Name: microinjection of dna into eyebuds in xenopus laevis embryos and imaging of gfp expressing optic axonal arbors in intact, living xenopus tadpoles
Uploaded: 2019-09-04T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microinjection of DNA into Eyebuds in Xenopus laevis Embryos and Imaging of GFP Expressing Optic Axonal Arbors in Intact, Living Xenopus Tadpoles at JoVE.com

Agradecemos a Touro University California College of Osteopathic Medicine por apoyar nuestra investigación. Reconocemos a estudiantes anteriores en el laboratorio (Esther Wu, Gregory Peng, Taegun Jin, John Lim) que ayudaron a implementar esta técnica de microinyección en nuestro laboratorio. Agradecemos a la Dra. Christine Holt, en cuyo laboratorio se desarrolló por primera vez esta técnica de microinyección/lipofección de ADN en embriones de Xenopus.

Todos los métodos descritos aquí han sido aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad Touro de California (Protocolo n.o TUCA003TE01X).
1. Obtención de embriones X. laevis
<ol><li>Obtener embriones X. laevis mediante el apareamiento natural de pares de ranas adultas masculinas y femeninas preparadas con gonadotropina coriónica humana (HCG), mediante la fertilización in vitro de óvulos derramados de ranas hembra adultas...

<ol>
	<li>Gibson, D. A., Ma, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+regulation+of+axon+branching+in+the+vertebrate+nervous+system.">Developmental regulation of axon branching in the vertebrate nervous system.</a> Development. 138 (2), 183-195 (2011).</li><li>Alsina, B., Vu, T., Cohen-Cory, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualizing+synapse+formation+in+arborizing+optic+axons+in+vivo:+dynamics+and+modulation+by+BDNF.">Visualizing synapse formation in arborizing optic axons in vivo: dynamics and modulation by BDNF.</a> Nature Neuroscience. 4 (11), 1093-1101 (2001).</li><li>Harris, W. A., Holt, C. E., Bonhoeffer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+axons+with+and+without+their+somata,+growing+to+and+arborizing+in+the+tectum+of+Xenopus+embryos:+a+time-lapse+video+study+of+single+fibres+in+vivo.">Retinal axons with and without their somata, growing to and arborizing in the tectum of Xenopus embryos: a time-lapse video study of single fibres in vivo.</a> Development. 101 (1), 123-133 (1987).</li><li>Sakaguchi, D. S., Murphey, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Map+formation+in+the+developing+Xenopus+retinotectal+system:+an+examination+of+ganglion+cell+terminal+arborizations.">Map formation in the developing Xenopus retinotectal system: an examination of ganglion cell terminal arborizations.</a> Journal of Neuroscience. 5 (12), 3228-3245 (1985).</li><li>Elul, T. M., Kimes, N. E., Kohwi, M., Reichardt, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=N-and+C-terminal+domains+of+&#946;-catenin,+respectively,+are+required+to+initiate+and+shape+axon+arbors+of+retinal+ganglion+cells+in+vivo.">N-and C-terminal domains of &#946;-catenin, respectively, are required to initiate and shape axon arbors of retinal ganglion cells in vivo.</a> Journal of Neuroscience. 23 (16), 6567-6575 (2003).</li><li>Wiley, A., 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=GSK-3&#946;+and+&#945;-catenin+binding+regions+of+&#946;-catenin+exert+opposing+effects+on+the+terminal+ventral+optic+axonal+projection.">GSK-3&#946; and &#945;-catenin binding regions of &#946;-catenin exert opposing effects on the terminal ventral optic axonal projection.</a> Developmental Dynamics. 237 (5), 1434-1441 (2008).</li><li>Jin, T., Peng, G., Wu, E., Mendiratta, S., Elul, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=N-terminal+and+central+domains+of+APC+function+to+regulate+branch+number,+length+and+angle+in+developing+optic+axonal+arbors+in+vivo.">N-terminal and central domains of APC function to regulate branch number, length and angle in developing optic axonal arbors in vivo.</a> Brain research. 1697, 34-44 (2018).</li><li>Marshak, S., Nikolakopoulou, A. M., Dirks, R., Martens, G. J., Cohen-Cory, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-autonomous+TrkB+signaling+in+presynaptic+retinal+ganglion+cells+mediates+axon+arbor+growth+and+synapse+maturation+during+the+establishment+of+retinotectal+synaptic+connectivity.">Cell-autonomous TrkB signaling in presynaptic retinal ganglion cells mediates axon arbor growth and synapse maturation during the establishment of retinotectal synaptic connectivity.</a> Journal of Neuroscience. 27 (10), 2444-2456 (2007).</li><li>Holt, C. E., Garlick, N., Cornel, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipofection+of+cDNAs+in+the+Embryonic+Vertebrate+Central+Nervous+System.">Lipofection of cDNAs in the Embryonic Vertebrate Central Nervous System.</a> Neuron. 4 (2), 203-214 (1990).</li><li>Ohnuma, S. I., Mann, F., Boy, S., Perron, M., Harris, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipofection+strategy+for+the+study+of+Xenopus+retinal+development.">Lipofection strategy for the study of Xenopus retinal development.</a> Methods. 28 (4), 411-419 (2002).</li><li>Joesch, M., Meister, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+neuronal+circuit+for+colour+vision+based+on+rod-cone+opponency.">A neuronal circuit for colour vision based on rod-cone opponency.</a> Nature. 532 (7598), 236-239 (2016).</li><li>Meyer, M. P., Smith, 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=Evidence+from+in+vivo+imaging+that+synaptogenesis+guides+the+growth+and+branching+of+axonal+arbors+by+two+distinct+mechanisms.">Evidence from in vivo imaging that synaptogenesis guides the growth and branching of axonal arbors by two distinct mechanisms.</a> Journal of Neuroscience. 26 (13), 3604-3614 (2006).</li><li>Li, X., Monckton, E. A., Godbout, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ectopic+expression+of+transcription+factor+AP-2&#948;+in+developing+retina:+effect+on+PSA-NCAM+and+axon+routing.">Ectopic expression of transcription factor AP-2&#948; in developing retina: effect on PSA-NCAM and axon routing.</a> Journal of Neurochemistry. 129 (1), 72-84 (2014).</li><li>Haas, K., Jensen, K., Sin, W. C., Foa, L., Cline, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+electroporation+in+Xenopus+tadpoles+in+vivo-from+single+cells+to+the+entire+brain.">Targeted electroporation in Xenopus tadpoles in vivo-from single cells to the entire brain.</a> Differentiation. 70 (4-5), 148-154 (2002).</li><li>Falk, J., 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=Electroporation+of+cDNA/Morpholinos+to+targeted+areas+of+embryonic+CNS+in+Xenopus.">Electroporation of cDNA/Morpholinos to targeted areas of embryonic CNS in Xenopus.</a> BMC Developmental Biology. 7, 107 (2007).</li><li>Sive, H. L., Grainger, R. M., Harland, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Early Development of Xenopus laevis: A Laboratory Manual. , (2000).</li><li>Nieuwkoop, P. D., Faber, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Normal table of Xenopus laevis (Daudin). , (1956).</li><li>Zahn, N., Levin, M., Adams, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Zahn+drawings:+new+illustrations+of+Xenopus+embryo+and+tadpole+stages+for+studies+of+craniofacial+development.">The Zahn drawings: new illustrations of Xenopus embryo and tadpole stages for studies of craniofacial development.</a> Development. 144 (15), 2708-2713 (2017).</li><li>Piper, M., Dwivedy, A., Leung, L., Bradley, R. S., Holt, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NF-protocadherin+and+TAF1+regulate+retinal+axon+initiation+and+elongation+in+vivo.">NF-protocadherin and TAF1 regulate retinal axon initiation and elongation in vivo.</a> Journal of Neuroscience. 28 (1), 100-105 (2008).</li><li>Dwivedy, A., Gertler, F. B., Miller, J., Holt, C. E., Lebrand, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ena/VASP+function+in+retinal+axons+is+required+for+terminal+arborization+but+not+pathway+navigation.">Ena/VASP function in retinal axons is required for terminal arborization but not pathway navigation.</a> Development. 134 (11), 2137-2146 (2007).</li><li>Leung, L. C., Harris, W. A., Holt, C. E., Piper, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NF-Protocadherin+Regulates+Retinal+Ganglion+Cell+Axon+Behaviour+in+the+Developing+Visual+System.">NF-Protocadherin Regulates Retinal Ganglion Cell Axon Behaviour in the Developing Visual System.</a> PLOS One. 10 (10), e0141290 (2015).</li><li>Lee, P. C., He, H. Y., Lin, C. Y., Ching, Y. T., Cline, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer+aided+alignment+and+quantitative+4D+structural+plasticity+analysis+of+neurons.">Computer aided alignment and quantitative 4D structural plasticity analysis of neurons.</a> Neuroinformatics. 11 (2), 249-257 (2013).</li></ol>

En este artículo, demostramos cómo expresar construcciones de ADN exógeno en un solo o pequeño número de neuronas ópticas y cómo crear imágenes individuales de GFP que expresan árboles axonales ópticos con señalización molecular normal y alterada en renacuajos vivos intactos de la rana X . laevis. También explicamos cómo reconstruir y cuantificar la morfología de GFP expresando árboles axonales ópticos a partir de imágenes capturadas in vivo. Para expresar plásmidos de ADN exógenos en un pequ...

Durante el desarrollo del sistema nervioso, axons de neuronas presinápticas navegan a través de diversas regiones del cerebro para llegar a sus áreas objetivo. Cuando los axons invaden sus tejidos diana, establecen conexiones sinápticas con las neuronas diana postsinápticas. En muchos tipos de neuronas, los axons aumentan el número y la extensión espacial de las conexiones sinápticas que pueden hacer mediante la elaboración de redes de ramas terminales o arbores1. La proyección retino-tectal de renacuajos de la rana acuática Xenopus laevis es un potente modelo de vertebrado para examinar los mecanismos subyacentes a la arborización terminal de axón y conectividad sináptica2,3,4 . Los árboles axonales ópticos individuales de expresión de GFP con señalización molecular normal y alterada se pueden observar directamente en renacuajos de Xenopus vivos5,6,7,8. Para expresar GFP solo o junto con versiones completas o truncadas de genes en un pequeño número de neuronas ópticas, utilizamos una técnica que implica microinyección/lipofección de ADN en los oculares de un día de edad Xenopus embriones9, 10. Esta técnica fue desarrollada originalmente para estudiar los mecanismos de búsqueda de trayectoria de axón óptico en los renacuajos del Xenopus jóvenes, y desde entonces ha sido aplicada por nosotros y otros para determinar los mecanismos moleculares autónomos de la célula subyacentes a la axón óptico arborización en renacuajos Xenopus 5,6,7,8,9,10.
Se han desarrollado técnicas alternativas para expresar genes exógenos en un pequeño número de neuronas ópticas en otras especies modelo, así como en X. laevis. Sin embargo, cada uno de estos enfoques presenta desafíos y limitaciones en comparación con la microinyección de REactivo de ADN/lipofección en los auriculares de embriones de Xenopus. En ratones, la transgénesis se puede utilizar para expresar genes en un pequeño número de neuronas ópticas, pero la generación de ratones transgénicos es costosa y consume mucho tiempo y ratones transgénicos a menudo presentan efectos secundarios indeseables11. El pez cebra transgénico que expresa genes exógenos en las neuronas ópticas también se puede crear inyectando plásmidos en embriones de etapa de escisión temprana12. Sin embargo, este proceso requiere la clonación de un promotor específico para expresar genes en un patrón de mosaico en neuronas ópticas en larvas de pez cebra12. La frecuencia de expresión del ADN exógeno en las neuronas ópticas en el pez cebra transgénico también es algo menor (<30%) en comparación con los renacuajos Xenopus que fueron microinyectados con ADN/reactivo liposomal (30-60%)12. En ovo electroporation también se ha utilizado para expresar genes en pequeños números de neuronas ópticas en polluelos13. Sin embargo, este procedimiento no ha caracterizado completamente los mecanismos que establecen proyecciones ópticas porque la arborización del axón óptico no se puede imaginar en embriones de polluelos vivos intactos. Por último, varios laboratorios han utilizado la electroporación para transfectar genes en un pequeño número de neuronas ópticas en Xenopus tadpoles14,15. Sin embargo, la electroporación requiere la optimización de equipos y protocolos (estimulador, electrodos, patrones espaciales y temporales de pulsos de onda) más allá de la utilizada para la microinyección de ADN/lipofección reactivo en los oculares de embriones Xenopus.
Nosotros y otros utilizamos anteriormente la técnica de microinyección/lipofección de ADN en los oculares de embriones Xenopus para determinar los mecanismos de señalización autónoma celular que establecen la arborización del axón óptico5,6, 7 , 8. Inicialmente utilizamos este enfoque para diseccionar las funciones de la proteína adaptadora de Cadherin y Wnt en la arborización óptica axonal en Xenopus tadpoles5,6. En un estudio, mostramos que se requiere la unión de la catenina a la catenina y a la PDZ, respectivamente, para iniciar y dar forma a los árboles axonales ópticos in vivo5. En un segundo informe, demostramos que los dominios de unión de catenina para la catenina y gSK-3o modulan de forma opuesta los patrones de proyección de los árboles axonales ventrales ópticos6. Más recientemente, identificamos roles para el factor Wnt, adenomatous poliposis coli (APC), en la regulación de las características morfológicas de los árboles axonales ópticos en Xenopus tadpoles7. Al co-expresar los dominios N-terminal y central de APC que modulan la estabilidad de la catenina y la organización del microtúbulos junto con la GFP en neuronas ópticas individuales, determinamos roles compartidos y distintos para estos dominios de interacción de APC en el número de rama, longitud, y el ángulo en los árboles axonales ópticos in vivo7. Otro laboratorio utilizó la técnica de microinyección/lipofección para determinar los roles autónomos celulares para la señalización por el receptor BDNF, TrkB, en los árboles axonales ópticos en xenopus renacuajos8. Este grupo mostró que la expresión de una ramificación dominante-negativa TrkB perturbado y maduración sináptica en los árboles de axón óptico individuales in vivo8. En general, la técnica de lipofección en Xenopus ya ha iluminado los roles específicos de diferentes genes en la ramificación de axón óptico en el entorno nativo.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3.5&#34; Micropipettes</td>
			<td>Drummond Scientific</td>
			<td>3-000-203 - G/X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#956;-manager software (Version )</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>www.micro-manager.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CCD camera</td>
			<td>Scion Corporation</td>
			<td>CFW-1312 M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chorulon (Human Chorionic Gonadotropin)</td>
			<td>AtoZ Vet Supply</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cysteine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>168149-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DOTAP</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>11202375001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont Forceps #5</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11250-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eclipse E800 epifluoresence microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Objectives: Nikon Plan Apo 20X/0.75, Nikon Plan Fluor 40/0.75</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GNU Image Manipulation Program (Version 2.10.10)</td>
			<td>GIMP</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Illustrator (2017 Creative Cloud)</td>
			<td>Adobe</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image J (Version 1.46r)</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microfil</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>MF 34G-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micromanipulator with universal adaptor and support base</td>
			<td>Drummond Scientific</td>
			<td>3-000-024-R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3-000-025-SB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3-000-024-A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette Puller</td>
			<td>Sutter Instrument</td>
			<td>P-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniprep Kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>27104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motorized z-stage</td>
			<td>Applied Scientific Instrumentation</td>
			<td>MFC-2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanoject II injector</td>
			<td>Drummond Scientific</td>
			<td>3-000-204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Powerpoint (Version 15.31)</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xenopus laevis embryos</td>
			<td>Nasco</td>
			<td>LM00490</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microinjection of dna into eyebuds in xenopus laevis embryos and imaging of gfp expressing optic axonal arbors in intact, living xenopus tadpoles

La proyección visual primaria de renacuajos de la rana acuática Xenopus laevis sirve como un excelente sistema modelo para el estudio de mecanismos que regulan el desarrollo de la conectividad neuronal. Durante el establecimiento de la proyección retino-tectal, los axónicos ópticos se extienden desde el ojo y navegan a través de regiones distintas del cerebro para llegar a su tejido objetivo, el tectum óptico. Una vez que los axons ópticos entran en el tectum, elaboran árboles terminales que funcionan para aumentar el número de conexiones sinápticas que pueden hacer con las interneuronas objetivo en el tectum. Aquí, describimos un método para expresar la codificación del ADN de la proteína fluorescente verde (GFP), y construcciones genéticas de ganancia y pérdida de función, en neuronas ópticas (células ganglionares retinianas) en embriones de Xenopus. Explicamos cómo microinyectar un reactivo combinado de ADN/lipofección en los eyebudsdes de un día de edad, de modo que los genes exógenos se expresan en un solo o pequeño número de neuronas ópticas. Mediante el etiquetado de genes con GFP o co-inyección con un plásmido GFP, los árboles axonales terminales de neuronas ópticas individuales con señalización molecular alterada se pueden imaginar directamente en cerebros de renacuajos de Xenopus intactos y vivos varios días más tarde, y su morfología se puede cuantificar. Este protocolo permite la determinación de mecanismos moleculares autónomos celulares que subyacen al desarrollo de la arborización de axón óptico in vivo.

El protocolo descrito en este artículo produce una tasa de éxito de 30-60% de embriones xenopus inyectados que expresan GFP (solo o junto con construcciones de ADN adicionales) en uno a diez árboles axonales ópticos. En la Figura 3,mostramos imágenes confocales representativas de GFP expresando el control y los árboles axonales ópticos mutantes en renacuajos Xenopus intactos de nuestro estudio publicado recientemente7. Para este estudio, clona...

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Microinjection of DNA into Eyebuds in Xenopus laevis Embryos and Imaging of GFP Expressing Optic Axonal Arbors in Intact, Living Xenopus Tadpoles

Este protocolo tiene como objetivo demostrar cómo microinyectar una mezcla de ADN/DOTAP en los auriculares de embriones Xenopus laevis de un día de edad, y cómo imagen y reconstrucción de proteínafluorescentes verdes individuales (GFP) expresando árboles axonales ópticos en intactos, los renacuajos vivos de Xenopus.

Microinyección de ADN en los oculares en embriones de Xenopus laevis e imágenes de gFP que expresan los árboles axonales ópticos en los renacuajos de Xenopus vivos

The primary visual projection of tadpoles of the aquatic frog Xenopus laevis serves as an excellent model system for studying mechanisms that regulate the ...

En este video, demostramos cómo expresar construcciones de ADN exógenos en neuronas ópticas y cómo hacer una imagen de los árboles axonales ópticos individuales que expresan GFP en renacuajos Xenopus laevis intactos y vivos. Se trata de un procedimiento sencillo y barato para la transgénesis transitoria específica de células que permite determinar la función del gen autónomo celular en los árboles axonales ópticos individuales, desarrollándose en un sistema de modelo de vertebrado vivo. Demostrando el procedimiento seremos yo, Sophia Dao, Asistente de Investigación, y la Dra. Tamira Elul, Investigadora Principal de Laboratorio.Para empezar, recorte suavemente la punta de una pipeta micro capilar de vidrio tirado con fórceps finos. Rellene la pipeta micro capilar de vidrio con aceite mineral utilizando un MICROFIL de tal manera que aparezca una pequeña gota de aceite mineral en la punta recortada de la micro pipeta. Llene la pipeta micro capilar de vidrio a mitad de camino con aceite mineral.En un inyector, expulse el émbolo hasta la mitad y cargue la pipeta micro capilar de vidrio tirado en el soporte de inyección. A continuación, extienda el émbolo en toda su extensión para confirmar que la pipeta micro capilar está fuertemente unida al inyector y no se mueve con la extensión del émbolo. Transfiera una gota de tres microlitros de la mezcla de ADN/DOTAP a una hoja cuadrada de papel de parafina de una pulgada.Bajo un microscopio de disección estéreo, mueva la punta de la pipeta micro capilar de vidrio a la gota de ADN/DOTAP. Utilice la opción de llenado en el aparato de inyección, succiona lentamente la gota de ADN/DOTAP en la pipeta micro capilar de vidrio. El límite entre el aceite mineral y la solución DNA/DOTAP es visible en la pipeta micro capilar de vidrio debido a la ligera opacidad de la solución DNA/DOTAP.Si es necesario, deje de llenar periódicamente la pipeta micro capilar para permitir que se recalibra la presión en la pipeta micro capilar de vidrio. En primer lugar, en un plato Petri de 10 mililitros lleno de MMR 0,1X, des-vitellinize manualmente 10 etapa 20 a 24 embriones Xenopus con fórceps finos. Sujete el sobre de la vitellina en la cintura para evitar dañar los embriones.Con fórceps en la mano izquierda y derecha del experimentador, haga estallar la burbuja del sobre de la vitellina y libere el embrión del sobre de la vitellina. Tenga cuidado de no lesionar los embriones al extraer el sobre de la vitellina. A continuación, utilice una pipeta de transferencia de plástico con una punta cortada para transferir de cinco a 10 etapas des vitelinizadas 22 a 24 embriones a un plato Petri de 10 mililitros lleno de 1X MMR.Bajo un microscopio estéreo, agarre uno de los embriones des vilitenizados en la placa Petri con fórceps y organice el embrión de manera que su polo anterior se apunte hacia arriba en el campo de visión. A continuación, orientar el embrión de modo que se acueste lateralmente y uno de sus cogollos del ojo izquierdo a derecho está mirando hacia arriba. Sostenga el embrión con los fórceps en la mano no dominante del experimentador y con la mano dominante del experimentador, introduzca la punta de la micro pipeta de vidrio del lado ventral o dorsal justo debajo de la epidermis en el yema del ojo.Inyectar entre 70 y 210 nanolitros de la solución DNA/DOTAP. A continuación, gire el embrión y realice la misma microinyección en el otro brote del ojo en el lado contralateral del embrión. Inyectar ambos cogollos de seis a 10 embriones en cada experimento.Después de la microinyección, almacene los embriones en un plato de Petri con 1X MMR durante aproximadamente 30 minutos para facilitar la cicatrización de la herida. Después de 30 minutos, transfiera los embriones inyectados con una pipeta de transferencia de plástico a una solución DE MMR 0.1X con 0.001%agente blanqueador feniltiocarbamida para reducir la pigmentación. Cubra el plato de Petri con una tapa para cultivar los embriones durante aproximadamente cinco días hasta que los embriones se hayan convertido en renacuajos en las etapas 46 a 47.Este protocolo produce una tasa de éxito de 30 a 60% de los embriones Xenopus inyectados que expresan GFP en uno a 10 árboles axonales ópticos. Las imágenes confocales representativas de GFP muestran el control expreso y los árboles axonales ópticos mutantes en los renacuajos Xenopus intactos. Dos mutantes de dominio de APC, APCNTERM y APBbeta-cat fueron clonados en plásmidos pCS2.Se reconstruyeron imágenes de la serie Z de control GFP y árboles axonales ópticos mutantes APC. Las gráficas del número de ramas, la longitud total de la rama del árbol y la longitud media de la rama confirman las diferencias observadas entre el control y el mutante APC que expresa los árboles axonales. Las gráficas de dispersión adicionales del número de ramas frente a la longitud media de la rama con las líneas de regresión muestran la correlación inversa entre estos parámetros y los arboresales axonales ópticos que expresan los dominios APC.La punta de la pipeta micro capilar debe insertarse correctamente muy superficialmente en el capullo del ojo para que la epidermis gris que sobresalía del yema del ojo se hinche durante cada micro inyección. Este procedimiento se puede utilizar para etiquetar y alterar la función genética específica en las neuronas ópticas mientras se evalúa el crecimiento, la focalización y la ramificación de los axones de estas neuronas ópticas. Esta técnica de microinyección y lipofección del ADN ha permitido a los investigadores de la neurobiología del desarrollo estudiar mecanismos moleculares autónomos celulares que regulan la arborización óptica de axón en renacuajos Xenopus laevis intactos y vivos.

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Microinjection of DNA into Eyebuds in Xenopus laevis Embryos and Imaging of GFP Expressing Optic Axonal Arbors in Intact, Living Xenopus Tadpoles

Manipulation and In Vitro Maturation of Xenopus laevis Oocytes, Followed by Intracytoplasmic Sperm Injection, to Study Embryonic Development

Manipulation and In Vitro Maturation of Xenopus laevis Oocytes, Followed by Intracytoplasmic Sperm Injection, to Study Embryonic Development

La manipulación y<em&gt; In Vitro</em&gt; La maduración de<em&gt; Xenopus laevis</em&gt; Los ovocitos, seguido de inyección intracitoplasmática de espermatozoides, para estudiar el desarrollo embrionario

Amphibian eggs have been widely used to study embryonic development. Early embryonic development is driven by maternally stored factors accumulated during ...

Investigación

Biología del Desarrollo

Genome-wide Snapshot of Chromatin Regulators and States in Xenopus Embryos by ChIP-Seq

Genome-wide Snapshot of Chromatin Regulators and States in Xenopus Embryos by ChIP-Seq

Instantánea de todo el genoma de los Reguladores de la cromatina y los Estados en<em&gt; Xenopus</em&gt; Los embriones por chip-Sec

The recruitment of chromatin regulators and the assignment of chromatin states to specific genomic loci are pivotal to cell fate decisions and tissue and ...

Using Confocal Analysis of Xenopus laevis to Investigate Modulators of Wnt and Shh Morphogen Gradients

Using Confocal Analysis of Xenopus laevis to Investigate Modulators of Wnt and Shh Morphogen Gradients

Uso del análisis confocal de<em&gt; Xenopus laevis</em&gt; Encargado de investigar moduladores de Wnt y Shh morfógeno Degradados

This protocol describes a method to visualise ligands distributed across a field of cells. The ease of expressing exogenous proteins, together with the ...

Technique to Target Microinjection to the Developing Xenopus Kidney

Technique to Target Microinjection to the Developing Xenopus Kidney

Técnica de microinyección a Target a los países en desarrollo<em&gt; Xenopus</em&gt; riñón

The embryonic kidney of Xenopus&#160;laevis (frog), the pronephros, consists of a single nephron, and can be used as a model for kidney disease. Xenopus ...

Visualization and Quantitative Analysis of Embryonic Angiogenesis in Xenopus tropicalis

Visualization and Quantitative Analysis of Embryonic Angiogenesis in Xenopus tropicalis

Visualización y análisis cuantitativo de la angiogénesis embrionaria<em&gt; Xenopus tropicalis</em

Blood vessels supply oxygen and nutrients throughout the body, and the formation of the vascular network is under tight developmental control. The ...

Induction of Hypoxia in Living Frog and Zebrafish Embryos

Inducción de la hipoxia en los sapos vivos y los embriones de pez cebra

Here, we introduce a novel system for hypoxia induction, which we developed to study the effects of hypoxia in aquatic organisms such as frog and ...

Single-cell Photoconversion in Living Intact Zebrafish

Sola célula Photoconversion en pez cebra intacto de la vida

Animal and plant tissue is composed of distinct populations of cells. These cells interact over time to build and maintain the tissue and can cause ...

Fluorescent Calcium Imaging and Subsequent In Situ Hybridization for Neuronal Precursor Characterization in Xenopus laevis

Fluorescent Calcium Imaging and Subsequent In Situ Hybridization for Neuronal Precursor Characterization in Xenopus laevis

Imágenes fluorescentes de calcio y posterior hibridación in situ para la caracterización de precursores neuronales en Xenopus laevis

Spontaneous intracellular calcium activity can be observed in a variety of cell types and is proposed to play critical roles in a variety of physiological ...

Analysis of Transforming Growth Factor &#223; Family Cleavage Products Secreted Into the Blastocoele of Xenopus laevis Embryos

Analysis of Transforming Growth Factor &#223; Family Cleavage Products Secreted Into the Blastocoele of Xenopus laevis Embryos

Análisis de los productos de escisión familiar del factor de crecimiento transformador ß secretados en el blastocoele de los embriones de Xenopus laevis

The two arms of the Transforming Growth Factor &#223; (Tgf&#223;) superfamily, represented by Tgf&#223;/Nodal or Bone morphogenetic protein (Bmp) ligands, ...

Generación de degeneración retiniana para investigar estrategias de reparación celular en xenopus

Generating Retinal Injury Models in Xenopus Tadpoles

Autor destacado: Explorando los mecanismos de regeneración de la retina en la rana Xenopus 

Generación de modelos de lesiones retinianas en renacuajos de Xenopus

Retinal neurodegenerative diseases are the leading causes of blindness. Among numerous therapeutic strategies being explored, stimulating self-repair ...