لقد أنشأنا نظام PSmOrange القابل للتحويل الضوئي كأداة قوية ومباشرة وغير مكلفة من حيث التكلفة لتتبع الخلايا في الجسم الحي في الخلفيات المعدلة وراثيا GFP. يصف هذا البروتوكول تطبيقه في نظام نموذج الزرد.
مقالة منهجية
لقد أنشأنا نظام PSmOrange القابل للتحويل الضوئي كأداة قوية ومباشرة وغير مكلفة من حيث التكلفة لتتبع الخلايا في الجسم الحي في الخلفيات المعدلة وراثيا GFP. يصف هذا البروتوكول تطبيقه في نظام نموذج الزرد.
يسمح التطور السريع لأجنة الزرد الشفافة (Danio rerio) جنبا إلى جنب مع ملصقات الفلورسنت للخلايا والأنسجة بتصور عمليات النمو كما تحدث في الحي. يمكن تسمية الخلايا ذات الأهمية باستخدام محفز خاص بالأنسجة لدفع التعبير عن بروتين الفلورسنت (FP) لتوليد الخطوط المعدلة وراثيا. يسمح استخدام البروتينات الفلورية القابلة للتحويل الضوئي لهذا الغرض أيضا باتباع الهياكل المحددة بدقة داخل مجال التعبير. إن إضاءة البروتين في المنطقة محل الاهتمام ، يغير طيف انبعاثه ويسلط الضوء على خلية معينة أو مجموعة خلايا تاركة الخلايا المعدلة وراثيا الأخرى بلونها الأصلي. أحد القيودات الرئيسية هو عدم وجود محفزات معروفة لعدد كبير من الأنسجة في الزرد. على العكس من ذلك ، أنتجت شاشات مصيدة الجينات والمحسن موارد معدلة وراثيا هائلة تقوم بتسمية جميع الهياكل الجنينية حرفيا بشكل منفصل باستخدام GFP أو إلى نطاق أقل FPs حمراء أو صفراء. يتمثل النهج المتبع لاتباع الهياكل المحددة في مثل هذه الخلفيات المعدلة وراثيا في إدخال بروتين قابل للتحويل الضوئي في كل مكان ، والذي يمكن تحويله في الخلية (الخليات) ذات الأهمية. ومع ذلك ، فإن البروتينات القابلة للتحويل الضوئي المتاحة تتضمن حالة انبعاث خضراء و / أو أقل تكرارا1 ، وبالتالي لا يمكن استخدامها في كثير من الأحيان لتتبع الخلايا في خلفية FP للخطوط المعدلة وراثيا الموجودة. للتحايل على هذه المشكلة ، أنشأنا نظام PSmOrange لسمك الزرد2،3. الحقن المجهري البسيط للرنا المرسال الاصطناعي الذي يشفر شكلا نوويا من هذا البروتين يصنف جميع نوى الخلية بمضان برتقالي / أحمر. عند التحويل الضوئي المستهدف للبروتين ، يحول طيف انبعاثه إلى اللون الأحمر البعيد. تجعل الكفاءة الكمومية واستقرار البروتين من PSmOrange أداة رائعة لتتبع الخلايا لأسماك الزرد وربما أنواع أخرى من teleost.
يسمح تحسين تقنيات التصوير بشكل كبير بمتابعة العمليات التنموية على مدى فترات زمنية تصل إلى حوالي أربعة أياممتتالية 3. في أسماك الزرد والعديد من أنظمة النماذج الحيوانية الأخرى ، تتميز خلايا أو أنسجة أو هياكل محورية أو وعائية معينة ببروتينات فلورية معدلة وراثيا باللون الأخضر أو الأحمر أو الأصفر في بعض الأحيان لتسهيل التصور. ومع ذلك ، في معظم الخطوط المعدلة وراثيا ، لا يتم التعبير عن الجينات المعدلة وراثيا على وجه التحديد في الخلايا ذات الأهمية ولكن أيضا في الهياكل الإضافية ، مما يعيق التتبع الدقيق للخلايا المفردة أو مجموعات الخلايا على سبيل المثال.
البروتينات الفلورية القابلة للتحويل الضوئي مناسبة تماما لتتبع الخلايا أثناء التطور الجنيني. المتطلبات الأساسية لتطبيق هذه البروتينات هي طبيعة طويلة العمر ، ونطاق انبعاث منفصل جيدا عند التحويل والتألق الساطع. تشتمل البروتينات القابلة للتحويل الضوئية المتاحة على تلك التي تغير نطاق انبعاثها عند التحويل مثل Kaede4 أو KiGR5 أو mEos26 أو PS-CFP2 أو Dendra27 وغيرها من البروتينات التي تكون فلورية فقط عند تنشيطها الضوئي (PAmCherry8 أو PAGFP9 أو PATagRFP10). ومع ذلك ، فإن تطبيقاتهم لتتبع الخلايا في المعدلة وراثيا FP الحالية محدودة لأنها غالبا ما تنطوي على حالة فلورية خضراء أو لا تفي بجميع المعايير المذكورة أعلاه. في الآونة الأخيرة فقط ، أبلغ سوباخ وزملاؤه عن بروتين PSmOrange ، الذي يغير انبعاثه من برتقالي / أحمر إلى أحمر بعيد عند التحويل الضوئي وتم تطبيقه بنجاح في الخلايا في الثقافة والخلايا المستنبتة التي تم حقنها في الفئران2.
للتحقيق في ملاءمة البروتين لتتبع الخلايا في جنين حي ، قمنا بإنشاء بنية تعبير للحقن المجهري ل H2B-PSmOrange ذي العلامات النووية في أجنة الزرد. وجدنا أن البروتين يفي بجميع المتطلبات الأساسية لتتبع الخلايا بنجاح في الخلفيات المعدلة وراثيا GFP خلال أول 4 أيام (وربما أكثر) من التطور الجنيني لسمك الزرد. خلال هذا الوقت ، يتم الانتهاء من معظم أحداث هجرة الخلايا في الأسماك مما يجعل نظام PSmOrange إضافة ممتازة إلى مجموعة أدوات أسماك الزرد.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. H2B-PSmOrange مرنا في المختبر النسخ ومرنا تنقية
2. H2B-PSmOrange مرنا حقن مكروي في الزرد الأجنة
3. الأجنة تضمين
4. PSmOrange Photoconversion
5. إلغاء التحميل الأجنة من LMA
6. تحليل مصير Photoconverted PSmOrange البروتين معربا عن الخلايا
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويوضح الشكل 1 مثالا للنظام PSmOrange photoconversion. مجمع الصنوبرية هو هيكل محفوظ في الدماغ البيني الظهرية الفقاريات. كما هو الحال في كثير من الفقاريات الأخرى، ويتكون هذا المجمع من الجهاز الصنوبرية في وسط الدماغ البيني والخلايا صنيبري اليسرى جانب واحد. وأظهرت التجارب uncaging أنيقة ولكن تستغرق وقتا طويلا أن الخلايا صنيبري تنشأ في الجزء الأمامي من الجهاز الصنوبرية (13). في TG (foxD3: GFP)؛ TG (FLH: GFP) ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد ساعدت الأجنة وراثيا تحمل صحفيين الفلورسنت أساسا لفهم التطور الجنيني. ومع ذلك، لا يزال هناك حاجة ضرورية لالمروجين لتسهيل التصور محدد هياكل معينة. في غيابهم، يعتمد الباحثون على تقنيات مثل photoconversion من البروتينات الفلورية لمعرفة المزيد عن أصل وتطور هيكلها من الفائدة. وهذا بدوره هو شرط أساسي لتحديد الآليات الجزيئية المشاركة في تنميتها. التقدم التقني في مجال الزرد يسمح الآن لتحل محل FP في خطوط المعدلة وراثيا مع، على سبيل المثال، والبروتينات photoconvertible باستخدام كريسبر-Ca...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
نشكر O. Subach على توفير بلازميد H2B-PSmOrange الأصلي وفريق منشأة الأسماك لدينا لرعاية الأسماك. نحن ممتنون لمركز نيكون للتصوير في جامعة هايدلبرغ للوصول إلى معدات الفحص المجهري وبرامج التحليل. نحن نقدر دعم المنشأة الأساسية لتصوير الخلايا الحية في مانهايم في CBTM (DFG INST: 91027 / 10-1 FUGG). تم دعم هذا العمل من قبل Excellenzcluster CellNetworks ، والتنسيق المكاني والزماني EcTop لعمليات الإشارات (EcTop 2) ، وجامعة هايدلبرغ إلى C.A.B. وكلية الطب مانهايم بجامعة هايدلبرغ و DFG (ل 1036/2 و 298 / 3-1 و 298 / 6-1) إلى M.C.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| طقم تنقية PCR | Qiagen | 28104 | |
| mMESSAGE mMACHINE SP6 طقم النسخ | Ambion | AM1340 | |
| RNeasy MiniElute Cleanup Kit | Qiagen | 74204 | |
| مختبرات | باستور ألفا البلاستيكية | LW4000 | |
| الأصلي H2B-PSmOrange Plasmid | Addgene | 31920 | البلازميد الموصوف في الورقة هو متوفر في مختبر كارل |
| FemtoJet Microinjector | Eppendorf | 5247 000.013 | |
| ملقط (5 Inox) | NeoLab | 2-1633 | |
| Lab-Tek II Chambered # 1.5 German Coverglass System | Nunc | 155382 | |
| Nikon A1R + | Nikon GmbH ألمانيا | No Number | |
| Nikon PLAN Apo & lambda; 20X air objective | Nikon GmbH ألمانيا | No Number | |
| NIS عناصر AR Software (الإصدار 4.30.02) | Nikon GmbH ألمانيا / رقم التصوير |
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