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Method Article
다른 유전자에 의해 보상이있다면 유전자 기능이 손실의 기능 실험에 드러나지 수 있습니다. zebrafish 모델은 생활 배아에서 이러한 기능 중복을 나타내기 위해 상대적으로 높은 처리량 방법을 제공합니다.
embryogenesis 동안 유전자 기능은 일반적으로 마우스를 대상으로 돌연변이 유발 (녹아웃)에 의해 예를 들어, 손실의 기능을 실험에 의해 정의됩니다. zebrafish 모델에서 효과적인 반대로 유전자 기술은 유전자 특정 안티 센스 morpholinos의 microinjection을 사용하여 개발되었습니다. Morpholinos은 embryogenesis (최저)에 며칠 동안 억제 번역 또는 splicing에 의해 transiently 특정 기본 - 페어링 및 차단 유전자 기능을 통해 mRNA를 타겟팅할 수 있습니다. 그러나, 마우스 또는 zebrafish과 같은 척추 동물에서 일부 유전자의 기능이 손실에 대한 보상 다른 유전자의 존재로 인해 이러한 방식으로 드러나지 수 있습니다. 이 같은 개발 조직의 공동 표현 자매 유전자를 포함한 유전자 가족에 특히 사실이다. zebrafish에서 기능성 보상은 morpholinos의 공동 주입하여 상대적으로 높은 처리량 방식으로 테스트할 수있는 동시에 유전자의 대상 최저. 마찬가지로, morpholinos를 사용하여 임의의 두 유전자 사이에 유전자 상호 작용이 하위 임계값 수준에서 함께 두 유전자의 분해에 의해 입증하실 수 있습니다. 예를 들어, morpholinos는 어느 개인의 분해가 표현형을 생성 이러한 titrated 수 있습니다. 이러한 조건에서 두 morpholinos의 공동 주사가 표현형 원인 경우, 유전자 상호 작용이 나타납니다. 여기 두 관련 가타의 전사 요소의 컨텍스트에서 기능 중복을 표시하는 방법을 보여줍니다. 가타 요인은 심장 progenitors의 사양에 필수적인,하지만 이것은 Gata5와 Gata6 모두의 손실에 의해 드러났습니다. 우리는 microinjection 실험을 수행 morpholinos를 확인하고, cardiogenesis에 대한 보상 표현형을 평가하는 방법을 보여줍니다.
여기서 우리의 목표는 cardiomyocyte progenitors의 사양 두 가지 전사 인자의 기능 중복을 테스트하는 것입니다. 요소는 두 관련 유전자 gata5 및 gata6로 인코딩하고 우리는 그들의 상대적인 기능 하나를 이해하기 위해 zebrafish 모델을 사용하고 있습니다. 우리의 전략은 morpholinos 2를 사용 유전자 기능을 차단하는 것입니다. 우리는 하나 또는 수정된 달걀에 다른 유전자에 대한 morpholinos를 삽입하고, 두 morpholinos와 동시에 주입 계란에서 파생 배아로 배아 표현형을 비교합니다. phenotypes의 평가를 단순화하기 위해, 우리는 cardiomyocytes에서 GFP를 표현 transgene 들고 생선에서 나온 계란을 사용합니다.
1 단계. microinjection 준비.
물고기의) 설정 번식 쌍
사전 주사에 저녁은 하나의 남성과 여성의 단일 성인 물고기 (세 3~18개월)은 다음 날 아침까지 구분선으로 구분 개종 탱크에 쌍에 배치됩니다. 우리는 일반적으로 물고기의 10~20쌍을 설정하고, 이러한 생산력을 유지하기 위해 관계없이 계란을 사용 여부의 주일에 한 번씩 성관계를하고 있습니다. 그것이 차별화 cardiomyocytes를 식별하는 간단한 기록을 제공하기 때문에, egfp :이 실험을 위해 우리는 cmlc2 위해 유전자 변형을 기자의 긴장을 사용하고 있습니다. 다음날 아침은 일단 조명은, 물을 변경 켜져 있으며, 디바이더는 물고기 쌍은 달걀을 친구와 생산 수 탱크에서 가져온 있습니다. 계란 생산 모니터링 할 수 있으며, 즉시 시작되거나 시간 이상의 기간이 지난 후, 물고기에 따라 다릅니다. 일반적으로 중단 짝짓기의 약 20 분 후, 계란은 피펫 또는 스트레이너를 사용하여 수집하고 시스템 물을 포함 100mm 배양 접시에 부어. 배아는 세포 1-4 단계 사이에 주입하는 보장하기 위해 계란 생산을 모니터하는 것이 중요합니다. 한 번에 여러 쌍을 발표함으로써, 계란 생산 비틀함으로써 초기 발달 단계에서 주입 수있는 계란의 양을 극대화할 수 있습니다. 물고기의 좋은 쌍이 200 개 이상의 배아를 생성할 수 있으며, 그들은 4 세포 단계 이후 개발되기 전에 한 조사 신속하게 충분한 그들을 주입 수 없을 것입니다 때문에 그것은 동시에 알을 수천를 수집하는 어떤 실질적인 의미도하지 않습니다 . 물고기가 빛을주기에 번식을 자극하므로이 일찍 시작되어 있어야하고, 계란은 보통 정오 이후에 취득하지 경험할 수 있습니다.
B) 바늘 준비
C) 사출 접시 만들기
D) Microinjection 역 및 바늘 보정
2 단계. 두 개의 유전자를 대상으로 morpholinos 검증
Morpholinos는 번역 개시 사이트 또는 따라서 단백질 합성 또는 적절한 mRNA 처리를 차단 대상 mRNA의 스플 라이스 사이트를 대상으로 설계되었습니다. 그들은 특정 최저를 나타냅니다 동일한 표현형를 생성하면 처음으로 유전자를 분석하면, 우리는 테스트 morpholinos 두 가지 유형의를 사용합니다. 스플 라이스 - 차단기의 이점은 당신이 대상 유전자에 대한 항체가없는 경우 특히 유용합니다 RT - PCR에 의해 일반 성적표의 분해를 확인할 수있다는 것입니다. gata6 5; : '; 5' - TCTTAAGATTTTTACCTATACTGGA - 3 gata5 스플 사이트 MO 순서'5' - AAGATAAAGCCAGGCTCGAATACAT - 3 : 우리는 일관성있는 심장 표현형가 morpholinos을 (gata5 5'UTR MO 시퀀스를 사용하여 gata5 및 gata6 유전자에 대해 이루어집니다 방법을 보여줍니다 'UTR MO 순서 : 5' - AGCTGTTATCACCCAGGTCCATCCA - 3').
3 단계. 개별 임계값 접종에 morpholinos의 공동 주입
위의 수행 적정의 목표는 각 morpholino에 대한 임계값 복용을 정의하는 것이었다. 대상 유전자가 필수적인 기능이있다면 최선의 시나리오에서 morphants의 기본적으로 100 %, 정의된 표현형을 표시합니다. 그러나, 당신은 잘못 분사 유물 몇 가지 변화로 인해 기대할 수 있습니다. 연습이 10 %를 초과해서는 안됩니다. 배아 (uninjected 컨트롤 포함)의 일부 배치는 실험을 할인해야 할 수있는 경우에 잘 생존하지 않을 수 있습니다. 개인 배아 더 많거나 적은 최저로 허용 수 있기 때문에 한편, 생물 다양성도있다. 마지막으로, 일부 morpholinos는 강력한 (탐상) 최저를 달성하기위한 충분 효율되지 않을 수 있습니다. 표현형가 배아의 낮은 비율로 발생하지만, 재현할 수있다면, 그것은 별개의 morpholino를 테스트 가치가있을 수도 있습니다. 이번 실험의 목표는 두 유전자가 동시에 타겟 때 완전히 새로운 표현형 볼 있는지 확인하는 것입니다. 중 개별 유전자의 테스트를 할 때 우리는 단순히 임계값 수준 이상 볼 수없는 독특한 표현형의 생성을 위해 다소 morphant 표현형를 배아의 비율 증가를 찾고 있지만,되지 않습니다.
4 단계. Ephenotypes의 평가
대표 결과
상당한 생물 학적 다양성 3,4가 있지만, 임계값 수준 주입했을 때 우리의 실험에서, gata5 및 gata6 단일 morphants 모두 재현할 심장 phenotypes을 보여줍니다. 예를 들어, gata5 morphants 대부분의 두 지역에있는 GFP 표현과 이열의 마음을 생성할 수 있습니다. 심장 progenitors 심장 관 형성 중 정중선에서 퓨즈 제대로 마이 그 레이션 실패하기 때문에 이러한 문제가 발생합니다. 그러나, gata5 morphants 중 일부는 결함이 심장 튜브를 생성 할, 그리고 소수 (5 %)에 GFP +는 세포의 양을 크게 감소가 있습니다. 우리는이 생물 학적 다양성을 반영 믿고, 또한 morpholinos가 "NULL"돌연변이에 해당하지 않는 사실 때문일 수 있습니다.
마찬가지로, gata6 morphants은 모든 심장 표현형을 보여주지만, 이열의 소수의 가열을 포함 phenotypes의 범위가있다, 그리고 형태학의 아르 마음은 uninjected 제어 배아에 비해 불안. 심장 형성은 동적 프로세스이며 최소한 심장 표현형 중 일부가 배아 morphogenetic 결함에서 간접적으로 인해 수 있기 때문에이 변화는 심장 morphogenetic의 표현형 드문되지 않습니다. 그러나, 중요한 것은 gata5 및 gata6 모두 morphants에 대한 심장 morphogenetic 결함의 범위는 일관되고 재현성이며 대부분 태아는 실질적인 GFP + cardiomyocytes를 생성합니다.
gata5 및 gata6 단일 morphants에 스탁 대조적으로, 두 가지 요인의 고갈 배아는 cardiomyocytes의 손실과 일치 GFP 표현의 전체 손실을 보여줍니다. 그러므로, gata5 및 gata6 각각 심장 morphogenesis가 아닌 중복 기능을 가지고 있지만, 두 유전자 차별 cardiomyocytes의 생성을위한 요구 사항에 기능 중복됩니다. 우리의 이전 연구는 cardiomyocyte 사양 3 요구 사항을 제안도 nkx2.5을 포함한 최초의 cardiomyocyte 마커의 손실을 보여주었다.
실험이 여기에 설명된에서는, 우리는 두 morpholinos 혼자 phenotypes의 독특한 범위를 생성하는 각각을 결합하고, 그들이 함께 공동으로 주입되었다 완전히 다른 표현형을 발견했습니다. 물론, 우리는 처음부터이 실험을 수행하는 명분이 필요했습니다. 우리는 두 유전자이 경우 심장 사양에, 이전 기능에 대한 서로를 보상 수도 의심. 유전자가 매우 관련이 있습니다 (같은 DNA 시퀀스에 바인딩 수)과
이 프레 젠 테이션을 준비하는 그들의 도움 에반스 실험실 구성원 감사합니다. 여기에 사용되는 morpholinos는 원래 박사 오드리 Holtzinger에 의해 확인되었다. TE는 국립 보건원 (HL064282 및 HL056182)에서 기금에 의해 지원됩니다. 동물 실험은 웨일 코넬 메디컬 칼리지의 동물 관리 및 사용위원회 연구소에 의해 명시된 지침 및 규정에 따라 수행되었다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Fish breeder tanks and dividers | Aquatic Habitats | ||
Fish nets | Aquatic Habitats | ||
System water | 60mg Instant Ocean” per liter dH2O | ||
100mm Petri dishes | BD Biosciences | 351029 | |
Micropipette needle puller | Sutter Instrument Co. | P-97 Flaming/Brown | |
3.5" glass capillaries | Drummond Scientific | 3-000-203-G/X | |
Razor blade | Personna Medical Care | 94-120-71 | |
Micro grinder | Narishige International | EG-4 | |
Gridded microscope eyepiece | Premiere | MF-02 | |
Micrometer | WARD’s Natural Science | 94 W 9910 | |
Ultrapure agarose | Invitrogen | 15510-027 | |
Spatula | Fisher Scientific | 14-357Q | |
Scale | Mettler Toledo | AB54-S/FACT | |
Disposable weigh dishes | Fisher Scientific | 2-202-B | |
Conventional microwave | GE Healthcare | ||
Erlenmeyer flask | Corning | 4980 | |
Microscope slides | Fisher Scientific | 12-552 | |
Graduated cylinder | Fisher Scientific | 08-572-6D | |
Automatic pipette man | BrandTech | 2026333 | |
70% ethanol wash solution | Tarr | 801VWR | |
N2 tank | Tech Air | ||
Microinjector | Harvard Apparatus | PLI-100 | |
Micromanipulator | Micro Instruments | LTD | |
Dissecting microscope | Nikon Instruments | SMZ1500 | |
Parafilm | American National Can | PM-992 | |
Mineral oil | Sigma-Aldrich | M5904 | |
Kimwipes | Kimberly-Clark Corporation | 34155 | |
gata5 splice site morpholino | Genetools, LLC | 5’-TCTTAAGATTTTTACCTATACTGGA-3’ | |
gata5 ATG Blocker | Genetools, LLC | 5’-AAGATAAAGCCAGGCTCGAATACAT-3’ | |
gata6 Long Isoform ATG Blocker | Genetools, LLC | 5’-AGCTGTTATCACCCAGGTCCATCCA-3’ | |
Disposable Pasteur Pipette | Fisher Scientific | 13-678-20B | |
Tricaine Methanesulfonate | Argent Labs | MS-222 | |
Methycellulose | ICN Biomedicals | 155495 | |
Heat Block | Fisher Scientific | 11-718-4 | |
Sharp forceps | Dumont | Size 55 | |
Depression Microslides | VWR international | 48339-009 |
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