Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Burada sunulan, ipekböceği Bombyx mori larvalarında yutma yoluyla gen susturmayı indüklemek için kitosan/dsRNA nanopartikül dağıtımı için bir protokoldür.
İpekböceği, Bombyx mori, Çin'de binlerce yıllık geçmişi olan önemli bir ekonomik böcektir. Bu arada, ipekböceği, iyi bir temel araştırma birikimi ile Lepidoptera'nın model böceği. Aynı zamanda, Lepidoptera'daki ilk böcek, tam genomu dizilenmiş ve bir araya getirilmiştir, bu da gen fonksiyonel çalışması için sağlam bir temel sağlar. RNA interferansı (RNAi), ters gen fonksiyonel çalışmasında yaygın olarak kullanılmasına rağmen, ipekböcekleri ve diğer Lepidopteran türlerinde refrakterdir. Çift sarmallı RNA (dsRNA) sağlamak için önceki başarılı RNAi ile ilgili araştırmalar yalnızca enjeksiyon yoluyla gerçekleştirildi. dsRNA'nın beslenme yoluyla iletilmesi hiçbir zaman rapor edilmez. Bu yazıda, ipekböceği larvalarına yutularak beslenen kitosan/dsRNA nanopartiküllerini hazırlamak için adım adım prosedürleri açıklıyoruz. Protokol, (i) ipekböceği larvalarının uygun aşamasının seçilmesini, (ii) dsRNA'nın sentezini, (iii) kitosan/dsRNA nanopartiküllerinin hazırlanmasını ve (iv) ipekböceği larvalarının kitosan/dsRNA nanopartikülleri ile beslenmesini içerir. Gen transkripti doğrulaması ve fenotip gözlemi dahil olmak üzere temsili sonuçlar sunulmuştur. dsRNA besleme, ipekböceği larvalarında RNAi için basit bir tekniktir. İpekböceği larvalarının yetiştirilmesi kolay ve çalıştırılabilecek kadar büyük olduğundan, böceklerde larva RNAi'sini göstermek için iyi bir model sağlar. Ek olarak, bu tekniğin basitliği, araştırmaya daha fazla öğrenci katılımını teşvik ederek ipekböceği larvalarını sınıf ortamında kullanım için ideal bir genetik sistem haline getirir.
İpekböceği, Bombyx mori, 5000 yıldan daha uzun bir süre önce Çin'de evcilleştirilmiş bir böcek. İpekböceği, ipek üretme kabiliyeti nedeniyle Çin tarımında ve ipekböcekçiliğinde önemli bir ekonomik böcektir. İpekböceği, model böcek olarak meyve sineğinden sonra ikinci sıradadır. Lepidoptera'da model bir böcek olan ipekböceğinin yetiştirilmesi kolaydır, büyük bir vücut büyüklüğü ve bol miktarda mutant vardır. Bu arada, ipekböceği, tam genomu dizilenmiş ilk Lepidopteran böceğidir1. Genom2, transkriptom3, eksprese edilmiş dizi etiketi (EST)4, kodlamayan RNA5 ve mikrosatellit6 için bilgi sağlayan birçok veri tabanı da halka açıktır. Yukarıdaki gerçekler ipekböceğini genetik araştırmalar için mükemmel bir model haline getirmektedir.
RNA interferansı (RNAi), çift sarmallı RNA (dsRNA) moleküllerinin tamamlayıcı haberci RNA'yı (mRNA) bağlayıp dilimlediği, böylece hedef genin susturma etkisini elde ettiği hücresel bir süreçtir. Bu mekanizma, virüslerin istilasına karşı savunmak için bakterilerde doğal olarak bulunur7. Daha sonra RNAi'nin hayvanlarda, bitkilerde ve mikroplarda korunduğu bulundu. Güçlü diziye özgü susturma etkisi nedeniyle, RNAi, gen ekspresyonunu manipüle etmek ve gen fonksiyonunu incelemek için temel araştırmalarda kullanılır. RNAi, dsRNA'nın hücrelere verilmesi yoluyla elde edilir.
Böceklerde, dsRNA'yı iletmenin mikroenjeksiyon, besleme ve ıslatma olmak üzere üç yaygın yolu vardır8. Şu anda, ipekböceklerinde çıplak dsRNA iletimi yoluyla başarılı RNAi raporları, dsRNA enjeksiyonu9 ile gerçekleştirilmektedir. Mikroenjeksiyonun avantajları, dsRNA'nın hemolenf içine anında verilmesi ve dsRNA miktarının hassas bir şekilde kontrol edilmesidir. Bununla birlikte, mikroenjeksiyonun bazı dezavantajları da mevcuttur. Örneğin, zaman alıcıdır ve hassas cihazlar gerektirir. Enjeksiyon iğnelerini, enjeksiyon hacmini ve dsRNA miktarını optimize etmek de önemlidir. Bu nedenle, dsRNA'yı ipekböceklerine iletmenin alternatif bir yolu gerekli hale gelir. Bir böceğin dış iskeleti, kitinden yapılmış su geçirmez bir bariyer olduğundan, RNAi'yi elde etmek için böcek larvalarının ıslatılması nadiren rapor edilir, bu da böceklerde RNAi için iyi bir seçenek değildir. dsRNA'nın beslenmesi emek tasarrufu sağlar, uygun maliyetlidir ve gerçekleştirilmesi kolaydır10. Bu yöntem aynı zamanda yüksek verimli gen taraması için de geçerlidir11. Bununla birlikte, ipekböceği larvalarının12 orta bağırsak ve orta bağırsak suyunda DNA/RNA spesifik olmayan bir nükleazın, yani BmdsRNaz'ın bulunduğu bulunmuştur. Bu nükleazın dsRNA'yı, tercihen13'ü sindirdiği gösterilmiştir. Bu nedenle, gen ifadesini susturmak için ipekböceğine çıplak dsRNA beslemek zor gibi görünüyor.
Son zamanlarda, nanopartikül korumalı dsRNA'nın,14'ü besleyerek RNAi verimliliğini artırmak için iyi bir alternatif olduğu kanıtlanmıştır. Kitosan, selüloz15'ten sonra doğal olarak oluşan ve en bol bulunan ikinci biyopolimer olan kitinin deasetilasyonu ile hazırlanabilen ucuz, toksik olmayan ve biyolojik olarak parçalanabilen bir polimerdir. Kitosan içindeki amino grubu pozitif yüklü olduğundan ve dsRNA'nın omurgasındaki fosfat grubu negatif yüklü olduğundan, kitosan / dsRNA nanopartikülleri, polikatyonların16 kendi kendine bir araya gelmesiyle oluşturulabilir. Kitosan / dsRNA nanopartikülleri, sivrisinekler Aedes aegypti ve Anopheles gambiae17, pamuk benekli koza kurdu Earias vittella18 ve karmin örümcek akarı Tetranychus cinnabarinus19'da larva besleme yoluyla RNAi elde etmede etkilidir.
Başarılı RNAi verimliliği elde etmek için ipekböceklerinde beslenerek dsRNA iletimi için bir metodoloji geliştirmek amacıyla, bu rapor, kitosan/dsRNA nanopartiküllerinin nasıl hazırlanacağına ve nanopartiküllerin ipekböceği larvalarına nasıl besleneceğine ilişkin adım adım prosedürleri açıklamaya odaklanmaktadır. Bu metodoloji nispeten ucuzdur, emek tasarrufu sağlar ve takip edilmesi kolaydır, bu da diğer böceklerde gen susturma çalışmaları için uyarlanabilir. Daha yüksek RNAi verimliliği ile Lepidopteran dsRNA dağıtım yöntemi için daha kolay bir protokol sağlamayı amaçlıyoruz.
1. İpekböceği türleri ve yetiştiriciliği
2. İpekböceği larvalarının seçimi
3. dsRNA'nın sentezi
4. Kitosan / dsRNA nanopartiküllerinin hazırlanması
5. İpekböceği larvalarının kitosan/dsRNA nanopartikülleri ile beslenmesi
6. Gen susturmanın doğrulanması
RNAi verimliliğini değerlendirmek için, analiz için BmToll9-2'yi hedefleyen bir bağışıklık geni seçildi. BmToll9-2 geni laboratuvarda iyi karakterize edilmiştir ve dsRNA enjeksiyonu ile gen susturma, son yayınımız20'de daha hafif ve daha küçük larvalarla sonuçlanır. Kitosan / dsRNA nanopartikülleri yoluyla yutularak RNAi etkinliğini doğrulamak için, kitosan nanopartikülleri kontrol olarak kullanıldı ve aynı anda çıpla...
Hedeflenen genlere bağlı olarak RNAi fenotip gözlemi için uygun bir aşama önemlidir. Ön sonuçlarımız, Toll9-2'nin ipekböceğinin büyümesinde rol oynadığını gösterdi. İpekböceği larvalarının büyüklüğü ve ağırlığı 5. instar 21'de hızla artar. Bu nedenle, 5. instar larvaları, kitosan/dsRNA nanopartikül besleme deneyi için aşama olarak seçilir. Besleme deneyleri için 3. veya 4. inst...
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (31501898), Guangzhou Bilim ve Teknoloji Programı (202102010465), Guangzhou Yüksek Öğrenim Öğretim Kalitesi ve Öğretim Reformu Projesi (2022JXGG057) ve Guangdong Eyalet Üniversiteleri Açık Çevrimiçi Ders Yönlendirme Komitesi Araştırma projesi (2022ZXKC381) tarafından finanse edilmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL centrifuge tube | Sangon | F601620 | for dsRNA or nanoparticles reaction |
10 μl pipette | Eppendorf | P13473G | to aspirate or resuspend liquid |
100 μl pipette | Eppendorf | Q12115G | to aspirate or resuspend liquid |
2.5 μl pipette | Eppendorf | P20777G | to aspirate or resuspend liquid |
20 μl pipette | Eppendorf | H19229E | to aspirate or resuspend liquid |
200 μl pipette | Eppendorf | H20588E | to aspirate or resuspend liquid |
6-well Clear TC-treated Multiple Well Plates | Costar | 3516 | for silkworm rearing individually |
Acetic acid | Aladdin | A116165 | to make TAE |
Agarose M | BBI Life Sciences | A610013 | for agarose gel electrophosis |
Analytical balance | Sartorius | BSA224S | to weight ingredients |
Centrifuge | Sartorius | Centrisart A-14C | to centrifuge to form dsRNA or nanoparticles |
Chitosan | Sigma-Aldrich | C3646 | to combine with dsRNA for preparation of nanoparticles |
EDTA | Sangon | A500895 | to make TAE |
Ethanol | Aladdin | E130059 | to make TAE, or for dsRNA precipitation |
Freezer | Siemens | iQ300 | to store dsRNA or nanoparticles |
GoTaq Green Master Mix | Promega | M712 | for PCR reaction |
GoTaq qPCR Master Mix | Promega | A6002 | for qRT-PCR reaction |
Isopropanol | Aladdin | I112011 | for dsRNA precipitation |
NanoDrop Microvolume UV-Vis Spectrophotometer | ThermoFisher | One | to determine the concentration of dsRNA |
ph meter | Sartorius | PB-10 | to prepare buffers |
SanPrep Column PCR Product Purification Kit | Sangon | B518141 | for PCR product purification |
Sodium acetate | Sigma-Aldrich | S2889 | to make 100 mM sodium acetate buffer |
Sodium sulfate | Sigma-Aldrich | 239313 | to make 100 mM sodium sulfate buffer |
T7 RiboMAX Express RNAi System | Promega | P1700 | for dsRNA synthesis |
ThermoMixer | Eppendorf | C | for dsRNA generation or nanoparticles heating |
Tris | Sangon | A501492 | to make TAE |
Vortex | IKA | Vortex 3 | to prepare chitosan/dsRNA nanoparticles |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır