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Method Article
우리의 단백질 표현 및 현지화의 postembryonic 규제를 식별할 수 sensitized 방법을 설명 C. elegans RNAi 기반 게놈 화면과 기능, fluorescently 태그가 단백질을 표현 통합 transgene을 사용합니다.
C. elegans는 많은 유전자와 유전자 경로 1의 발견과 기능적 특성에 대한 유용한 모델 시스템 것으로 입증되었습니다. 보다 정교한 도구와이 시스템의 연구를위한 자원이 더 미묘한 phenotypes이나 역할과 유전자의 지속적인 발견을 촉진하고 있습니다.
여기에서 우리는 C를 식별 맞게 일반화된 프로토콜을 제시 RNAi 2를 사용 흥미 postembryonic phenotypes와 elegans의 유전자. 이 절차는 쉽게 여부 해부 또는 복합 현미경의 빛 또는 형광 광학에 의해 검정 선택의 표현형으로 수정됩니다. 이 심사 프로토콜은 유기체의 물리적 자산 및 분자 도구 C.에 capitalizes elegans 연구 커뮤니티하였습니다. 예를 들어, 우리는 이것의 일반적인 로컬 라이제이션에 필요한 유전자를 식별하기 위해 RNAi 화면에 형광등 제품을 표현하는 통합 transgene의 사용을 보여줍니다늦은 무대 애벌레와 어른의 제품입니다. 첫째, 우리는 전체 길이 cDNA 삽입으로 상용 게놈 RNAi 라이브러리를 사용했습니다. 이 라이브러리는 후보 유전자 산물의 RNAi 감소하여 여러 후보자의 급속한 식별을 용이하게합니다. 둘째, 우리는 RNAi를 구분 배경에 관심이 우리의 fluorecently 태그가 단백질을 표현 통합 transgene을 올렸습니다. 셋째, RNAi에 부화 동물을 노출하여,이 화면은 특별히 관심 단백질을 규제에서 사후 배아 역할을 숨길 수있는 중요한 배아 역할을 유전자 제품의 식별을 허용합니다. 마지막으로,이 화면은 단세포 결의안에 대한 갖춘 복합 현미경을 사용합니다.
1. 상영 스트레인 공사
심사 변형의주의 디자인 화면의 성공에 중요하고 다른 곳에서 3 설명되었습니다. 일부 연구자의 경우 transgene에서 눈에 띄는 제품을 표현하는 변형을 사용하는 것은 실험을 위해 필요합니다. 통합 transgenes을 품고 많은 변종이 CGC 또는 개별 연구자로부터 구할 수 있습니다. 유전자 변형 변형율가 화면에 필요하지만, 사용할 수없는 경우, 그것은 충격 4, UV / TMP 5 또는 모스 transposon 삽입 6과 같은 출판 방법을 사용하여 생성할 수 있습니다. 관심의 단백질을 시각화하기 위해, 우리는 (우리가 dbl-1 시퀀스를 사용) 성숙 cDNA 시퀀스와 프레임에 GFP-코딩 순서를 삽입. 이 GFP 융합 단백질이 범위를 해부하여 표시되지이기 때문에, 우리는 가시였다 coinjection 마커를 사용하고 관심이 우리의 단백질의 감상에 영향을주지 않았다 (ttx-3P :: RFP 은 여러 가지 다른 표준 마커 리뷰를 위해) 7을 참조하십시오. 그러면 extrachromosomal 배열에서 통합 transgene을 만들었습니다. 우리는 transgene의 충격은 역시 (Beifuss 및 Gumienny, 게시되지 않은) 해부 현미경의 표현형를 구하지 않고 GFP-태그를 제품의 표시 수준을 생산하는 낮은 사본 번호 통합된 라인을 굴복 발견. 원래 주사 8,9 만든 여러 사본 extrachromosomal 배열의 UV / TMP 통합 transgene 제품의 수준 (그림 3A)을 구조, 표시 굴복. 안티 GFP 항체와 서양 얼룩은 transgene (allele 이름 texIs100)이 표현하고 (Beifuss 및 Gumienny, 게시되지 않은) 정확하게 처리되고 있음이 확인되었습니다. 통합 transgenes에 관계없이 소스의 관계없는 배경 변이를 제거하는 다섯 번이나 outcrossed해야합니다.
우리의 스크린에 대해서는이자 유일한 단백질은 유전자 변형, 태그가 추가된 형태가되고 싶었어요. 따라서 기능적 내생 G를 제거손실의 기능 돌연변 dbl-1 allele을 도입하여 에너지 절약.
RNAi의 효과에 마지막으로, 우리는 sensitized 변형. 동물이 적절한을 선택할 때이자 조직 (S)가 고려되어야 RNAi 10,11의 영향으로 동물을 sensitizes 돌연변이 포함될 경우 라이브러리에서 RNAi는 여러 유전자에 대해 유전자 산물에 더 심각한 감소를 생산합니다 RNAi 배경 11 sensitizing. 우리는 우리의 심사 부담을 만들기 위해 표준 rrf-3 (pk1426) allele를 사용했습니다. RRF-3는 일반적으로 체세포 RNAi 10을 억제 RNA의 감독의 RNA 중합 효소의 (RdRP) 상동체입니다. eri-1 또는 eri-1-15b 린과 같은 다른 RNAi hypersensitizing 유전자의 변이는 RNAi 11-13의 효과를 높이기 위해 대신 사용할 수 있습니다.
texIs100; dbl-1 (nk3) 우리가 만든 심사 발표했던 유전자형 rrf-3 (pk1426)이 있습니다.
2. 선택 및 준비RNAi 라이브러리
상용 C. elegans cDNA 도서관은 C.에 예측된 유전자의 약 55% 또는 87%를 나타냅니다 elegans 개별적으로 (비달 연구실이나 실험실 Ahringer 라이브러리, 각각). 개인 클론 구매 (열기 Biosystems, Geneservice 공사)에 사용할 수 있습니다. 그것의 클론 대부분 장편 cDNAs 게이트웨 복제 및 다운 스트림 응용 프로그램 (Invitrogen 주식 회사, Carlsbad, CA)에 대한 준비가되어 있기 때문에 우리는 비달 연구소 (열기 Biosystems)에 의해 건설 ORF-RNAi 라이브러리를 선택했습니다. 원래 Ahringer 연구소 게놈 cDNA 라이브러리는 하류 특성화 실험 14,15 위해 널리 유용하지 않은 cDNA 조각이 포함되어 있습니다. 두 도서관은 삽입합니다 (그림 1) 측면이 T7의 발기인을 포함하는 벡터를 사용합니다. 구조는 이소 프로필-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG)에 의해 유도시 T7의 효소를 표현 세균성 변형 HT115, 재배하고 있습니다. 도서관 클론을 포함하는 박테리아에 IPTG로 유도하고 있습니다dsRNA를 (단계 3.4를 참조) 생산하고 있습니다.
수령시 전체 라이브러리를 복사하고 모든 실험에 대한 중복을 사용합니다. 원본과 중복되는 라이브러리는 전기 라인을 분리하는 연결된 다른 -80 ° C의 냉동고에 보관해야합니다.
3. 도서관 클론과 세균의 작성
4. nematodes의 작성
nematodes의 무대 인구 시작합니다. 동물을 준비하는 것은 컨트롤과 실험적인 RNAi 실험 사이에서 관찰 차이 (RNAi가 발달 지연을 초래하는 경우 그러나, 이것은 (그림 2) Screener가에 의해 언급되어야 함) 단순히 동물의 발달 단계의 차이로 인해 발생하는 기회를 감소 . 또한, L1의 애벌레와 RNAi 실험을 시작하는 것은 세대의 RNAi에 의해 배아 주죠 잠재적인 혼란함을 주죠 효과를 obviates초밖에 그것은 또한 흥미 postembryonic 역할을 수 있습니다.
스테이징 처음에만 달걀 껍질로 보호되는 배아는 생존 심사 변형의 혼합 단계 인구를 표백하여 수행됩니다. 20 ° C에서 약 12 시간 또는 16 ° C ~ 18시 약 18 시간 이내에 이러한 단계는 동물. 더 단단히 무대 동물, 음식없이 M9 매체에서 배아의 부화를시키는하여 최초의 애벌레 단계 (L1)에서 체포 동물. 굶어 L1 동물 19 같은 시작 연령으로부터 식품 이력서 성장에 위치.
5. nematodes의 관측
nematodes 원하는 단계 (그림 2A)로 성장했으면 (5 일), 긍정적이고 부정적인 컨트롤 해부 현미경을 사용하여 예상 phenotypes를 생성했는지 확인합니다. 그것이 선량 종속적인 사후 배아 결함을 생산하기 때문에 우리는 RNAi의 효능에 대한 제어로서 BLI-4를 사용하여 그 물집 성인 (가벼운 RNAi의 표현형, 보이지 않음)에서 다양한 발달 체포, 작은 애벌레 (에 강한 전자xpected RNAi의 표현형) (그림 2B). 그런 다음 잘 RNAi (그림 2C)에 의해 유도된 해부 현미경과 메모 명백한 비정상 phenotypes을 사용하여 각 실험에 동물을 관찰합니다. 컨트롤이 확정하고 총 phenotypes가 언급되고 나면, 관심 phenotypes에 대한 RNAi 실험을 차단. 우리는 컨트롤 (그림 3)으로 시작, 형광 및 각 RNAi 실험에서 적어도 다섯 동물을 관찰하기 위해 63x 목적 갖춘 복합 현미경을 사용합니다.
이 방법을 사용하여, 한 사람이 합리적으로 무대와 실험 2-4 세트 매주 볼 수 있습니다. 예를 들어, 동물들은 월요일에 개최하고 화요일은 각각 목요일과 금요일 관찰할 수있다, 다시 월요일과 화요일 관찰을 위해 금요일과 토요일에 개최됩니다. 매일 상영 표현형 (들)에 따라 세트 화합물 마이크로하여 한 24도 플레이트를 구성하는 수scopy 또는 표현형가 신속하게 식별되는 경우 더. 따라서 적어도 88 가지 RNAi 실험은 계정에 긍정적이고 부정적인 컨트롤과 심사의 속도로 복용 한 일주일 만에 볼 수 있습니다. 해부 스코프 화면보기를위한 슬라이드에 동물을 장착 필요없이 훨씬 빠르게 수행할 수 있습니다. 여러 사람들이 여러 현미경을 사용하여 엄청난 스케줄 및 / 또는에 의해 실험실의 처리량을 높일 수 있습니다. 한천의 박막에 동물 성장하고 볼 슬라이드에 직접 동물을 포함 한천의 슬라이스를 전송하는 다른 방법은 시간을 절약할 수 있습니다. 이러한 변화가 성공적으로 400x 배율 22 시에 남성 꼬리 이상 상영을 위해 사용되었다.
6. 대표 결과
GFP-태그가 DBL-1의 정상과 변경된 로컬 리 제이션의 예는 그림 3에 표시됩니다. GFP-태그가 DBL-1의 정상적인 표현이 복부 신경 코드 세포 기관 및 punctae (그림 3A)의 행을 포함합니다. DBL-1 전의 동물이 RNA를 먹인 때 심각하게 감쇠 dbl-1 mRNA의 번역을 방지 그 (그림 3B). dbl-1 (RNAi)는 또한이 예제 (데이터가 표시되지 않음)의 보조 화면이 작은 동물을 생산하고 있습니다. DBL-1 지방화에 영향을 미치는 유전자는 즉시이 화면 (그림 3C)을 위해 설계 변형을 사용하여 RNAi에 의해 식별됩니다.
1 그림. 화면 구성표는 DBL-1 신호 전달의 세포 규제를 식별합니다. 수유 라이브러리에서 박테리아, 하룻밤 재배 IPTG로 유도하고, 박테리아가 이중 좌초 RNA (dsRNA)를 생산할 수 있도록 추가로 4 시간 동안 37 ° C에서 incubated됩니다. 유도된 세균성 문화의 30 μl은 25 μg / ML carbenicillin 및 1mM IPTG를 포함하는 24 잘 NGM (선충류의 성장 매체) 플레이트 위에 인당 잘 발견하고 멸균 흐름 후드에 건조 허용됩니다. 우리는 차아 염소 산염 - 대우 embr 놓아 첫번째 애벌레 단계 (L1) 애벌레를 개최yos는 L1 diapause (체포 개발)를 유도 음식없이 언론에 부화. 약 30 동기 L1 단계 동물은 성장을 재개하고 세균 23 일까지 만든 dsRNA를 소비하는 동물을 개최있게 RNAi 라이브러리에서 각각 잘 포함하는 박테리아에 도금하고 있습니다. 15 ° C, 젊은 성인 벌레가 눈에 띄는 표현형 동안 상영되는에서의 72 시간 후에. 이 나이, 신체 크기 결함이 분명하며 형광이 texIs100 transgene 발현의 밝고입니다.
그림 2. 심사 전에 확인하는 phenotypes의 예. 접시에있는 동물의 모든 이미지는 잘 해부 현미경을 사용하여 같은 배율로 촬영되었다. 동물은 모든 굶주린 L1의 유충과 같은 도금 후 72 시간 정도 몇 군데 있었다. 모든 이미지는 동일하게 취급되었다. )에는 총 형태학의 결함을 제공하지 유전자의 RNAi. 동물 야생 유형을 나타납니다. B) RNBLI-4의 아이. 동물 dpy-13의 RNAi)은 체포 개발을 표시하고, 패널 A. C의 동물에 비해 작은 수 있습니다. 동물 패널의 동물로서 발전의 동일한 단계에서지만, "땅딸보"신체 형태를 표시합니다.
그림 3. fluorescently 태그가 단백질의 예로는 방법과 RNAi 특정 유전자가 지방화 패턴을 바꿀지도 모르겠어. 모든 이미지는 스피닝 디스크 공촛점 현미경, 5 초과 630x 배율에서 찍은되었다. 노출. 스케일 막대 = 10 μm의. 모든 이미지는 동일하게 취급되었다. 오픈 화살촉은 세포의 시체를 나타냅니다. 화살표는 punctae의 라인을 표시합니다. 채움 화살촉 어떤 aberrantly화된 GFP-태그를 DBL-1을 나타냅니다. ) RNAi로 자란 pseudogene C06C3.5 ( "야생 형"). B) dbl-1 (RNAi) 제어. C) GFP-태그를 DBL-1의 정상적인 지방화에 필요한 유전자의 RNAi.
4 그림. 24 잘 접시에 RNAi 실험 (라이브러리 클론)를 추적하는 템플릿 예제. 이 템플릿은 직접 번호판을 레이블링 달리 실험 영구 기록을 작성하는 데 사용할 수 있습니다.
그림 5. 녹음 RNAi의 phenotypes에 대한 템플릿 예제. 필요한 경우를 확장합니다.
여기서 제시 RNAi 심사 방법은 정상적인 (또는 형질) postembryonic 표현형에 필요한 유전자 제품의 민감하고 빠른 분석을 가능하게합니다. 표시 예제 fluorescently 태그가 단백질의 subcellular 지방화에 관련된 유전자에 대한 화면입니다. 그러나,이 프로토콜은 관심사의 다른 postembryonic phenotypes에 영향을 미치는 유전자를 식별하기 위해 수정할 수 있습니다.
이 방법은 RNAi 라이브러리?...
우리는 공개 할게 없다.
저자 분사 마커에 대한 dbl-1 cDNA와 닥터 크리스토퍼 Rongo (Waksman 연구소, Rutgers 대학, 뉴저지)의 선물 박사 릭 Padgett (Waksman 연구소, Rutgers 대학, 뉴저지)에 감사드립니다. 닥터 바스 그랜트의 연구실에서 GFP-태그를 dbl-1 구조의 낮은 사본 번호 통합을위한 유전자 총기 포격을 수행. 르네 가르시아 연구실 texIs100의 창출 동안 기술 지원을 제공했습니다. 르네 가르시아, 로빈의 Lints 및 Hongmin 진 실험실 생산적인 조언을 제공했습니다. 이 작품은 분자 및 세포 의학 TAMHSC학과 시동 기금에 의해 자금 지원되었다. 화합물 범위와 회전 디스크 공촛점는 부서와 딘의 의학 사무소의 TAMHSC 대학에서 제공하는 자금으로 구입했습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
NGM 한천 | 선충류 성장 매체 | IPM 과학, INC | NGM 한천 프로토콜 25 다음 준비할 수 |
M9 중간 | 22mM KH 2 PO 4, 42mM 나 2 HPO 4, 86mM NaCl, 1 ㎜ MgSO 4 | 26 | |
한천 - 한천 | EMD 화학 주식 회사 | 1.01614.1000 | NGM 플레이트 물에 2 %. 현미경 슬라이드 패드를위한 물 4 % (초기 및 이후 녹기 전자 레인지 압력솥). |
Bacto 펩톤 | Becton 디킨슨 - Difco CP | 211,677 | 0.25 % |
IPTG | 연구 제품 국제 주식 회사 | I56000-5.0 | 1 ㎜ 최종 농도 |
carbenicillin | 연구 제품 국제 주식 회사 | C46000-5.0 | 50 μg / ML 작업 희석 |
LB 국물 레녹스 | Becton 디킨슨 - Difco CP | 240,230 | 20g / 리터 |
테트라 사이클린 | 시그마 | 268,054 | 12.5 μg / ML 작업 희석 |
나트륨 차아 염소 산염 | 모든 브랜드 | 5 % 가정용 표백제 | 신선한 표백제를 사용하십시오. |
수산화 나트륨 | 모든 브랜드 | CAS 1310-73-2 | 5 N 주식 |
M9 배지 | Wormlab 제조법 도서 | http://130.15.90.245/wormlab_recipe_book.htm # Commonlab | 26 |
levamisol | 시그마 | 31,742 | 100 μm의 - 1 MM 근무 희석 |
나트륨 azide | 피셔 과학 | S227 | M9 근무 희석 10 MM |
24 잘 플레이트 | Greiner 바이오 원 | 662,160 | VWR 분배기 |
현미경 슬라이드 | 모든 브랜드 | 75 X 25 X 1mm | |
현미경 커버 전표 | 모든 브랜드 | 22 X 22mm No.1.5 | 현미경 제조 업체에서 권장하는 두께를 사용하십시오. |
복합 현미경 | 칼 자이스 혈구 주식 회사 | A1m | 실험의 요구에 맞게 목표 및 필터를 사용하십시오. |
미디어 펌프 | Manostat Varistaltic 펌프 | 케이트 모델 # 72-620-000 | 관 그리고 기계에 맞는 설정을 사용 |
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