercial brands availableFor abdominal surgery. Sterilize at 121 °C, 20 min.
Transmission electron microscopeFEITecnai G2
Trisodium citrate dihydrateShanghai Experiment Reagent Co., Ltd173970
Triton X-100Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd30188928Dilute in sterile PBS to make a 0.25% working solution.
Tween 20Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd30189328Dilute in sterile PBS to make a 0.1% working solution.
ParaformaldehydeSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd80096618
XyleneSinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd10023418

Referencias

  1. Lenormand, T., Engelstädter, J., Johnston, S. E., Wijnker, E., Haag, C. R. Evolutionary mysteries in meiosis. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 371 (1706), 20160001 (2016).
  2. Brandeis, M. New-age ideas about age-old sex: separating meiosis from mating could solve a century-old conundrum. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 93 (2), 801-810 (2018).
  3. Lane, S., Kauppi, L. Meiotic spindle assembly checkpoint and aneuploidy in males versus females. Cellular and Molecular Life Sciences: CMLS. 76 (6), 1135-1150 (2019).
  4. Handel, M. A., Schimenti, J. C. Genetics of mammalian meiosis: regulation, dynamics and impact on fertility. Nature Reviews Genetics. 11 (2), 124-136 (2010).
  5. Miller, M. P., Amon, A., Ünal, E. Meiosis I: when chromosomes undergo extreme makeover. Current Opinion in Cell Biology. 25 (6), 687-696 (2013).
  6. Duro, E., Marston, A. L. From equator to pole: splitting chromosomes in mitosis and meiosis. Genes & Development. 29 (2), 109-122 (2015).
  7. Eaker, S., Pyle, A., Cobb, J., Handel, M. A. Evidence for meiotic spindle checkpoint from analysis of spermatocytes from Robertsonian-chromosome heterozygous mice. Journal of Cell Science. 114, 2953-2965 (2001).
  8. Faisal, I., Kauppi, L. Reduced MAD2 levels dampen the apoptotic response to non-exchange sex chromosomes and lead to sperm aneuploidy. Development. 144 (11), 1988-1996 (2017).
  9. Bolcun-Filas, E., Handel, M. A. Meiosis: the chromosomal foundation of reproduction. Biology of Reproduction. 99 (1), 112-126 (2018).
  10. Lawrence, C. J., et al. A standardized kinesin nomenclature. The Journal of Cell Biology. 167 (1), 19-22 (2004).
  11. Cross, R. A., McAinsh, A. Prime movers: the mechanochemistry of mitotic kinesins. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 15 (4), 257-271 (2014).
  12. Camlin, N. J., McLaughlin, E. A., Holt, J. E. Motoring through: the role of kinesin superfamily proteins in female meiosis. Human Reproduction Update. 23 (4), 409-420 (2017).
  13. Yen, T. J., Li, G., Schaar, B. T., Szilak, I., Cleveland, D. W. CENP-E is a putative kinetochore motor that accumulates just before mitosis. Nature. 359 (6395), 536-539 (1992).
  14. Wood, K. W., Sakowicz, R., Goldstein, L. S., Cleveland, D. W. CENP-E is a plus end-directed kinetochore motor required for metaphase chromosome alignment. Cell. 91 (3), 357-366 (1997).
  15. Abrieu, A., Kahana, J. A., Wood, K. W., Cleveland, D. W. CENP-E as an essential component of the mitotic checkpoint in vitro. Cell. 102 (6), 817-826 (2000).
  16. Mao, Y., Desai, A., Cleveland, D. W. Microtubule capture by CENP-E silences BubR1-dependent mitotic checkpoint signaling. The Journal of Cell Biology. 170 (6), 873-880 (2005).
  17. Gudimchuk, N., et al. Kinetochore kinesin CENP-E is a processive bi-directional tracker of dynamic microtubule tips. Nature Cell Biology. 15 (9), 1079-1088 (2013).
  18. Yu, K. W., Zhong, N., Xiao, Y., She, Z. Y. Mechanisms of kinesin-7 CENP-E in kinetochore-microtubule capture and chromosome alignment during cell division. Biology of the Cell. 111 (6), 143-160 (2019).
  19. She, Z. Y., et al. Kinesin-7 CENP-E regulates chromosome alignment and genome stability of spermatogenic cells. Cell Death Discovery. 6, 25 (2020).
  20. Parra, M. T., et al. Sequential assembly of centromeric proteins in male mouse meiosis. PLoS Genetics. 5 (3), 1000417 (2009).
  21. Parra, M. T., et al. Expression and behaviour of CENP-E at kinetochores during mouse spermatogenesis. Chromosoma. 111 (1), 53-61 (2002).
  22. Duesbery, N. S., et al. CENP-E is an essential kinetochore motor in maturing oocytes and is masked during mos-dependent, cell cycle arrest at metaphase II. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94 (17), 9165-9170 (1997).
  23. Gui, L., Homer, H. Spindle assembly checkpoint signalling is uncoupled from chromosomal position in mouse oocytes. Development. 139 (11), 1941-1946 (2012).
  24. Parks, J. E., Lee, D. R., Huang, S., Kaproth, M. T. Prospects for spermatogenesis in vitro. Theriogenology. 59 (1), 73-86 (2003).
  25. Sato, T., et al. In vitro production of functional sperm in cultured neonatal mouse testes. Nature. 471 (7339), 504-507 (2011).
  26. Staub, C. A century of research on mammalian male germ cell meiotic differentiation in vitro. Journal of Andrology. 22 (6), 911-926 (2001).
  27. Handel, M. A., Caldwell, K. A., Wiltshire, T. Culture of pachytene spermatocytes for analysis of meiosis. Developmental Genetics. 16 (2), 128-139 (1995).
  28. La Salle, S., Sun, F., Handel, M. A. Isolation and short-term culture of mouse spermatocytes for analysis of meiosis. Methods in Molecular Biology. 558, 279-297 (2009).
  29. Putkey, F. R., et al. Unstable kinetochore-microtubule capture and chromosomal instability following deletion of CENP-E. Developmental Cell. 3 (3), 351-365 (2002).
  30. Wood, K. W., et al. Antitumor activity of an allosteric inhibitor of centromere-associated protein-E. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (13), 5839-5844 (2010).
  31. Nam, D., Sershon, R. A., Levine, B. R., Della Valle, C. J. The use of closed incision negative-pressure wound therapy in orthopaedic surgery. Journal of the American Academy Orthopaedic Surgeons. 26 (9), 295-302 (2018).
  32. She, Z. Y., et al. Kinesin-5 Eg5 is essential for spindle assembly and chromosome alignment of mouse spermatocytes. Cell Division. 15, 6 (2020).
  33. She, Z. Y., et al. Kinesin-6 family motor KIF20A regulates central spindle assembly and acrosome biogenesis in mouse spermatogenesis. Biochimica et Biophysica Acta-Molecular Cell Research. 1867 (4), 118636 (2020).
  34. Wellard, S. R., Hopkins, J., Jordan, P. W. A seminiferous tubule squash technique for the cytological analysis of spermatogenesis using the mouse model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (132), e56453 (2018).
  35. Sato, M., Ishikawa, A., Kimura, M. Direct injection of foreign DNA into mouse testis as a possible in vivo gene transfer system via epididymal spermatozoa. Molecular Reproduction and Development. 61 (1), 49-56 (2002).
  36. Coward, K., et al. Expression of a fluorescent recombinant form of sperm protein phospholipase C zeta in mouse epididymal sperm by in vivo gene transfer into the testis. Fertility and Sterility. 85, 1281-1289 (2006).
  37. Davis, S., et al. Potent inhibition of microRNA in vivo without degradation. Nucleic Acids Research. 37 (1), 70-77 (2009).
  38. Zhao, H. T., et al. LRRK2 antisense oligonucleotides ameliorate α-Synuclein inclusion formation in a Parkinson's Disease mouse model. Molecular Therapy-Nucleic Acids. 8, 508-519 (2017).
  39. Shahzad, K., et al. CHOP-ASO Ameliorates Glomerular and Tubular Damage on Top of ACE Inhibition in Diabetic Kidney Disease. Journal of the American Society of Nephrology. 3, 2021040431 (2021).
  40. Kang, K., Niu, B., Wu, C., Hua, J., Wu, J. The construction and application of lentiviral overexpression vector of goat miR-204 in testis. Research in Veterinary Science. 130, 52-58 (2020).
  41. Karabasheva, D., Smyth, J. T. Preparation of Drosophila larval and pupal testes for analysis of cell division in live, intact tissue. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e60961 (2020).
  42. Wiltshire, T., Park, C., Caldwell, K. A., Handel, M. A. Induced premature G2/M-phase transition in pachytene spermatocytes includes events unique to meiosis. Developmental Biology. 169 (2), 557-567 (1995).
  43. Cobb, J., Cargile, B., Handel, M. A. Acquisition of competence to condense metaphase I chromosomes during spermatogenesis. Developmental Biology. 205 (1), 49-64 (1999).
  44. Cobb, J., Reddy, R. K., Park, C., Handel, M. A. Analysis of expression and function of topoisomerase I and II during meiosis in male mice. Molecular Reproduction and Development. 46 (4), 489-498 (1997).
  45. Inselman, A., Handel, M. A. Mitogen-activated protein kinase dynamics during the meiotic G2/MI transition of mouse spermatocytes. Biology of Reproduction. 71 (2), 570-578 (2004).
  46. Muramatsu, T., Shibata, O., Ryoki, S., Ohmori, Y., Okumura, J. Foreign gene expression in the mouse testis by localized in vivo gene transfer. Biochemical and Biophysical Research Communications. 233 (1), 45-49 (1997).
  47. Yamazaki, Y., et al. In vivo gene transfer to mouse spermatogenic cells by deoxyribonucleic acid injection into seminiferous tubules and subsequent electroporation. Biology of Reproduction. 59 (6), 1439-1444 (1998).
  48. Yamazaki, Y., Yagi, T., Ozaki, T., Imoto, K. In vivo gene transfer to mouse spermatogenic cells using green fluorescent protein as a marker. The Journal of Experimental Zoology. 286 (2), 212-218 (2000).
  49. Coward, K., Kubota, H., Parrington, J. In vivo gene transfer into testis and sperm: developments and future application. Archives of Andrology. 53 (4), 187-197 (2007).

Reimpresiones y Permisos

Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este JoVE artículos

Solicitar permiso

Explorar más artículos

Este mes en JoVEN mero 178quinesinaespermatocitomeiosisCENP Ehusocromosomamicrot bulo

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacidad

Condiciones de uso

Políticas

Investigación

Educación

ACERCA DE JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos los derechos reservados