A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Mutagenesis bisulfite הוא תקן הזהב לניתוח מתילציה בדנ"א. פרוטוקול שונה שלנו מאפשרת ניתוח מתילציה דנ"א ברמת מתחיל מתא בודד ותוכנן במיוחד עבור ביציות נפרדות. זה יכול לשמש גם המחשוף בשלב עוברי.
אפיגנטיקה מקיפה את כל תורשתי ושינויים הפיך כדי הכרומטין כי הנגישות אלתר הגן, וכך הם המנגנונים העיקריים בוויסות שעתוק הגנים 1. מתילציה DNA הוא שינוי epigenetic שפועל בעיקר כסימן הדיכוי. באמצעות תוספת קוולנטי של קבוצת מתיל על cytosines ב dinucleotides CPG, הוא יכול לגייס חלבונים דיכוי נוספים ושינויים היסטון ליזום תהליכים המעורבים עיבוי הכרומטין השתקת גנים 2. מתילציה דנ"א חיוני להתפתחות נורמלית כפי שהיא משחקת תפקיד קריטי תכנות התפתחותי, התמיינות תאים, הדיכוי של אלמנטים retroviral, כרומוזום ה-X איון ו החתמה גנומית.
אחת השיטות החזקות ביותר לניתוח מתילציה בדנ"א הוא mutagenesis bisulfite. Bisulfite נתרן הוא mutagen דנ"א deaminates cytosines אל uracils. בעקבות הגברה seque PCR ו ncing, אירועים אלה המרה מזוהים כמו thymines. Cytosines מפוגל מוגנים מפני deamination ובכך להישאר cytosines, המאפשר זיהוי של מתילציה בדנ"א ברמת נוקלאוטיד יחיד 3. פיתוח assay mutagenesis bisulfite התקדמה מאלה דווח במקור 4-6 כלפי אלה הרגישים יותר לשחזור 7. אחד היה המפתח להתקדמות הטמעת כמויות קטנות יותר של דנ"א חרוז agarose, ובכך להגן על ה-DNA מטיפול bisulfite הקשה 8. ניתוח זה מתילציה מופעל להתבצע על בריכות של ביציות ו בשלב הבלסטוציסט ועוברים 9. Mutagenesis המתוחכמת ביותר bisulfite פרוטוקול עד כה היא בשלב הבלסטוציסט עוברים בודדים 10. עם זאת, מאז blastocysts יש על 64 תאים הממוצע (המכיל 120-720 PG של הדנ"א הגנומי), שיטה זו אינה יעילה ללימודי מתילציה על ביציות בודדים או מחשוף בשלב עוברים. אוהל "> לוקח רמזים מן הטבעה agarose כמויות הדנ"א דקות כולל 11 ביציות, כאן אנו מציגים שיטה לפיה ביציות מוטבעים ישירות agarose ו תמוגה פתרון חרוז אחזור מיד לאחר והסרה של pellucida Zona מן הביצית. זה מאפשר לנו לעקוף את שני האתגרים העיקריים של mutagenesis ביצית אחת: bisulfite. המגנים על כמות זעירה של דנ"א, השפלה ואובדן הבאים במהלך השלבים פרוטוקול רבים חשוב לציין, כאשר הנתונים מתקבלים ביציות בודדות, סוגיית ההטיה PCR בתוך בריכות מסולק יתר על כן. , זיהום מכוונת התא תלולית ניתן לזהות על ידי שיטה זו שכן כל המדגם עם דגם אחד או יותר של מתילציה ניתן נכללו בניתוח 12. פרוטוקול זה מספק שיטה משופרת עבור ניתוחים מוצלחים לשעתקו של מתילציה בדנ"א ברמת מתחיל מתא בודד והוא אידיאלי עבור ביציות נפרדות, כמו גם מחשוף בשלב עוברים.
יום 1
הכן את הפתרונות הבאים טריים ביום של איסוף הביצית עם מים, סטרילי כמו מים מזוקקים GIBCO. כדי להקטין את הסיכוי לזיהום ה-DNA, לשנות לעיתים קרובות ולהשתמש בכפפות טיפים הסינון. לשמור על צינורות בזווית משם, כאשר פתח את לסכם את כל צינורות כאשר אינו בשימוש. אנו ממליצים פתרונות מורכבים כמו N +1.
3% LMP agarose
30 מ"ג נקודת התכה נמוכה (LMP) agarose
עד 1 מ"ל GIBCO H 2 O
לפזר @ 70 ° C
תמוגה פתרון
8 תמוגה μl חיץ
1 μl proteinase K
1 IGEPAL 10% μl
מקום על הקרח עד מוכן לשימוש
02:01 agarose: פתרון תמוגה (10 μl לכל ביצית יחיד, הסכום הוא עבור 3 ביציות)
20 μl 3% LMP agarose
10 תמוגה μl פתרון
לערבב @ 70 ° C
SDS קונגאחותי מאגר (501 μl לכל ביצית יחיד)
1x TE-pH 7.5 | 450 μl |
10% SDS | 50 μl |
Proteinase K | 1 μl |
501 μl |
1. הביצית אוסף
2. Agarose הטבעת ואת תמוגה
יום 2
הכן את הפתרונות הבאים טריים ביום mutagenesis bisulfite. כדי להפחית את הסיכוי של זיהום ה-DNA, לשנות לעיתים קרובות ולהשתמש בכפפות טיפים הסינון. לשמור על צינורות בזווית משם, כאשר פתח את לסכם את כל צינורות כאשר אינו בשימוש. אנו ממליצים פתרונות מורכבים כמו N +1.
3 מ 'NaOH | 2.4 גרם NaOH ב 20 מ"ל autoclaved DDH 2 O |
0.1 מ 'NaOH | 0.5 מ"ל של 3M ב 14.5 מ"ל autoclaved DDH 2 O |
0.3 מ 'NaOH | 1.5 מ"ל של 3M ב 13.5 מ"ל autoclaved DDH 2 O |
2.5 מ 'פתרון bisulfite
כאשר נמס לגמרי, מערבבים פתרון (א) ו - (ב)
* הרחק * אור
3. Bisulfite mutagenesis
4. 1 ו 2 nd הגברה עגול PCR
10 מיקרומטר החיצונית קדימה פריימר | 0.5 μl |
פריימר 10 מיקרומטר החיצונית הפוך | 0.5 μl |
240 ng / ml tRNA | 1 μl |
H 2 O | 13 μl |
הוסף Illustra Ready-To-Go חם חרוזים התחל ה-PCR
בזהירות החלק המוצק agarose חרוז לתוך הצינור PCR (~ 10 μl)
חום עד 70 מעלות צלזיוס ומערבבים
הוסף 25 μl שמן מינרלי
סך הכל: 50 μl
10 מיקרומטר פנימי קדימה פריימר | 0.5 μl |
פריימר 10 מיקרומטר הפנימי הפוך | 0.5 μl |
H 2 O | 19 μl |
הוסף Illustra Ready-To-Go חם חרוזים התחל ה-PCR
הוסף 5 1 μl רחוב עגול המוצר כתבנית. מחממים את המוצר סיבוב 1 st עד 70 ° C למשך דקה 1 לרכך את agarose. הקפד פיפטה מתחת לשכבה של שמן מינרלי.
הוסף 25 μl שמן מינרלי
סך הכל: 50 μl
הערה: רצפים פריימר מקוננות עבור Snrpn, H19 ו Peg3 ניתן למצוא בשוק Velker ואח' 10,12.
2 nd המוצר עגול | 4 μl |
אנזים הגבלה | 1 μl |
חיץ | 1 μl |
H 2 O | 4 μl |
5. ת"א שיבוט המושבה PCR
2 nd עגול PCR | 1 μl |
pGEMT-EASY וקטור | 1 μl |
Ligase | 1 μl |
H 2 O | 2 μl |
קשירת 2x מאגר | 5 μl |
דגירה לילה @ 4 ° C במכונת ה-PCR.
M13 20 מיקרומטר קדימה פריימר | 0.7 μl |
M13 20 מיקרומטר הפוך פריימר | 0.7 μl |
5X הירוק Go Taq מאגר | 7.0 μl |
10 mM dNTP | 0.7 μl |
Taq פולימראז ה-DNA | 0.28 μl |
H 2 O | 25.62 μl |
סה"כ 35 μl |
הוסף 35 μl המושבה PCR מיקס מאסטר לתוך צינור ה-PCR. בחר המושבה חיידקי לבן צלחת עם קצה פיפטה, ו מערבולת אותה התגובה PCR.
6. נציג תוצאות
בעבודתנו, אנו assay טבוע מתילציה של ביציות ועוברים בודדים (איור 1). בעקבות הגברה PCR מקונן באמצעות primers bisulfite המרה, ניתן לאשר המרה מוצלחת של הדמיה גודל שבר נכונה על ג'ל agarose (איור 2). הביצית הפרטמייצג את אחד ההורים אלל, ולהלכה, יש אחד דפוס מתילציה מוטבע. לפיכך, סיבוב שני מוצרים PCR יכול להיבדק על זיהום מכוון. אנזים הגבלה רגיש מתילציה דנ"א (כגון HinfI או DpnII) ניתן להשתמש כדי לעכל את המוצר השני בסיבוב PCR להעריך אם הוא מכיל אלל מפוגל או unmethylated (איור 3). C מפוגל בתוך רצף ההכרה האנזים הוא ביקע בעוד C unmethylated כי מומר T מוכרת כבר על ידי האנזים והוא לא חתוך. מדגם כל הביצית MII המכיל גם מפוגל ו אללים unmethylated אמור להיות מושלך, כפי שהוא מעיד על זיהום תלולית תאים (איור 3). בעקבות קשירת ושינוי, מצליח הגברה PCR המושבה ניתן דמיינו על ג'ל agarose על מנת להבטיח דגימות עם גודל המוצר הנכון נשלחים על רצף (איור 4). לבסוף, רצף של CL 5 הפרטאלה של הביצית MII צריך לייצר חמישה דפוסי מתילציה זהים זהים המרה nonCpG שיעורי (5 א 'איור). דגימות כל המכילים יותר מ 1 דפוס אמור להיות מושלך (5 ב 'איור). מאז הביוץ ביציות MII יש שני עותקים כרומוזום או גוף קוטבי המצורפת, קיימת אפשרות לקבלת שני דפוסי רצף דומה (איור 5 ג). אנו ממליצים נתונים משליכים מ ביציות בעלי דפוסי מתילציה שאינם דומים ביותר מאז התא זיהום תלולית לא ניתן לשלול.
באיור 1. סכמטי של assay הביצית יחיד bisulfite mutagenesis.
באיור 2. נציג תוצאות הגברה 2 nd עגול Snrpn מ סינגLe MII הביצית על ג'ל agarose 1.5%. מסלולים 1-4 ארבעה ביציות בודדות MII וליין 5 הוא פקד שלילית (ללא הביצית). גודל amplicon הצפוי Snrpn הוא 420 נקודות בסיס. , L הסולם.
באיור 3. נציג תוצאות סיבוב 2 nd העיכול הגבלת מתילציה ספציפי עבור Snrpn מן הביצית MII יחיד על ג'ל acrylamide 8%. העיכול HinfI הגבלת אבחון מראה DNA unmethylated בחובה T זה מבטל את האתר ההגבלה (420bp, ליין 1) או דנ"א החומר מתיל המכיל C בתוך אתר ההכרה (חתך, 262, 103, ו - 54 נקודות בסיס, מסלול 2). עיכול מראה גם מפוגל ו unmethylated אנזים ההגבלה אתרים (להקות לחתוך & Uncut, ליין 3) מעידים על זיהום התא תלולית. , L הסולם.
באיור 4. תוצאות עבור נציג הגברה המושבה PCR עבור Snrpn מן הביצית MII יחיד על 1.5% agarose ג'ל. גודל amplicon צפויה בעקבות קשירת Snrpn לתוך וקטור pGEM-T קל ושימוש M13 קדימה primers הפוכה הוא 656 נקודות בסיס. ליין 1-8, 1-8 amplicons של שיבוטים. Clone 5 יש גודל amplicon שגוי ולא יש לשלוח על רצף.
איור 5. נציג רצף התוצאות עבור Snrpn מן הביצית MII אחד. Snrpn הוא מפוגל ב ביציות. עיגולים שחורים מצביעים CpGs מפוגל. עיגולים לבנים מצביעים CpGs unmethylated. מספר מיקום CPG והוא נציג של העכבר נקבה B6 מתח. א) צפוי רצף התוצאות עבור Snrpn מן הביצית MII אחת. רק גדיל בודד של DNA צריך להגביר בכל חמישה שיבוטים. ביציות עם דפוס מתילציה אחת להג זהה ללא המרה CPGn יש לכלול בניתוח (אחוז ההמרה of-CpGs שאינם הצביעו ימינה חושב כמו מספר לא CPG cytosines המרה תימין כאחוז הלא CPG cytosines הכולל של הפורום). ב) רצף התוצאות עבור Snrpn מן הביצית MII אחת עם זיהום התא תלולית. הערה שוני בין מדינות מתילציה ודפוסי המרה המצביעים על הגברה גדיל נפוצה. ג) סידור תוצאות Snrpn מן הביצית MII יחיד עם שני עותקים כרומוזום או ההכללה הגוף הקוטב.
זה assay ביצית אחת מכיל שלבים רבים עם מספר כי הם קריטיים ודורשים טיפול מיוחד. הראשונה היא שטיפת הביצית. זה חשוב במיוחד כדי לשטוף כל הביצית מספר פעמים בינוני טרי טיפות לאחר הטיפול hyaluronidase כדי להסיר תאים קומולוס רבים ככל האפשר. יתר על כן, בעת העברת ביציות לפתרון חומצי של tyrod...
החוקרים אין לי מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי אוניברסיטת מערב אונטריו, החוג למיילדות וגינקולוגיה, ומענק ER06-02-188 מהמחקר Ministryof וחדשנות, פרס חוקר הקדומה. אכפת נתמך על ידי תוכנית אימון CIHR ב שכפול, בהתפתחות המוקדמת ואת ההשפעה על מלגה (REDIH) בוגר הבריאות.
טבלה של חומרים כימיים מסוימים וציוד.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
שם מגיב | חברה | מספר קטלוגי | תגובות |
הביצית אוסף | |||
Hyaluronidase | סיגמא | H4272 | |
חומצי Tyrode | סיגמא | T1788 | |
Proteinase K | סיגמא | P5568 | |
10% IGEPAL | Bioshop | NON999.500 | |
תמוגה פתרון | |||
טריס pH 7.5 | Bioshop | TRS001.5 | |
LiCl | סיגמא | L9650 | & Nbsp; |
EDTA-pH 8.0 | סיגמא | E5134 | |
מכסים | Bioshop | LDS701.10 | |
DTT | Invitrogen | P2325 | |
SDS מאגר תמוגה | |||
TE-pH 7.5 | Bioshop (טריס) סיגמא (EDTA) | TRS001.5 E5134 | |
10% SDS | Bioshop | SDS001.500 | |
Bisulfite המרה | |||
סודיום הידרוקסיד | סיגמא | S8045 | |
Hydrogensulfite נתרן (סודיום bisulfite) | סיגמא | 243973 | ; |
הידרוקינון | סיגמא | H9003 | |
טמפ 'התכה נמוכה (LMP) agarose | סיגמא | A9414 | |
שמן מינרלי | סיגמא | M8410 | |
M2 בינוני | סיגמא | M7167 | |
GIBCO מים מזוקקים | Invitrogen | 15230-196 | |
Autoclaved כפול מזוקקים (DD) מים | |||
PCR | |||
Illustra מיקס חם התחל RTG | GE Healthcare | 28-9006-54 | |
240 ng / ml tRNA שמרים | Invitrogen | 15401-011 | |
5x מאגר גרין GoTaq תגובה | מקצועןמגה | M7911 | |
Primers מקוננות הפנימיים והחיצוניים | סיגמא | ||
קשירת | |||
Promega pGEM-T קל וקטור | פישר סיינטיפיק | A1360 | |
ת"א שיבוט | |||
המוסמכות E.coli תאים | Zymo מחקר קורפ | T3009 | |
ציוד | |||
לנתח מיקרוסקופ | |||
70 מעלות צלזיוס ו 90 מעלות צלזיוס חום בלוקים | |||
37 ° C, 50 ° C Waterbaths (42 ° C עבור טרנספורמציות) | |||
כסא נדנדה | |||
מכונת ה-PCR |
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