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Method Article
Un metodo di espressione genica nel tubo neurale può essere downregulated in una cella di tipo-specifico, tracciabile modo descritto. Noi dimostrare come In ovo di microRNA basati plasmidi che suscitano spatiotemporally controllato interferenza RNA può essere usato per studiare commissurali guida assonale nel tubo sviluppo neurale.
Commissurali DI1 neuroni sono stati ampiamente studiati per chiarire i meccanismi alla base di orientamento degli assoni durante 1,2 sviluppo. Questi neuroni sono situati nel midollo spinale dorsale e inviare loro assoni lungo traiettorie stereotipati. Assoni commissurali inizialmente proiettare ventralmente verso e poi in tutto il fondello. Dopo aver attraversato la linea mediana, questi assoni compiere una brusca virata rostrale e progetto longitudinalmente verso il cervello. Ciascuna di queste fasi è regolata dalle attività coordinate di spunti di orientamento attrattive e repulsive. La corretta interpretazione di questi segnali è fondamentale per la guida degli assoni lungo il loro percorso delimitata. Pertanto, il contributo fisiologica di una particolare molecola di guida assonale commissurali è idealmente esaminati nel contesto dell'embrione vivente. Pertanto, knockdown gene in vivo devono essere controllati con precisione per distinguere attentamente attività di orientamento assone di geni che possono svolgere moltepliciruoli durante lo sviluppo.
Qui, si descrive un metodo per l'espressione del gene knockdown nel tubo neurale pollo in una cella di tipo-specifico, modo tracciabile. Usiamo nuovi vettori plasmidici 3 harboring cellule tipo-specifici promotori / enhancer che guidano l'espressione di una proteina marker fluorescente, seguito direttamente dal miR30-RNAi trascrizione 4 (situato all'interno del 3'-UTR del cDNA che codifica la proteina fluorescente) ( la figura 1). Quando elettroporati nel tubo neurale in via di sviluppo, questi vettori suscitare sottoregolazione efficace di espressione genica e di esprimere proteine marker luminosi fluorescenti per attivare l'analisi diretta delle cellule vivendo knockdown 3. Mescolando diversi vettori RNAi prima elettroporazione permette knockdown simultanea di due o più geni indipendenti in regioni del midollo spinale. Questo consente complesse interazioni cellulari e molecolari da esaminare durante lo sviluppo, in un modo che è veloce, sattua, preciso ed economico. In combinazione con DiI tracciamento delle traiettorie assoni commissurali in open-book preparati 5, questo metodo è un utile strumento per studi in vivo dei meccanismi cellulari e molecolari della crescita degli assoni commissurali e di orientamento. In linea di principio, qualsiasi promotore / enhancer potrebbe essere utilizzato, rendendo potenzialmente la tecnica più ampiamente applicabile per studi in vivo della funzione del gene durante lo sviluppo 6.
Questo video mostra prima come gestire e uova finestra, l'iniezione di plasmidi di DNA nel tubo neurale e la procedura di elettroporazione. Per studiare la guida commissurali dell'assone, il midollo spinale viene rimosso dall'embrione come un libro aperto di preparazione, fissato, e iniettato con DiI per consentire percorsi assoni da tracciare. Il midollo spinale è montata tra coprioggetto e visualizzati usando la microscopia confocale.
1. Preparazione di DNA plasmidico RNAi per Cell Type-specifico silenziamento genico
Plasmidi (Figura 1) sono sintetizzati usando tecniche standard di clonazione molecolare, come precedentemente descritto in dettaglio 3,4.
1,1 clonazione nei vettori: design oligonucelotide
Un esempio per silenziamento GFP è mostrato sotto.
Obiettivo sequenza (22nt): 5'-GGCACAAGCTGGAGTACAACTA
GFP avanti HP1 = 59mer
GFP Reverse HP1 = 58mer
Ci sono sequenze comuni in questi oligo che fanno parte delle sequenze di miRNA di accompagnamento (pollo-specifico), e comuni loop / stelo sequenze (da umano miRNA30). Il gene-specifiche sequenze bersaglio sono sottolineate. Si noti che non è amIsMatch all'estremità 5 'base del filamento in avanti (mostrato in grassetto; G → A in questo esempio) per imitare il disallineamento naturale in miRNA30 in questa posizione.
Un esempio per silenziamento LacZ è mostrato sotto.
Obiettivo sequenza (22nt): 5'-CGCGCTGTATCGCTGGATCAAA
LacZ avanti HP2:
LacZ Reverse HP2:
Notare che nuovamente, il 5 'base della sequenza bersaglio nel filamento in avanti è stato cambiato (mostrato in grassetto; C → A in questo esempio) in modo che la sequenza antisenso disallineamenti, mimano miRNA30.
1,2 PCR Reazione e subcloning
La clonazione nel sito primo tornante: 1 pl - 10 ng GFP Forward fondo HP1 1 ml - 100 ng innesco 5 'HP1 Primer 100 ng 3 'HP1 - 1 ml 1 pl dNTP (10 mM) 5 microlitri tampone di reazione 10x Pfu 1 microlitri Pfu DNA polimerasi (Promega) 39 microlitri PCR-Grade acqua | O | La clonazione nel sito tornante secondo: 1 pl - 10 ng LacZ Forward fondo HP2 1 ml - 100 ng innesco 5 'HP2 1 ml - 100 ng innesco 3 'HP2 1 pl dNTP (10 mM) 5 microlitri tampone di reazione 10x Pfu 1 microlitri Pfu DNA polimerasi (Promega) 39 microlitri PCR-Grade acqua |
Cicli:
94 ° C | 94 ° C | 55 ° C | 72 ° C | 72 ° C | 4 ° C |
1 min | 30 sec | 30 sec | 1 min | 9 min | tenere |
30 cicli |
1,3 sequenziamento miRNA plasmidi
In condizioni normali la reazione di sequenziamento non riesce spesso a causa di una forte struttura secondaria delle forcine. Per migliorare questo 7:
2. Elettroporazione
2,1 Egg gestione
2.2 Preparazione dei reagenti e apparecchiature
2,3 Windowing
2,4 elettroporazione
RNAi DNA plasmidico (in H 2 0) | X pl |
20x PBS | 1 ml |
0,4% trypan blue | 2 microlitri |
sterile DDH 2 0, per un volume finale di | 20 pl |
Utilizzare aspirazione delicata per caricare la miscela DNA nel bicchiere microcapillare attaccato al tubo.
3. Preparazione del midollo spinale
3,1 Dissezione di embrioni
3,2 Isolamento del midollo spinale da embrioni
3,3 fissazione di open-libri
3.5 Montaggio per l'imaging
4. Risultati rappresentativi
Elettroporazione ed espressione di plasmidi
Sotto l'condizioni sopra descritte, proteina fluorescente deve essere chiaramente rilevabile nel tipo cellulare appropriata senza necessità di ulteriore amplificazione del segnale mediante l'etichettatura anticorpo. La proteina fluorescente deve essere rilevabile nel tipo cellulare desiderato / s. Esempi rappresentativi di open-book preparati e sezioni di embrioni elettroporate con i plasmidi diverse sono mostrati in Figura 2.
Efficienza dei miRNA artificiali
MiRNA artificiali nei confronti di un nuovo gene di interesse deve prima essere sottoposti a screening per l'efficienza e la specificità dei loro effetti smontabili. Troviamo che β-actina promotore-driven costrutti, elettroporate a 0,25 mg / mL, sono appropriati per questo 3. Knockdown in vivo può essere testato mediante immunoistochimica e ibridazione in situ.
DiI etichettatura
Altamente mirato iniezioni DII in embrioni di tipo selvaticodovrebbe produrre più del 80% dei siti di iniezione con traiettorie ideali, archetipiche 3, come mostrato in Figura 3. Animale alla variabilità degli animali dovrebbe essere bassa.
Figura 1. Schema generalizzata dei miRNA che esprimono vettori plasmidici. L'uso di diversi promotori RNA polimerasi II / esaltatori consente cellulare specifico del tipo di espressione. Le cellule trasfettate sono identificabili mediante l'espressione di un reporter fluorescente che è direttamente collegata (all'interno di un singolo trascritto) per uno o due miRNA artificiali, che abbattono espressione genica. Il testo in grassetto indica il filamento senso di un miRNA artificiale contro LacZ, come descritto nel testo.
Figura 2. Rappresentativa esempi of fluorescenti pattern di espressione proteica ottenuto a seguito elettroporazione dei vettori indicati plasmidici. Sezioni trasversali e libri aperti sono da HH25-26 embrioni di pollo che sono stati elettroporate a HH18. β-actina promotore pilota l'espressione ubiquitaria, Math1 enhancer pilota l'espressione in DI1 neuroni e HOXA1 enhancer pilota l'espressione particolare nella lamiera di fondo. CN, commissurali neurone, FP, lastra di fondo.
Figura 3. Applicazione ed analisi dei siti di iniezione Dii in preparati libro aperto. DiI deve essere iniettato in un pattern puntiforme, vicino al margine laterale del libro aperto, sul lato elettroporata (identificato da espressione della proteina fluorescente). Dopo 3 giorni di diffusione, commissurali traiettorie assoni devono poter essere visualizzati al microscopio a fluorescenza. Traiettorie assoni normali crescerà verso il pavimento pfine, attraversare la lastra di fondo e poi girare e crescere rostralmente. Fenotipi anomali derivanti da colpo gene verso il basso può essere paragonato a questa traiettoria archetipo. Nell'esempio, alcune stallo assoni nella lamiera di fondo o fare erronee decisioni tornitura sul lato controlaterale.
Questo semplice, vettoriale artificiale strategia miRNA può essere utilizzato per l'espressione del gene endogeno knockdown nel tubo neurale pollo. Questi strumenti funzionali offrono silenziamento genico multipla, il controllo temporale del tipo cellulare e specificità, per facilitare la spiegazione dei complessi percorsi di sviluppo. In particolare, abbiamo dimostrato l'utilità di questi plasmidi nell'orientamento dell'assone commissurali, poiché i plasmidi possono essere utilizzati per atterrament...
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Il lavoro nel laboratorio di ES è supportato dal Fondo nazionale svizzero della scienza. Vorremmo ringraziare il Dr. Beat Kunz per l'assistenza con le riprese.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome del reagente | Azienda | Numero di catalogo | |
0,5 millimetri capillari di vetro | Mondo Strumenti di precisione | 1B120F-4 | |
Vetro ago estrattore | Narishige | PC-10 | |
Elettroporatore | BTX | ECM 830 | |
Sylgard silicone elastomero | Mondo Strumenti di precisione | SYLG184 | |
Tungsteno filo, 0,075 millimetri | Mondo Strumenti di precisione | TGW0325 | |
Perni insetti, 0,20 millimetri | Strumenti Scienza Belle | 26002-20 | |
Perni insetti, 0,10 millimetri | Strumenti Scienza Belle | 26002-10 | |
Primavera forbici | Scienza Belle Perols | 15003-08 | |
Dumont # 5 forcipe | Strumenti Scienza Belle | 11252-20 | |
Dumont N ° 55 pinze | Strumenti Scienza Belle | 11255-20 | |
Veloce DiI | Molecular Probes | D-7756 | |
Microscopi a fluorescenza | Olimpo | SZX12, BX51 |
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