Method Article
שיטה חדשנית תפוקה גבוהה מתואר המאפשר איתור quantitation היחסי של RNA קטנים ביטוי mRNA של תאים חיידקיים יחיד באמצעות נעול בדיקות חומצות גרעין תזרים cytometry פלואורסצנציה באתרו.
הקרינה הכלאה באתרו (FISH) היא טכניקה רבת עוצמה המשמש לזהות בתרגום ספציפי רצפי חומצות גרעין בסביבה הסלולרית. על מנת להגדיל את התפוקה, דגים ניתן לשלב עם cytometry זרימה (flow-FISH) כדי לאפשר את זיהוי ממוקד של רצפי חומצות גרעין אלפי תאים בודדים. כתוצאה מכך, תזרים-FISH מציעה יתרון בולט על פני lysate / אנסמבל מבוססי חומצת גרעין לזיהוי שיטות כי כל תא היא כאל תצפית עצמאית, ובכך לאפשר ניתוח סטטיסטי ושונות חזק. תכונות אלה גרמו שימוש בשיטות דגים זרימה דגים במספר יישומים שונים בכלי של שיטות אלה הודגמה בהצלחה בזיהוי הטלומרים קביעת אורך, 1,2 הסלולר ביטוי גנים 3,4, ניטור כפל ויראלי תאים נגועים 5, וניתוח הקהילה ספירת חיידקים6.
באופן מסורתי, סגוליות של שיטות דגים זרימה דגים כבר הנחילה ידי בדיקות דנ"א oligonucleotide. ואולם, החלפת oligonucleotide בדיקות DNA עם אנלוגים של חומצות גרעין כמו בדיקות דגים זרימה FISH גדל הן רגישות וספציפיות של טכניקה זו בשל הטמפרטורות היתוך גבוהה (T מ ') של אנלוגים אלו חומצות גרעין טבעי 7,8 . חומצות גרעין נעול (LNA) בדיקות הן סוג של חומצות גרעין אנלוגי המכילים נוקלאוטידים LNA זינק לאורך רצף ה-DNA או RNA 9,10. בשילוב עם דגים זרימה, בדיקות LNA בעבר הוכח להכות בדיקות דנ"א קונבנציונלי 7,11 ו כבר השתמשו בהצלחה כדי לזהות mRNA אוקריוטים 12 ו-RNA נגיפי בתאי יונקים 5.
כאן אנו להרחיב את יכולת לתאר שיטה זרימה FISH LNA אשר מאפשר זיהוי ספציפי של RNA בתא החיידקs (איור 1). באופן ספציפי, אנו מעוניינים זיהוי של קטן ללא קידוד הרגולציה RNA (sRNA) אשר משכו עניין רב בשנים האחרונות כפי שהם נמצאו לשמש גורמים רגולטוריים מרכזיים רבים תהליכים תאיים קריטי 13. עם זאת, יש כלים מוגבלים ללמוד sRNAs ואת האתגרים של גילוי sRNA בתאי החיידקים נובע בחלקו לגודל קטן יחסית (בדרך כלל 5-30 נוקלאוטידים אורך) ושפע נמוך של מולקולות sRNA כמו גם את הקושי הכללי בעבודה עם תאים ביולוגיים קטנים יותר עם משתנים ממברנות התאים. בשיטה זו, אנו מתארים קיבעון ו permeabilzation התנאים לשמר את המבנה של תאים חיידקיים ולאפשר את חדירת בדיקות LNA, כמו גם הגברה אות צעדים המאפשרים זיהוי ספציפי של שפע sRNA נמוך (איור 2).
1. LNA בדיקות & עיצוב ניסיוני
פתרונות
2. קיבוע
3. Diethyl טיפול pyrocarbonate
4. Permeabilization
5. הכלאה
6. פוסט הכלאה שוטף
7. חסימת מכתים
8. נציג תוצאות
דוגמה בתאים קבועים permeabilized ביעילות מוצגת העלילה cytometry נקודה לזרום איור 3A. בעת השימוש בתנאים שתוארו עבור permeabilization, האוכלוסייה תא קטן הומוגנית אגרגטים המציין כמה תאים. כאשר גבוה (5 מ"ג / מ"ל) בריכוזים של ליזוזים משמשים, התאים נוטים יותר המצרפי להראות ערכים פיזור מוגבר קדימה, מעיד על חלקיקים גדולים יותר (איור 3B). דוגמה cytometry זרימת הנתונים מתוך ניסוי מוצלח תזרים-FISH LNA מוצגת באיור 4. ההיסטוגרמה מדגים את זיהוי ספציפי של sRNA מטרה יחד עם שלושה שולטת שלילית.השליטה שלילי "אין צבע" מייצרת את הקרינה המעטה, ואחריו 'לא LNA' ו 'לא הביע sRNA "שולטת שלילית. לבסוף, את המדגם עם sRNA ספציפי LNA בדיקה מייצרת את הקרינה הגדולה ביותר. פעם את השיטה בדיקות LNA מאומתים באופן זה, ניסויים נוספים ניתן שנועד לעקוב אחר השינויים האות sRNA לאורך זמן, בתגובה מוטציות או תנאים תרבות מגוונות, וכו '
באיור 1. תיאור התכנית הכוללת של הניסוי LNA זרימה FISH עבור זיהוי של sRNA חיידקי.
באיור 2. מכתים וגם הגברה של האות LNA תזרים-FISH. א) הכלאה של החללית LNA biotinylated. ב) צביעה עם המצומד פלורסנט DyLight streptavidin 488. ג) הכבילה של biotinylated אנטי streptavidin נוגדנים streptavidin 488 DyLight. נוגדן יכול להיקשר streptavidin דרך האתר אנטיגן מחייב, או יכול להיות מחויב streptavidin דרך שאריות ביוטין שלה. ד) הגברה של האות על ידי צביעה נוספת עם המצומד פלורסנט DyLight streptavidin 488.
באיור 3. Cytometry זרימה נקודה מגרשים מראה קדימה לעומת פיזור תוצאות לוואי) 1 מ"ג / מ"ל ליזוזים, 3 מיקרוגרם / מ"ל proteinase K permeabilization ו-b) 5 מ"ג / מ"ל ליזוזים, 3 מיקרוגרם / מ"ל permeabilization proteinase K.
איור 4. ניתוח היסטוגרמה של זרימה FISH תוצאות LNA. אות הניאון שנוצר מכל מדגם מוצג על ידי ארבע עקבות: שחור - sRNA ספציפי LNA בדיקה: אדום - שליטה שלילית "לא הביע sRNA '; כחול - שליטה שלילית" לא LNA "; סגול -שליטה שלילית "אין צבע".
השיטה זרימה FISH LNA המוצג כאן נעשה שימוש כדי לאתר את הביטוי של sRNA מן גראם שליליים ימיים החיידק Vibrio campbellii אשר הביטוי כבר בעבר אישרו דרך פרופיל microarray המבוסס על הביטוי שעתוק לאחור polymerase תגובת שרשרת 16. עד כה השתמשנו בשיטה זו כדי לעקוב אחר הביטוי של מגוון רחב של RNAs (למשל טרנס מקודד sRNA, sRNA כי לווסת את פעילות החלבון, riboswitches, ו-mRNA). ככזה, אנו בטוחים כי השיטה ניתנת להתאמה והוא יכול לשמש כדי לזהות כל יעד sRNA או mRNA והוא יכול להיות שונה לשימוש בכל מיני חיידקים או סוג תא. אם שינוי של פרוטוקול זה הוא הכרחי עבור סוגי תאים אחרים, המשתנה החשוב ביותר לשקול מניפולציה היא הצעד permeabilization. לדוגמה, כאשר שינוי תנאי permeabilization המתואר כאן, שינויים בריכוזים של ליזוזים ו proteinase K צריך להיבדק. מצאנו כי הכפלת אושילש את כמות ליזוזים ו proteinase K הביא שינויים משמעותיים הזרימה-FISH תוצאות LNA. יתר על כן, כאשר בדיקות permeabilization תנאים נוספים, התאים יש לנתח עבור clumping, אובדן התא האות השגה הטוב ביותר יחס רקע פלואורסצנטי. היקף clumping התא יכול להיבדק על ידי מיקרוסקופיה / או cytometry הזרימה. עד cytometry זרימה, גושים תא קיימים כמו זנבות של קדימה לעומת פיזור נקודה בצד העלילה ואת שיטת permeabilization הנכון יהיה למזער את האפקט הזה עוקב. שיטה זו היא גם מקובל זיהוי זמנית sRNA בלי שינויים גדולים לפרוטוקול כמתואר בדיקות נוספות LNA שכותרתו עם haptens אחרים כגון digoxigenin ניתן להוסיף במהלך שלב הכלאה ו זוהה אז עם נוגדן אנטי digoxigenin ו המצומד משני נוגדנים fluorophore. נכון לעכשיו, המגבלה היחידה שאנו נתקלים בשיטה זו היא חוסר יכולתה ליצור אות מספקת מצד לשעבר חלושותמינים sRNA נלחץ מאמצים נערכים כדי לקבוע את סף זיהוי (מספר העתק מוחלט לכל תא).
בסך הכל, את שיטת תזרים LNA-FISH מספקת את ההזדמנות כדי למדוד sRNA חיידקי או ביטוי mRNA ברמת תא בודד באופן תפוקה גבוהה, כדי לספק תובנות על נוכחות השפע היחסי של מינים sRNA ואת מידת הביטוי שלו משתנה באוכלוסייה.
המחברים אין לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי משרד המחקר של הצי הימי של ארה"ב באמצעות כספים במעבדת המחקר הליבה.
שמור מיובש
Name | Company | Catalog Number | Comments |
שם מגיב | חברה | מספר קטלוגי | תגובות |
פוספט 10X שנאגרו מלוחים (PBS), pH 7.4 | Applied Biosystems / Ambion | AM9625 | |
Nuclease ללא מים | Applied Biosystems / Ambion | AM9932 | (לא DEPC מטופלים) |
32% paraformaldehyde | מיקרוסקופית אלקטרונים למדעים | RT 15714 | אתנול חינם |
חומצה אצטית | Acros אורגניקס | 327290010 | |
Diethyl pyrocarbonate (DEPC) | סיגמא אולדריץ' | D5758 | |
ליזוזים | סיגמא אולדריץ' | L2879 | |
Proteinase K (20 מ"ג / מ"ל) | Applied Biosystems / Ambion | AM2546 | |
לפוראמיד | Applied Biosystems / Ambion | AM9342 | Aliquot Deionized, ולהקפיא |
Dextran סולפט MW> 500.000 | סיגמא אולדריץ' | D8906 | Aliquot פתרון 60% ולהקפיא |
50X פתרון Denhardt נתרכז | סיגמא אולדריץ' | D2532 | Aliquot ולהקפיא |
סודיום ציטרט חיץ 20X | Applied Biosystems / Ambion | AM9770 | |
זרע DNA סלמון (טעון) 10 מ"ג / מ"ל | Applied Biosystems / Ambion | AM9680 | Aliquot ולהקפיא |
שמרים tRNA (10 מ"ג / מ"ל) | Life Technologies / Invitrogen | 15401-011 | Aliquot ולהקפיא |
Tween-20 | סיגמא אולדריץ' | P9416 | |
5X בפתרון הכלאה באתרו חסימת | וקטור מעבדות | MB-1220 | |
DyLight 488 streptavidin | וקטור מעבדות | SA-5488-1 | |
Biotinylated אנטי streptavidin | וקטור מעבדות | BA-0500 | Aliquot ולהקפיא |
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