مقالة منهجية
الحقن الدقيق للحمض النووي في سيتوبلازم الغدد التناسلية المخلوية ل Caenorhabditis elegans هي التقنية الرئيسية المستخدمة لإنشاء خطوط معدلة وراثيا تظهر معدلات انتقال جزئية ومتغيرة للمصفوفات خارج الكروموسومات إلى الجيل التالي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المعدلة وراثيا عبارة عن فسيفساء وتعبر عن الجين المعدل في عدد متغير من الخلايا. يمكن دمج المصفوفات خارج الكروموسومات في C. ايليجانس الجينوم باستخدام الأشعة فوق البنفسجية لإنشاء سلالات معدلة وراثيا غير فسيفسائية بمعدل انتقال 100٪ للجين المعدل وراثيا. إلى هذا الحد ، يتم فحص ذرية F1 للحيوانات المعدلة وراثيا المشعة بالأشعة فوق البنفسجية بحثا عن التي تحمل تكاملا متغاير الزيجوت للجين المعدل ، مما يؤدي إلى معدل انتقال مندلي بنسبة 75٪ إلى ذرية F2. يتمثل أحد تحديات هذه الطريقة في التمييز بين النسبة المئوية لانتقال الجينات المعدلة وراثيا في مجموعة سكانية قبل (X٪ من المعدلة وراثيا) وبعد الاندماج (≥75٪ F2 المعدلة وراثيا). وبالتالي ، تتطلب هذه الطريقة اختيار خط غير متحول وراثيا مع نسبة مئوية من المعدلة وراثيا أقل بكثير من الفصل المندلي البالغ 75٪. وبالتالي ، عادة ما تفضل الخطوط المعدلة وراثيا غير المتكاملة ذات معدل انتقال المصفوفة خارج الكروموسومات إلى الجيل التالي ≤60٪ للتكامل ، ومن الصعب تكامل الجينات المعدلة وراثيا في السلالات عالية الإرسال. نوضح هنا أن كفاءة تكامل المصفوفات خارج الكروموسومات في الجينوم تزداد عند استخدام خطوط معدلة وراثيا عالية الإرسال (≥80٪). يسمح البروتوكول الموصوف بالاختيار السهل للعديد من الخطوط المستقلة مع تكامل الجينات المعدلة وراثيا متماثل اللواقح في الجينوم بعد التشعيع فوق البنفسجي للديدان المعدلة وراثيا التي تظهر معدلا عاليا من انتقال المصفوفة خارج الكروموسومات. علاوة على ذلك ، هذه الطريقة سريعة جدا ومنخفضة استهلاك المواد. تعد إمكانية توليد خطوط مختلفة بسرعة تعبر عن جين معين متحول وراثيا متكاملا ذا أهمية كبيرة للدراسات التي تركز على نمط التعبير الجيني وتنظيمه ، وتوطين البروتين ، والإفراط في التعبير ، وكذلك لتطوير العلامات تحت الخلوية.
تستخدم الجينات المعدلة وراثيا على نطاق واسع في C. ايليجانس لمجموعة كبيرة من التطبيقات. عادة ما يتم إنشاء السلالات المعدلة وراثيا عن طريق حقن الحمض النووي في الغدد التناسلية الخنثى المخلوية1،2. يتم تزوين الحمض النووي الذي يحمل الجين المعدل محل الاهتمام جنبا إلى جنب مع البلازميدات التي تشفر علامات الحقنالمشترك 1،3،4. علامات الحقن المشترك هي جينات معدلة وراثيا تؤدي إما إلى التعبير عن بروتين فلوري أو إلى نمط ظاهري سلوكي أو مورفولوجي معين. يتم إعادة ترتيب الحمض النووي المحقون لتشكيل مصفوفات خارج الكروموسومات متعددة النسخ. لذلك ترتقط ال [جنس] الفائدة وال [ك-جنجن] علامة معا5,4. يتم اختيار الخطوط المعدلة وراثيا في الجيل F2 من المحقونة باتباع النمط الظاهري الناجم عن التعبير عن علامة الحقن المشترك (مضان أو نمط ظاهري معين)1. تظهر الخطوط المعدلة وراثيا معدلات انتقال جزئية ومتغيرة للمصفوفات خارج الكروموسومات إلى الجيل التالي. اعتمادا على السلالة ، ترث 10-100٪ (100٪ كحدث نادر) من مصفوفات خارج الكروموسومات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المعدلة وراثيا عبارة عن فسيفساء وتعبر عن الجين المعدل في عدد متغير من الخلايا. من المحتمل أن ترتبط هذه الفسيفساء بمعدل الانتقال إلى الجيل التالي. في الواقع ، في كل من السلالة الجرثومية والخلايا الجسدية ، يعتمد معدل الانتقال على فصل المصفوفات خارج الكروموسومات أثناء انقسامات الخلايا. تتمثل إحدى طرق تجنب هذه المشكلة في دمج الجين المعدل في الجينوم. تقليديا ، يعتمد دمج الجين المعدل في الكروموسوم على التشعيع (الأشعة فوق البنفسجية أو جاما) للديدان المعدلة وراثيا التي تحمل مصفوفات خارج الكروموسومات3. باختصار ، يتم تشعيع 50-100 خنثى في مرحلة اليرقات L4. في الجيل F1 ، يتم اختيار 200-800 معدل وراثيا وزراعته بشكل فردي على أطباق. وفقا للفصل المندلي ، فإن المعدلة وراثيا F1 التي تحمل تكاملا متغاير الزيجوت للجين المعدل في الجينوم ستنتج 1/2 من الأحفاد المعدلة وراثيا متغايرة الزيجوت للمصفوفة المتكاملة ، و 1/4 من الأحفاد المعدلة وراثيا متماثلة الزيجوت للمصفوفة المتكاملة ، و 1/4 من الأحفاد الذين لم يدمجوا المصفوفة (الشكل 1). وبالتالي ، يتم فحص الألواح التي تحتوي على الجيل F2 بصريا بحثا عن ≥75٪ من المعدلة وراثيا كما لوحظ من خلال التعبير عن علامة الحقن المشترك. يفترض أن حوالي 1/3 من F2 المختارة لكونها مرشحة متكاملة متماثلة الزيجوت للمصفوفة المتكاملة وتنتج 100٪ من F3 متماثلة اللواقح. ومن ثم ، من كل لوحة مختارة ، يتم استزراع ثلاثة إلى ثمانية F2 معدلة وراثيا بشكل فردي ويتم اختيار الصفائح التي تحتوي على 100٪ من أحفاد الجين المعدلة وراثيا. بعد ذلك ، يتم استزراع ثمانية F3 بشكل فردي لتأكيد وراثة الجين المعدل وراثة بنسبة 100٪.
العيوب الرئيسية لهذه الطريقة هي أن
< نوع العنوان = "أنا">يفترض أن يؤدي تشعيع الديدان إلى حدوث فواصل مزدوجة الخيط في الحمض النووي ويحدث تكامل المصفوفات خارج الكروموسومات في الكروموسومات أثناء إصلاح الحمض النووي. وبالتالي ، فمن المحتمل أن تتناسب فرص الحصول على تكامل ناجح بوساطة التشعيع طرديا مع عدد خلايا الخط الجرثومي التي تحمل مصفوفة خارج الكروموسومات. قد تحتوي السلالات ذات معدل الإرسال المرتفع على مصفوفات الحمض النووي المعدلة وراثيا أكثر من السلالات ذات معدل الإرسال المنخفض كما هو مقترح في2 ، وتظهر عددا أكبر من خلايا الخط الجرثومي التي تحمل مصفوفات خارج الكروموسومات. وبالتالي ، استنتجنا أنه في خطوط الإرسال العالية ، قد يكون دمج الجينات المعدلة وراثيا أسهل من الخطوط ذات معدل الإرسال المنخفض. ومع ذلك ، فإن البروتوكول القياسي يستبعد إمكانية دمج الجينات المعدلة وراثيا بتردد انتقال عال حيث يصعب تمييز النسبة المئوية للحيوانات المعدلة وراثيا ذات المصفوفة خارج الكروموسومات غير المتكاملة عن ذرية F1 يحمل تكاملا متغاير الزيجوت للجين المعدل في الجينوم (الشكل 1).
نوضح هنا أنه بالنسبة لجين معين ، يعتمد عدد الخطوط المتكاملة التي تم استردادها بعد التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية (UV) على النسبة المئوية الأولية لإرسال المصفوفة غير المتكاملة. نقدم بروتوكولا محسنا لتكامل الجينات المعدلة وراثيا بوساطة الأشعة فوق البنفسجية والذي يرتبط بشكل خاص بالخطوط التي تظهر معدلا عاليا من انتقال المصفوفة المعدلة وراثيا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. زراعة الديدان الخيطية المعدلة وراثيا قبل الاندماج
يمكن إنشاءالخطوط المعدلة وراثيا كما هو موضح في1. تحتوي هذه الخطوط عادة على بلازميد علامة الحقن المشترك يؤدي إما إلى التعبير عن بروتين فلوري أو إلى نمط ظاهري سلوكي أو مورفولوجي معين في مرحلة تطورمعينة 1،3. يمكن تطبيق بروتوكول التكامل هذا على السلالات التي تعبر عن علامات الحقن المشترك الفلورية أو غير الفلورية. في المثال التالي ، تم استخدام سلالة ذات علامة حقن الفلورسنت.
2. التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية واستعادة الديدان المعدلة وراثيا
3. عزل الخطوط المعدلة وراثيا المتكاملة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أُجريت عمليات دمج الجينات المنقولة في خطين مختلفين ينقلان مصفوفات خارج صبغية بتردد متماثل تقريباً (50-60%) باستخدام البروتوكول القياسي والبروتوكول المطور (الجدول 1). أتاح البروتوكول القياسي استعادة ثلاثة خطوط مدمجة مستقلة بعد تعريض 91 حيواناً من المرحلة L4 المعدلة وراثياً للأشعة فوق البنفسجية، بينما أتاح البروتوكول المطور استعادة خط مدمج واحد بعد تعريض 30 حيواناً من المرحلة L4 المعدلة وراثياً للأشعة فوق البنفسجية. يشير هذا إلى أن كفاءة الدمج متشابهة في كلا البروتوكولين (خط مدمج واحد لكل 30 حيوان L4 معرض ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوفر البروتوكول الموصوف هنا طريقة فعالة لدمج المصفوفات المعدلة وراثيا خارج الكروموسومات في جينوم C. ايليجانس. باستخدام خطوط مختلفة غير متكاملة ، والتي نقلت نفس الجينات المعدلة وراثيا Pdyc-1: :d yc-1 :: gfp (pKG45) بمعدلات مختلفة (10-15٪ ، 50-60٪ ، و >80٪) ، أظهرنا أن عدد السلالات المتكاملة التي تم استردادها بعد الأشعة فوق البنفسجية يعتمد على المستوى الأولي لانتقال الخط غير المتكامل (الجدول 2). لذلك ، من الأسهل دمج الجينات المعدلة وراثيا في الخطوط التي تظهر معدل انتقال مرتفع.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصلحة مالية متنافسة.
يود المؤلفون أن يعرب عن تقديرهم لكلير ليكرويسي ولوران سيغالات لتوليد Pdyc-1 غير متكامل: :d yc-1::gfp; السلالات المعدلة وراثيا Pmyo-2: :d sRed و Pmyo-3:: gfp. نشكر آندي فاير على هدية البلازميد الأحمر Pmyo-2: :d s و Pamela Hoppe على هدية البلازميد Pmyo-3:: gfp. تم تأسيس هذا العمل من قبل المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS) وجامعة كلود برنارد في ليون.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Agar | Prolabo | 20768.292 | لتحضير NGM (وسط نمو الديدان الخيطية) (6،7) |
| كلوريد الصوديوم | Chimie-Plus | 40045 | لتحضير NGM |
| Bacto-peptone | BD | 211820 | لتحضير |
| NGM KH2< / sub>PO4< / sub> | Roth | 3904-1 | لتحضير NGM |
| K2< / sub>HPO4< / sub> | Prolabo | 26930.293 | لتحضير NGM |
| MgSO4< / sub> | Roth | P027.2 | لتحضير NGM |
| CaCl2< / sub> | Prolabo | 22317.297 | لتحضير NGM |
| الكوليسترول | Rectapur | لتحضير NGM | |
| LB-broth | Sigma | L3022 | لاستزراع OP50 معدات |
| البكتيريا UV الرابط المتقاطع | فيشر الطول | 254 نانومتر | |
| مجهر Stereo Discovery V8 | Carl Zeiss، Inc. | ||
| أطباق بتري ، 60 مم | CML | BPS55E6 | |
| سلك بلاتينيوم 0.25 مم | Alfa Aesar | 7440-06-4 | لاختيار الديدان (7) |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن