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Method Article
Mutagênese bissulfito é o padrão ouro para a análise de metilação do DNA. Nosso protocolo modificado permite a análise de metilação do DNA ao nível de uma única célula e foi projetado especificamente para oócitos individuais. Também pode ser utilizado para a clivagem do estágio-embriões.
Epigenética engloba todas hereditárias e modificações reversíveis de cromatina que alter acessibilidade gene e, portanto, são os principais mecanismos de regulação da transcrição do gene 1. Metilação do DNA é uma modificação epigenética, que atua predominantemente como uma marca repressiva. Através da adição covalente de um grupo metilo em citosinas na dinucleótidos CpG, pode recrutar adicionais proteínas repressores e modificações histona para iniciar processos envolvidos na condensação da cromatina e silenciamento de genes 2. Metilação do DNA é essencial para o desenvolvimento normal, pois desempenha um papel fundamental na programação do desenvolvimento, diferenciação celular, a repressão de elementos retrovirais, inativação do cromossomo X e imprinting genômico.
Um dos métodos mais poderosos para a análise de metilação de DNA é a mutagénese bissulfito. Bissulfito de sódio é um agente mutagénico DNA que deaminates citosinas em uracilos. Após amplificação por PCR e Seque ncing, estes eventos de conversão são detectados como timinas. Citosinas metiladas são protegidos de desaminação e, assim, permanecer como citosinas, permitindo a identificação de metilação de ADN a nível individual de nucleótidos 3. Desenvolvimento da mutagênese bissulfito avançou daqueles originalmente informados 4-6 para aqueles que são mais sensíveis e reprodutíveis 7. Um avanço chave foi a incorporação de pequenas quantidades de DNA em um grânulo de agarose, protegendo assim o DNA a partir do tratamento com bissulfito dura 8. Esta análise de metilação habilitado a ser realizada em piscinas de oócitos e embriões em estágio de blastocisto 9. O protocolo de mutagênese mais sofisticado bissulfito de data é para cada estágio de blastocisto-embriões 10. No entanto, uma vez que os blastocistos têm, em média 64 células (contendo 120-720 pg de DNA genómico), este método não é eficaz para os estudos de metilação em oócitos individuais ou de clivagem-stage embriões. tenda "> Tomar pistas de agarose incorporação de quantidades de DNA minutos, incluindo oócitos 11, aqui apresentamos um método pelo qual os oócitos são diretamente incorporado em um agarose e solução de lise talão de recuperação imediatamente a seguir e remoção da zona pelúcida do ovócito. Isso nos permite ignorar os dois principais desafios da mutagénese único oócito bissulfito:. protectores uma pequena quantidade de DNA a partir de degradação, e subsequente perda durante os passos do protocolo numerosas importante, como os dados são obtidos a partir de oócitos individuais, a questão da PCR viés dentro piscinas é eliminado Além disso. , a contaminação de células do cumulus inadvertida é detectável por este método uma vez que qualquer amostra com mais do que um padrão de metilação pode ser excluídos da análise 12. Este protocolo fornece um método melhorado para análises de sucesso e reprodutível de metilação do DNA ao nível de uma única célula e é idealmente adequado para oócitos individuais, bem como estágios de clivagem dos embriões.
DIA 1
Prepare as seguintes soluções frescas no dia da coleta de oócitos com água destilada estéril como GIBCO água. Para reduzir a chance de contaminação de DNA, mudar frequentemente e usar luvas de pontas com filtro. Manter tubos angular longe quando aberto, e recapitular todos os tubos quando não em uso. Sugerimos que as soluções são feitas como se n +1.
3% de agarose LMP
30 mg baixo ponto de fusão (LMP) Agarose
até 1 ml de H2O GIBCO
dissolver @ 70 ° C
Solução de lise
8 ul de tampão de lise
1 uL de proteinase K
1 uL de 10% IGEPAL
lugar em gelo até estar pronto para utilização
02:01 Agarose: solução de lise (10 uL por oócito indivíduo, a quantidade é de 3 oócitos)
20 ul de 3% de agarose LMP
10 ul da solução de lise
misturar @ 70 ° C
Ly SDSsis tampão (501 ul por oócito individual)
1x TE pH 7,5 | 450 ul |
10% de SDS | 50 uL |
Proteinase K | 1 ml |
501 ul |
1. Recolha de ovócitos
2. Agarose Embedding e Lise
DIA 2
Preparar as seguintes soluções frescas no dia da mutagénese bissulfito. Para reduzir a chance de contaminação do DNA, mudar frequentemente e usar luvas de pontas com filtro. Manter tubos angular longe quando aberto, e recapitular todos os tubos quando não em uso. Sugerimos que as soluções são feitas como se n +1.
3 M de NaOH | 2,4 g de NaOH em 20 ml autoclavado ddH2O |
0,1 M de NaOH | 0,5 ml de 3M em 14,5 ml autoclavado ddH2O |
0,3 M de NaOH | 1,5 ml de 3M em 13,5 ml autoclavado ddH2O |
Solução 2,5 M Bissulfito
Quando completamente dissolvido, misturar a solução (a) e (b)
* Mantenha longe de luz *
3. Mutagênese Bissulfito
4. 1 ª e 2 ª Rodada de amplificação por PCR
10 Primer mM Encaminhar Exterior | 0,5 ul |
10 Reverso Primer mM Exterior | 0,5 ul |
240 ng / ml tRNA | 1 ml |
H 2 S | 13 ul |
Adicionar ao Illustra Ready-to-Go Hot contas de início de PCR
Deslize cuidadosamente o sólido agarose esferas dentro do tubo de PCR (~ ul 10)
Aquecer até 70 ° C e misturar
Adicionar 25 ul de óleo mineral
Total: 50 ul
10 Primer mM Encaminhar Interior | 0,5 ul |
10 Reverso Primer mM Interior | 0,5 ul |
H 2 S | 19 ul |
Adicionar ao Illustra Ready-to-Go Hot contas de início de PCR
Adicionar 5 ul 1 produto Rodada st como um modelo. Aquecer o produto 1 r rodada a 70 ° C durante 1 minuto para amolecer a agarose. Certifique-se de pipetar abaixo da camada de óleo mineral.
Adicionar 25 ul de óleo mineral
Total: 50 ul
Nota: sequências de primers aninhados para SNRPN, H19, e Peg3 pode ser encontrado no Mercado Velker et al 10,12.
2 ª Rodada de produto | 4 ul |
Enzima de Restrição | 1 ml |
Tampão | 1 ml |
H 2 S | 4 ul |
5. TA Clonagem e Colônia PCR
2 ª Rodada de PCR | 1 ml |
pGEMT-EASY vector | 1 ml |
Ligase | 1 ml |
H 2 S | 2 uL |
Tampão de ligação 2x | 5 ul |
Incubar durante a noite @ 4 ° C em máquina de PCR.
20 mM primer forward M13 | 0,7 ul |
20 uM iniciador reverso de M13 | 0,7 ul |
5X Verde Go Taq Buffer de | 7,0 ul |
10 mM de dNTP | 0,7 ul |
Taq DNA polimerase | 0,28 ul |
H 2 S | 25,62 ul |
35 Total ul |
Adicionar 35 ul Colony PCR master mix em um tubo de PCR. Escolha uma colónia branca bacteriana a partir da placa com uma ponta de pipeta, e agite-lo para a reacção de PCR.
6. Os resultados representativos
No nosso trabalho, nós ensaio impressa metilação em oócitos individuais e embriões (Figura 1). Após amplificação por PCR aninhada utilizando iniciadores bissulfito convertidos, é possível confirmar uma conversão bem sucedida, visualizando um tamanho do fragmento correcto sobre um gel de agarose (Figura 2). Um oócito indivíduorepresenta um alelo parental, e em teoria, tem um padrão de metilação impresso. Como tal, segundo ciclo de PCR produtos podem ser testados para a contaminação não intencional. Uma enzima de restrição sensíveis à metilação de DNA (como HinfI ou DpnII) pode ser usado para digerir o segundo produto de PCR rodada para avaliar se ele contém um alelo metilado ou não metilado (Figura 3). Um C metilado no interior da sequência de reconhecimento da enzima é clivado, enquanto um C não metilado que é convertido em T não é reconhecido pela enzima e é cortada. Qualquer amostra de oócitos MII contendo ambos os alelos metilados e não metiladas deve ser descartado, uma vez que é indicativo de contaminação cumulus celular (Figura 3). Após ligação e transformação, bem sucedida colónia de amplificação por PCR podem ser visualizados num gel de agarose para assegurar as amostras com o tamanho do produto correcto são enviados para a sequenciação (Figura 4). Finalmente, a seqüência de cinco cl indivíduomais de um ovócito MII deve produzir cinco padrões de metilação idênticos e as taxas de conversão nonCpG idênticos (Figura 5A). Qualquer amostra que contêm mais do que um padrão deve ser eliminada (Figura 5b). Uma vez que os oócitos ovulados MII tem duas cópias do cromossoma ou um corpo em anexo polar, existe uma possibilidade para a obtenção de dois padrões de sequência semelhante (Figura 5C). Recomendamos descartando dados a partir de oócitos que têm padrões de metilação altamente desiguais desde a contaminação de células cumulus não pode ser descartada.
Figura 1. Esquemática do único ensaio de mutagênese Oocyte Bissulfito.
Figura 2. Resultados representativos de 2 ª rodada de amplificação para SNRPN de um cantarle oócito MII em um gel de agarose 1,5%. As pistas 1-4 são quatro oócitos individuais Mii e pista 5 é um controle negativo (sem oócito). Tamanho amplicon esperado para SNRPN é de 420 pb. Escada L,.
Figura 3. Os resultados representativos de digestão de restrição 2 nd rodada-metilação específico para SNRPN a partir de um oócito MII única em um gel de acrilamida a 8%. HinfI digestão de restrição de diagnóstico mostra ADN não metilado que abriga um T que suprime o local de restrição (420bp, pista 1) ou ADN metilado que contém um local de reconhecimento C dentro de (corte, 262, 103, e 54 pb, pista 2). Digestão mostrando locais de restrição tanto metilados e não metilado enzima de bandas de corte e não cortada, pista 3) são indicativos de contaminação de células do cumulus. Escada L,.
Figura 4. Os resultados representativos para a amplificação por PCR de colónias para SNRPN a partir de um oócito MII única em um 1,5% de gel de agarose. Tamanho amplicon esperado após a ligadura do SNRPN no vetor pGEM-T Easy e usando M13 forward e primers reversos é 656 bp. Pista 1-8, amplicões a partir de clones 1-8. Clone 5 tem um tamanho de fragmento amplificado incorrecta e não deve ser enviada para a sequenciação.
Figura 5. Representativas sequenciação resultados para SNRPN a partir de um oócito MII único. SNRPN é metilado em oócitos. Círculos pretos indicam CpGs metilados. Círculos brancos indicam CpGs não metiladas. Número de CpG e colocação é representativo para um rato B6 estirpe feminina. a) Esperado sequenciação resultados para SNRPN a partir de um oócito MII único. Apenas um cordão único de DNA deve amplificar em todos os cinco clones. Oócitos com um único padrão de metilação e patter conversão idêntica não CpGn devem ser incluídos nas análises (percentagem de conversão de não-CpGs indicado à direita foi calculada como o número de não-CpG citosinas convertidos para timina como uma percentagem do total não-CpG citosinas). b) resultados de sequenciação para SNRPN a partir de um ovócito MII único com a contaminação de células cumulus. Observe a dessemelhança entre os estados de metilação e padrões de conversão, indicando amplificação vertente múltipla. c) Seqüenciamento resultados para SNRPN a partir de um ovócito MII única com ambas as cópias do cromossoma ou inclusão corpo polar.
Este ensaio único óvulo contém muitas etapas com um número que são críticas e requerem cuidados especiais. A primeira é a lavagem do oócito. É particularmente importante para lavar cada oócito várias vezes em meio fresco cai após o tratamento hialuronidase para remover as células do cumulus tantas quanto possível. Além disso, quando a transferência de ovócitos a solução ácida de Tyrode para zona pelúcida remoção certifique-se envolvente meio é claro de células do cumulus. O oócito é muito pega...
Os autores não têm nada a revelar.
Este trabalho foi financiado pela Universidade de Western Ontario, no Departamento de Obstetrícia e Ginecologia, e uma bolsa ER06-02-188 a partir da Pesquisa MINISTÉRIO e Inovação, Prêmio Pesquisador precoce. MMD foi apoiada por um programa de treinamento CIHR em Reprodução, Desenvolvimento precoce eo Impacto na Saúde Bolsas de Pós-Graduação (REDIH).
Tabela de reagentes específicos e equipamentos.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome do reagente | Companhia | Número de catálogo | Comentários |
Recolha de ovócitos | |||
Hialuronidase | Sigma | H4272 | |
Ácida de Tyrode | Sigma | T1788 | |
Proteinase K | Sigma | P5568 | |
IGEPAL 10% | Bioshop | NON999.500 | |
Solução de lise | |||
Tris pH 7,5 | Bioshop | TRS001.5 | |
LiCl | Sigma | L9650 | & Nbsp; |
EDTA pH 8,0 | Sigma | E5134 | |
LIDS | Bioshop | LDS701.10 | |
TDT | Invitrogen | P2325 | |
SDS Tampão de Lise | |||
TE pH 7,5 | Bioshop (Tris) Sigma (EDTA) | TRS001.5 E5134 | |
10% de SDS | Bioshop | SDS001.500 | |
Conversão Bissulfito | |||
Hidróxido de Sódio | Sigma | S8045 | |
Hidrogenossulfito de sódio (bissulfito de sódio) | Sigma | 243973 | ; |
Hidroquinona | Sigma | H9003 | |
Baixo ponto de fusão (LMP) Agarose | Sigma | A9414 | |
Óleo mineral | Sigma | M8410 | |
Meio M2 | Sigma | M7167 | |
GIBCO água destilada | Invitrogen | 15230-196 | |
Autoclavado duas vezes água destilada (dd) | |||
PCR | |||
Illustra Iniciar Hot Mix RTG | GE Healthcare | 28-9006-54 | |
240 ng / ml de levedura tRNA | Invitrogen | 15401-011 | |
Tampão de reacção 5x Verde GoTaq | PróMega | M7911 | |
Interno e externo primers aninhados | Sigma | ||
Ligadura | |||
Promega pGEM-T Vector Fácil | Fisher Scientific | A1360 | |
TA Cloning | |||
Competentes células de E.coli | Zymo Research Corp | T3009 | |
Equipamento | |||
Microscópio de dissecção | |||
70 ° C e 90 ° C Calor Blocos | |||
37 ° C e 50 ° C Os tanques de imersão (42 ° C para as transformações) | |||
Cadeira de balanço | |||
Máquina de PCR |
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