Name: single cell analysis of transcriptionally active alleles by single molecule fish
Uploaded: 2020-09-20T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Single Cell Analysis Of Transcriptionally Active Alleles By Single Molecule FISH at JoVE.com

MAM, FS ve MGM NIEHS (Proje 4, P42ES027704, PI, Rusyn) tarafından finanse edilmektedir. MAM, FS, RMM, MGM ve PKS, CPRIT tarafından finanse edilen GCC İleri Mikroskopi ve Görüntü Bilişim Merkezi (RP170719) tarafından desteklenmektedir. Görüntüleme ayrıca Baylor College of Medicine'daki Entegre Mikroskopi Çekirdeği tarafından NIH (DK56338 ve CA125123), CPRIT (RP150578), Dan L. Duncan Kapsamlı Kanser Merkezi ve John S. Dunn Gulf Coast Kimyasal Genomik Konsorsiyumu tarafından desteklenmektedir.

En iyi sonuçları elde etmek için, bu protokolün ıslak laboratuvar kısmı tüm adımlarda standart RNase içermeyen önlemler gerektirir. Örneğin, filtrelenmiş pipet uçları, steril kaplar ve RNase içermeyen tamponların kullanımı oldukça teşvik edilir. Özellikle düşük bolluk hedef RNA'ları için vanadyl ribononcleoside kompleksleri gibi RNaz inhibitörlerinin kullanılması da önerilir.
1. Hücre kültürü ve deneysel kurulum
<ol><li>Bir T75 doku kült?...

<ol>
	<li>Russell, P. J. <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:+Transcription.">Gene Expression: Transcription.</a> iGenetics: A Mendelian Approach. , 331-352 (2006).</li><li>Darnell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variety+in+the+level+of+gene+control+in+eukaryotic+cells.">Variety in the level of gene control in eukaryotic cells.</a> Nature. 297, 365-371 (1982).</li><li>K&#246;hler, A., Hurt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exporting+RNA+from+the+nucleus+to+the+cytoplasm.">Exporting RNA from the nucleus to the cytoplasm.</a> Nature Reviews Molecular Cell Biology. 8, 761-773 (2007).</li><li>Kolodziejczyk, A. A., Kim, J. K., Svensson, V., Marioni, J. C., Teichmann, 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=The+Technology+and+Biology+of+Single-Cell+RNA+Sequencing.">The Technology and Biology of Single-Cell RNA Sequencing.</a> Molecular Cell. 58, 610-620 (2015).</li><li>Shah, S., Lubeck, E., Zhou, W., Cai, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+Transcription+Profiling+of+Single+Cells+Reveals+Spatial+Organization+of+Cells+in+the+Mouse+Hippocampus.">In situ Transcription Profiling of Single Cells Reveals Spatial Organization of Cells in the Mouse Hippocampus.</a> Neuron. 92, 342-357 (2016).</li><li>Halpern, K. B., 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=Bursty+Gene+Expression+in+the+Intact+Mammalian+Liver.">Bursty Gene Expression in the Intact Mammalian Liver.</a> Molecular Cell. 58, 147-156 (2015).</li><li>Stossi, F., 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=Estrogen-induced+transcription+at+individual+alleles+is+independent+of+receptor+level+and+active+conformation+but+can+be+modulated+by+coactivators+activity.">Estrogen-induced transcription at individual alleles is independent of receptor level and active conformation but can be modulated by coactivators activity.</a> Nucleic Acids Research. 48, 1800-1810 (2020).</li><li>Coassin, S. R., Orjalo, A. V., Semaan, S. J., Johansson, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+Detection+of+Nuclear+and+Cytoplasmic+RNA+Variants+Utilizing+Stellaris+RNA+Fluorescence+In+situ+Hybridization+in+Adherent+Cells.">Simultaneous Detection of Nuclear and Cytoplasmic RNA Variants Utilizing Stellaris RNA Fluorescence In situ Hybridization in Adherent Cells.</a> Methods in Molecular Biology. 1211, 189-199 (2014).</li><li>Gall, J. G., Pardue, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+and+detection+of+RNA-DNA+hybrid+molecules+in+cytological+preparations.">Formation and detection of RNA-DNA hybrid molecules in cytological preparations.</a> Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America. 63, 378-383 (1969).</li><li>Bauman, J. G., Wiegant, J., Borst, P., van Duijn, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+fluorescence+microscopical+localization+of+specific+DNA+sequences+by+in+situ+hybridization+of+fluorochrome+labelled+RNA.">A new method for fluorescence microscopical localization of specific DNA sequences by in situ hybridization of fluorochrome labelled RNA.</a> Experimental Cell Research. 128, 485-490 (1980).</li><li>Singer, R. H., Ward, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actin+gene+expression+visualized+in+chicken+muscle+tissue+culture+by+using+in+situ+hybridization+with+biotinated+nucleotide+analog.">Actin gene expression visualized in chicken muscle tissue culture by using in situ hybridization with biotinated nucleotide analog.</a> Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America. 79, 7331-7335 (1982).</li><li>Femino, A. M., Fay, F. S., Fogarty, K., Singer, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+single+RNA+transcripts+in+situ.">Visualization of single RNA transcripts in situ.</a> Science. 280, 585-590 (1998).</li><li>Raj, A., van den Bogaard, P., Rifkin, S. A., van Oudenaarden, A., Tyagi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+individual+mRNA+molecules+using+multiple+singly+labeled+probes.">Imaging individual mRNA molecules using multiple singly labeled probes.</a> Nature Methods. 5, 877-879 (2008).</li><li>Orjalo, A. V., Johansson, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stellaris+RNA+Fluorescence+In+situ+Hybridization+for+the+Simultaneous+Detection+of+Immature+and+Mature+Long+Noncoding+RNAs+in+Adherent+Cells.">Stellaris RNA Fluorescence In situ Hybridization for the Simultaneous Detection of Immature and Mature Long Noncoding RNAs in Adherent Cells.</a> Methods in Molecular Biology. 1402, 119-134 (2016).</li><li>Johnson, C. V., Singer, R. H., Lawrence, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+3+Fluorescent+Detection+of+Nuclear+RNA+and+DNA:+Implications+for+Genome+Organization.">Chapter 3 Fluorescent Detection of Nuclear RNA and DNA: Implications for Genome Organization.</a> Methods in Cell Biology. 35, 73-99 (1991).</li><li>Levsky, J. M., Singer, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+in+situ+hybridization:+Past,+present+and+future.">Fluorescence in situ hybridization: Past, present and future.</a> Journal of Cell Science. 116, 2833-2838 (2003).</li><li>Wang, F., 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=RNAscope:+A+novel+in+situ+RNA+analysis+platform+for+formalin-fixed,+paraffin-embedded+tissues.">RNAscope: A novel in situ RNA analysis platform for formalin-fixed, paraffin-embedded tissues.</a> Journal of Molecular Diagnostics. 14, 22-29 (2012).</li><li>Stossi, F., 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=Defining+estrogenic+mechanisms+of+bisphenol+A+analogs+through+high+throughput+microscopy-based+contextual+assays.">Defining estrogenic mechanisms of bisphenol A analogs through high throughput microscopy-based contextual assays.</a> Chemistry and Biology. 21, 743-753 (2014).</li><li>Szafran, A. T., Stossi, F., Mancini, M. G., Walker, C. L., Mancini, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+properties+of+non-estrogenic+substituted+bisphenol+analogs+using+high+throughput+microscopy+and+image+analysis.">Characterizing properties of non-estrogenic substituted bisphenol analogs using high throughput microscopy and image analysis.</a> PLoS One. 12, 1-19 (2017).</li><li>Rae, J. 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=GREB1+is+a+critical+regulator+of+hormone+dependent+breast+cancer+growth.">GREB1 is a critical regulator of hormone dependent breast cancer growth.</a> Breast Cancer Research and Treatment. 92, 141-149 (2005).</li><li>Heldring, N., 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=Estrogen+receptors:+How+do+they+signal+and+what+are+their+targets.">Estrogen receptors: How do they signal and what are their targets.</a> Physiological Reviews. 87, 905-931 (2007).</li><li>Hah, N., 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=A+rapid,+extensive,+and+transient+transcriptional+response+to+estrogen+signaling+in+breast+cancer+cells.">A rapid, extensive, and transient transcriptional response to estrogen signaling in breast cancer cells.</a> Cell. 145, 622-634 (2011).</li><li>Kadam, P., Bhalerao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sample+size+calculation.">Sample size calculation.</a> International Journal of Ayurveda Research. 1, 55-57 (2010).</li><li>Kocanova, 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=Activation+of+estrogen-responsive+genes+does+not+require+their+nuclear+co-localization.">Activation of estrogen-responsive genes does not require their nuclear co-localization.</a> PLoS Genetics. 6, (2010).</li><li>Shaffer, S. M., Wu, M. T., Levesque, M. J., Raj, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turbo+FISH:+A+Method+for+Rapid+Single+Molecule+RNA+FISH.">Turbo FISH: A Method for Rapid Single Molecule RNA FISH.</a> PLoS One. 8, (2013).</li><li>Kim, S. O., Kim, J., Okajima, T., Cho, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+of+paraformaldehyde-treated+individual+cells+investigated+by+atomic+force+microscopy+and+scanning+ion+conductance+microscopy.">Mechanical properties of paraformaldehyde-treated individual cells investigated by atomic force microscopy and scanning ion conductance microscopy.</a> Nano Convergence. 4, (2017).</li><li>Shieh, T. 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=Application+of+ribonucleoside+vanadyl+complex+(RVC)+for+developing+a+multifunctional+tissue+preservative+solution.">Application of ribonucleoside vanadyl complex (RVC) for developing a multifunctional tissue preservative solution.</a> PLoS One. 13, 1-14 (2018).</li><li>Waters, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+and+precision+in+quantitative+fluorescence+microscopy.">Accuracy and precision in quantitative fluorescence microscopy.</a> Journal of Cell Biology. 185, 1135-1148 (2009).</li><li>Vinegoni, C., Feruglio, P. F., Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+dynamic+range+fluorescence+imaging.">High dynamic range fluorescence imaging.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 25, (2019).</li><li>Tam, R., Shopland, L. S., Johnson, C. V., McNeil, J. A., Lawrence, J. B. <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+RNA+FISH+for+visualizing+gene+expression+and+nuclear+architecture.">Application of RNA FISH for visualizing gene expression and nuclear architecture.</a> FISH: A Practical Approach. , 93-117 (2002).</li><li>Jonkman, J., Brown, C. M., Wright, G. D., Anderson, K. I., North, 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=Tutorial:+guidance+for+quantitative+confocal+microscopy.">Tutorial: guidance for quantitative confocal microscopy.</a> Nature Protocols. , (2020).</li><li>Trcek, T., 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=Single-mRNA+counting+using+fluorescent+in+situ+hybridization+in+budding+yeast.">Single-mRNA counting using fluorescent in situ hybridization in budding yeast.</a> Nature Protocols. 7, 408-419 (2012).</li><li>Kwon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+fluorescence+in+situ+hybridization:+Quantitative+imaging+of+single+RNA+molecules.">Single-molecule fluorescence in situ hybridization: Quantitative imaging of single RNA molecules.</a> BMB Reports. 46, 65-72 (2013).</li><li>Sibarita, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deconvolution+microscopy.">Deconvolution microscopy.</a> Advcances in Biochemical Engineering/Biotechnology. 95, 201-243 (2005).</li><li>Takei, Y., Shah, S., Harvey, S., Qi, L. S., Cai, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+Dynamic+Imaging+of+Genomic+Loci+by+Combined+CRISPR+Imaging+and+DNA+Sequential+FISH.">Multiplexed Dynamic Imaging of Genomic Loci by Combined CRISPR Imaging and DNA Sequential FISH.</a> Biophysical Journal. 112, 1773-1776 (2017).</li><li>Moffitt, J. R., Zhuang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RNA+Imaging+with+Multiplexed+Error-Robust+Fluorescence+in+situ+Hybridization+(MERFISH).">RNA Imaging with Multiplexed Error-Robust Fluorescence in situ Hybridization (MERFISH).</a> Methods in Enzymology. 572, 1-49 (2016).</li><li>Shah, 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=Dynamics+and+Spatial+Genomics+of+the+Nascent+Transcriptome+by+Intron+seqFISH.">Dynamics and Spatial Genomics of the Nascent Transcriptome by Intron seqFISH.</a> Cell. 174, 363-376 (2018).</li><li>Xia, C., Babcock, H. P., Moffitt, J. R., Zhuang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+detection+of+RNA+using+MERFISH+and+branched+DNA+amplification.">Multiplexed detection of RNA using MERFISH and branched DNA amplification.</a> Scientific Reports. 9, 1-13 (2019).</li><li>Lubeck, E., Coskun, A. F., Zhiyentayev, T., Ahmad, M., Cai, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+in+situ+RNA+profiling+by+sequential+hybridization.">Single-cell in situ RNA profiling by sequential hybridization.</a> Nature Methods. 11, 360-361 (2014).</li><li>Wang, G., Moffitt, J. R., Zhuang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+imaging+of+high-density+libraries+of+RNAs+with+MERFISH+and+expansion+microscopy.">Multiplexed imaging of high-density libraries of RNAs with MERFISH and expansion microscopy.</a> Scientific Reports. 8, (2018).</li><li>Wassie, A. T., Zhao, Y., Boyden, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expansion+microscopy:+principles+and+uses+in+biological+research.">Expansion microscopy: principles and uses in biological research.</a> Nature Methods. 16, 33-41 (2019).</li><li>Zimmerman, S. G., Peters, N. C., Altaras, A. E., Berg, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+RNA+ISH,+RNA+FISH+and+protein-RNA+double+labeling+(IF/FISH)+in+Drosophila+ovaries.">Optimized RNA ISH, RNA FISH and protein-RNA double labeling (IF/FISH) in Drosophila ovaries.</a> Nature Protocols. 8, 2158-2179 (2013).</li><li>Kochan, J., Wawro, M., Kasza, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+detection+of+mRNA+and+protein+in+single+cells+using+immunofluorescence-combined+single-molecule+RNA+FISH.">Simultaneous detection of mRNA and protein in single cells using immunofluorescence-combined single-molecule RNA FISH.</a> Biotechniques. 59, 209-221 (2015).</li></ol>

Açıklanan smFISH metodolojisi daha önce yayınlanan7, 12,14protokollerine dayanmaktadır. Bu protokolde, ıslak laboratuvardan (tohumlama yoğunluğu, sabitleme süresi, permeabilizasyon ve prob konsantrasyonu dahil) görüntüleme ve görüntü analizine kadar optimize edilen kritik adımları açıklıyoruz ve gen transkripsiyonunun tek hücreli analizini yapmak isteyen laboratuvarlar için tam bir deneysel boru hattı sağ...

Gen transkripsiyon ve çeviri, DNA dizisinden RNA'ya ve protein1'ekadar biyolojinin merkezi dogmasında yer alan iki ana süreçtir. Bu çalışmada transkripsiyon sırasında haberci RNA (mRNA) üretimine odaklanıyoruz. Nascent RNA molekülü hem kodlamayan intronları hem de kodlama eksonlarını içerir. Intronlar, mRNA ribozomlar üzerinde çeviri için sitoplazma hareket etmeden önce eş-transkripsiyonel olarak birlenir2,3.
Geleneksel olarak, mRNA ölçümü, RT-qPCR veya Kuzey şişkinliği gibi klasik tahlillerle hücrelerin toplu popülasyonlarında (yüzlerce ila milyon) gerçekleştirilir. Çok güçlü olsa da, bu yöntemler hücreden hücreye varyasyon (fenotipik heterojenlik), transkripsiyonel olarak aktif alellerin sayısının tanımlanması ve belki de daha da önemlisi mekansal bilgi eksikliği hakkında içgörü sağlamadıkları için sınırlıdır. Daha yakın zamanda, tek hücreli RNA dizilimine (RNAseq) izin sağlayan genom geniş teknolojileri görüntüleme yöntemleri ile sıralama4arasındaki boşluğu kapatmaya başladı. Bununla birlikte, RNAseq nispeten düşük algılama verimliliklerinden muzdariptir ve işleme adımları uzamsal bilgilerin tamamen kaybolmasına neden5. Tek hücreli RNAseq, izojenik hücre popülasyonu arasında fenotipik heterojenlik hakkında içgörüler sağlayabilse de, RNA floresan in situ hibridizasyon (RNA-FISH) mekansal düzeyde ve aletle bazında hedef gen ekspresyonunun daha eksiksiz bir şekilde araştırılmasını kolaylaştırabilir6,7.
RNA FISH, sabit hücrelerdeki hedef RNA moleküllerinin tespitini ve lokalizasyonunu sağlayan bir tekniktir. Daha önceki, zahmetli yöntemlerden farklı olarak, mevcut son teknoloji RNA-FISH, hedef RNA dizilerinin tamamlayıcısı olan ticari olarak mevcut nükleik asit problarını kullanır ve bu problar Watson-Crick tabaneşleştirmesi 8ile hedeflerine melezlenir. Erken yerinde hibridizasyon teknikleri, Gall ve Pardue tarafından 1969'da kurulan benzer bir protokolü içeriyordu, çünkü bir örnek özellikle bir hedef RNA9'amelezlenen nükleik asit probları ile işlendi. Başlangıçta test radyoaktif veya kolorimetrik algılama kullanılarak gerçekleştirildi; bununla birlikte, 1980'lerde, DNA FISH ve daha sonra RNA FISH'e floresan in situ hibridizasyon (FISH) protokollerinin geliştirilmesi, daha hassas tespite giden yolu ve çoklama potansiyelini10,11'e açtı.
RNA FISH'teki diğer gelişmeler, tek RNA moleküllerini (smFISH)12 , 13tespit etme ve ölçmeyeteneğineyolaçmıştır. Doğrudan algılama, probların kendilerinin floroforlarla etiket edildiği bir yöntemdir. SmFISH ile ilgili bir zorluk, floresan sinyallerin farklı, kırınım sınırlı noktalar olarak algılanmasını kolaylaştırmak için yeterli melezleme problarına / hedefine ihtiyaç olmasıdır. Bu sorunu gidermek için, hedef RNA 8,12,14'ünçeşitli bölgelerine tamamlayıcıkısa tek iplikli DNA oligonükleotidlerinden oluşan bir prob kümesi kullanılabilir. Birden fazla probun bağlanması yerel florofor yoğunluğunu arttırır ve RNA'yı floresan mikroskopi ile belirgin, yüksek yoğunluklu bir nokta olarak görünür hale getirir. Bu yöntem avantajlıdır, çünkü prob kümesi havuzundaki oligonükleotidlerin hedef dışı bağlanması, gerçek sinyal ve sahte oligonükleotid bağlama arasında ayrım yapmak için spot boyutunu ve yoğunluğunu nicel olarak analiz ederek gerçek RNA spot sinyalinden ayırt edilebilir, böylece yanlış pozitifleri azaltarak daha doğru analizleri kolaylaştırır12.
mRNA'yı tespit etmek için alternatif yöntemler klasik BAC klon tabanlı nick çeviri yöntemi ve daha yeni geliştirilen dallı DNA sistemidir. BAC klonlanmış, nick çeviri yönteminde, etiketlenecek DNA enzimmatik olarak çalınır ve maruz kalan 3' uca yeni bir nükleotid eklenir. DNA polimerazının aktivitesi I, istenen prob15 , 16ile sonuçlanan etiketli bir nükleotid ekler. Dallı DNA tekniği, RNA hedeflerine çiftler halinde melezlenen oligonükleotid probları içerir ve bu problar birden fazla sinyal amplifikasyon molekülü kullanılarak yükseltilir. Bu yöntem sinyal-gürültü oranını önemli ölçüde artırabilir, ancak floresan lekeler boyut ve yoğunluk bakımından çılgınca farklı olabileceğinden amplifikasyon doğru miktarlamayı çarpıtabilir17.
Galveston Körfezi/Houston Gemi Kanalı'nda endokrin bozucu kimyasalların etkilerini ölçmek için NIEHS Superfund Araştırma Programı katılımının bir parçası olarak tam olarak kullanılan bu protokol için bir model sistem olarak, bir ER agonisti, 17β-estradiol (E2) 7 ,18,19 ile bir gecede tedavi edilen östrojen reseptör (ER) pozitif meme kanseri hücre hattı MCF-7'yi kullandık. E2, prototipik ER hedef geni, GREB17, 20,21,22dahil olmak üzere birçok ER-hedef geni düzenler. Burada açıklanan smFISH protokolü, GREB1'i hedefleyen iki spektral olarak ayrılmış prob kümesinden yararlanır; biri akonlara ve diğeri intronlara melezlenerek hem olgun hem de nascent RNA7'ninölçülenliğine izin verir. Daha sonra görüntü smFISH etiketli örneklere dekonvolüsiyon ile birlikte epifluoresans mikroskopisi kullanıyoruz ve ardından hücre başına aktif alel ve olgun RNA'ların sayısını ölçmek için görüntü analizi rutinleri uyguluyoruz.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:572px;" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">17&#946; Estradiol</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">E2257</td>
			<td style="width:167px;">CAS Number 50-28-2</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Ambion SSC (20X) Buffer, Rnase-free</td>
			<td style="width:71px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">AM9770</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Corning DMEM with L-Glutamine and 4.5 g/L Glucose</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">MT10017CV</td>
			<td>Manufactured by Invitrogen</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DAPI</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">D8417</td>
			<td>Without sodium pyruvate</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dextran Sulfate, 50% Solution Sterile</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">3730-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dulbecco&#39;s Phosphate Buffered Saline Ca++/Mg++</td>
			<td style="width:71px;">Corning</td>
			<td style="width:119px;">21030CV</td>
			<td>Manufactured by Calbiochem</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ethanol, 200 Proof (100%)</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">07-678-005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Falcon 24-Well Clear Flat Bottom TC-treated Multiwell Cell Culture Plate</td>
			<td style="width:71px;">Corning</td>
			<td align="right" style="width:119px;">353047</td>
			<td>Manufactured by Decon Laboratories</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Fetal Bovine Serum (FBS), 500 mL</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">50-753-2978</td>
			<td>Manufactured by Gemini Bio Products</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">GE Healthcare DeltaVision LIVE High Resolution Deconvolution Microscope</td>
			<td style="width:71px;">GE Healthcare</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Hyclone Water, Molecular Biology Grade</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">SH3053802</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Immersion Oil 1.516</td>
			<td style="width:71px;">GE Healthcare Life Sciences</td>
			<td align="right" style="width:119px;">29162940</td>
			<td>Manufactured by GE Healthcare Bio-Science</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">L-glutamine Solution</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">MT25005Cl</td>
			<td>Manufactured by Corning</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MCF-7 cells</td>
			<td style="width:71px;">ATCC</td>
			<td style="width:119px;">HTB-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Molecular Grade Formamide</td>
			<td style="width:71px;">Promega</td>
			<td style="width:119px;">PAH5051</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Olympus 60x/1.42 NA Objective</td>
			<td style="width:71px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Parafilm</td>
			<td style="width:71px;">Bemis Company, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">52858-076</td>
			<td>Distributed by VWR</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Paraformaldehyde, 16% Solution, EM Grade</td>
			<td style="width:71px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td align="right" style="width:119px;">15710</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Penicilin-Streptomycin Solution</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">MT3001Cl</td>
			<td>Manufactured by Corning</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ribonucleoside Vanadyl Complex</td>
			<td style="width:71px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">101229-716</td>
			<td>Manufactured by New England Biosciences</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">RNase Away</td>
			<td style="width:71px;">Ambion</td>
			<td align="right" style="width:119px;">9780</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sodium pyruvate, 100 mM</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">11-360-070</td>
			<td>Manufactured by Gibco</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Thermo Scientific Glass Coverslips, #1.5</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">12-545-81P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Triton X-100, 100 mL</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">BP151-100</td>
			<td>Manufactured by Fisher BioReagents</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Trypsin-EDTA Solution 0.25%</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">T4049-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Vectashield Antifade Mounting Medium 10 mL</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">NC9265087</td>
			<td>Manufactured by Vector Laboratories</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

single cell analysis of transcriptionally active alleles by single molecule fish

Gen transkripsiyon, hücre biyolojisinde önemli bir süreçtir ve hücrelerin iç ve dış ipuçlarını yorumlamasına ve yanıt vermesine izin verir. mRNA düzeylerini ölçen geleneksel toplu popülasyon yöntemleri (Kuzey blot, PCR ve RNAseq), yanıtlarda hücreden hücreye varyasyon hakkında bilgi sağlama yeteneğinden yoksundur. Hassas tek hücreli ve alelik görselleştirme ve niceleme, tek moleküllü RNA floresan in situ hibridizasyon (smFISH) ile mümkündür. RNA-FISH, hedef RNA'ların etiketli oligonükleotid problarla hibridize ederek gerçekleştirilir. Bunlar orta/yüksek aktarım hızı yöntemleriyle görüntülenebilir ve görüntü analizi işlem hatları aracılığıyla, hem olgun hem de nascent RNA'lar üzerinde tek hücre düzeyinde nicel veriler sağlar. Fiksasyon, permeabilizasyon, hibridizasyon ve görüntüleme adımları, burada açıklanan model sistemi kullanılarak laboratuvarda uzun yıllar boyunca optimize edilmiştir ve bu da smFISH etiketlemesinin başarılı ve sağlam tek hücre analizi ile sonuçlanır. Numune hazırlama ve işleme ile temel amaç, yanlış pozitifleri azaltmak ve daha doğru veriler sağlamak için yüksek sinyal-gürültü oranı ile karakterize yüksek kaliteli görüntüler üretmektir. Burada, belirli örneklere uyarlamak için öneriler ve optimizasyon adımlarıyla birlikte numune hazırlamadan veri analizine kadar işlem hattını açıklayan bir protokol sunuyoruz.

SmFISH yoluyla hormonal yanıtları analiz etmek için, örnek olarak, NIEHS Superfund Araştırma Programı7'yekatılım bağlamında çevre felaketlerinde endokrin bozucu kimyasalların varlığını belirlemek için yüksek verim testlerinde kullanılan östrojen reseptör (ER) modelini seçtik. Bu deneyde, bağlı MCF-7 meme kanseri hücreleri 24 saat boyunca ER agonist 17β-estradiol (E2, 10 nM) veya araç (DMSO) ile tedavi edildi. GREB1 intronic (Atto 647N, Şekil 1'de</...

Watch this Scientific Journal Video about Single Cell Analysis Of Transcriptionally Active Alleles By Single Molecule FISH at JoVE.com

Single Cell Analysis Of Transcriptionally Active Alleles By Single Molecule FISH

Tek moleküllü RNA floresan in situ hibridizasyon (smFISH), belirli RNA'ların seviyelerini ve lokalizasyonunu tek hücre düzeyinde doğru bir şekilde ölçmek için bir yöntemdir. Burada, belirli RNA'ların tek hücreli nicelleştirilmesi için ıslak tezgah işleme, görüntüleme ve görüntü analizi için onaylanmış laboratuvar protokollerimizi rapor ediyoruz.

Transkripsiyonel Aktif Alellerin Tek Molekül FISH ile Tek Hücre Analizi

Gene transcription is an essential process in cell biology, and allows cells to interpret and respond to internal and external cues. Traditional bulk ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

High Precision FRET at Single-molecule Level for Biomolecule Structure Determination

Biyomolekül Yapısının Belirlenmesi İçin Tek Molekül Seviyesinde Yüksek Hassasiyetteki FRET

A protocol on how to perform high-precision interdye distance measurements using F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) at the single-molecule ...

Single-molecule Manipulation of G-quadruplexes by Magnetic Tweezers

G-quadruplexes manyetik cımbız tarafından manipülasyon tek molekül

Non-canonical nucleic acid secondary structure G-quadruplexes (G4) are involved in diverse cellular processes, such as DNA replication, transcription, RNA ...

Using Three-color Single-molecule FRET to Study the Correlation of Protein Interactions

Üç renkli tek molekül FRET Protein etkileşimleri korelasyon çalışma için kullanma

Single-molecule F&#246;rster resonance energy transfer (smFRET) has become a widely used biophysical technique to study the dynamics of biomolecules. For ...

Covalent Immobilization of Proteins for the Single Molecule Force Spectroscopy

Proteinler kovalent immobilizasyon için tek molekül kuvvet spektroskopisi

In recent years, atomic force microscopy (AFM) based single molecule force spectroscopy (SMFS) extended our understanding of molecular properties and ...

Proteome-wide Quantification of Labeling Homogeneity at the Single Molecule Level

Proteom çapında Quantification maddelerinin homojenliği tek molekül düzeyinde etiketlenmesi

Cell proteomes are often characterized using electrophoresis assays, where all species of proteins in the cells are non-specifically labeled with a ...

Single-Molecule Tracking Microscopy - A Tool for Determining the Diffusive States of Cytosolic Molecules

Tek Moleküllü İzleme Mikroskobu - Sitosolik Moleküllerin Diffüz Durumlarını Belirlemede Bir Araç

Single-molecule localization microscopy probes the position and motions of individual molecules in living cells with tens of nanometer spatial and ...

Conventional BODIPY Conjugates for Live-Cell Super-Resolution Microscopy and Single-Molecule Tracking

Canlı Hücresüper çözünürlüklü mikroskopi ve Tek Moleküllü İzleme için Konvansiyonel BODIPY Konjugeleri

Single molecule localization microscopy (SMLM) techniques overcome the optical diffraction limit of conventional fluorescence microscopy and can resolve ...

An In Vitro Single-Molecule Imaging Assay for the Analysis of Cap-Dependent Translation Kinetics

An In Vitro Single-Molecule Imaging Assay for the Analysis of Cap-Dependent Translation Kinetics

Kapak Bağımlı Çeviri Kinetiğinin Analizi için Bir In Vitro Tek Moleküllü Görüntüleme Tahlili

Cap-dependent protein synthesis is the predominant translation pathway in eukaryotic cells. While various biochemical and genetic approaches have allowed ...

Single Molecule Fluorescence Energy Transfer Study of Ribosome Protein Synthesis

Ribozom Protein Sentezinin Tek Molekül floresan Enerji Transferi Çalışması

The ribosome is a large ribonucleoprotein complex that assembles proteins processively along mRNA templates. The diameter of the ribosome is approximately ...

Single-Molecule Imaging of EWS-FLI1 Condensates Assembling on DNA

DNA Üzerine Birleştirilen EWS-FLI1 Kondensatlarının Tek Moleküllü Görüntülenmesi

The fusion genes resulting from chromosomal translocation have been found in many solid tumors or leukemia. EWS-FLI1, which belongs to the FUS/EWS/TAF15 ...