يصف البروتوكول الحالي طفرة M213L واحدة في Gja1 تحتفظ بجيل Connexin43 كامل الطول ولكنها تمنع ترجمة الشكل الأصغر GJA1-20k المترجم داخليا.
مقالة منهجية
يصف البروتوكول الحالي طفرة M213L واحدة في Gja1 تحتفظ بجيل Connexin43 كامل الطول ولكنها تمنع ترجمة الشكل الأصغر GJA1-20k المترجم داخليا.
يتيح نظام تحرير الجينات CRISPR-Cas9 ، القائم على آليات إصلاح الجينوم ، توليد نماذج الفئران المعدلة وراثيا بسرعة وسهولة أكبر مقارنة بإعادة التركيب المتماثل التقليدي. يعد نظام CRISPR-Cas9 جذابا بشكل خاص عند الرغبة في حدوث طفرة أحادية النقطة. يتم ترميز بروتين وصلة الفجوة ، Connexin 43 (Cx43) ، بواسطة الجين Gja1 ، الذي يحتوي على إكسون ترميز واحد ولا يمكن ربطه. ومع ذلك ، فإن Gja1 لا ينتج فقط بروتين Cx43 كامل الطول ولكن ما يصل إلى ستة أشكال متساوية مبتورة من N-terminus من خلال عملية تعرف باسم الترجمة الداخلية ، نتيجة لبدء الترجمة الريبوسومية في مواقع بدء AUG الداخلية (Methionine). GJA1-20k هو الشكل المتماثل المبتور الأكثر شيوعا من Cx43 الذي بدأ في كودون AUG في الموضع 213 من Gja1 mRNA. نظرا لأن البقايا 213 تحدث في نهاية المجال الأخير عبر الغشاء من Cx43 ، فإن GJA1-20k هو فعليا ذيل C-terminus 20 kDa Cx43 كبروتين مستقل. حدد الباحثون السابقون ، في الخلايا ، أن الدور الحاسم ل GJA1-20k هو تسهيل الاتجار بوصلات الفجوة Cx43 كاملة الطول إلى غشاء البلازما. لدراسة هذه الظاهرة في الجسم الحي ، تم إنشاء فأر متحور مع طفرة نقطة Gja1 التي تحل محل ATG (ميثيونين) في بقايا 213 مع TTA (Leucine ، طفرة M213L). نتيجة M213L هي أن Gja1 mRNA و Cx43 كامل الطول لا يزالان يتم إنشاؤهما ، ومع ذلك يتم تقليل ترجمة Gja1-20k بشكل كبير. يركز هذا التقرير على اختيار موقع إنزيم التقييد لتطوير نموذج فأر واحد متحور من الأحماض الأمينية (Gja1 M213L / M213L). يصف هذا البروتوكول الفئران المعدلة وراثيا بواسطة نظام CRISPR-Cas9 والتنميط الجيني السريع من خلال الجمع بين PCR وعلاجات إنزيم التقييد.
تم اقتطاع Connexin 43 كامل الطول (Cx43) و N-terminus isoform ، GJA1-20k ، مشفرا بواسطة نفس GJA1 mRNA ولكن باستخدام كودونات بدء مختلفة1 لبدء الترجمة. تحدث ترجمة Cx43 عند أول كودون بدء AUG ، بينما تبدأ ترجمة GJA1-20k في AUG عند البقايا 213. وقد وجد سابقا أن GJA1-20k له أدوار أساسية للاتجار الكامل ب Cx43 ، وتثبيت الأكتين ، وتنظيم مورفولوجيا الميتوكوندريا في المختبر1،2،3.
لفهم دور GJA1-20k في الجسم الحي ، تم إنشاء نموذج الماوس "بالضربة القاضية" GJA1-20k الذي احتفظ بالقدرة على إنشاء Cx43 كامل الطول. كان النهج هو استخدام نظام CRISPR-Cas9 لاستبدال البقايا المفردة عند 213 من الميثيونين (M) إلى الليوسين (L) (Gja1 M213L/ M213L)4. تقلل الطفرة الداخلية من M إلى L بشكل كبير من احتمال حدوث الترجمة الداخلية ولكنها تحتفظ بترجمة ووظيفة البروتين الكامل الطول4. نظرا لأن النوع البري (WT) والأليل المتحور لهما أحجام متطابقة ومنتجات mRNA شبه متطابقة ، فهناك صعوبة كبيرة في تأكيد النمط الوراثي في الفئران. يمكن لتسلسل الحمض النووي تحديد الطفرة ولكنه مكلف للغاية ويستغرق وقتا طويلا للاستخدام الروتيني. بشكل عام ، تم إنشاء العديد من طرق التنميط الجيني الأسرع ، مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي (RT-PCR) ، والربط المصغر للتسلسل ، وتحليل الذوبان عالي الدقة ، ونظام الطفرة الحرارية للتضخيم رباعي التمهيدي PCR (ARMS-PCR)5,6,7,8. ومع ذلك ، تتطلب هذه الطرق البديلة خطوات متعددة وموارد فريدة و / أو العديد من مجموعات التمهيدي المحددة التي يمكن أن تحفز منتجات PCR غير محددة.
يقدم هذا البروتوكول نهجا مفصلا لاستهداف الجينات وتحريرها بواسطة CRISPR-Cas9 لإنشاء طفرة واحدة من الأحماض الأمينية ، ويتم تقديم التنميط الجيني السريع لتأكيد الطفرة. يتضمن تحديد النمط الوراثي الاستخدام الإبداعي لإنزيمات التقييد باستخدام مجموعة واحدة فقط من الاشعال لتحديد الجين المستهدف. تتم إحالة القراء إلى المرجع4 لمراقبة التأثير الكهروفسيولوجي العميق للموت القلبي المفاجئ الناجم عن طفرة استبدال Gja1 M213L/ M213L المتبقية التي لا تزال تولد بروتينا كامل الطول ولكنها تفشل في توليد شكل اقتطاع أصغر مترجم داخليا. سيساعد هذا البروتوكول في جعل نماذج الفئران الأخرى تستخدم طفرة نقطية لتقليل الترجمة الداخلية لشكل متساوي الأهمية مع الاحتفاظ بتعبير البروتين الكامل الطول الداخلي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
"تمت الموافقة على جميع بروتوكولات رعاية الحيوانات ودراستها من قبل لجان رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية في مركز Cedars-Sinai الطبي وجامعة يوتا. تم استخدام إناث الفئران C57BL/6J التي تم الحصول عليها من مصادر تجارية في عمر 8-9 أسابيع (انظر جدول المواد) في التجارب.
1. التحضير لاستهداف الجينات
2. تحريض الإباضة الفائقة ، وحصاد البيض ، والحقن المجهري النووي لمزيج كريسبر ، وفحص الكيسة الأريمية
ملاحظة: يتبع هذا الإجراء بروتوكول عام14 تم نشره مسبقا.
3. استخراج الحمض النووي
ملاحظة: تم استخدام الفئران في اليوم 10 بعد الولادة لهذه التجربة بسبب الموت المفاجئ للفأر GJA1-20k بالضربة القاضية بعد حوالي 2-4 أسابيع من الولادة4. ويمكن أيضا تطبيق بروتوكول أكثر عمومية في أعقاب التقرير18 الذي سبق نشره.
4. تضخيم الحمض النووي بواسطة PCR
5. الحضانة مع إنزيم تقييد
6. الكشف عن نطاق الحمض النووي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ينتج نظام تحرير الجينات CRISPR/Cas9 طفرة ATG إلى TTA وطفرة TCC إلى TCG صامتة عند 56,264,279 إلى 56,264,281 وعند 56,264,291 إلى 56,264,293 على كروموسوم الفأر 10، أو عند 869 إلى 871 و881 إلى 883 على Gja1 mRNA، على التوالي. وينتج عن هذه الطفرة طفرة ميثيونين 213 إلى لوسين (M213L) على بروتين GJA1 وطفرة TTC إلى TTG تعطل تسلسل PAM القريب لتجنب إصدار الجينات غير المرغوب فيه (الشكل 1). تم وصف تفاصيل الطفرة في تقرير سابق4.
لتحليل الأنماط الجينية المن...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نموذج الفأر المعدل جينيا هو نهج شائع لفهم وظيفة الجينات. ومع ذلك ، نظرا لأن الشكل المتماثل المترجم داخليا GJA1-20k مترجم من نفس Gja1 mRNA مثل Cx43 كامل الطول ، فقد تم وضع استراتيجية إبداعية للاحتفاظ بتعبير Cx43 كامل الطول مع قمع تعبير GJA1-20k. يعتمد النهج على طفرة في كودون البدء الداخلي ل GJA1-20k. مع طفرة نقطة واحدة ، تم تحويل M213 إلى L على Gja1 mRNA ، والتي نجحت في قمع تعبير GJA1-20k ولكنها احتفظت بتعبير Cx43 كامل الطول4.
ومع ذلك، فإن الطفرة النقطي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم المشروع من خلال منح المعاهد الوطنية للصحة (R01HL152691 و R01HL138577 و R01HL159983) إلى RMS.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.2 مل 8 شرائط أنبوب PCR | توماس سيانتيفيك | 1148A28 | |
| 0.5 م EDTA درجة الحموضة 8.0 | Invitrogen | 15575-038 | لمخزن حقن الميكرو النووي |
| 10x CutSmart عازلة | نيو إنجلاند Biolabs | B7204S | عازلة الهضم ل NlaIII |
| 1 M Tris-HCl درجة الحموضة 7.5 | Invitrogen | 15567-027 | لمخزن حقن الميكرو النووي |
| 50x TAE Buffer | Invitrogen | 24710-030 | |
| 96-well Thermal Cycler | Applied Biosystems | Model # 9902 | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | |
| C57BL / 6J | The Jackson Laboratory | 664 | سلالة الفأر |
| Chemidoc MP نظام التصوير | Bio-rad | لالتقاط صورة هلامية بواسطة 302 نانومتر من بروتين eSpCas9 للأشعة فوق البنفسجية | |
| MilliporeSigma | ESPCAS9PRO-50UG | ||
| جل تحميل صبغة أرجوانية (6x) | New England Biolabs | B7024S | تحميل العازلة لقفازات |
| hCG (موجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية) | MilliporeSigma | 23-073-425G | |
| Hyaluronidase | MilliporeSigma | H3884-100MG | |
| برنامج | Image LabBio-rad | لتحليل صورة الهلام | |
| مجهر ستيريو مقلوب مع plasDIC | Zeiss | Axiovert A1 | |
| KAPA مجموعات التنميط الجيني للفأر | Roche Diagnostics | KK7352 | لتحلل الأنسجة أو الخلايا ، واستخراج الحمض النووي ، ومزيج PCR الرئيسي |
| KSOM | LifeGlobal | ZEKS-050 | وسط زراعة الأجنة |
| Lab coart | |||
| M2 | MilliporeSigma | MR015D | |
| NlaIII | New England Biolabs | R0125S | لهضم منتج PCR |
| خال من Nuclease | Ambion | AM9937 | لتخفيف الكواشف |
| زيت البارافين | Nacalai USA | 2613785 | |
| Plugged 20 & mu ؛ طرف ماصة ناعم L | FisherScientific | 02-707-171 | لالتقاط الخلايا الأريمية |
| PMSG (الفرس الحامل s مصل موجهة الغدد التناسلية) | ProSpec-Tany | HOR-272 | |
| كلوريد الصوديوم | Invitrogen | AM9760G | للمخزن المؤقت لحقن الميكرونوى |
| SYBR آمن الحمض النووي Gel Stain | Invitrogen | S33102 | للكشف عن العصابات في هلام |
| tracrRNA | Dharmacon | U-002000-120 | Guid RNA |
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