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Glicanos imágenes en embriones de pez cebra mediante marcado metabólico y Química Haga clic Bioorthogonal


JoVE 2686 6/06/2011

1Department of Biochemistry, Albert Einstein College of Medicine, Yeshiva University, 2Macromolecular Therapeutics Development Facility, Albert Einstein College of Medicine, Yeshiva University, 3Developmental and Molecular Biology, Albert Einstein College of Medicine, Yeshiva University

Un método de hacer clic química base que permite el etiquetado rápido, no invasivo, y robusto de alquino con etiquetas glicanos en embriones de pez cebra se describe. Glicanos fucosilados en la capa envolvente de embriones de pez cebra en la etapa de gastrulación finales fueron estudiados en este estudio.

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El Pez Cebra Rho-cinasa 2 Hechos Aguas Abajo De Wnt11 Para Mediar La Polaridad Celular Y Los Movimientos Efectivos De Convergencia Y Extensión

Durante la convergencia gastrulación vertebrados y la extensión (CE), los movimientos precisos y alargar los tejidos embrionarios. En Xenopus y pez cebra, una vía de señalización Wnt canónico constituye la contrapartida de vertebrados de la vía de Drosophila plano la polaridad celular y regula la polarización celular mediolateral que subyace a la CE. A pesar de la identificación de varias moléculas de señalización necesarios para el normal CE, los transductores de corriente abajo que regulan los comportamientos individuales de células de conducción CE sólo están empezando a ser dilucidado. Por otra parte, ¿cómo defectuosa la polaridad celular mediolateral impactos CE no se entiende.

El Pez Cebra Trilobite Identifica Nuevos Roles Para Estrabismo En Gastrulación Y Movimientos Neuronales

Morfogénesis embrionaria es impulsado por un conjunto de comportamientos celulares, incluyendo cambios en la forma coordinada y reordenamientos celulares y las migraciones de células individuales, cuyos determinantes moleculares son en gran parte desconocido. En el pez cebra, Dani rerio, trilobites embriones mutantes con defectos en los movimientos de gastrulación y la migración posterior de las neuronas del cerebro posterior. En este caso, hemos utilizado la clonación posicional para demostrar que los trilobites mutaciones alteran el estrabismo proteína transmembrana (STBM) / Van Gogh (Vang), previamente asociado con la polaridad celular plana (PCP) en Drosophila melanogaster, y el PCP y canónica de señalización Wnt / beta-catenina en los vertebrados. Nuestros análisis genéticos y moleculares sostienen que durante la gastrulación, trilobites interactúa con la vía de PCP, sin afectar la señalización de Wnt canónica. Por otra parte, trilobites puede regular la migración neuronal de forma independiente de las moléculas de PCP. Se demuestra que la polarización media de trilobites de las conductas de movimiento diferentes. Durante la gastrulación movimientos de convergencia y extensión, trilobites regula la polaridad celular que subyace a la intercalación mediolateral eficaz y migración dirigida dorsal a velocidades cada vez mayores. En el cerebro posterior, trilobites controla la migración efectiva de las neuronas branchiomotor hacia rhombomeres posteriores. Los análisis muestran mosaico trilobites funciones de manera autónoma en células y no de forma autónoma en el cerebro posterior y gastrulae. Proponemos Trilobite media / STBM interacciones celulares que confieren direccionalidad en distintos movimientos durante la embriogénesis de vertebrados.

No Hay Cola Coopera Con No-canónico Wnt Señalización Regular La Morfogénesis Del Cuerpo Posterior En El Pez Cebra

El cuerpo posterior vertebrado está formado por una combinación de los movimientos de gastrulación que dan forma a la cabeza y el tronco anterior y comportamientos específicos posterior de la célula. Aquí, hemos investigado si los genes que regulan la célula movimientos durante la gastrulación [sin cola (ntl) / brachyury, knypek (kny) y pipetail (ppt) / wnt5] interactúan para regular la morfogénesis del cuerpo posterior. Ambos kny; ntl y ppt; ntl embriones mutantes doble exposición sinérgico tronco y cola acortamiento por segmentación temprana. Análisis de expresión génica en los mutantes compuestos indican que los patrones de capas germinales anteroposterior es en gran parte normal y que los defectos de la elongación de cola no son debido a la falta para especificar o mantener los tejidos posteriores. Por otra parte, ntl interactúa con ppt y kny sinérgicamente regular la expresión posterior del gen que codifica la proteína morfogenética ósea 4 (bmp4) pero no de otros genes conocidos de T-box, genes del factor de crecimiento de fibroblasto o genes caudales. Examen de mitosis y células apoptóticas indica que la cola deteriorada alargamiento no es simplemente debido a la proliferación celular disminuida o celdas de muerte. Célula remontar en ppt; ntl y kny; ntl mutantes demuestra que los progenitores ventral tailbud posterior derivada se mueven en el tailbud. Sin embargo, los movimientos de convergencia y extensión de gastrulación similar y movimientos celulares dentro de la tailbud posterior se deterioran. Además, los movimientos de la subducción de las células en el mesendoderm se reducen en kny; ntl y ppt; ntl mutantes. Proponemos Ntl y los componentes no-canónicos de vía de Wnt Ppt y Kny funcionan en vías paralelas, parcialmente redundantes para regular el desarrollo posterior del cuerpo. Nuestro trabajo inicia la disección genética de la morfogénesis del cuerpo posterior y enlaces genes movimientos específicos de formación de cola. Además, Proporcionamos evidencia genética para la noción que cola desarrollo supone una continuación de los mecanismos de regulación gastrulación junto con mecanismos únicos para el cuerpo posterior.

Migración De Las Células Germinales Primordiales Pez Cebra: Un Papel Para La Contracción De La Miosina Y Flujo Citoplásmico

Los mecanismos moleculares y celulares que regulan la motilidad celular y la migración dirigida en respuesta a la Quimiocina SDF-1 son en gran parte desconocido. Aquí, demostramos que las células primordiales del germen pez cebra cuya migración se guía por SDF-1 generar ampolla-como protuberancias que son impulsadas por flujo citoplásmico. Se forman protuberancias en los sitios de mayores niveles de calcio libre donde se produce la activación de la contracción de la miosina. Separación de la corteza del acto-miosina desde la membrana plasmática en estos sitios es seguido por un flujo de citoplasma en la formación de la ampolla. Proponemos que polarizado activación del receptor CXCR4 conduce a un aumento del calcio libre que a su vez activa la contracción de la miosina en la parte de la célula responde a niveles más altos del ligand SDF-1. La formación parcial de protuberancias nuevas en una región particular de la célula en respuesta a la SDF-1 define el borde de ataque y la dirección de migración celular.

Funciones Bucky Ball En La Asamblea Del Órgano De Balbiani Y Animal-vegetal De Polaridad En El Ovocito Y La Capa De Células Del Folículo En El Pez Cebra

El cuerpo Balbiani es un agregado evolutivamente conservado asimétrica de los orgánulos que está presente en oocitos iniciales de todos los animales examinados, incluidos los seres humanos. Aunque identificó por primera vez a más de 150 años, los genes que actúan en la asamblea del cuerpo de Balbiani no han sido identificados en un vertebrado. Aquí nos muestran que el gen de la bola de bucky en el pez cebra es necesaria para ensamblar este conjunto universal de los orgánulos. A falta de bola de bucky el cuerpo Balbiani no se forma, y ​​el ARNm de origen vegetal no están localizados en los ovocitos. En contraste, los marcadores localizados ovocitos animales polares se expanden en las regiones vegetales en mutantes de bolas bucky, pero los patrones dentro del polo animal ampliada permanece intacta. Curiosamente, en los mutantes de bolas de bucky un número excesivo de células en la capa de células somáticas del folículo que rodea el oocito se desarrollan como células micropylar, un destino polo animal específico de célula. El micrópilo solo permite los espermatozoides para fertilizar el óvulo en el pez cebra. En los mutantes de bolas de bucky, micropyles provocar el exceso de polispermia. Así bola bucky proporciona el primer acceso a la formación genética cuerpo Balbiani en un vertebrado. Se demuestra que las funciones de bolas bucky durante la ovogénesis temprana para regular la polaridad de los ovocitos, óvulos y embriones futuro. Finalmente, la expansión de la identidad de los animales en oocitos y células somáticas folículo sugiere que el destino de células somáticas y la polaridad de oocitos son interdependientes.

Tbx2b Se Requiere Para La Especificación Ultravioleta Células Fotorreceptoras De Retina Durante El Desarrollo De Pez Cebra

La barra de los vertebrados y los conos son las neuronas sensoriales altamente especializados, que transduce la luz en las señales químicas y eléctricas del sistema nervioso. Aunque las propiedades fisiológicas de los conos y varillas son bien conocidos, sólo un puñado de genes han sido identificados que regulan la especificación de los subtipos fotorreceptoras. Aprovechando la organización de mosaico de fotorreceptores en el pez cebra, se presenta el aislamiento de una mutación que resulta en un cambio único en el destino de las células fotorreceptoras. La mutación de los resultados locus artículos-de-varillas (LOR) en una transformación cerca de uno por uno de los precursores de cono UV en barras. Las células transformadas exhiben características morfológicas y un patrón de expresión génica típico de barras, pero se diferencian en un patrón temporal y espacial coherente con el desarrollo de UV-cono. En las larvas mutantes y los adultos, el mosaico de fotorreceptores muy ordenado se mantiene y no se observa la degeneración, lo que sugiere que las funciones de lor después de la especificación de los subtipos fotorreceptoras otros. En quimeras genéticas, Lor funciones de manera autónoma por células en la especificación del destino de las células fotorreceptoras. Vinculación análisis y pruebas genéticas indican que la complementación-lor es un alelo de tbx2b/fby (más allá). FBY fue identificado por un fenotipo complejo pineal, y lleva a una mutación sin sentido en el dominio T-box del factor de transcripción tbx2b. Homocigota mutante y larvas FBY lor / FBY transheterozygotes también muestran el fenotipo mucho-de-barras. En base a estos datos, se propone una función no descrita previamente para tbx2b de precursores de células fotorreceptoras, para promover el destino del cono UV por la represión de la vía de diferenciación varilla.

Bola De Bucky Organiza Germen Plasma De La Asamblea En El Pez Cebra

En muchos animales, la formación de gametos durante la embriogénesis es especificado por la madre determinantes citoplasmáticos denominados germoplasma. Durante la ovogénesis, germoplasma forma una estructura distinta celular como polo de plasma en la Drosophila, o el cuerpo Balbiani, un conjunto de organelos también se encuentran en los mamíferos. Sin embargo, en los vertebrados, los principales reguladores de germen plasma de montaje son en gran parte desconocido. Aquí, nos muestran que, al comienzo de la ovogénesis el pez cebra, el defecto de germoplasma en la pelota de Bucky (BUC) mutantes precede a la pérdida de la polaridad, lo que indica que Buc principalmente controla la formación Balbiani cuerpo. Además, identificar molecularmente el gen de la BUC, que se expresa exclusivamente en el ovario con una novela, el patrón de dinámica de la localización del mRNA se detecta primero en el cuerpo de Balbiani. Nos parece que una fusión de Buc-GFP se localiza en el cuerpo de Balbiani durante la ovogénesis y con el plasma germinal durante la embriogénesis temprana, coherente con un papel en la formación del plasma germinal. Curiosamente, la sobreexpresión de Buc parece generar células germinales ectópicos en el embrión de pez cebra. Porque hemos descubierto homólogos Buc en muchos genomas de vertebrados, incluidos los mamíferos, estos resultados identifican bucal como el primer gen necesario y suficiente para la organización de germoplasma en los vertebrados.

HnRNP Que Se Requiere Para Generar La Señal De Ca2 + Que Causa La Activación Del Huevo En El Pez Cebra

La activación del huevo es un evento celular importante necesario para evitar la polispermia e iniciar el desarrollo del cigoto. La activación del huevo en todos los animales examinados se desencadena por un aumento de Ca libre (2 +) en el citosol de huevos en la fertilización. Este Ca (2 +) aumento es crucial para todos los pasos subsiguientes de activación del huevo, como la exocitosis de los gránulos corticales, que modifica la membrana vitelina para evitar la polispermia. El Ca citosólico (2 +) aumento está principalmente iniciada por el inositol 1,4,5-trifosfato (IP) (3) mediada por Ca (2 +) de liberación desde el retículo endoplásmico. Los genes implicados en la regulación de la propiedad intelectual (3)-mediada por Ca (2 +) durante la activación de la liberación de huevos siguen siendo en gran parte desconocido. Aquí nos informe sobre un pez cebra mutante materno-efecto, los huesos de Brom, que es defectuoso en el Ca citosólico (2 +) aumento y posteriores eventos de activación del huevo, incluyendo exocitosis de los gránulos corticales y la segregación citoplasmática. Se demuestra que los defectos de activación de huevo en los huesos brom puede ser rescatado por proporcionar Ca (2 +) o Ca (2 +) de liberación de mensajería IP (3), lo que sugiere que los huesos Brom es un regulador de la propiedad intelectual (3)-mediada por Ca (2 +) en la fertilización de liberación. Curiosamente, brom embriones huesos mutantes también muestran defectos en la formación de eje dorsoventral acompañado por una red de microtúbulos desorganizado cortical, que se sabe que es crucial para la formación eje dorsal. Ofrecemos pruebas de que la organización de los microtúbulos deterioro se asocia con organizaciones no exocitado gránulos corticales del defecto de la activación del huevo antes. La clonación posicional del gen Brom revela que los huesos de un codón de parada prematuro en el gen que codifica la que hnRNP (denominado aquí como hnRNP I) subyace a las anomalías. Nuestros estudios revelan por lo tanto, una nueva e importante función de hnRNP I en la regulación del proceso fundamental de la propiedad intelectual (3)-mediada por Ca (2 +) en la activación de la liberación del huevo.

Syntabulin, Un Enlazador De Proteína Motora, Controla Determinación Dorsal

En anfibios y embriones teleósteos, los determinantes de la dorsales (DDs) se cree que inicialmente localizar en el polo vegetal y luego transportados al prospectivo lado dorsal del embrión a lo largo de una matriz de microtúbulos. Los DDs se conocen para activar la vía de Wnt canónica y así promover la expresión de genes que inducen el organizador dorsal. Aquí, al identificar el lugar geométrico de la tokkaebi mutante ventralized efecto materno, demostramos que Syntabulin, un enlazador de la quinesina motor proteína, es esencial para la determinación dorsal en pez cebra. Encontramos que syntabulin mRNA se transporta al Polo vegetal durante la oogénesis a través de la bola de Bucky (Buc)-mediada Balbiani cuerpo dependiente de camino, que es necesaria para el establecimiento de la polaridad de ovocitos de animal-vegetal (AV). Demostramos que Syntabulin se desplaza desde el polo vegetal en una forma dependiente de microtúbulos. Nuestros resultados sugieren que la Syntabulin regula el transporte de microtúbulos-dependiente de las DDs y proporcionan la evidencia para el vínculo entre AV y la formación del eje dorsoventral.

La Actina Microtúbulos Factor Reticulación 1 Regula El Consejo De Balbiani Y Animal-vegetal Polaridad De Los Ovocitos De Pez Cebra

A pesar de fundamental importancia en la biología del desarrollo, la base genética de la ruptura de simetría acontecimientos que polarizan el ovocito vertebrados y huevos son en gran parte desconocido. En los vertebrados, la primera asimetría morfológica en el ovocito es el órgano de Balbiani, altamente conservada, la estructura transitoria encuentra en los vertebrados y los invertebrados como Drosophila, Xenopus, humano y del ratón. Se presenta la identificación del pez cebra de Magallanes (GNM) mutante, que exhibe una novela fenotipo ampliado del cuerpo Balbiani y una interrupción de la polaridad de los ovocitos. Para determinar la identidad molecular del gen GNM, que posicionalmente clonado el gen, empleando un método de captura de ADN novedoso para orientar región específica de DNA genómico de 600 kb para la secuenciación masivamente paralela. Usando esta técnica, hemos sido capaces de enriquecer a la región genómica relacionada con nuestra mutación dentro de una semana y luego identificar la mutación en la GNM mediante secuenciación masiva en paralelo. Este es uno de los primeros usos exitosos de enriquecimiento ADN genómico combinado con masivamente paralela secuenciación para determinar la identidad molecular de un gen asociado con un fenotipo mutante. Esperamos que la combinación de estas tecnologías tendrán una amplia aplicación para la identificación eficaz de los genes mutantes en todos los organismos. Hemos identificado la mutación en la GNM como una deleción en la secuencia de codificación de la actina pez cebra microtúbulos reticulación factor de 1 (macf1) de genes. macf1 es un miembro de la familia altamente conservada spectraplakin del citoesqueleto proteínas conectoras, que desempeñan diversas funciones en las células polarizadas, como neuronas, células musculares y células epiteliales. En los mutantes GNM, el núcleo del oocito se mislocalized, y el cuerpo Balbiani, ARNm localizadas, y orgánulos están ausentes en la periferia del ovocito, de acuerdo con una función para macf1 en la localización nuclear de anclaje y cortical. Estos datos proporcionan la primera evidencia de un papel para spectraplakins en la polarización de los ovocitos de vertebrados y huevos.

Cobre Biocompatible (I) Usados ​​para Imágenes in Vivo De Los Glicanos

El Cu (I) catalizada por azida-alquino cicloadición (CuAAC) es el método estándar para la conjugación bioorthogonal. Sin embargo, los actuales Cu (I) formulaciones de catalizadores son tóxicos, que impiden su uso en los sistemas vivos. Aquí mostramos que BTTES, un tris (triazolilmetilo) basado en amina ligando para el Cu (I), promueve la reacción de cicloadición rápidamente en los sistemas vivos sin toxicidad aparente. Este catalizador permite, por primera vez, la imagen no invasiva de glicanos fucosilados durante la embriogénesis temprana de pez cebra. Nos microinyección de embriones con el alquino de soporte de GDP-fucosa en el estadio de una célula y se detecta las metabólicamente incorporados azúcares naturales que utilizan la química clic biocompatible. Glicanos con etiqueta podría ser reflejado en la capa envolvente de embriones de pez cebra entre las etapas larvales blástula y principios. Este nuevo método abre el camino para obtener imágenes de rápido, no invasivo de las biomoléculas en los organismos vivos.

Seguimiento De La N-glicanos Acetillactosamina En La Superficie Celular En Vivo

El Aumento De La Eficacia De Las Reacciones Bioorthogonal Clic Para Bioconjugation: Un Estudio Comparativo

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