A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פונקציה ג'ין יכול להיות מוסתר על הפסד של פונקציה ניסויים אם קיים פיצוי על ידי גן אחר. המודל של דג הזברה מספק תפוקה גבוהה יחסית אמצעי לחשוף יתירות פונקציונלית כאלה עוברים חיים.
פונקציה ג'ין במהלך embryogenesis מוגדר בדרך כלל על ידי אובדן של פונקציה ניסויים, למשל על ידי mutagenesis ממוקד (נוקאאוט) בתוך העכבר. במודל דג הזברה, יעיל טכניקות גנטיות הפוך פותחו באמצעות microinjection של גן ספציפי morpholinos antisense. Morpholinos יעד mRNA באמצעות זיווג בסיסים ספציפיים גן פונקציה לחסום זמנית על ידי תרגום שחבור עיכוב או במשך מספר ימים במהלך embryogenesis (מציאה). עם זאת, בעלי חוליות כמו עכבר או דג הזברה, פונקציות כמה גנים יכולים להיות מוסתר על ידי גישות אלו בשל נוכחותם של גן אחר אשר מפצה על אובדן. זה נכון במיוחד עבור משפחות גנים המכילים גנים אחותו כי הם שיתוף לידי ביטוי בפיתוח רקמות זהה. בשנת דג הזברה, פיצוי תפקודית ניתן לבדוק באופן יחסית תפוקה גבוהה, על ידי הזרקה משותף של morpholinos כי היעד מציאה של שני גנים בעת ובעונה אחת. כמו כן, באמצעות morpholinos, אינטראקציה גנטית בין כל שני גנים ניתן להדגים על ידי מציאה של גנים שניהם יחד משנה סף רמות. לדוגמה, ניתן morpholinos טיטרציה כזו לא מציאה הפרט יוצר פנוטיפ. אם, בתנאים אלה, שיתוף הזרקה של שני morpholinos גורם פנוטיפ, אינטראקציה גנטית מוצג. כאן אנו מדגימים כיצד להראות יתירות פונקציונלית בהקשר של שני גורמי תעתוק הקשורות גאטה. גורמים gata חיוניים מפרט של אבות לב, אבל זה מתגלה רק על ידי אובדן של שני Gata5 ו Gata6. אנו מראים כיצד לבצע ניסויים microinjection, לאמת את morpholinos, ולהעריך את הפנוטיפ פיצוי cardiogenesis.
המטרה שלנו כאן היא לבחון את יתירות פונקציונלית של שני גורמי שעתוק עבור המפרט של אבות cardiomyocyte. גורמים מקודדים על ידי שני גנים הקשורים gata5 ו gata6 ואנחנו באמצעות מודל דג הזברה כדי להבין פונקציות היחסי 1. האסטרטגיה שלנו היא לחסום לתפקד הגן באמצעות morpholinos 2. אנו מזריקים morpholinos אחד או הגן אחרים לתוך ביציות מופרות, ולהשוות את הפנוטיפ עובריים שמקורם בעוברים עם ביצים מוזרק במקביל morpholinos שניהם. כדי לפשט את ההערכה של פנוטיפים, אנו משתמשים ביצים שמקורם מדגים כי לשאת transgene המבטא GFP ב cardiomyocytes.
שלב 1. הכנה microinjection.
א) הגדרת זוגות הרבייה של דגים
הערב לפני הזריקה, דגים יחיד זכר בוגר יחיד נקבה (3-18 חודשים של גיל) מוצבים בזוגות לתוך טנקים מגדל מופרדים על ידי מחיצה עד למחרת בבוקר. אנחנו בדרך כלל להקים 10-20 זוגות של דגים אלה הזדווגו פעם בשבוע, לא משנה אם את הביצים ישמש, כדי לשמור על הפוריות. לצורך ניסוי זה אנו משתמשים זן הכתב, מהונדס עבור cmlc2: egfp, מכיוון שהוא מספק readout פשוט לזהות cardiomyocytes מבדל. למחרת בבוקר, ברגע שהאורות נדלקים, המים השתנה, חוצצים נמשכים מטנקים המאפשר זוגות דגים להזדווג לייצר ביציות. ייצור ביצה יכול להיות פיקוח, ועלול ליזום מיד, או לאחר פרק זמן של שעה או יותר, תלוי הדגים. בדרך כלל, לאחר כ 20 דקות של הזדווגות ללא הפרעה, ביצים נאספים בעזרת פיפטה או מסננת ושפך לתוך 100 מ"מ צלחות פטרי המכילות מים במערכת. חשוב לפקח על ייצור ביצים על מנת להבטיח כי עוברי מוזרקים בין שלב 1-4 התא. על ידי שחרור כמה זוגות בכל פעם, אפשר להתנודד הייצור ביצה, ובכך למקסם את כמות הביצים כי ניתן להזריק בשלב התפתחותי מוקדם. זוג טוב של דגים עלול ליצור יותר מ -200 עוברים, וזה לא הגיוני מעשי לאסוף אלפי ביצים באותו זמן, שכן חוקר אחד לא יוכל להזרים אותם מספיק מהר לפני שהם מפתחים מעבר לשלב 4 תאים . דגים הם גירוי להתרבות על מחזור אור, אז זה ניסוי הדורש להתחיל מוקדם, ביצים לא מתקבלים בדרך כלל אחרי הצהריים.
ב) הכנת מחטים
ג) ביצוע צלחות הזרקה
ד) Microinjection תחנת וכיול מחט
שלב 2. אימות של morpholinos מיקוד שני גנים שונים
Morpholinos נועדו למטרה חניכה תרגום האתר או באתרים אחוי של mRNA יעד ובכך חוסם סינתזת החלבון או עיבוד mRNA תקין. כאשר מנתחים את הגן בפעם הראשונה, אנחנו משתמשים בשני סוגים של morpholinos כדי לבדוק אם הם מייצרים את אותו הפנוטיפ, מה שמעיד על מציאה ספציפיים. היתרון של חוסם-אחוי היא שאתה יכול לאמת את מציאה של תמליל נורמלי על ידי RT-PCR, אשר הוא שימושי במיוחד אם יש נוגדנים עבור הגן היעד אינם זמינים. נדגים כיצד פנוטיפ לב עקבי מושגת עבור gata5 ו gata6 גנים באמצעות morpholinos (gata5 5'UTR רצף MO: 5'-AAGATAAAGCCAGGCTCGAATACAT-3 "; gata5 האתר אחוי רצף MO: 5'-TCTTAAGATTTTTACCTATACTGGA-3"; gata6 5 'UTR רצף MO: 5'-AGCTGTTATCACCCAGGTCCATCCA-3 ").
שלב 3. שיתוף הזרקת morpholinos במינונים סף הפרט
המטרה של טיטרציה ביצע לעיל היה להגדיר מינון סף לכל morpholino. ב במקרה הטוב, למעשה 100% morphants יציג פנוטיפ מוגדר, אם הגן ממוקד יש תפקיד חיוני. עם זאת, אתה יכול לצפות כמה השתנות עקב אי - זריקת חפצים. עם תרגול, זה לא יעלה על 10%. כמה קבוצות של עוברים (כולל בקרות uninjected) לא יכול לשרוד היטב, ובמקרה הניסוי ייתכן שיהיה צורך מוזלים. בינתיים, יש גם בשונות הביולוגית, שכן עוברי אדם עשוי להיות פחות או יותר סובלנית כדי מציאה. לבסוף, morpholinos מסוימים עשויים פשוט לא יהיה יעיל מספיק כדי להשיג מציאה חסון (penetrant). אם הפנוטיפ שנוצר אצל אחוז נמוך של עוברים, אך ניתנת לשחזור, היא עשויה להיות שווה בדיקה morpholino ברורים. מטרת הניסוי הבא הוא לקבוע אם פנוטיפ חדש לגמרי נתפסת כאשר שני גנים ממוקדות בו זמנית. אנחנו לא פשוט מחפש עלייה באחוז העוברים בעלי פנוטיפ morphant, אלא עבור הדור של פנוטיפ מובחן כי הוא לא ראה או מעל לרמת סף כאשר בדיקה או של גנים בודדים.
שלב 4. Eהערכת השווי של פנוטיפים
נציג תוצאות
בניסוי שלנו, הן gata5 ו gata6 morphants יחיד להראות פנוטיפים לב לשחזור כאשר הוא מוזרק עם רמות הסף, אם כי קיימת שונות ניכרת ביולוגי 3,4. לדוגמה, רוב gata5 morphants ליצור לב bifid, עם ביטוי של GFP ממוקם שני האזורים. זו מתרחשת משום אבות לב מצליחים להעביר כראוי את הפתיל על קו האמצע במהלך היווצרות צינור לב. עם זאת, חלק gata5 morphants לעשות לייצר צינור לב פגום, וכן מספר קטן (5%) יש ירידה משמעותית בכמות התאים GFP +. אנו מאמינים כי זה משקף את השתנות ביולוגי, אבל יכול להיות גם בשל העובדה כי morpholinos לא שווה מוטציה "ריק".
כמו כן, gata6 morphants כל מופע פנוטיפ לב, אבל יש מגוון של פנוטיפים כולל מספר קטן של bifid מחממת, ולבבות כי הם מורפולוגיים מופרע לעומת עוברים בקרת uninjected. השתנות זו אינה יוצאת דופן עבור פנוטיפ המוךפו"גנטי שהולך לב, מאז היווצרות הלב היא תהליך דינמי לפחות חלק פנוטיפ הלב יכול להיות בגלל עקיפה מן עובריים פגמים המוךפו"גנטי שהולך. עם זאת, חשוב מכך, מגוון של פגמים המוךפו"גנטי שהולך לב עבור morphants הן gata5 ו gata6 היא עקבית לשחזור, ועל פי רוב העוברים ליצור משמעותית + cardiomyocytes GFP.
בניגוד גמור gata5 ו gata6 morphants אחד, עוברים מדולדל של גורמים הן להראות אובדן מוחלט של ביטוי ה-GFP, עולה בקנה אחד עם הפסד של cardiomyocytes. לפיכך, gata5 ו gata6 לכל אחד מאיתנו יש לא יתירים פונקציות המורפוגנזה לב, אבל שני גנים מיותר פונקציונלי דרישה עבור הדור של cardiomyocytes מובחן. המחקרים הקודמים שלנו הראו גם הפסד של סמנים cardiomyocyte המוקדם, כולל nkx2.5, דבר המצביע על דרישה המפרט cardiomyocyte 3.
בניסוי המתואר כאן, אנחנו בשילוב שני morpholinos, שכל אחד מהם לבדו ליצור מגוון של פנוטיפים שונים, ומצא פנוטיפ שונה לגמרי כשהיו שיתוף מוזרק ביחד. כמובן, אנחנו צריכים להצדיק את ביצוע הניסוי הזה מלכתחילה. חשדנו כי שני גנים יכול לפצות אחד את השני עבור פונקציה קודמת, במפרט במקרה ז...
אנו מודים לחברי מעבדה אוונס על עזרתם בהכנת המצגת. Morpholinos השתמשו כאן היו תקפות במקור על ידי ד"ר אודרי Holtzinger. TE נתמך על ידי מענקים מהמוסד הלאומי לבריאות (HL064282 ו HL056182). ניסויים בבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות והתקנות שנקבעו על ידי המכון לטיפול בבעלי חיים ועדת שימוש, של וייל קורנל מדיקל קולג'.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Fish breeder tanks and dividers | Aquatic Habitats | ||
Fish nets | Aquatic Habitats | ||
System water | 60mg Instant Ocean” per liter dH2O | ||
100mm Petri dishes | BD Biosciences | 351029 | |
Micropipette needle puller | Sutter Instrument Co. | P-97 Flaming/Brown | |
3.5" glass capillaries | Drummond Scientific | 3-000-203-G/X | |
Razor blade | Personna Medical Care | 94-120-71 | |
Micro grinder | Narishige International | EG-4 | |
Gridded microscope eyepiece | Premiere | MF-02 | |
Micrometer | WARD’s Natural Science | 94 W 9910 | |
Ultrapure agarose | Invitrogen | 15510-027 | |
Spatula | Fisher Scientific | 14-357Q | |
Scale | Mettler Toledo | AB54-S/FACT | |
Disposable weigh dishes | Fisher Scientific | 2-202-B | |
Conventional microwave | GE Healthcare | ||
Erlenmeyer flask | Corning | 4980 | |
Microscope slides | Fisher Scientific | 12-552 | |
Graduated cylinder | Fisher Scientific | 08-572-6D | |
Automatic pipette man | BrandTech | 2026333 | |
70% ethanol wash solution | Tarr | 801VWR | |
N2 tank | Tech Air | ||
Microinjector | Harvard Apparatus | PLI-100 | |
Micromanipulator | Micro Instruments | LTD | |
Dissecting microscope | Nikon Instruments | SMZ1500 | |
Parafilm | American National Can | PM-992 | |
Mineral oil | Sigma-Aldrich | M5904 | |
Kimwipes | Kimberly-Clark Corporation | 34155 | |
gata5 splice site morpholino | Genetools, LLC | 5’-TCTTAAGATTTTTACCTATACTGGA-3’ | |
gata5 ATG Blocker | Genetools, LLC | 5’-AAGATAAAGCCAGGCTCGAATACAT-3’ | |
gata6 Long Isoform ATG Blocker | Genetools, LLC | 5’-AGCTGTTATCACCCAGGTCCATCCA-3’ | |
Disposable Pasteur Pipette | Fisher Scientific | 13-678-20B | |
Tricaine Methanesulfonate | Argent Labs | MS-222 | |
Methycellulose | ICN Biomedicals | 155495 | |
Heat Block | Fisher Scientific | 11-718-4 | |
Sharp forceps | Dumont | Size 55 | |
Depression Microslides | VWR international | 48339-009 |
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