Name: loss- and gain-of-function approach to investigate early cell fate determinants in preimplantation mouse embryos
Uploaded: 2016-06-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Loss- and Gain-of-function Approach to Investigate Early Cell Fate Determinants in Preimplantation Mouse Embryos at JoVE.com

Gli autori desiderano inoltre ringraziare il gruppo del Dr. Xiong presso la Georgia Health Sciences University per la produzione e la condivisione dei costrutti per neogenin cDNA e shRNA vettori. Questo studio è stato sostenuto da sovvenzioni dal Science Research Program di base (2013R1A1A4A01012572) finanziato dalla Fondazione coreana di ricerca e da un assegno di ricerca da Sahmyook University.

NOTA: Tutte le procedure per l&#39;allevamento degli animali e le cure sono state condotte secondo le norme IACUC di Sahmyook University, Seoul, Corea del Sud. 1. Superovulazione, Allevamento e isolamento Ovidotto <ol><li> Mantenere inbred 6 topi C57BL / nelle seguenti condizioni: 22 ± 3 ° C, ~ 60% di umidità, 12 ore di luce / buio ciclo, e acqua e cibo ad libitum. </li><li> Indurre superovulazione di 3-5 settimane di età topi di sesso femminile con un&#39;iniezione intraperitoneale di 5 UI incinta siero d...

<ol>
	<li>Yamanaka, Y., Ralston, A., Stephenson, R. O., Rossant, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+and+molecular+regulation+of+the+mouse+blastocyst.">Cell and molecular regulation of the mouse blastocyst.</a> Dev. Dyn. 235 (9), 2301-2314 (2006).</li><li>Sasaki, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+trophectoderm+fate+specification+in+preimplantation+mouse+development.">Mechanisms of trophectoderm fate specification in preimplantation mouse development.</a> Dev. Growth Differ. 52 (3), 263-273 (2010).</li><li>Nishioka, N., Yamamoto, S., Kiyonari, H., Sato, H., Sawada, A., Ota, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tead4+is+required+for+specification+of+trophectoderm+in+pre-implantation+mouse.">Tead4 is required for specification of trophectoderm in pre-implantation mouse.</a> Mech. Dev. 125 (3-4), 270-283 (2008).</li><li>Ovitt, C. E., Sch&#246;ler, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molecular+biology+of+Oct-4+in+the+early+mouse+embryo.">The molecular biology of Oct-4 in the early mouse embryo.</a> Mol. Hum. Reprod. 4 (11), 1021-1031 (1998).</li><li>Stein, P., Schindler, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+Oocyte+Microinjection,+Maturation+and+Ploidy+Assessment.">Mouse Oocyte Microinjection, Maturation and Ploidy Assessment.</a> J. Vis. Exp. (53), e2851 (2011).</li><li>Shin, M. R., Cui, X. S., Jun, J. H., Jeong, Y. J., Kim, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+mouse+blastocyst+genes+that+are+down+regulated+by+double-stranded+RNA-mediated+knockdown+of+Oct-4+expression.">Identification of mouse blastocyst genes that are down regulated by double-stranded RNA-mediated knockdown of Oct-4 expression.</a> Mol. Reprod. Dev. 70 (4), 390-396 (2005).</li><li>Khang, I., Sonn, S., Park, J. -. H., Rhee, K., Park, D., Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+epithin+in+mouse+preimplantation+development:+Its+role+in+compaction.">Expression of epithin in mouse preimplantation development: Its role in compaction.</a> Dev. Biol. 281, 134-144 (2005).</li><li>Prieto, D., Aparicio, G., Machado, M., Zolessi, F. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+the+DNA-Specific+Stain+Methyl+Green+in+the+Fluorescent+Labeling+of+Embryos.">Application of the DNA-Specific Stain Methyl Green in the Fluorescent Labeling of Embryos.</a> J. Vis. Exp. (99), e52769 (2015).</li><li>Lee, J. H., Choi, S. S., Kim, H. W., Xiong, W. C., Min, C. K., Lee, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neogenin+as+a+receptor+for+early+cell+fate+determination+in+preimplantation+mouse+embryos.">Neogenin as a receptor for early cell fate determination in preimplantation mouse embryos.</a> PLoS One. 9 (7), e101989 (2014).</li><li>Gordon, J. W., Scangos, G. A., Plotkin, D. J., Barbosa, J. A., Ruddle, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+transformation+of+mouse+embryos+by+microinjection+of+purified+DNA.">Genetic transformation of mouse embryos by microinjection of purified DNA.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 77 (12), 7380-7384 (1980).</li><li>Brinster, R. L., Chen, H. Y., Trumbauer, M. E., Yagle, M. K., Palmiter, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+affecting+the+efficiency+of+introducing+foreign+DNA+into+mice+by+microinjecting+eggs.">Factors affecting the efficiency of introducing foreign DNA into mice by microinjecting eggs.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 82, 4438-4442 (1985).</li></ol>

Nel presente protocollo, dimostriamo nuovi metodi di microiniezione del materiale genetico, sia cDNA o shRNA, nelle embrioni 2-PN mouse per esplorare il ruolo di neogenin nella differenziazione delle cellule precoce durante l&#39;embriogenesi mouse. La modificazione genetica degli embrioni preimpianto è una tecnica potente nello scoprire informazioni chiave su meccanismi di base molecolari per, ad esempio, la prima determinazione linea cellulare. La modificazione genetica è uno dei metodi più comunemente utilizzati p...

Preimpianto sviluppo embrionale può essere diviso in più fasi distinte, dalla fase unicellulare alla morula e blastocisti. Molte prove suggeriscono che la polarità e spunti di posizione hanno un ruolo nella determinazione presto il destino della cellula nella trophectoderm (TE) e la massa cellulare interna (ICM). Tuttavia, la natura dei segnali, come sono trasdotti in segnali cellulari e contesti fisiologici in cui tali segnali sono in grado di avviare differenziazione linea cellulare non sono noti. Queste cellule differenziate poi subiscono la specializzazione, cominciando ad assumere strutture caratteristiche e le funzioni necessarie per la corretta formazione dell&#39;embrione e la crescita della placenta 1-3. embrioni pre-impianto sono particolarmente suscettibili di manipolazione da parte di iniezione diretta del materiale genetico modificato come siRNA o cDNA bersaglio e, quindi, possono essere utilizzati per studiare specifiche molecole bersaglio. Vi è una crescente comprensione che geneticaanalisi degli embrioni dei vertebrati è fondamentale per far progredire la nostra comprensione dello sviluppo embrionale 4. introduzione precisa di un gene wild-type o una forma mutante in un embrione in un contesto tempestivo per realizzare GAIN- o la perdita di funzione del gene ha notevolmente facilitato lo studio dei geni evolutivamente regolamentati. In perdita e guadagno-di-funzione tramite microiniezione di materiale genetico in singoli embrioni non-mammiferi e mammiferi primi è relativamente semplice a causa delle loro grandi dimensioni e di grande ricettività 5. Microiniezione viene in genere eseguita utilizzando vettori non virali. Vantaggio particolare è stata presa la facilità di utilizzo di vettori non virali su vettori virali e transgeni. Una rapida in perdita o il guadagno-di-funzione sistema di espressione in embrioni di topo è stato sviluppato che ci permette di sezionare e capire le funzioni del gene in embriologia vertebrati 6,7. etichettatura fluorescente di embrioni faciliterebbe notevolmente la selezione di MICRoinjected o geneticamente manipolati embrioni e allo stesso tempo garantire un mezzo per quantificare indirettamente il livello di espressione di microiniezione siRNA o cDNA basato su intensità di fluorescenza 8. Per fare questo l&#39;etichettatura, cDNA proteina fluorescente, GFP o RFP, sono co-iniettata sia come costrutti di fusione o separatamente. L&#39;intensità di fluorescenza di GFP o RFP rivela il grado di espressione di siRNA o il DNA estraneo a garantire che in perdita o guadagno-di-funzione è stato compiuto. Qui, vi presentiamo un protocollo micromanipolazione per la tecnica funzioni in perdita e il guadagno-of che ci ha permesso di identificare neogenin come un recettore che trasmette segnali extracellulari importanti nella differenziazione delle cellule presto embrioni preimpianto mouse.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1507">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">M16 medium,</td>
			<td style="width:519px;">Gibco BRL (Grand Island, NY)</td>
			<td style="width:232px;">M7292 LOT# 11A832</td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Goat serum,&#160;</td>
			<td style="width:519px;">Dako (Glostrup, Denmark)</td>
			<td style="width:232px;">X0907</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">PMSG</td>
			<td>Folligon, Intervet, Holland</td>
			<td style="width:232px;">G4877-1000IU LOT#SLBD0719V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Mineral olie</td>
			<td style="width:519px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:232px;">CG5-1VL LOT# SLBC6783V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">human chorionic gonadotropin and pregnant mare serum gonadotropin&#160;</td>
			<td style="width:519px;">(Intervet, Holland)</td>
			<td style="width:232px;">(invitrogen , 15596-026)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">SuperScript&#174; III Reverse Transcriptase</td>
			<td style="width:519px;">lifetechnologies</td>
			<td style="width:232px;">18080-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">PCR pre mixture</td>
			<td style="width:519px;">&#160;(Bioneer, Daejon, S. Korea)</td>
			<td style="width:232px;">GenDEPOT , A0224-050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Agarose (molecular grade)</td>
			<td style="width:519px;">BioRad</td>
			<td style="width:232px;">161-3101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Paraformaldehyde Solution, 4% in PBS</td>
			<td style="width:519px;">Affymetrix USA</td>
			<td style="width:232px;">19943</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">polyclonal rabbit anti-neogenin antibody</td>
			<td style="width:519px;">Santa Cruz Biotechnology, US</td>
			<td style="width:232px;">SC-15337</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Alexa fluor 488 labeled anti-rabbit antibody</td>
			<td style="width:519px;">Molecular Probes (Invitrogen, USA)</td>
			<td style="width:232px;">A-11094</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Alexa fluor 555 labeled anti-rabbit antibody</td>
			<td style="width:519px;">Molecular Probes (Invitrogen, USA)</td>
			<td style="width:232px;">A-21428</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Alexa Fluor&#174; 555 Phalloidin</td>
			<td style="width:519px;">Molecular Probes (Invitrogen, USA)</td>
			<td style="width:232px;">A34055</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">DAPI (4&#39;,6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride)</td>
			<td style="width:519px;">Invitrogen, USA</td>
			<td style="width:232px;">D1306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Recombinant Human RGM-C/Hemojuvelin</td>
			<td style="width:519px;">R&#38;D systems</td>
			<td style="width:232px;">3720-RG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:496px;">all plasmid constructs&#160;</td>
			<td style="width:519px;">Prof. Wen Cheng Xiong at Georgia Health Sciences University (Agusta, GA).</td>
			<td style="width:232px;"></td>
			<td>the present studies were kindly provided by&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Neon&#174;&#160; Transfection System</td>
			<td style="width:519px;">lifetech</td>
			<td style="width:232px;">MPK10096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Stereo Microscrope</td>
			<td style="width:519px;">Nikon</td>
			<td style="width:232px;">SMZ1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Micromainpulation system with Nikon</td>
			<td style="width:519px;">Nikon</td>
			<td style="width:232px;">Narishige ONM-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">MicroInjector</td>
			<td style="width:519px;">Nikon Narishige</td>
			<td style="width:232px;">GASTIGHT #1750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Holder</td>
			<td style="width:519px;">Nikon Narishige</td>
			<td style="width:232px;">Narishige IM 16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Microfoge</td>
			<td style="width:519px;">Nikon Narishige</td>
			<td style="width:232px;">Narishige MF-900</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">grinder</td>
			<td style="width:519px;">Narishige</td>
			<td style="width:232px;">EG400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Puller</td>
			<td style="width:519px;">Sutter Instrumnet company</td>
			<td style="width:232px;">P-97</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">CO2 incubator</td>
			<td style="width:519px;">Thermo Scientific Forma</td>
			<td style="width:232px;">EW-39320-16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:496px;">Veriti&#174; 384-Well Thermal Cycler&#160;</td>
			<td style="width:519px;">lifetechnologies</td>
			<td style="width:232px;">4388444</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

loss- and gain-of-function approach to investigate early cell fate determinants in preimplantation mouse embryos

Gene silencing and overexpression techniques are instrumental for the identification of genes involved in embryonic development. Direct target gene modification in preimplantation embryos provides a means to study the underlying mechanisms of genes implicated in, for instance, cellular differentiation into the trophectoderm (TE) and the inner cell mass (ICM). Here, we describe a protocol that examines the role of neogenin as an authentic receptor for initial cell fate determination in preimplantation mouse embryos. First, we discuss the experimental manipulations that were used to produce gain and loss of neogenin function by microinjecting neogenin cDNA and shRNA; the effectiveness of this approach was confirmed by a strong correlation between the pair-wise expression levels of either red fluorescent protein (RFP) or green fluorescent protein (GFP) and the immunocytochemical quantification of neogenin expression. Secondly, overexpression of neogenin in preimplantation mouse embryos leads to normal ICM development while neogenin knockdown causes the ICM to develop abnormally, implying that neogenin could be a receptor that relays extracellular cues to drive blastomeres to early cell fates. Given the success of this detailed protocol in investigating the function of a novel embryonic developmental stage-specific receptor, we propose that it has the potential to aid in exploration and identification of other stage-specific genes during embryogenesis.

Abbiamo scoperto che neogenin è transitoriamente espresso durante le prime fasi di sviluppo di embrioni di topo preimpianto, che appare già nel allo stadio di 2 cellule e duratura fino agli inizi del morula, ma diventare carente al fine morula e blastocisti fasi (Figura 2A). Inoltre, la distribuzione spaziale dei neogenin era limitata principalmente a celle esterne. I risultati delle analisi RT-PCR sono stati coerenti con la natura precoce e transitoria di espressione ...

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Loss- and Gain-of-function Approach to Investigate Early Cell Fate Determinants in Preimplantation Mouse Embryos

L&#39;obiettivo di questo protocollo è quello di descrivere un in perdita e guadagno-di metodo di funzione che è applicabile per identificare neogenin come un recettore specifico stadio che porta a trophectoderm e la differenziazione massa cellulare interna di embrioni preimpianto mouse.

Loss e approccio guadagno-di-funzione per indagare cellulare precoce Fate Determinanti in preimpianto embrioni di topo

 Gene silencing and overexpression techniques are instrumental for the identification of genes involved in embryonic development. Direct target gene ...

Research

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Developmental Biology

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