Name: in vivo monitoring of circadian clock gene expression in the mouse suprachiasmatic nucleus using fluorescence reporters
Uploaded: 2018-07-04T12:30:00
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私たちはテクニカル サポートを提供する刺激的な議論と占研究室のメンバーを提供するため張研究室のメンバーに感謝します。この研究は、NSFC は、中国の M.O.S.T. から 973 プログラムの (E.E.Z. および C.Z.) に 2012CB837700 の補助金 (C.Z.) に 31500860 によって、北京市政府から資金援助によってサポートされていました。E.E.Z. は、中国「の募集プログラムのグローバル青年専門家」によって支えられました。

このプロトコルのすべてのプロシージャは、中国の政府規制に従い機関動物ケアおよび使用委員会 (IACUC)、国立研究所の生物学、北京の承認を得て行った。
1. Cry1蛍光レポーターの建設
メモ: 発光システム2,12を使用して以前の概日リズム研究,13ヒューズ リズミカルなdLuc</em...

<ol>
	<li>Welsh, D. K., Takahashi, J. S., Kay, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suprachiasmatic+nucleus:+cell+autonomy+and+network+properties.">Suprachiasmatic nucleus: cell autonomy and network properties.</a> Annual Review of Physiology. 72, 551-577 (2010).</li><li>Zhang, E. E., Kay, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clocks+not+winding+down:+unravelling+circadian+networks.">Clocks not winding down: unravelling circadian networks.</a> Nature Reviews Molecular Cell Biology. 11, 764-776 (2010).</li><li>Takahashi, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+architecture+of+the+mammalian+circadian+clock.">Transcriptional architecture of the mammalian circadian clock.</a> Nature Reviews Genetics. 18, 164-179 (2017).</li><li>Yoo, S. H., 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=PERIOD2::LUCIFERASE+real-time+reporting+of+circadian+dynamics+reveals+persistent+circadian+oscillations+in+mouse+peripheral+tissues.">PERIOD2::LUCIFERASE real-time reporting of circadian dynamics reveals persistent circadian oscillations in mouse peripheral tissues.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 101, 5339-5346 (2004).</li><li>Davidson, A. J., Castanon-Cervantes, O., Leise, T. L., Molyneux, P. C., Harrington, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualizing+jet+lag+in+the+mouse+suprachiasmatic+nucleus+and+peripheral+circadian+timing+system.">Visualizing jet lag in the mouse suprachiasmatic nucleus and peripheral circadian timing system.</a> European Journal of Neuroscience. 29, 171-180 (2009).</li><li>Savelyev, S. A., Larsson, K. C., Johansson, A. S., Lundkvist, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Slice+preparation,+organotypic+tissue+culturing+and+luciferase+recording+of+clock+gene+activity+in+the+suprachiasmatic+nucleus.">Slice preparation, organotypic tissue culturing and luciferase recording of clock gene activity in the suprachiasmatic nucleus.</a> Journal of Visualized Experiments. (48), (2011).</li><li>Yamaguchi, S., 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=Gene+expression:+View+of+a+mouse+clock+gene+ticking.">Gene expression: View of a mouse clock gene ticking.</a> Nature. 409, 684-684 (2001).</li><li>Ono, D., Honma, K. I., Honma, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+and+ultradian+rhythms+of+clock+gene+expression+in+the+suprachiasmatic+nucleus+of+freely+moving+mice.">Circadian and ultradian rhythms of clock gene expression in the suprachiasmatic nucleus of freely moving mice.</a> Science Reports. 5, 12310 (2015).</li><li>Ono, D., Honma, S., Honma, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+PER2::LUC+rhythms+in+the+olfactory+bulb+of+freely+moving+mice+depend+on+the+suprachiasmatic+nucleus+but+not+on+behaviour+rhythms.">Circadian PER2::LUC rhythms in the olfactory bulb of freely moving mice depend on the suprachiasmatic nucleus but not on behaviour rhythms.</a> European Journal of Neuroscience. 42, 3128-3137 (2015).</li><li>Ono, D., 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=Dissociation+of+Per1+and+Bmal1+circadian+rhythms+in+the+suprachiasmatic+nucleus+in+parallel+with+behavioral+outputs.">Dissociation of Per1 and Bmal1 circadian rhythms in the suprachiasmatic nucleus in parallel with behavioral outputs.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 114, E3699-E3708 (2017).</li><li>Reppert, S. M., Weaver, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordination+of+circadian+timing+in+mammals.">Coordination of circadian timing in mammals.</a> Nature. 418, 935-941 (2002).</li><li>Liu, A. C., 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=Redundant+function+of+REV-ERBalpha+and+beta+and+non-essential+role+for+Bmal1+cycling+in+transcriptional+regulation+of+intracellular+circadian+rhythms.">Redundant function of REV-ERBalpha and beta and non-essential role for Bmal1 cycling in transcriptional regulation of intracellular circadian rhythms.</a> PLoS Genetics. 4, e1000023 (2008).</li><li>Maywood, E. S., 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=Analysis+of+core+circadian+feedback+loop+in+suprachiasmatic+nucleus+of+mCry1-luc+transgenic+reporter+mouse.">Analysis of core circadian feedback loop in suprachiasmatic nucleus of mCry1-luc transgenic reporter mouse.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 110, 9547-9552 (2013).</li><li>Ukai-Tadenuma, 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=Delay+in+feedback+repression+by+cryptochrome+1+is+required+for+circadian+clock+function.">Delay in feedback repression by cryptochrome 1 is required for circadian clock function.</a> Cell. 144, 268-281 (2011).</li><li>McClure, C., Cole, K. L., Wulff, P., Klugmann, M., Murray, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+and+titering+of+recombinant+adeno-associated+viral+vectors.">Production and titering of recombinant adeno-associated viral vectors.</a> Journal of Visualized Experiments. 57, e3348 (2011).</li><li>Yamaguchi, Y., 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=Mice+genetically+deficient+in+vasopressin+V1a+and+V1b+receptors+are+resistant+to+jet+lag.">Mice genetically deficient in vasopressin V1a and V1b receptors are resistant to jet lag.</a> Science. 342, 85-90 (2013).</li><li>Nagano, 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=An+abrupt+shift+in+the+day/night+cycle+causes+desynchrony+in+the+mammalian+circadian+center.">An abrupt shift in the day/night cycle causes desynchrony in the mammalian circadian center.</a> Journal of Neuroscience. 23, 6141-6151 (2003).</li><li>Golombek, D. A., Rosenstein, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiology+of+Circadian+Entrainment.">Physiology of Circadian Entrainment.</a> Physiological Reviews. 90, 1063-1102 (2010).</li><li>Mei, L., 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=Long-term+in+vivo+recording+of+circadian+rhythms+in+brains+of+freely+moving+mice.">Long-term in vivo recording of circadian rhythms in brains of freely moving mice.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 115, 4276-4281 (2018).</li></ol>

前のヴィヴォメソッドでは、スライス文化4、5RT-PCR 法16の in situハイブリダイゼーション17動物が殺されることを必要とするなどとは対照的体内法を記録できます。生きている動物の概日遺伝子発現を研究する研究者。そのため、この技術は、ニューラル サーカディアン ・ クロックについて?...

哺乳類の視交叉上核 (SCN) は外因性の環境の変化(例えば光、温度、圧力等)1の個々 の応答を調整するための全身の概日リズムを支配します。時計のコア コンポーネントは、 Per1 3 Cry1 2、クロック、およびBmal1から成り、各セルの体内時計の調節に中心的な役割を果たします。SCN の各セルに転写活性化因子、時計/BMAL1 は、あたりの発現を誘導するヘテロダイマーとして機能が含まれていますと泣く。1 件/泣くコンプレックスは、時計/BMAL1 約 24 時間は、完全な2,3転写翻訳フィード バック ループを形成するための機能を阻害します。
SCN に関する先行研究は主に前のヴィヴォSCN スライス培養法4,5,6を採用しているし、このアプローチは、貴重な情報を提供して、一方その限界抑制する当社の能力この重要な地域に存在する細胞に及ぼす外因性刺激 (例えば、光) と同様に、SCN に他の脳の核の影響に関するデータを取得します。2001 年岡村仁グループ自由行動マウス7SCN のモニター時計遺伝子体内に発光システムを使用する第 1 だった。本間健一のグループは、生物発光、生体内でSCN8,9,10の記録システム開発さらに過去数年間を費やしてきた。一緒に、これらの研究は、暗黒や光パルスの後、概日時計を監視する能力を持つ研究者を提供しています。ただし、発光は光が体内時計11SCN を介した同調に必要な支配的な信号であるという事実と相まってダーク/ライト サイクル中に継続的な監視を可能にするのには暗すぎるためには生物発光の記録に関連付けられている制限を克服する実験法の開発のための需要が増加しています。現在のレポートでは、SCN は、生体内で自由行動マウスの体内時計を監視するため建設された蛍光ベースのシステムについて説明します。この簡単に使用できるメソッドは明暗サイクル中に継続的な監視が可能でき、高時間分解能のリアルタイムでの SCN における概日時計遺伝子の転写の長期観察のため。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1408px;" width="1408">
	<tbody>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:627px;">KOD Plus Neo</td>
			<td style="width:403px;">TOYOBO</td>
			<td style="width:133px;">KOD-401</td>
			<td style="width:245px;">Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">pVENUS-N1</td>
			<td>addgene</td>
			<td>#61854</td>
			<td>Plasmid</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">pcDNA3.3_d2eGFP</td>
			<td>addgene</td>
			<td>#26821</td>
			<td>Plasmid</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;">pAAV-EF1a-double floxed-hChR2(H134R)-mCherry-WPRE-HGHpA</td>
			<td>addgene</td>
			<td>#20297</td>
			<td>Plasmid</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">MluI</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>FD0564</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">EcoRI</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>FD0274</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Gibson Assembly Mix</td>
			<td>NEB</td>
			<td>E2611s</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Lipofectamine 2000</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>12566014</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Syringe Filter</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>SLHV033RS</td>
			<td>0.45&#160;&#181;m&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">HiTrap heparin columns</td>
			<td>gelifesciences</td>
			<td>17-0406-01</td>
			<td>1 mL&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Amicon ultra-4 centrifugal filter</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>&#160;UFC810024</td>
			<td>100,000 MWCO</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Benzonase nuclease</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E1014</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Sodium deoxycholate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D5670</td>
			<td>Make fresh solution for each batch</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">mouse stereotaxic apparatus</td>
			<td>B&#38;E TEKSYSTEMS LTD</td>
			<td>#SR-5M/6M</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">pentobarbital</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>#1507002</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">mouse stereotaxic apparatus</td>
			<td>B&#38;E TEKSYSTEMS LTD</td>
			<td>#SR-5M/6M</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Hydrogen peroxide solution</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>#216763</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Optical Fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FT200EMT</td>
			<td>0.39 NA, &#216;200 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">microsyringe pump</td>
			<td>Nanoliter 2000 Injector, WPI</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">ceramic ferrule</td>
			<td>Shanghai Fiblaser</td>
			<td></td>
			<td>230&#8201;&#956;m I.D., 2.5 mm O.D.</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Gene Observer</td>
			<td>BiolinkOptics</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo monitoring of circadian clock gene expression in the mouse suprachiasmatic nucleus using fluorescence reporters

この手法では、遺伝子組換えアデノ随伴ウイルスを用いた遺伝子レポーターの正確な配信を介した光ファイバー蛍光録音を組み合わせたものです。自由行動マウスの視交叉上核 (SCN) のCry1、時計遺伝子の転写リズムを記録するこの新しい使いやすい体内蛍光監視システムが開発されました。これを行うには、 Cry1転写蛍光レポーターはように設計されアデノ随伴ウイルスにパッケージ化します。精製、濃縮されたウイルスは、マウスの脳の表面に固定し、光ファイバーの挿入に続いて SCN に注入されました。動物は彼らの家のケージに返され、記者表現を確保するため 1 月手術後の回復期間を許可しました。蛍光生体内で私たちの機関で構築されたシステムの監視を介してマウスを自由に移動で、記録されました。生体内で記録システム、488 nm のレーザー光を分割と同等の力の 4 つのレーザー励起出力 1 × 4 のビーム ・ スプリッターと結合されていました。このセットアップでは、同時に 4 匹の動物から記録することができました。放出される蛍光信号の各は、光電子増倍管とデータ集録カード経由で集められました。対照的に概日時計記録技術体内前生物発光にこの蛍光体内の記録システムにライト サイクルにおける概日時計遺伝子の発現の録音を許可します。

Cry1の蛍光レポーターの設計は、図 1 aのショーだった。上記、500 の詳細なアプローチを使用して下さい rAAV P - intron336-(Cry1) の nL 金星-NLS-D2 アダルト マウスの SCN に正常に注入された、堅牢な金星式 (図 1 b、1 C) を展示します。12/12 h ライト/ダーク (LD) と暗い/暗い (DD) 条件 (図 2</stron...

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In Vivo Monitoring of Circadian Clock Gene Expression in the Mouse Suprachiasmatic Nucleus Using Fluorescence Reporters

この新しく開発された蛍光ベースの技術は、リアルタイムで、高時間分解能でマウスを自由に移動を視交叉上核 (SCN) における概日時計遺伝子の転写の長期監視できます。

生体内で蛍光レポーターを使用してマウス視交叉上核における時計遺伝子発現のモニタリング

This technique combines optical fiber mediated fluorescence recordings with the precise delivery of recombinant adeno-associated virus based gene ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

In Vivo Monitoring of Circadian Clock Gene Expression in the Mouse Suprachiasmatic Nucleus Using Fluorescence Reporters

Slice Preparation, Organotypic Tissue Culturing and Luciferase Recording of Clock Gene Activity in the Suprachiasmatic Nucleus

スライスの準備、器官組織培養と視交叉上核における時計遺伝子の活動のルシフェラーゼ記録

A central circadian (~24 hr) clock coordinating daily rhythms in physiology and behavior resides in the suprachiasmatic nucleus (SCN) located in the ...

Spinal Cord Electrophysiology II: Extracellular Suction Electrode Fabrication

脊髄電気生理学II：細胞外吸引電極の作製

Development of neural circuitries and locomotion can be studied using neonatal rodent spinal cord central pattern generator (CPG) behavior. We demonstrate ...

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

によるマウス網膜神経節細胞のトランスフェクション in vivoでエレクトロポレーション

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural ...

Non-Laser Capture Microscopy Approach for the Microdissection of Discrete Mouse Brain Regions for Total RNA Isolation and Downstream Next-Generation Sequencing and Gene Expression Profiling

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トータルRNAの単離およびダウンストリーム次世代シーケンシングと遺伝子発現プロファイリングのための離散マウスの脳領域のマイクロダイセクションのための非レーザーキャプチャー顕微鏡のアプローチ

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開発神​​経上皮における細胞挙動の高解像度のライブイメージング

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Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents

げっ歯類におけるランニングホイール活動の概日リズムの記録および分析

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, ...

Micromanipulation of Gene Expression in the Adult Zebrafish Brain Using Cerebroventricular Microinjection of Morpholino Oligonucleotides

モルホリノオリゴヌクレオチドの脳室マイクロインジェクションを使用した大人のゼブラフィッシュ脳における遺伝子発現のマイクロマニピュレーション

Manipulation of gene expression in tissues is  required to perform functional studies. In this paper, we demonstrate the  cerebroventricular ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Calcium Imaging of Suprachiasmatic Nucleus Neurons

同時電気生理学的記録および視交叉上核ニューロンのカルシウムイメージング

Simultaneous electrophysiological and fluorescent imaging recording methods were used to study the role of changes of membrane potential or current in ...

Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

視床前核の脳深部刺激後のラット海馬における遺伝子発現の変化の解析

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...