Implementazione AAV di costrutti di espressione basati su enhancer in vivo nel cervello di topo

Riepilogo

Questo protocollo descrive un nuovo test di enhancer-reporter transitorio basato su rAAV. Questo test può essere utilizzato per indurre l'espressione guidata dal potenziatore in vivo nel cervello del topo.

Abstract

Gli enhancer sono piattaforme di legame per una vasta gamma di fattori di trascrizione che guidano specifici modelli di espressione di geni specifici del tipo di tessuto e della cellula. Molteplici mezzi per valutare il DNA non codificante e vari stati della cromatina si sono dimostrati utili nel predire la presenza di sequenze enhancer nel genoma, ma convalidare l'attività di queste sequenze e trovare gli organi e gli stadi di sviluppo in cui sono attivi è un processo ad alta intensità di lavoro. I recenti progressi nei vettori del virus adeno-associato (AAV) hanno permesso la consegna diffusa di transgeni ai tessuti del topo, consentendo test di potenziatori in vivo senza la necessità di un animale transgenico. Questo protocollo mostra come un costrutto reporter che esprime EGFP sotto il controllo di un promotore minimo, che non guida l'espressione significativa da solo, può essere utilizzato per studiare i modelli di attività delle sequenze di potenziatori candidati nel cervello del topo. Un costrutto reporter confezionato AAV viene consegnato al cervello del topo e incubato per 1-4 settimane, dopo di che l'animale viene sacrificato e le sezioni cerebrali vengono osservate al microscopio. EGFP appare nelle cellule in cui il potenziatore testato è sufficiente per avviare l'espressione genica, individuando la posizione e lo stadio di sviluppo in cui il potenziatore è attivo nel cervello. I metodi di clonazione standard, l'imballaggio AAV a basso costo e l'espansione dei sierotipi e dei metodi AAV per la consegna in vivo e la lettura standard dell'imaging rendono questo un approccio accessibile per lo studio di come l'espressione genica è regolata nel cervello.

Introduzione

Gli enhancer sono elementi cis-regolatori genomici che fungono da siti di legame del fattore di trascrizione e possono guidare l'espressione di un gene bersaglio in modo spazio-temporale specifico ^1,2. Sono differenzialmente attivi in diversi tipi cellulari, tessuti e stadi di sviluppo e possono essere substrati della variazione genomica correlata al rischio di malattia ^3,4. Pertanto, la necessità di comprendere le dinamiche della funzione enhancer è fondamentale per il progresso nelle applicazioni sia traslazionali che scientifiche di base all'interno....

Protocollo

Questo protocollo è stato approvato dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali della UC Davis (Protocollo #22339) e dal Comitato istituzionale per la biosicurezza della UC Davis (BUA-R1903). Questo protocollo è stato testato su topi C57BL/6J di entrambi i sessi al giorno postnatale 0-1.

1. Clonare la sequenza del candidato enhancer nel plasmide vettore AAV.

NOTA: vengono forniti i protocolli rappresentativi, ma la strategia di clonazione ha un alto grado di flessibilità.

1. Selezionare o progettare un costrutto reporter. Qui, il candidato enhancer viene inserito nella reg....

Risultati

Utilizzando questi metodi, una sequenza di 915 bp nel terzo introne associato al rischio psichiatrico del gene CACNA1C^19,49,50 è stata testata per l'attività del potenziatore nel cervello del topo postnatale. Questa sequenza è stata scoperta in un MPRA di 345 sequenze di potenziatori candidati centrate sul rischio psichiatrico e neurologico SNPs¹² e gli esperimenti di caratterizzazione sono de.......

Discussione

Questo protocollo descrive un metodo basato su rAAV per il dispiegamento di transgeni guidati da enhancer nel cervello postnatale del topo. In questo protocollo generalizzato, un potenziatore candidato, un promotore minimo, un gene reporter e una sequenza di codici a barre opzionale vengono clonati in una spina dorsale del plasmide AAV. Questi esperimenti possono essere fatti con una singola sequenza di potenziatore candidato o con molte sequenze in parallelo. Il plasmide viene confezionato in un rAAV e consegnato al cer.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
10x Citrate Buffer	Sigma-Aldrich	C9999-1000ML
5'-gatcactctcggcatggac-3'	Integrated DNA Technologies	N/A: Custom designed	Forward primer for verifying clones after transformation. These primers are specific to the vector used and were designed for the specific vector used in our experiments.
5'-gatggctggcaactagaagg-3'	Integrated DNA Technologies	N/A: Custom designed	Reverse primer for verifying clones after transformation. These primers are specific to the vector used and were designed for the specific vector used in our experiments.
Agarose	VWR	VWRVN605-500G
Aspirator tube assemblies	Sigma-Aldrich	A5177-5EA	for mouth-driven delivery of rAAV
Bacteriological petri dishes	Thermo Fisher Scientific	08-757-100D
Carbenicillin	Sigma-Aldrich	C1389-5G
Chicken IgY anti-GFP	Thermo Fisher Scientific	A10262
Confocal microscope	Zeiss	LSM900	The images were taken on the LSM800 model, but Zeiss launched the LSM900 model in recent years to replace LSM800.
Conical centrifuge tubes 15 mL	Thermo Fisher Scientific	12-565-269
Cryomolds	Thermo Fisher Scientific	NC9806558	These molds are suitable for P28 mouse brain. Other sizes may be more suitable for larger or smaller tissues.
DAPI	Sigma-Aldrich	D9542-10MG
Dissecting scissors, 4.5"	VWR	82027-578
Donkey anti-chicken AlexaFlour-488	Jackson ImmunoResearch	703-545-155
Dulbecco's PBS 1x	Thermo Fisher Scientific	MT21031CV
Eppendorf Microcentrifuge tubes 2.0 mL	Thermo Fisher Scientific	22431048
Falcon round-bottom tubes 14 mL	Thermo Fisher Scientific	352059
Fast Green dye	Grainger	F0099-1G
Fine detail paint brush set	Artbrush Tower	B014GWCLFO
Gibson Assembly Master Mix	NEB	E2611S
Glass capillary tubes	Drummond Scientific Company	5-000-2005
HiSpeed Plasmid Maxi Kit	QIAGEN	12663	Commercial plasmid maxi prep kit
HyClone HyPure Molecular Biology Grade Water	VWR	SH30538.03
IV butterfly infusion set with 12" tubing and 25G needle	Thermo Fisher Scientific	26708
Kimwipes	Kimberly Clark	34155	Lint-free wipe
LB Agar	Thermo Fisher Scientific	BP1425-500	LB agar pre-mix for selective media
McPherson Vannas iris scissor	Integra LifeSciences	360-215
Mineral oil	Sigma Life Science	69794-500ML
NEB Stable Competent E. coli	NEB	C3040I
NucleoSpin Gel and PCR Clean-Up	Takara	740609.5	Kit for enzymatic reaction cleanup and gel extraction
OCT medium	VWR	25608-930
Orbital shaker	Cole Parmer	60-100
Paraformaldehyde	Sigma-Aldrich	158127-500G
PCR strip tubes 0.2 mL	VWR	490003-692
Peristaltic pump	Gilson	F155005
Phosphate buffered saline (PBS) 10x	Thermo Fisher Scientific	70011044
Phusion Hot Start II High Fidelity DNA Polymerase	Thermo Fisher Scientific	F549L
Powdered milk	Sunny Select
ProLong Gold Antifade Mountant	Thermo Fisher Scientific	P36934
QIAquick PCR Purification Kit	QIAGEN	28106
rCutSmart Buffer	NEB	B6004S	Buffer for restriction digest with PacI, AscI, and XmaI
Restriction enzyme: AscI	NEB	R0558L
Restriction enzyme: PacI	NEB	R0547L
Restriction enzyme: XmaI	NEB	R0180L
SOC outgrowth medium	NEB	B0920S	Recovery medium after transformation
Sucrose (RNase/DNase free)	Millipore Sigma	033522.5KG
TAE buffer	Apex	20-194
Transfer tubing	Gilson	F1179941	For peristaltic pump
Triton X100	Sigma-Aldrich	X100-100ML
Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System	Thermo Fisher Scientific	A1460	Plasmid mini prep kit