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Articles by Victor Ruotti in JoVE

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Single Read und Paired End mRNA-Seq Illumina Bibliotheken von 10 Nanogramm Gesamt-RNA


JoVE 3340 10/27/2011

1Regenerative Biology, Morgridge Institute for Research, 2Department of Cell & Regenerative Biology, University of Wisconsin, 3Department of Molecular, Cellular, & Regenerative Biology, University of California

Hier beschreiben wir ein Verfahren zur Herstellung der beiden einzigen gelesen und gepaart Ende Illumina mRNA-Seq-Sequenzierung Bibliotheken zur Genexpressionsanalyse auf T7 lineare RNA-Amplifikation basieren. Dieses Protokoll erfordert nur 10 Nanogramm ab Gesamt-RNA und erzeugt sehr konsistent Bibliotheken für ganze Transkripte.

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Integrative Genomics: In-silico-Kopplung Von Ratte Physiologie Und Komplexe Merkmale Bei Maus Und Mensch-Daten

ChromSorter PC: Eine Datenbank Von Chromosomalen Regionen Mit Menschlichen Prostata-Krebs Verbunden

ProMost (Protein-Modifikation Screening Tool): Ein Web-basiertes Werkzeug Für Die Kartierung Proteinmodifikationen Auf Zweidimensionalen Gelen

Automatisierte Analyse Von Konservierten Syntenies Für Die Zebrafisch-Genom

DeNovoID: Ein Web-basiertes Werkzeug Zur Identifizierung Von Peptiden Aus Der Sequenz Und Massen-Tags Von De-novo-Sequenzierung Peptid Durch Massenspektroskopie Abgeleitet

Werkzeuge Und Strategien Für Physiologische Genomik: Die Ratte Datenbank

Induzierten Pluripotenten Stammzelllinien Abgeleitet Von Menschlichen Körperzellen

Somatischen ermöglicht Trans wirkende Faktoren in der Säugetier-Eizelle reprogram somatische Zellkerne zu einem undifferenzierten Zustand vorhanden. Wir zeigen, dass vier Faktoren (OCT4, SOX2, NANOG und LIN28) ausreichend sind, um die menschlichen Körperzellen zu pluripotenten Stammzellen umprogrammieren, die die wesentlichen Merkmale der embryonalen Stammzellen (ES) aufweisen. Diese induzierte pluripotente Stammzellen haben normalen Karyotyp, ausdrückliche Telomerase-Aktivität, ausdrückliche Zelle Oberfläche Marker und Gene, die menschliche ES Zellen zu charakterisieren und pflegen das entwicklungspolitischen Potenzial, in Erweiterte Derivate aus allen drei primäre Keim Schichten zu unterscheiden. Solche menschlichen Zelllinien induzierten pluripotenten sollte nützlich sein in der Produktion von neuen Krankheitsmodelle und Wirkstoffentwicklung, sowie für Anwendungen in der Transplantationsmedizin, sobald technische Einschränkungen (z.B. Mutation durch virale Integration) beseitigt werden.

Ganz-Genomanalyse Histon H3 Lysin 4 Und Lysin 27 Methylierung in Humanen Embryonalen Stammzellen

Wir zugeordnet Polycomb-assoziierte H3K27 Trimethylation (H3K27me3) und Trithorax-assoziierten H3K4 Trimethylation (H3K4me3) über das gesamte Genom in menschlichen embryonalen Stammzellen (ES). Die überwiegende Mehrheit der H3K27me3 colocalized auf Gene mit H3K4me3 geändert. Diese warenförmigen Gene geringe Expression Ebenen angezeigt und in Entwicklungs-Funktion bereichert wurden. Eine weitere wichtige Gruppe von Genen fehlte beiden Modifikationen und drückte auch auf niedrigem Niveau in ES-Zellen aber wurde für Genfunktion in physiologischen Reaktionen statt Entwicklung bereichert. Warenförmigen Gene könnte Ausdruck Niveaus schnell während der Differenzierung ändern, aber so konnte eine beträchtliche Anzahl von Genen, die in anderen Kategorien Änderung. Sox2, POU5F1 und NANOG, Pluripotenz-assoziierten Gene, verlagerte vor Veränderung von H3K4me3 allein auf die Kolokalisation beide Modifikationen wie sie während der Differenzierung unterdrückt wurden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass H3K27me3 Änderungen während der frühen Differenzierung, sowohl Linderung der bestehenden repressiver Domänen und Vermittlung von Neukunden ändern und die Kolokalisation mit H3K4me3 beschränkt sich nicht auf pluripotenten Zellen.

Eine Studie über Die Beziehungen Zwischen Oligonukleotid-Eigenschaften Und Hybridisierung Signal Intensitäten Aus NimbleGen Microarray Datasets

Klar definierte Beziehungen zwischen Oligonukleotid-Eigenschaften und Hybridisierung signalisieren, dass die Intensitäten (HSI) Chipdesign, Datennormalisierung und wahre biologische Wissensentdeckung helfen können. Wir klären diese Beziehungen mit die Daten aus zwei Microarray Experimente mit mehr als 3 Millionen Sonden aus 48 High-Density-Chips. Wir finden die Schmelztemperatur (T(m)) hat die wichtigste Auswirkungen auf die HSI Länge für die langen Oligonucleotides studierte sehr wenig Wirkung. Analyse der positionellen Effekt mit ein lineares Modell liefert Hinweise darauf, dass die überstehenden Enden der Sonden tragen mehr als gefesselte enden, HSI, der weiter von speziell validiert wird Schiebe-Fragment übereinstimmen und Erweiterung Experimente. Die Auswirkungen der Reihenfolge Ähnlichkeit (SeqS) auf HSI spielt keine Rolle, im Vergleich zu anderen Oligonukleotid-Eigenschaften. Mit Regression und Regressionsanalyse Baum, priorisieren wir diese Oligonukleotid-Eigenschaften basierend auf deren Auswirkungen auf die HSI. Die Auswirkungen unserer Entdeckungen für die Gestaltung der unvoreingenommene Oligonukleotide werden diskutiert. Wir schlagen isothermische Sonden entworfen durch Variation der Länge ist eine tragfähige Strategie zur Verringerung der Sequenz Voreingenommenheit, obwohl Auswahl Auflagen bei anderen Oligonukleotid-Eigenschaften auch unerlässlich ist.

Molekulare Profilerstellung Zeigt Ähnlichkeiten Und Unterschiede Zwischen Primitiven Teilmengen Blutbildender Zellen Aus Menschlichen Embryonalen Stammzellen In-vitro Und in Vivo Während Der Embryogenese Generiert

Zelluläre und molekulare Veränderungen, die während der Entstehung des hämatopoetischen Systems und hematopoietic Stammzellen im menschlichen Embryo auftreten sind meist unzugänglich zu studieren und bleiben weitgehend unverstanden. Um diese Lücke zu beheben haben wir genutzt, das menschlichen embryonalen Stammzellen (hESC)-System, um die globalen Transcriptomes von zwei funktional diskreten und phänotypisch trennbare Populationen von multipotenten hämatopoetischen Zellen molekular zu charakterisieren, die zuerst angezeigt werden, wenn die Zellkulturen auf OP9 Zellen differenzieren umweltbedingt sind.

ProbeMatch: Schnelle Ausrichtung Der Oligonukleotide, Genom, So Dass Lücken Und Diskrepanzen

Zusammenfassung: Wir haben ein Tool namens ProbeMatch, für welche eine große Reihe von Oligonukleotid-Sequenzen mit einer Genom-Datenbank mithilfe von unterbrochene Ausrichtungen entwickelt. Anders als die meisten der vorhandenen Instrumente wie ELAND, die nur ungapped Ausrichtungen, so dass höchstens zwei Missverhältnisse durchführen, generiert ProbeMatch sowohl die ungapped als auch die unterbrochene Ausrichtungen ermöglicht bis zu drei Störungen einschließlich einfügen, löschen und Konflikt. Zur Beschleunigung Sequenzalignment anhand ProbeMatch unterbrochene Q-g und Q-g von verschiedenen Mustern in deiner Treffer zu einer Abfrage-Sequenz. Dieser Ansatz führt zu weniger ersten Sequenzen, ohne Verlust der Empfindlichkeit zu prüfen. ProbeMatch wurde verwendet, um die 169.095 ausrichten, Illumina GAII liest gegen das menschliche Genom, die konnte nicht werden vom ELAND zugeordnet und Ausrichtungen für 28.625 liest der 169.095 lautet in weniger als 3 h. Verfügbarkeit: Quellcode ist frei verfügbar bei (http://www.cs.wisc.edu/~jignesh/probematch/).

Menschliche DNA Methylomes Bei Base Auflösung Zeigen Weit Verbreiteten Epigenomischen Unterschiede

DNA Cytosin Methylierung ist eine zentrale epigenetische Modifikation, die wesentliche Rollen in zelluläre Prozesse einschließlich Genom-Verordnung, Entwicklung und Krankheit hat. Hier präsentieren wir die ersten genomweiten, Einzel-Base-Auflösung Karten von methylierte Cytosines in einem Säugetier-Genom aus humanen embryonalen Stammzellen und fetalen Fibroblasten, sowie vergleichende Analyse der Boten-RNA und RNA-Kleinteilen das Transkriptom, mehrere Histon-Modifikationen und Seiten von DNA-Protein-Interaktion für mehrere wesentliche regulatorische Faktoren. Umfassenden Unterschiede wurden in der Zusammensetzung und Musterung der Cytosin Methylierung zwischen den zwei Genomen. Knapp war ein Viertel aller Methylierung in embryonale Stammzellen identifiziert in einem nicht-CG-Kontext, was darauf hindeutet, dass embryonaler Stammzellen verschiedener Methylierung Mechanismen verwenden kann, um die Genregulation beeinflussen. Methylierung in nicht-CG Kontexte zeigten Bereicherung gen stellen und Erschöpfung in Protein-Bindungsstellen und Geschmacksverstärker. Non-CG-Methylierung verschwand auf induzierte Differenzierung der embryonalen Stammzellen und induzierten pluripotenten Stammzellen restauriert. Wir identifizierten Hunderte von proximalen an Genen, die in Pluripotenz und Differenzierung differentiell methylierte Regionen und weit verbreitete reduziert Methylierung-Stufen in Fibroblasten mit geringeren transkriptionelle Aktivität verbunden. Diese Referenz-Epigenomes bieten eine Grundlage für zukünftige Studien erforschen dieser epigenetische Änderung in der menschlichen Krankheit und Entwicklung.

RNA-Seq Gen Ausdruck Schätzung Mit Lesen Zuordnung Unsicherheit

MOTIVATION: RNA-Seq ist eine vielversprechende neue Technologie für die präzise Messung Gen-Ausdruck-Ebenen. Ausdruck Schätzung mit RNA-Seq erfordert die Zuordnung der relativ kurzen Sequenzierung Lesevorgänge auf einen Verweis Genom oder Abschrift. Da liest in der Regel kürzer als Abschriften aus denen sie abgeleitet sind sind, kann mehrere Gene und Isoformen, Komplikationen der Ausdruck Analysen eine Einzellesung zuordnen. Vorherige Berechnungsmethoden verwerfen entweder liest, die mehrere Standorte zuzuordnen oder reservieren sie zu den Genen heuristisch. Ergebnisse: Wir präsentieren eine generative statistisches Modell und zugehörigen Inferenz-Methoden, die lesen Sie Zuordnung Unsicherheit Prinzipientreue zu behandeln. Durch Simulationen von RNA-Seq Echtdaten parametrisiert zeigen wir, dass unsere Methode genauer als die bisherigen Methoden ist. Unsere verbesserte Genauigkeit ist das Ergebnis der Behandlung Zuordnung Unsicherheit mit ein statistisches Modell und die Abschätzung der Gen-Ausdruck als Summe der Isoform Stufen. Im Gegensatz zu früheren Methoden kann unsere Methode Modellierung ungleichmäßige Lese Distributionen. Simulationen mit unserer Methode zeigen, dass eine Lesen Sie Länge von 20-25 Basen eignet sich optimal für gen-Ebene Ausdruck Schätzung von Maus und Mais RNA-Seq-Daten beim Sequenzierung Durchsatz behoben ist.

Unterschiedliche Epigenomischen Landschaften Der Pluripotenten Und Menschliche Zellen Herkunfts-begangen

Menschlicher embryonaler Stammzellen (Zellkulturen) eine identische Genom mit Herkunfts-begangen Zellen teilen, doch die bemerkenswerten Eigenschaften der Selbsterneuerung und Pluripotenz besitzen. Die vielfältigen zellulären Eigenschaften in verschiedenen Zellen haben ihre unterschiedliche Epigenomes zugeschrieben worden, aber es bleibt unklar, wie viel Epigenomes unterscheiden. Hier berichten wir, dass epigenomischen Landschaften in Zellkulturen und Herkunfts-begangen Zellen drastisch unterscheiden. Durch den Vergleich der Chromatin-Änderung-Profile und DNA Methylomes in Zellkulturen und primäre Fibroblasten, finden wir, dass fast ein Drittel des Genoms in Chromatin Struktur unterscheidet. Die meisten Änderungen ergeben sich aus dramatischen Weitervertrieb des repressiven H3K9me3 und H3K27me3 Marken, welche Form, die erheblich blockiert zu erweitern, in Fibroblasten. Eine große Anzahl von möglichen regulatorischen Sequenzen zeigen auch ein hohes Maß an Dynamik in Chromatin-Modifikationen und DNA-Methylierung. Darüber hinaus beobachten wir neuartige, kontextabhängig Beziehungen zwischen DNA-Methylierung und Chromatin-Modifikationen. Unsere Ergebnisse erlauben neue Einblicke in epigenetische Mechanismen, die Eigenschaften der Pluripotenz und Zelle-Schicksal-Engagement.

Höchst Konsistente, Völlig Repräsentativ MRNA-Seq-Bibliotheken Aus Zehn Nanogramm Total RNA

Vorbereitung einer Illumina Sequenzierung Bibliothek Genexpressionsanalyse (mRNA-Seq) erfordert Mikrogramm Mengen beginnen, total RNA oder PCR-basierten Verstärkung. Hier beschreiben wir ein Protokoll basierend auf T7 linearen RNA-Amplifikation, die erhebliche Verzerrungen führt keine ein und erfordert nur 10 ng Gesamt RNA generiert eine direktionale, völlig repräsentativ, ganze-Transcript mRNA-Seq-Illumina-Bibliothek, die über mehr als drei Größenordnungen von Input RNA sehr konsistent ist.

Chemisch Definierte Bedingungen Für Menschliche IPSC Ableitung Und Kultur

Wir überprüfen die Einzelkomponenten zu menschlichen embryonalen Stammzellen (ESC) und induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) Kultur und formulieren ein Zellkultursystem, in welche alle Protein Reagenzien für flüssige Medien, Anlage Oberflächen und Aufteilung chemisch definiert sind. Eine wesentliche Verbesserung ist das Fehlen einer Serum-Albumin-Komponente, wie Variationen entweder Tier oder Mensch-Quellen Albumin stapelweise zuvor menschlichen ESC und iPSC-Kultur mit Inkonsistenzen geplagt haben. Mit diesem neuen Medium (E8) und spezifischer-beschichteten Oberflächen, demonstrieren wir verbesserte Ableitung Wirkungsgrade von Vektor-freien menschlichen iPSCs mit einem episomale Ansatz. Dieses vereinfachte E8-Medium sollte Forschung Verwendung sowohl die klinischen Anwendungen der menschlichen WSR und iPSCs und ihre Derivate erleichtern und auf andere Neuprogrammierung Methoden anwendbar sein sollte.

Proteomic Und Phosphoproteomic Vergleich Der Menschlichen Es- Und IPS-Zellen

Kombination von Masse-hochpräzise Massenspektrometrie, Isobare Etikettieren und Software für Multiplex, groß angelegte Protein Quantifizierung, berichten wir Tiefe Proteomic Abdeckung der vier menschlichen embryonalen Stammzellen und vier induzierten pluripotenten Stammzelllinien in biologischen dreifacher. Dieser 24-Stichproben-Vergleich ergab eine sehr große Gruppe von identifizierten Proteine und Phosphorylierung Standorte in pluripotente Zellen. Die statistische Analyse von unserem Ansatz geboten offenbart subtil, aber reproduzierbare Unterschiede Proteinexpression und Proteinphosphorylierung zwischen embryonalen Stammzellen und induzierte pluripotente Zellen. Diese Ergebnisse mit RNA-Seq-Analyse-Daten zusammenführen, fanden wir verwandeten Unterschiede auf jeder Ebene der Verordnung. Wir führen auch die Stammzelle-Omics Repository (SCOR), eine Ressource von collate und quantitative Informationen über mehrere Ebenen der Messung, einschließlich mRNA, Protein und Übersetzungsänderungen angezeigt.

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