JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Ген-таргетинга мутагенез теперь можно в широком диапазоне организмов с использованием методов редактирования генома. Здесь мы демонстрируем протокол для целевого гена мутагенеза с использованием активатора транскрипции как эффекторных нуклеаз (Таленс) в Astyanax mexicanus, вид рыбы , которая включает в себя поверхности рыбы и cavefish.

Аннотация

Identifying alleles of genes underlying evolutionary change is essential to understanding how and why evolution occurs. Towards this end, much recent work has focused on identifying candidate genes for the evolution of traits in a variety of species. However, until recently it has been challenging to functionally validate interesting candidate genes. Recently developed tools for genetic engineering make it possible to manipulate specific genes in a wide range of organisms. Application of this technology in evolutionarily relevant organisms will allow for unprecedented insight into the role of candidate genes in evolution. Astyanax mexicanus (A. mexicanus) is a species of fish with both surface-dwelling and cave-dwelling forms. Multiple independent lines of cave-dwelling forms have evolved from ancestral surface fish, which are interfertile with one another and with surface fish, allowing elucidation of the genetic basis of cave traits. A. mexicanus has been used for a number of evolutionary studies, including linkage analysis to identify candidate genes responsible for a number of traits. Thus, A. mexicanus is an ideal system for the application of genome editing to test the role of candidate genes. Here we report a method for using transcription activator-like effector nucleases (TALENs) to mutate genes in surface A. mexicanus. Genome editing using TALENs in A. mexicanus has been utilized to generate mutations in pigmentation genes. This technique can also be utilized to evaluate the role of candidate genes for a number of other traits that have evolved in cave forms of A. mexicanus.

Введение

Понимание генетической основы эволюции признака является критической целью исследования эволюционных биологов. Значительный прогресс был достигнут в выявлении локусы , лежащие в основе эволюции признаков и точного определения генов - кандидатов в этих локусов (например 1-3). Тем не менее, функционально тестирование роль этих генов оставалась сложной, как многие организмы, используемые для изучения эволюции признаков в настоящее время не генетически сговорчивым. Появление редактирования генома технологий значительно повышенной генетической манипулируемости широкого спектра организмов. Активатор транскрипции, как эффекторные нуклеазы (Таленс) и кластерные регулярно interspaced короткие палиндромные повторы (CRISPRs) использовались для генерации целевых мутации в генах , в ряде организмов (например , 4-11). Эти инструменты, применяемые к эволюционно соответствующей системы, имеют потенциал, чтобы революционизировать способ эволюционные биологи изучения генетической основы эволюции,

Astyanax mexicanus является одним из видов рыб , которые существует в двух формах:. Река обитающие формы поверхности (поверхностная рыба) и несколько пещерных форм (cavefish) А. mexicanus cavefish эволюционировали от поверхности рыбы предков (обзор в 12). Популяции cavefish развили ряд признаков , включая потерю глаз, снижение или потеря пигментации, увеличение числа вкусовых почек и черепно - мозговых невромастами, а также изменения в поведении , такие как потеря стайного поведения, повышенной агрессивности, изменения в кормлении позы и гиперфагию 13 -19. Cavefish и поверхность рыбы скрещиваться, и генетические эксперименты картирования были проведены для выявления локусов и генов - кандидатов для пещерных признаков 1,20-26. Некоторые гены - кандидаты были проверены на функциональную роль в содействии пещерных черты в культуре клеток 1,19, в модельных организмах других видов 21 или сверхэкспрессией 27 или транзиторной нокдаун ˙Uпеть Morpholinos 28 в А. mexicanus. Тем не менее, каждый из этих методов имеет свои ограничения. Способность генерировать мутантные аллели этих генов в A. mexicanus имеет решающее значение для понимания их функции в эволюции cavefish. Таким образом, А. mexicanus является идеальным кандидатом для применения организм редактирования генома технологий.

Здесь мы опишем метод для редактирования генома в A. mexicanus использованием Таленс. Этот метод может быть использован для оценки мозаики впрыскивается основателя рыбы для фенотипов и выделения линий рыбы со стабильными мутациями в генах , представляющих интерес 29.

протокол

Все процедуры на животных были в соответствии с руководящими принципами Национальных институтов здоровья и были одобрены по уходу и использованию комитета Institutional животных в Университете штата Айова и Университете штата Мэриленд по.

1. Talen Design

  1. Входной желаемый целевой последовательности для дизайна веб-сайта Talen. (Например: https://tale-nt.cac.cornell.edu/node/add/talen ). Входные выбраны длины проставка / повторного массива.
    1. Скопируйте геномную последовательность в поле "Последовательность".
    2. На вкладке "Provide Custom разделительный / РВД Длины" выбрать длину разделителей и длину массива.
      Примечание: длина распорки 15 пар оснований и повторить длины массива 15-17 хорошо работают и делают сборку менее сложным.
  2. Выберите пару Talen. Таленом пары, разработанные на основе уникального сайта рестрикции рестриктазы позволяют генотипирование с помощью фермента рестрикции перевариваниеПЦР-продукт.
  3. Дизайн праймеров для амплификации геномной области , окружающей целевой сайт Talen , используя веб - сайт , таких как Primer3 30-32. Когда генотипирование с помощью фермента рестрикции, дизайн праймеров для амплификации области, которая содержит фермент сайт рестрикции только один раз. Рекомендуется , чтобы этот регион усиливается и секвенировали до строительства Talen выявления любых полиморфизмов , присутствующих в A. mexicanus лаборатория население будет использоваться для микроинъекции.

2. Talen Ассамблеи (Modified из Talen Kit протокола) 33,34

Для получения дополнительной информации и устранения неполадок см протокола 34.

  1. Подготовить и последовательность необходимых плазмид из комплекта Talen в соответствии с инструкциями изготовителя.
  2. Настройка # 1 реакции для реакций А и В. Включать повторить-переменной diresidues (RVDS) 1-10 и вектор назначения pFUS_A в реакции А. Включайте RVDS 11- (N-1) и ювектор е место назначения pFUS_B (N-1) в реакции B, где N является общее число RVDS в Talen.
    1. Добавить в каждую реакционную смесь : 1 мкл каждой плазмиды , содержащей каждый РВД (100 нг / мкл), вектор назначения (100 нг / мкл), 1 мкл БСА ограничительного фермента, 1 мкл бычьего сывороточного альбумина (БСА) (2 мг / мл ), 1 мкл лигаза 2 мкл 10х буфера дл лигазы, и х мкл воды при общем объеме 20 мкл. Например, таблица 1.
      Примечание: Половина реакции также могут быть использованы.
    2. Поместите реакции в амплификатор и запустить цикл: 10x (37 ° C / 5 мин + 16 ° C / 10 мин) + 50 ° C / 5 мин + 80 ° C / 5 мин.
  3. Инкубируйте реакции с нуклеазы. Для каждой реакции добавляют 1 мкл 25 мМ АТФ и 1 мкл нуклеазы. Инкубируйте реакции при 37 ° С в течение 1 часа.
  4. Transform реакций.
    1. Transform 2,5 мкл каждой реакционной смеси в 25 мкл химически компетентных клеток.
      Примечание: Самодельный компетентный сгезов может быть использован. Тем не менее, клетки с низкой компетенцией может привести к отсутствию колоний.
      1. Смешайте 2,5 мкл реакционной смеси 25 мкл химически компетентных клеток. Инкубируют на льду в течение пяти минут. Инкубируйте клетки в течение 30 сек при 42 ° С.
      2. Место труб на льду в течение 2 мин. Добавьте 125 мкл Супер оптимального бульона с катаболитной репрессии (SOC). Взболтать пробирки при 37 ° С в течение 1 часа.
    2. Пластина 100 мкл трансформированных клеток на LB пластинах с спектиномицином (50 мкг / мл), X-Gal и изопропиловый β-D-1-тиогалактопиранозида (IPTG). Grow O / N при 37 ° С.
  5. Выберите 2-3 белых колоний для каждой реакции и проверки с помощью ПЦР колоний с использованием праймеров pCR8_F1 и pCR8_R1 (таблица 2).
    1. Сделать мастер смеси реагентов. Например, таблица 3.
    2. Выберите колонию и намазать его в нижней части трубки, ПЦР, а затем положить остатки колонии в 2 мл LB с спектиномицином(50 мкг / мл). Поместите 15 мкл мастер смеси в пробирку с колонией.
    3. Выполните следующую программу ПЦР (таблица 4)
    4. Проверьте ПЦР (запустить весь объем) на 1,5% агарозном геле с помощью электрофореза. Правильные клоны будут иметь полосу при ожидаемого размера, а также мазок и лестницу полос. Для примера соответствующего мазка, см 34,33.
    5. Grow 2 мл культуры правильных клонов в LB СМИ O / N при 37 ° С в дрожащей инкубаторе.
  6. Минипрепаративную плазмид в соответствии с инструкциями изготовителя.
  7. Последовательность, чтобы проверить последовательность Talen с pCR8_F1 и pCR8_R1. Следуйте ранее описанных способов 35.
  8. Использование правильных клонов подтверждали секвенированием, настроить реакцию # 2 (Talen комплект), который будет размещать RVDS из векторов А и В, и окончательный РВД в вектор назначения.
    1. Приготовьте смесь для реакции 2 (таблица 5).
      Примечание: ХаЛ.Ф. реакции могут быть использованы.
    2. Поместите реакции в амплификатор и запустить следующую программу: 37 ° C / 10 мин + 16 ° C / 15 мин + 37 ° C / 15 мин + 80 ° C / 5 мин.
  9. Transform реакций.
    1. Transform 2,5 мкл каждой реакционной смеси в 25 мкл химически компетентных клеток.
      1. Смешайте 2,5 мкл реакционной смеси 25 мкл химически компетентных клеток. Инкубируют на льду в течение 5 мин. Теплового шока клетки в течение 30 сек при 42 ° С.
      2. Место труб на льду. Добавьте 125 мкл SOC. Место труб в качалке инкубаторе при температуре 37 ° С в течение 1 часа.
    2. Пластина 100 мкл трансформированных клеток на LB пластинах с ампициллином (100 мкг / мл), X-Gal и IPTG. Grow O / N при 37 ° С
  10. Pick 1-3 белых колоний для каждой реакции и проверки с помощью ПЦР колоний с использованием праймеров TAL_F1 и TAL_R2 (таблица 2).
    1. Приготовьте раствор полимеразы Mastermix, воды и праймеров, какописанный в таблице 3. Выберите колонию и намазать его в нижней части трубки , ПЦР, а затем положить остатки колонии в 2 мл LB с ампициллином (100 мкг / мл). Поместите 15 мкл раствора в пробирку с колонией.
    2. Запустите программу PCR (таблица 6).
    3. Проверьте ПЦР на 1,5% -ном агарозном геле путем электрофореза. Правильные клоны будут иметь смазывание и лестницу полос. Для примера соответствующего мазка, см 34,33.
    4. Grow 2 мл культуры правильных клонов в LB СМИ O / N при 37 ° С в дрожащей инкубаторе.
  11. Минипрепаративную плазмид в соответствии с инструкциями изготовителя.
  12. Последовательность , чтобы проверить последовательность Talen с TAL_F1 и TAL_R2 следуя ранее описанных способов 35.

3. мРНК Транскрипция Таленс

  1. Дайджест 4 мкг последовательности-шаблона проверена с 2 мкл Sac I в течение 2 ч при 37 ° С.
  2. Выполнить 2 мкл Sac I-расщепленную плазмиду на агарозном геле 1,5% с помощью электрофореза. Плазмиды, которые правильно перевариваются будет отображать одну полосу.
  3. Очищают оставшийся Sac I-расщепленную плазмиду в соответствии с протоколом набора для очистки ПЦР. Промыть дважды с промывочным раствором перед элюцией. Элюции в 30 мкл нуклеазы без воды.
  4. Следуйте стандартным протоколом для производства T3 мРНК.
    1. Установить половину реакций с использованием 0,5 мкг линеаризованной матрицы (полученного выше). Инкубируют при 37 ° С в течение 2 часов.
    2. Добавить 0,5 мкл ДНКазы (входит в комплект) и инкубируют при температуре 37 ° С в течение 15 мин.
  5. Очищают мРНК, следуя инструкциям производителя. Элюции в 30 мкл нуклеазы без воды.
  6. Запуск 1,5% агарозном геле с помощью электрофореза, чтобы проверить мРНК.
    1. Для очистки устройства гель с продуктом для устранения загрязнения РНКазы и подготовить 1,2% геля.
    2. Смешайте 1 мкл мРНК + 4 &# 181; л нуклеазы без воды + 5 мкл glyoxyl загрузки красителя. Инкубируйте образцы при 50 ° С в течение 30 мин. Центрифуга трубки на короткое время и место на льду перед запуском гель.
  7. Проверьте концентрацию с помощью метода количественного определения концентрации нуклеиновых кислот и хранить РНК в виде аликвот при -80 & deg; С. Выберите размер аликвоты таким образом, что РНК не замерзла / размороженной более одного раза.
    Примечание: Концентрации 500-1000 нг / обычно получают NL. РНК с более низкой концентрацией может быть использован до тех пор, как целостность РНК поддерживается (по оценке группы, а не мазок на гель).

4. Вводят Astyanax mexicanus Эмбрионы с мРНК Talen

  1. Подготовьте инструменты для инъекций.
    1. Налейте инъекционные пластины путем заливки 1,2% агарозы в воде рыба (вода кондиционированного с бикарбонатом натрия и морской соли до рН 7,4 и проводимости 700 мкс) в чашку Петри. Поместите форму (пластмассовую деталь с выступами, чтобы сделать лунки для рыбыяйца) внутри блюдо. Удалить плесень, когда агарозном закалены и хранят при температуре 4 ° C. Подробные сведения о пресс - форме см 36.
    2. Вытащите иглы для инъекций с помощью иглы съемника в соответствии с инструкциями изготовителя.
      Примечание: Соответствующая длина иглы имеет важное значение для инъекций. Иглы, которые слишком долго будет слишком гибким для инъекций. Протокол для протяжки игл будет меняться в зависимости от используемого оборудования тянуть иглы. Примером соответствующей иглы показан на рисунке 1. Для нашего оборудования, мы тянуть иглы, 5-6 см в длину, и имеют внешний диаметр на конце приблизительно 0,011 мм при разбивании. Тем не менее, иглы должны быть откалиброваны (этап 4.3.4), чтобы определить ширину проема. Пример программы для вытягивания иглы можно найти в таблице 7.
    3. Подготовьте стеклянные пипетки для переноса эмбриона, разбив пипетку так, чтобы отверстие достаточно велико для яйца, чтобы пройти. Пламя сломанный конец доэто уже не резким.
      Примечание: Важно использовать стеклянные пипетки и стеклянные шары при работе с А. mexicanus яйца и эмбрионы , поскольку они являются липкие и будет придерживаться пластика.
  2. Сбор 1-клеток Стадии яйца.
    1. Порода A. mexicanus в соответствии со стандартными протоколами 37.
      Примечание: Например, если рыба поддерживается на 14 свет: 10 темного цикла и использования Zeitgerber времени (ZT) с ZT0, как свет и ZT14, как свет выключали, наша поверхность рыбы икру между ZT15 и ZT19. Точное время нереста должны быть определены для каждой отдельной лаборатории.
    2. Побудить нерест по перекормить рыбу в течение 3-4 дней до спаривания и размещения рыбы в пресной воде. Поднимите ° F Температура 2. Примечание: Наша начальная температура воды составляет около 74 ° F.
    3. Собирают поверхности яйца рыбы в темноте, проверяя каждые 15 минут, чтобы получить яйца на стадии 1 клеток. Сотни яиц могут быть получены из одной пары поверхности рыбы.
    4. собиратьяйца в стеклянной чаши для предотвращения прилипания к пластиковой поверхности и сортировки для выделения эмбрионов на стадии 1 клеток перед инъекцией путем наблюдения яйца под микроскопом и сбор яиц, которые одна клетка. Храните яйца в свежей воде системы (резервуар для воды, в которых размещался взрослые рыбы, который был обработан для рН и проводимости).
  3. Вводят мРНК Talen.
    1. Вводят различные количества общей мРНК (равные количества каждого Talen в паре), чтобы определить оптимальную концентрацию для инъекций, как токсичность и эффективность зависят от Talen пары. Начните путем введения концентрации общей мРНК, которые являются 400-800 пг. Развести и объединить мРНК до желаемых концентраций для инъекций 1,5 нл.
    2. Нагрузка разбавленный мРНК в задней части иглы, и прикрепить иглу к микро-форсункой.
    3. Перерыв иглу с помощью пинцета.
    4. Калибровка иглы. Например, извлечь 10 раз и собрать полученную каплю в микро-капилляра. Для 10 х 100 одноразовые 1,081; л, 32 мм микро капилляр, падение должно заполнить микро капилляр до 0,5 мм для 1,5 л / 1 инъекции. Отрегулировать время впрыска и давление по мере необходимости.
    5. Вставьте иглу в одну ячейку и ввести мРНК. Вводят мРНК непосредственно в клетку, не в желток.
    6. Сбор инъекционные эмбрионов в стеклянных шарах. Держите эмбрионов при 23-25 ​​° С. Удалить мертвых эмбрионов (эмбрионов, которые становятся мутными и неправильной формы) регулярно в течение первых нескольких дней после инъекции. Рекордное число погибших и деформированных эмбрионов от контроля (неинъецированных) и инжектированных пластин.
      Примечание: Увеличение концентрации мРНК может привести к увеличению токсичности и деформации / гибели эмбрионов. Таким образом, токсичность в сравнении эффективности должны быть сбалансированы, чтобы определить наилучший концентрацию мРНК для введения.

5. Фенотип Основатель Рыба и оценка эффективности Talen

  1. Жертвоприношение эмбрионов в соответствии с местным протоколом животных.
    Примечание: Мы эвтаназииэмбрионов путем быстрого охлаждения на льду.
  2. Сбор эмбрионов в 0,8 мкл ПЦР с использованием стрип трубок передачи пипетки.
    Примечание: Определение генотипа может быть выполнено на отдельных эмбрионов или пулы эмбрионов.
  3. Извлечение ДНК.
    1. Место эмбрионов в 100 мкл 50 мМ гидроксида натрия (NaOH) и инкубируют при 95 ° С в течение 30 мин, затем охлаждают до 4 & deg; С.
    2. Добавить 1/10 объем (10 мкл) в 1 М Трис-HCl , рН 8.
  4. Выполните ПЦР на области с использованием праймеров , сконструированных на шаге 1.3 (таблицы 8 и 9 для протоколов выборки). Для получения индивидуальных эмбрионов 1 мкл ДНК достаточна для ПЦР-реакции.
  5. Дайджест полученного продукта ПЦР с использованием соответствующего фермента рестрикции, и запустить 1,5% агарозном геле с помощью электрофореза.
    1. Например, для генотипирования Глазокожный альбинизм 2 (oca2) локус в инъецированных эмбрионах переваривать ПЦР - продукта с использованием фермента рестрикции BSR I путем добавления 0.5 Мкл BSR I непосредственно до 12,5 мкл завершения реакции ПЦР, инкубирование при 65 ° С в течение 2 часов. Запуск непереваренной и расщеплении на геле. Полосы устойчивые к рестрикционным ферментным (то есть группы , которые не переваривают) , показывают , что Таленом-индуцированные мутации присутствуют (рисунок 2).
  6. (Необязательно) Вычислить частоту мутаций в процентах путем определения процентного содержания неподрезанные продукта путем анализа изображений гелей на Фиджи 38 с помощью инструмента анализа гель для вычисления значения интенсивности каждой полосы , как описано выше 29.
  7. Определить последовательность мутантного аллеля по ТА клонировании геле рестриктазы Устойчивые мутантные группу и секвенирование клонов.
    1. Гель очищают рестриктазой Устойчивые мутантные группу в соответствии с инструкциями изготовителя. TA клонировать группу в соответствии с инструкциями изготовителя. Выберите колонии и расти в 1,5 мл LB O / N при 37 ° С в встряхиваниеминкубатор.
    2. Минипрепаративную культуры в соответствии с инструкциями изготовителя. Отправить ДНК для секвенирования.
    3. С помощью программы, такие как APE, совместите мутантные последовательности с последовательностью дикого типа.
      1. Скопируйте и вставьте обе последовательности в APE файлы. Выберите "Выровнять две последовательности" инструмент из меню "Сервис".
      2. Укажите две последовательности ДНК, используя раскрывающиеся меню.
        Примечание: обратной комплементарной клонированной последовательности, возможно, должны быть использованы в зависимости от направления ПЦР вошел в клонирующий вектор. Если последовательности не совпадают, повторите шаги проверяя "Rev-Com" флажок в поле "Выровнять ДНК".
  8. Оценка основателя рыбы для фенотипов на соответствующей стадии и с использованием соответствующих методов для ожидаемого фенотипа 29 (Например, на рисунке 3). Методы фенотипирования будут основаны на ожидаемом фенотипе для гена целевого исследователем с использованием protocол.

6. Экран для зародышевой линии передачи

Примечание: A. mexicanus достигают половой зрелости в возрасте 4-8 месяцев.

  1. Крест половозрелых рыб основателя дикого типа рыбы.
  2. Эмбрионы экрана или взрослые рыбы с использованием методов на этапах 5,1-5,7 (рисунок 4). Для взрослых рыб, кусок хвоста можно закрепить следующие обезболиванием.
    1. Обезболить рыбу, погрузив рыбу в растворе Tricaine (этиловый эфир 3-аминобензойной кислоты), чтобы уменьшить напряжение во время плавника вырезку. После плавник вырезку, позволяют рыбе восстановиться в пресной воде. Рыба быстро восстанавливаться; наблюдать, пока они не восстановились (плавают нормально).

Результаты

Инъекции пара Talen приводит к связыванию RVDS до конкретных нуклеотидов ДНК и , таким образом димеризации доменов Foki, что приводит к двухцепочечных разрывов 39 , которые могут быть устранены через негомологичной конец присоединения (NHEJ). NHEJ часто вносит ошибки, к...

Обсуждение

Большие успехи были достигнуты в последние годы на пути к пониманию генетической основы эволюции признаков. В то время как гены - кандидаты , лежащие в основе эволюции ряда признаков были идентифицированы, он остается сложной задачей , чтобы проверить эти гены в естественных условиях...

Раскрытие информации

The authors have nothing to disclose.

Благодарности

Эта работа финансировалась Департаментом генетики, развития и клеточной биологии и Университета штата Айова и грант NIH EY024941 (WJ) .DR. Джеффри Essner представили свои замечания по рукописи.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Equipment
Thermocycler
Injection station
Gel apparatus
Needle puller
Nanodrop
NameCompanyCatalog NumberComments
Supplies
Note: As far as we know, supplies from different companies can be used unless otherwise indicated
Golden Gate TALEN and TAL Effector Kit 2.0AddgeneKit #1000000024
Fisher BioReagents LB Agar, Miller (Granulated)FisherBP9724-500
Fisher BioReagents Microbiology Media: LB Broth, MillerFisherBP1426-500
Teknova TET-15 in 50% EtOHTeknova (ordered through Fisher)50-843-314
Spectinomycin Dihydrochloride, Fisher BioReagentsFisherBP2957-1
Super Ampicillin (1,000x solution)DNA Technologies6060-1
ThermoScientific X-Gal Solution, ready-to-useThermo Sci Fermentas Inc (Ordered through Fisher)FERR0941
IPTG, Fisher BioReagentsFisherBP1620-1
Petri dishesFisher08-757-13
BsaINew England Biolabs (ordered through Fisher)50-812-203Use BsaI, not BsaI-HF (as described in the Golden Gate TALEN and TAL Effector Kit protocol)
BSANew England Biolabsprovided with restriction enzymes
10x T4 ligase bufferPromega (ordered through Fisher)PR-C1263
GoTaq Green Master mixPromega (ordered through Fisher)PRM7123Other Taq can be used, but the reaction should be adjusted accordingly
Quick ligation kitNew England Biolabs (ordered through Fisher)50-811-728We use Quick Ligase for all TALEN assembly reactions
One Shot TOP10 Chemically Competent E.coliInvitrogenC4040-06Other chemically competent cells or homemade competent cells can be used
Esp 3IThermo Sci Fermentas Inc (Ordered through Fisher)FERER0451
Plasmid-Safe ATP-dependent DNaseEpicentre (Ordered through Fisher)NC9046399
QIAprep Spin Miniprep KitQiagen27106The Qiagen kit should be used for the initial plasmid preparation (as described in the Golden Gate TALEN and TAL Effector Kit protocol)
QIAquick PCR Purification KitQiagen28104
GeneMate LE Quick Dissolve AgaraoseBioExpressE-3119-125
Sac IPromega (Ordered through Fisher)PR-R6061
mMESSAGE mMACHINE T3 Transcription kitAmbionAM1348M
Rneasy MinElute Cleanup KitQiagen74204
NorthernMax-Gly Sample Loading Dye Ambion (ordered through Fisher)AM8551
EliminaseDecon (ordered through Fisher)04-355-32
Fisherbrand Disposable Soda-Lime Glass Pasteur PipetsFisher13-678-6B
Standard Glass CapillariesWorld Precision Instruments1B100-4
MicrocapsDrummond Scientific Company1-000-0010
Eppendorf Femtotips Microloader Tips for Femtojet MicroinjectorEppendorf (ordered through Fisher)E5242956003
Sodium hydroxideFisherS318-500
Tris baseFisherBP152-1

Ссылки

  1. Protas, M. E., et al. Genetic analysis of cavefish reveals molecular convergence in the evolution of albinism. Nat Genet. 38 (1), 107-111 (2006).
  2. Hoekstra, H. E., Hirschmann, R. J., Bundey, R. A., Insel, P. A., Crossland, J. P. A single amino acid mutation contributes to adaptive beach mouse color pattern. Science. 313 (5783), 101-104 (2006).
  3. Chan, Y. F., et al. Adaptive evolution of pelvic reduction in sticklebacks by recurrent deletion of a Pitx1 enhancer. Science. 327 (5963), 302-305 (2010).
  4. Liu, J., et al. Efficient and specific modifications of the Drosophila genome by means of an easy TALEN strategy. J Genet Genomics. 39 (5), 209-215 (2012).
  5. Bannister, S., et al. TALENs mediate efficient and heritable mutation of endogenous genes in the marine annelid Platynereis dumerilii. Genetics. 197 (1), 77-89 (2014).
  6. Lei, Y., et al. Efficient targeted gene disruption in Xenopus embryos using engineered transcription activator-like effector nucleases (TALENs). Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (43), 17484-17489 (2012).
  7. Bedell, V. M., et al. In vivo genome editing using a high-efficiency TALEN system. Nature. 491 (7422), 114-118 (2012).
  8. Huang, P., et al. Heritable gene targeting in zebrafish using customized TALENs. Nat Biotechnol. 29 (8), 699-700 (2011).
  9. Ansai, S., et al. Efficient targeted mutagenesis in medaka using custom-designed transcription activator-like effector nucleases. Genetics. 193 (3), 739-749 (2013).
  10. Zhang, X., et al. Isolation of doublesex- and mab-3-related transcription factor 6 and its involvement in spermatogenesis in tilapia. Biol Reprod. 91 (6), 136 (2014).
  11. Wang, H., et al. One-step generation of mice carrying mutations in multiple genes by CRISPR/Cas-mediated genome engineering. Cell. 153 (4), 910-918 (2013).
  12. Gross, J. B. The complex origin of Astyanax cavefish. BMC Evol Biol. 12, 105 (2012).
  13. Wilkens, H. Evolution and genetics of epigean and cave Astyanax fasciatus (Characidae, Pisces) - support for the neutral mutation theory. Evolutionary Biology. 23, 271-367 (1988).
  14. Teyke, T. Morphological differences in neuromasts of the blind cave fish Astyanax hubbsi and the sighted river fish Astyanax mexicanus. Brain Behav Evol. 35 (1), 23-30 (1990).
  15. Schemmel, C. Genetische Untersuchungen zur Evolution des Geschmacksapparates bei cavernicolen Fischen. Z Zool Syst Evolutionforsch. 12, 196-215 (1974).
  16. Burchards, H., Dolle, A., Parzefall, J. Aggressive behavior of an epigean population of Astyanax mexicanus (Characidae, Pisces) and some observations of three subterranean populations. Behavioral Processes. 11, 225-235 (1985).
  17. Parzefall, J., Fricke, D. Alarm reaction and schooling in population hybrids of Astyanax fasciatus (Pisces, Characidae). Memoires e Biospeologie. , 29-32 (1991).
  18. Schemmel, C. Studies on the Genetics of Feeding Behavior in the Cave Fish Astyanax mexicanus F. anoptichthys. Z. Tierpsychol. 53, 9-22 (1980).
  19. Aspiras, A. C., Rohner, N., Martineau, B., Borowsky, R. L., Tabin, C. J. Melanocortin 4 receptor mutations contribute to the adaptation of cavefish to nutrient-poor conditions. Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (31), 9668-9673 (2015).
  20. Protas, M., et al. Multi-trait evolution in a cave fish, Astyanax mexicanus. Evol Dev. 10 (2), 196-209 (2008).
  21. Gross, J. B., Borowsky, R., Tabin, C. J. A novel role for Mc1r in the parallel evolution of depigmentation in independent populations of the cavefish Astyanax mexicanus. PLoS Genet. 5 (1), e1000326 (2009).
  22. Yoshizawa, M., Yamamoto, Y., O'Quin, K. E., Jeffery, W. R. Evolution of an adaptive behavior and its sensory receptors promotes eye regression in blind cavefish. BMC Biol. 10, 108 (2012).
  23. Quin, K. E., Yoshizawa, M., Doshi, P., Jeffery, W. R. Quantitative genetic analysis of retinal degeneration in the blind cavefish Astyanax mexicanus. PLoS One. 8 (2), 57281 (2013).
  24. Kowalko, J. E., et al. Convergence in feeding posture occurs through different genetic loci in independently evolved cave populations of Astyanax mexicanus. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (42), 16933-16938 (2013).
  25. Kowalko, J. E., et al. Loss of Schooling Behavior in Cavefish through Sight-Dependent and Sight-Independent Mechanisms. Curr Biol. , (2013).
  26. Gross, J. B., Krutzler, A. J., Carlson, B. M. Complex craniofacial changes in blind cave-dwelling fish are mediated by genetically symmetric and asymmetric loci. Genetics. 196 (4), 1303-1319 (2014).
  27. Yamamoto, Y., Stock, D. W., Jeffery, W. R. Hedgehog signalling controls eye degeneration in blind cavefish. Nature. 431 (7010), 844-847 (2004).
  28. Bilandzija, H., Ma, L., Parkhurst, A., Jeffery, W. R. A potential benefit of albinism in Astyanax cavefish: downregulation of the oca2 gene increases tyrosine and catecholamine levels as an alternative to melanin synthesis. PLoS One. 8 (11), e80823 (2013).
  29. Ma, L., Jeffery, W. R., Essner, J. J., Kowalko, J. E. Genome editing using TALENs in blind Mexican Cavefish, Astyanax mexicanus. PLoS One. 10 (3), e0119370 (2015).
  30. Untergrasser, A., Cutcutache, I., Koressaar, T., Ye, J., Faircloth, B. C., Remm, M., Rozen, S. G. Primer3- new capabilities and interfaces. Nucleic Acids Res. 40 (15), 115 (2012).
  31. Koressaar, T., Remm, M. Enhancements and modifications of primer design program Primer3. Bioinformatics. 23 (10), 1289-1291 (2007).
  32. Cermak, T., et al. Efficient design and assembly of custom TALEN and other TAL effector-based constructs for DNA targeting. Nucleic Acids Res. 39 (12), 82 (2011).
  33. . Addgene. Golden TALEN assembly Available from: https://www.addgene.org/static/cms/filer_public/98/5a/985a6117-7490-4001-8f6a-24b2cf7b005b/golden_gate_talen_assembly_v7.pdf (2011)
  34. A device to hold zebrafish embryos during microinjection. ZFIN Protocol Wiki Available from: https://wiki.zfin.org/display/prot/A+Device+To+Hold+Zebrafish+Embryos+During+Microinjection (2009)
  35. Hinaux, H., et al. A developmental staging table for Astyanax mexicanus surface fish and Pachon cavefish. Zebrafish. 8 (4), 155-165 (2011).
  36. Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
  37. Bitinaite, J., Wah, D. A., Aggarwal, A. K., Schildkraut, I. FokI dimerization is required for DNA cleavage. Proc Natl Acad Sci U S A. 95 (18), 10570-10575 (1998).
  38. Elipot, Y., et al. A mutation in the enzyme monoamine oxidase explains part of the Astyanax cavefish behavioural syndrome. Nat Commun. 5, 3647 (2014).
  39. McGaugh, S. E., et al. The cavefish genome reveals candidate genes for eye loss. Nat Commun. 5, 5307 (2014).
  40. Yoshizawa, M., Goricki, S., Soares, D., Jeffery, W. R. Evolution of a behavioral shift mediated by superficial neuromasts helps cavefish find food in darkness. Curr Biol. 20 (18), 1631-1636 (2010).
  41. Blackburn, P. R., Campbell, J. M., Clark, K. J., Ekker, S. C. The CRISPR system--keeping zebrafish gene targeting fresh. Zebrafish. 10 (1), 116-118 (2013).
  42. Varshney, G. K., et al. High-throughput gene targeting and phenotyping in zebrafish using CRISPR/Cas9. Genome Res. 25 (7), 1030-1042 (2015).
  43. Shin, J., Chen, J., Solnica-Krezel, L. Efficient homologous recombination-mediated genome engineering in zebrafish using TALE nucleases. Development. 141 (19), 3807-3818 (2014).
  44. Ablain, J., Durand, E. M., Yang, S., Zhou, Y., Zon, L. I. A CRISPR/Cas9 vector system for tissue-specific gene disruption in zebrafish. Dev Cell. 32 (6), 756-764 (2015).
  45. Yamamoto, Y., Jeffery, W. R. Central role for the lens in cave fish eye degeneration. Science. 289 (5479), 631-633 (2000).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

112Astyanax mexicanusAstyanaxCavefishTalen

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены