A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
וריאציה פנוטיפי עבור תכונות יכול לנבוע מוטציות cis-הרגולציה (Cre) רצפים אלמנט השליטה דפוסי ביטוי גנים. שיטות נגזר לשימוש תסיסנית melanogaster יכול כמותית להשוות את רמות דפוסי במרחב ובזמן של ביטוי גנים בתיווך או שונה באופן טבעי וריאנטים cre.
דפוסי ביטוי גנים שצוינו על ידי cis-הרגולציה (Cre) רצפים אלמנט, אשר נקראים גם משפרי או cis-הרגולציה מודולים. Cre טיפוסי בעל הסדר של אתרי קישור מספר גורם שעתוק חלבונים המקנים היגיון הרגולציה לציין מתי, היכן, ובאיזה רמה את הגן מוסדר (ים) באה לידי ביטוי. סט מלא של צרס בתוך הגנום מקודד חיה בתוכנית של האורגניזם 1 עבור פיתוח, אמפירי, כמו גם מחקרים תיאורטיים מצביעים על כך מוטציות צרס שיחק תפקיד מרכזי באבולוציה מורפולוגית 2-4. יתר על כן, הגנום האנושי מחקרים רחב העמותה עולה כי שונות גנטית ב צרס לתרום באופן משמעותי כדי וריאציה פנוטיפי 5,6. לפיכך, הבנה הגיון הרגולציה וכיצד מוטציות להשפיע על לוגיקה כזו היא המטרה המרכזית של הגנטיקה.
Transgenes כתב לספק שיטה רבת עוצמה כדי לחקור את in vivo function של צרס. הנה רצף ידועים או חשודים Cre היא מצמידים את האמרגן Heterologous רצפים הגן המקודד כתב קידוד המוצר חלבון נצפות בקלות. כאשר כתב transgene מוכנס לתוך הפונדקאי, הפעילות של Cre הופך לגלוי בצורה של החלבון המקודד הכתב. P-אלמנט transgenesis בתיווך של זבוב הפירות מינים תסיסנית (ד ') melanogaster 7 שימש במשך עשרות שנים כדי להציג transgenes כתב לתוך אורגניזם מודל זה, למרות המיקום הגנומי של transgenes היא אקראית. לפיכך, פעילות הגן כתב מושפעת במידה רבה על ידי הכרומטין המקומית סביבת הגן, להגביל השוואות Cre כדי להיות איכותי. בשנים האחרונות, המערכת phiC31 אינטגרציה מבוסס הותאם לשימוש ד melanogaster להכניס לתוך transgenes ספציפי הנחיתה 8-10 הגנום אתרים. יכולת זו הפכה את מדידה כמותית של גנים, רלוונטי כאן, cre 11-13 פעילות המוקדasible. הייצור של זבובי פירות מהונדס יכול להיות במיקור חוץ, כולל אינטגרציה phiC31 מבוססות, ומבטל את הצורך לרכוש ציוד יקר ו / או מיומנות מיוחדת פרוטוקולי transgene ההזרקה.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול כללית כמותית ולהעריך פעילות של cre, ולהראות כיצד גישה זו ניתן להשתמש כדי למדוד את ההשפעות של מוטציה הציג על פעילות של Cre ולהשוות את פעילותם של צרס orthologous. למרות הדוגמאות הן עבור פעיל Cre במהלך המטמורפוזה זבוב הפירות, הגישה יכול להיות מיושם על שלבי התפתחות אחרים, לטוס מינים פירות, או אורגניזמים מודל. בסופו של דבר, השימוש הנרחב יותר של גישה זו צרס המחקר צריך לקדם הבנה של הלוגיקה הרגולציה ואיך ההיגיון יכול להשתנות ולהתפתח.
סקירה:
וידאו זה מדגים פרוטוקול המסוגל למדוד כמותית את פעילות הגן הרגולציה cis-הרגולציה (Cre) רצפים אלמנט melanogaster (ד ') תסיסנית. פרוטוקול זה יכול לשמש כדי להשוות את פעילות הרגולציה שבידי: סוג בר מוטציה צורות cre, טבעיים המתחוללים אללים Cre נמצא בתוך מין, או צרס orthologous בין מינים התפצלו.
1. אתר ספציפי האינטגרציה של transgenes כתב לתוך הגנום melanogaster תסיסנית
א transgene בנייה Reporter
ב אתר ספציפי האינטגרציה של transgenes כתב
2. קבלת דגימות או רקמות של השלב ההתפתחותי המתאים
להשיג דגימות לניתוח בזמן בפיתוח כאשר ביטוי גנים דפוס (ים) של עניין להתרחש (ים) endogenously, ולכן הזמן שבו Cre תחת חקירה צריך להפעיל את הגן הביטוי העיתונאי. עבור תסיסנית, זה יכול להיות גם עובריים, הזחל, בשלבים גלמי או מבוגר. להלן נתאר שיטה לשלב זבובים בוגרים מותמרים; השנייה של המתקיים בתוך puparium, עור הזחל קשיח המכיל את הדגימה נייח עד ecloses כמבוגר.
1. קביעת השלב מבוססת על אורך של מטמורפוזה:
ב 0 hAPF, דגימות ניתן להעביר בקבוקון טריצלחת פטרי או באמצעות מברשת צבע לח. כדי לשמור על דגימות מהתייבשות, להוסיף חתיכת Kimwipe ו ללחלח עם מים. העברת בקבוקון או צלחת ל 25 ° C החממה עד hAPF הרצוי.
2. על ידי קביעת תכונות מורפולוגיות גלוי:
לעיתים קרובות לא נוח לנתח דגימות לפעילות Cre ב timepoint מסוים בעקבות איסוף דגימות 0 hAPF. לחילופין, אפשר לזהות נכונה מבוים דגימות בזמן נוח לניתוח מבוסס על נוכחות ומיקום של סמנים מורפולוגיים שונים (כמפורט להלן) הנראים דרך puparium או לאחר הסרת puparium (איור 2).
2a. הקריטריונים מורפולוגי של קירוב בשלב מותמרים:
הערות:
ד צעדים כדי להסיר דגימה מן puparium:
3. הערכה מיקרוסקופית Confocal של ביטוי גנים כתב במדגם הר שלמה
הערה:
4. כימות cis-הרגולציה פעילות אלמנט
בעוד כמה תוכנות הרכישה confocal מאפשר עיבוד נוסף של תמונות הקרנה, אנחנו מעדיפים להשתמש J זמין בחינם תמונה תוכנה להעריך תמונות confocal 18. באמצעות תמונה J 18 נרשם ביטוי של GFP דפוסיניתן לכמת כמו סטטיסטיקה ערך פיקסל בתוך אזור מסוים. למרות דימויים לא צריך להיות בקנה מידה אפור אנו מעדיפים לעשות זאת.
הערות:
5. נציג תוצאות:
גרסה סוג הפראי של ד melanogaster cre, שנקרא אלמנט דימורפית 13, כוננים רמה גבוהה של ביטוי עיתונאי EGFP במגזר A6 הבטן של הנקבה גלמים (איור 3A). 13 זוג בסיס רצף בתוך רכיב זה נמצא להיות אתר מחייב גורם שעתוק DSX, ואת חשיבות vivo של רצף זה ניתן להדגים על ידי לכימות פעילות הפיקוח על זה Cre כאשר באתר זה מחייב הוא מוטציה. בהתחשב בפעילות התקינה של אלמנט דימורפית בר סוג להיות 100 ± 5%, מוטציה של אתר זה DSX הפחית את regפעילות ulatory עד 28 ± 3%. השוואה דומה ניתן לעשות פעילות הפיקוח על אללים intraspecific Cre או בין צרס orthologous ממינים שונים. לדוגמה, בהתחשב ברמות EGFP ב A6 קטע נקבה מונעת על ידי ד melanogaster קנטון S זן כפעילות הרגולציה של 100 ± 4%, צרס orthologous עבור המין ד simulans וד willistoni נמצאו בהתאמה בעלי פעילות הרגולציה שווה 75 ± 4% ו 0 ± 0% (איור 3B).
באיור 1. שימוש בעוצמת פנוטיפ הצלה לבן העין ליצור קווים מהונדס הומוזיגוטים. על מנת להעריך כמותית transgenes עיתונאי חשוב הדגימה לכל אחד מאיתנו יש גנוטיפ זהה transgene הכתב. (א) הגן המוטנטי לבן רקע גנטי עם רצף של אתר הנחיתה attP מנוצל עבור האתר-s pecific אינטגרציה transgene. אנשים הטרנסגניים (ב) hemizygous ו (ג) הומוזיגוטים וקטור משולב בדרך כלל יכול להיות מכובדת על ידי העוצמה של פנוטיפ הצילה עין צבע במספר עותקים של הגן מיני משולב לבן. קווי הומוזיגוטים ניתן הוקמה על ידי מעבר (C) זבובים זכרים ונקבות עם פנוטיפ האפלים צבע עיניים.
באיור 2. שימוש בסמנים מורפולוגיים, כדי לקבוע את השלב מותמרים עבור תסיסנית. במהלך המטמורפוזה של הזחל לטוס פרי בוגרים, המעברים הדגימה באמצעות סדרה של מורפולוגיות סטריאוטיפית, שניתן להשתמש בהם כדי לקבוע את מין שלב הפיתוח המשוער. דוגמאות של BH הוסרו puparium שלהם. קופסאות של לוחות A, E, F, G ו-H לציין את zoomed באזורים בהתאמה לוחות "E", ו "G", ו-H ".
"איור 3" src = "/ files/ftp_upload/3395/3395fig3.jpg" />
באיור 3. השוואה כמותית של cis-הרגולציה פעילויות אלמנט. לקבלת דוגמיות כל EGFP-הכתב ביטוי גנים בתיווכו של אלמנט מסוים דימורפית הוערכה אצל נקבות ב 80 שעות לאחר היווצרות puparium. מספר בחלק העליון של כל תמונה היא רמת EGFP ביטוי עבור הדגימה המחושב כערך פיקסל מתכוון עבור קטע הבטן A6 (הצביעו עבור התמונה העליונה השמאלית ביותר של האזור בתוך הגבול צהוב מקווקו) בניכוי ממוצע פיקסל ערך עבור מגזר A4 (תיקון הרקע: הצביעו עבור התמונה העליונה השמאלית ביותר של האזור בתוך גבול אדום מקווקו). עבור כל כתב transgene four משכפל הוערכו לצורך חישוב פלח אומר A6 ערך פיקסל. פעילות תקינה היא כפי שדווח% של סוג (A) בטבע או (ב) זן S קנטון הנשי אומר ערך פיקסל ± SEM. (א) ה-GFP ביטוי אצל נקבות בעלי אלל סוג של בראלמנט דימורפית וגרסה מוטציה בו אתר קישור יחיד עבור גורם שעתוק DSX היה ablated. אתר זה מחייב מוטציה מופחת פעילות אלמנט דימורפית עד 28 ± 3% של רצף סוג בטבע. (ב) השוואה בין פעילות הפיקוח על רצפים orthologous את ד melanogaster (זן S קנטון) דימורפית אלמנט. בהתחשב ביטוי של GFP מתווך על ידי ד melanogaster אלל אלמנט דימורפית כמו 100%, את רצפי orthologous של מינים קרובים ד simulans וד willistoni בהתאמה בעלי פעילות 75 ± 4% ו - 0 0% ±.
6. חומרים
חומר שם | סוג | חברה | מספר קטלוגי | הערה |
אתר ספציפי transgene אינטגרציה | שרות | Best ג'ין | תוכנית H | בחירת אתר נחיתה, לקבל קווי transformant |
Halocarbon שמן | מגיב | Sigma-Aldrich | H8898 | משמש הר דגימות עבור הדמיה confocal |
דומון # 5 מלקחיים | כלי | המדע כלים פיין | 11252-40 | פיין ציין ועמיד לנתיחה |
SZ61 סטריאו זום מיקרוסקופ | כלי | אולימפוס | להתאמה אישית | אופטיקה מצויינת לעבודה עם זבובי פירות |
FluoView Confocal מיקרוסקופ | כלי | אולימפוס | להתאמה אישית | מספקת תמונות ברזולוציה גבוהה confocal |
cis-הרגולציה אלמנטים לקודד את התוכנית גנומית המציין דפוסי ביטוי גנים ועל ידי כך את תהליך הפיתוח 1, הם מקומות בולטים הן מוטציות הבסיסית באבולוציה מורפולוגית 2-4 ו וריאציה פנוטיפי עבור תכונות אנושיות 5,6,19. למרות חשיבות זו, ההיגיון הרגולציה צרס להישא?...
אין לנו שום דבר לגלות.
אנו מודים: ניקולא Gompel ובנימין Prud'homme על תרומתם לפיתוח של פרוטוקול זה; מליסה וויליאמס וארבעה בודקים אנונימי הערות על כתב היד; של אוניברסיטת דייטון בוגר בית הספר עבור מלגות מחקר מלחמה; של אוניברסיטת דייטון ביולוגיה מחלקת מכון המחקר (UDRI) תמיכה מחקר TMW. עבודה זו נתמכה על ידי איגוד הלב האמריקאי גרנט 11BGIA7280000 כדי TMW.
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