هنا ، نقدم بروتوكولا لتسمية البروتينات بعلامة بروتين مضان في يرقات سمك الزرد ، وهو نظام تم تطويره وتعديله حديثا في الجسم الحي مفيد بشكل خاص لتصور البروتينات منخفضة الوفرة في أسماك الزرد.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا ، نقدم بروتوكولا لتسمية البروتينات بعلامة بروتين مضان في يرقات سمك الزرد ، وهو نظام تم تطويره وتعديله حديثا في الجسم الحي مفيد بشكل خاص لتصور البروتينات منخفضة الوفرة في أسماك الزرد.
تسمح تقنية CRISPR / Cas9 بوساطة KNOCK-in (KI) بتسهيل وضع علامات على البروتين الفلوري في أسماك الزرد (Danio rerio) ، وهو كائن حي نموذجي مفضل للتصوير في الجسم الحي نظرا لشفافيته خلال مرحلة النمو المبكرة. هنا ، نقدم بروتوكولا مفصلا لإجراء جين التألق عالي الكفاءة KI ، والفحص السريع لمؤسسي KI ، وتتبع البروتين منخفض الوفرة في يرقات الزرد ، مما سيضع أساسا مهما للدراسات الفيزيائية المرضية اللاحقة في أسماك الزرد. يتضمن البروتوكول الحالي خطوات كاملة لتصميم sgRNA للجين محل الاهتمام ، و sgRNA في النسخ المختبري ، و Cas9 mRNA في النسخ المختبري ، وشاشة sgRNA في الجسم الحي للجين الذي يتمتع بأعلى كفاءة ، وتصميم وبناء البلازميد للمتبرع ، والحقن المجهري في يرقات الزرد ، وشاشة مؤسس KI والتصوير الحي لأسماك الزرد. يتم تضمين ومناقشة الخطوات الحاسمة ونصائح استكشاف الأخطاء وإصلاحها وطرق مراقبة الجودة ومزايا وتطبيقات هذا البروتوكول. يضمن هذا البروتوكول نتائج سريعة ودقيقة بتكلفة منخفضة وقد تم التحقق من صحته من خلال تجارب متعددة.
ككائن حي نموذجي مقبول جيدا ، يستخدم سمك الزرد (Danio rerio) على نطاق واسع في البحث العلمي حول التطوير والتجديد وتكوين الأورام والعدوى والمناعة ، إلخ1،2،3،4،5. تعتبر أسماك الزرد مناسبة بشكل خاص للتصوير الحي في الجسم الحي عند معالجتها باستخدام PTU (1-phenyl 2-thiourea) ، وهو مركب كيميائي سام يمنع تكوين الميلانين ويجعل يرقات سمك الزرد شفافة لفترة طويلة نسبيامن الزمن 6. تتوفر أيضا سلالات أسماك الزرد الشفافة المعدلة وراثيا ، مثل casper7 و crystal8 ، مما يسمح بالتصور المباشر وتتبع النسب حتى مرحلة البلوغ. إلى جانب هذه الجهود للتغلب على التصبغ من أجل تصور حي أفضل في الأسماك البالغة ، يركز بحثنا أيضا على تطوير استراتيجيات قوية لتحرير الجينات لجعل علامات البروتين الفلوري أكثر كفاءة وأقل اصطناعية.
يتم الآن تطبيق تقنية KI القائمة على الانضمام النهائي بوساطة CRISPR / Cas9 بوساطة CRISPR / Cas9 على نطاق واسع في التعديلات الجينية في كائنات حية متعددة ، بما في ذلك أسماك الزرد ، نظرا لكفاءتها العالية نسبيا في KI9،10،11،12. لتحقيق التصوير الناجح في الجسم الحي ، يجب معالجة تحديين. أحدهما هو الندلات أو الندوب التي أدخلتها عملية إعادة التركيب. والآخر هو أن بعض الجينات المستهدفة يتم التعبير عنها داخليا عند مستوى منخفض ، مما يؤدي إلى إشارات ضعيفة لعلامة التألق المعبر عنها بشكل مشترك وفشل الكشف في الجسم الحي . بهدف وضع علامات فعالة ودقيقة على البروتين وتقليل تداخل مستويات التعبير الجيني الداخلي ، أبلغ عمل حديث عن استراتيجية محسنة تجمع بين طريقة وضع العلامات "VH" لتضخيم الإشارة الفلورية وسير عمل شاشة السلالة الجرثوميةالمكرر 13 ، وهو أكثر ملاءمة لوضع العلامات على الجينات منخفضة التعبير عنها وأكثر كفاءة من الطرق السابقة عن طريق تحسين العمود الفقري للمتبرع والجمع بين تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) والتحقق من التألق لتنفيذ فحص السلالة الجرثومية بأقل تكلفة من الوقت والجهد. هنا ، نقدم بروتوكولا مفصلا خطوة بخطوة للطريقة المبلغ عنها ، بما في ذلك خطوات تحضير الأجنة وتربية أسماك الزرد ، وتصميم sgRNA ، والنسخ المختبري ل sgRNAs ، والنسخ المختبري ل Cas9 mRNA ، والحقن المجهري لجنين الزرد ، والشاشة في الجسم الحي ل sgRNAs بأعلى كفاءة ، وتصميم وبناء البلازميد المتبرع ، والتنميط الجيني لأسماك الزرد KI ، وشاشة الخط الجرثومي KI ، وتصوير أسماك الزرد KI والتنميط الظاهري. لا شك أن هذا البروتوكول الشامل ، الذي يوفر طريقة حديثة لوضع العلامات على التألق ، سيعزز الدراسات التي تستخدم أسماك الزرد في مختلف المجالات العلمية ويفيد القراء من خلفيات أكاديمية مختلفة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت مراجعة جميع تربية وتجارب أسماك الزرد والموافقة عليها من قبل لجنة إدارة المختبر والأخلاقيات بجامعة شيامن وكانت متوافقة بدقة مع الممارسات الحيوانية الجيدة على النحو المحدد من قبل مركز المختبر بجامعة شيامن. امتثلت الدراسة لجميع اللوائح الأخلاقية ذات الصلة باستخدام.
ملاحظة: تم الحفاظ على جميع أسماك الزرد البالغة واليرقات باتباع البروتوكولات القياسية عند 28.5 درجة مئوية مع دورة ضوء / ظلام 13/11 ساعة في نظام حوض الزرد بجامعة شيامن. تم الاحتفاظ بالأجنة في المخزن المؤقت للجنين (الجدول 1) في حاضنة خاضعة للرقابة (درجة الحرارة ، 28 ± 0.5 درجة مئوية ؛ ضوء ، 13 ساعة ضوء / 11 ساعة دورة مظلمة). تم إجراء التغذية والمراقبة العامة لجميع أسماك الزرد مرتين يوميا (9 صباحا و 4 مساء). كانت سلالة النوع البري (WT) المستخدمة في هذا البحث هي Tübingen (Tü).
1. اختيار الجينات ذات الأهمية وتصميم دليل الحمض النووي الريبي
2. تحضير sgRNAs
ملاحظة: تم استنساخ تسلسل سقالة sgRNA الشائع (الشكل 1) في بلازميد (جدول المواد).
3. تحضير Cas9 mRNA
4. التحضير للحقن المجهري
5. اختبار كفاءة sgRNA من خلال الحقن المجهري
6. بناء البلازميد المتبرع لوضع علامات البروتين الفلوري
7. الحقن المجهري لأجنة الزرد للجين KI
8. فحص وتحديد النسل المسمى بالبروتين الفلوري
9. التصوير ومعالجة البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تعتبر تقاطعات الفجوة التي تتكون من بروتينات بوليمرية تسمى connexins ضرورية لتبادل المستقلبات والأيونات ذات الوزن الجزيئي المنخفض بين الخلايا المتلامسة. تم استخدام طريقة وضع علامات على البروتين الفلوري الموضحة أعلاه لتسمية connexin 39.9 (الشكل 5 أ) و connexin 44.1 (الشكل 5 ب) ، على التوالي. تم التحقق من KI الصحيح عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل (الشكل 6). بالاتفاق مع البيانات المنشورة16 ، ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لإجراء هذه التجربة بسلاسة ونجاح ، يجب على المرء أن يولي مزيدا من الاهتمام لبعض الجوانب المهمة. يجب أن تكون المرحلة المثلى لنمو أسماك الزرد للحقن هي مرحلة الخلية الواحدة. يمكن أن يضمن إكمال الحقن خلال هذه المرحلة أن جميع الخلايا التي يتم إنتاجها من خلال الانقسام اللاحق تحتوي على المكونات الضرورية ل KI ، وبالتالي زيادة احتمالية حدوث KI في وقت واحد في جميع الخلايا وتحسين معدل النجاح الإجمالي ل KI. سيؤدي خفض درجة الحرارة المحيطة إلى إبطاء التطور الجنيني لسمك الزرد18. ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن جميع المؤلفين عن عدم وجود مصالح متضاربة في هذه الورقة.
نشكر لو تشو (جامعة شيامن) على التدقيق اللغوي لهذه المخطوطة وتحريرها. تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (منحة 82388201 إلى JH ؛ منحة 31801158 إلى YZ) ، والبرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2020YFA0803500 إلى JH) ، وصندوق CAMS للابتكار للعلوم الطبية (CIFMS) (2019-I2M-5-062 إلى JH) ، والبرنامج الخاص لمقاطعة فوجيان المركزية لتطوير العلوم والتكنولوجيا المحلية (2022L3079 إلى JH) ، وبرنامج التعاون في منطقة FuXia-Quan Zi-Chuang (3502ZCQXT2022003 إلى JH). لم يكن للممولين أي دور في تصميم الدراسة أو جمع البيانات وتحليلها أو قرارات النشر أو إعداد المخطوطة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1000 & ميكرو; L نصائح | أي علامة تجارية | غير | لجميع التلاعب |
| أنابيب 1.5 مل | أي علامة تجارية | غير | للتخزين والطرد المركزي لحلول مختلفة |
| 1.5 مل (خالية من RNase) | أي علامة تجارية | غير | للتخزين والطرد المركزي للحلول الخالية من RNase |
| 10 & micro ؛ نصائح | L أي علامة تجارية | غير متوفرة | لجميع التلاعب |
| 10 & نصائح L (خالية من RNase) | أي علامة تجارية | غير | للتلاعب الخالي من RNase |
| 1000 & micro ؛ L نصائح (خالية من RNase) | أي علامة تجارية | غير / أ | للتلاعب الخالي من RNase |
| 1-phenyl 2-thiourea (PTU) | Sigma | P7629 | لتثبيط تكوين الميلانين والحفاظ على اليرقات شفافة |
| 200 & نصائح L | أي علامة تجارية | غير متوفرة | لجميع التلاعب |
| 200 & نصائح L (خالية من RNase) | أي علامة تجارية | غير | للتلاعب الخالي من RNase |
| 2x Taq Plus Master Mix II (Dye Plus) | Vazyme | P213-03 | PCR لاختبارات كفاءة sgRNA |
| أطباق 35 مم | Corning | 430165 | لتصوير |
| لوحات 6 آبار | أي علامة تجارية | غير | لتربية أسماك الزرد بشكل فردي ومؤقت |
| Acc65I | NEB | R0599S | ل الهضم الأنزيمي |
| حمض الخليك | سيجما | 695092 | لإعداد العازلة TAE |
| Agar | Biofroxx | 8211GR500 | لألواح LB |
| أمبيسلين ، ملح الصوديوم | سانجون | A610028 | لألواح LB |
| CaCl 2< / sub> | Sigma | C5080 | لتحضير العازلة للأجنة |
| أنابيب شعرية جهاز | هارفارد | 30-0016 | لتوليد الإبر للحقن |
| أنابيب الشعيرات الدموية | أي معرف علامة تجارية | (القطر الداخلي) = 0.1 مم | لتحديد قطرة 1 نانولتر |
| CRISPRscan | CRISPRscan & | nbsp ؛ http://www.crisprscan.org/ | لتصميم sgRNA |
| DH5 & alpha ؛ | TIANGEN | CB101 | للتحول |
| EDTA | Sigma | E6758 | للعازلة للتحلل وإعداد المخزن المؤقت |
| TAE | Ensembl Ensembl | & nbsp ؛ https://asia.ensembl.org/Danio_rerio/Info/Index | للعثور على معلومات الجينات |
| الإيثانول | HUSHI | 64-17-5 | لتنقية الحمض النووي واستخراجه |
| Exonuclease III | Takara | 2170A | LIC |
| حاقن دقيق يعمل بالغاز | Warner Instruments | PLI-100A | للهلام بالحقن المجهري |
| WIX | WIX-EP3000 | للهلام قفازات الرحلان الكهربائي | |
| أي علامة تجارية | N / A | لجميع التلاعب | |
| الجلوكوز | sgdbio | 10010518 | لألواح LB |
| الجلسرين | سانجون | A501745 | لألواح LB |
| gRNA-pMD19-T | مركز موارد أسماك الزرد الصيني (CZRC) | CZP3 | sgRNA البلازميد الذي يحتوي على سقالة sgRNA |
| KCl | Sigma | P5405 | للأجنة تحضير العازلة |
| محلول ترسيب كلوريد الليثيوم | Thermofisher | AM9480 | ترسيب sgRNAs ، خالي من RNase |
| انصهار منخفضة الاغاروز | سانجون | A600015 | لتحضير 4٪ من المواد الهلامية agarose |
| كبريتات المغنيسيوم | sgdbio | 20025118 لألواح LB | |
| حمام معدني | أي علامة تجارية | N / A | لحضانة درجة حرارة ثابتة |
| الميثيلين الأزرق | سيجما | M9140 | لإعداد العازلة للأجنة |
| Microinection | محلي الصنع | N / A | لتوليد الأخاديد لحمل الأجنة أثناء الحقن المجهري |
| Microloader ، طرف لملء Femtotips والشعيرات الدموية الزجاجية الأخرى ، معقمة ، 0.5 & ndash ؛ 20 & micro ؛ L ، 100 مم ، رمادي فاتح ، 192 قطعة. (2 رفوف وأوقات ؛ 96 قطعة.) | Eppendorf | 5242956003 | لتحميل محلول الحقن الدقيق في إبرة الحقن ، |
| مجتذب الماصات الدقيقة | أداة Sutter | P-97 | لتوليد إبر للحقن |
| الماصات | الدقيقة Eppendorf | N / A | لجميع التلاعب |
| الميكروويف | أي علامة تجارية | غير | متوفرة لصب لوحة الحقن وجل الاغاروز |
| MinElute PCR طقم تنقية (50) | QIAGEN | 28004 | لتنقية منتجات تفاعل البوليميراز المتسلسل ومنتجات الهضم ، |
| نسخ mMESSAGE mMACHINE T3 | Invitrogen | AM1348 | النسخ في المختبر ل Cas9 mRNA ، خالية من RNase |
| N2< / sub> | أي علامة تجارية | غير | للحقن المجهري |
| NaCl | Sigma | S5886 | لتحضير المخزن المؤقت للأجنة والتحلل |
| NaHCO3< / sub> | Sigma | S5761 | لتحضير العازلة للأجنة |
| NaOH | Sangon | A100173 | لتحضير العازلة TAE |
| بالمياه الخالية من النوكلياز | Thermofisher | R0581 | RNA RNA ، خالية من RNase |
| PciI | NEB | R0655S | لآلة PCR للهضم الأنزيمي |
| أي علامة تجارية | N / A | أنابيب شريط PCR تضخيم | |
| PCR أي علامة تجارية | N / A | لأنابيب | |
| PCR PCR | FEITONGKANG | blp-200 | لطبق PCR |
| Petri | أي علامة تجارية | N / A | لتربية يرقات الزرد وما إلى ذلك. |
| الفينول الأحمر | سيجما | P0290 | للحقن المجهري ، حامل الماصة الخالي من RNase |
| Warner Instruments | PLI-PH1 | للحقن الدقيق | |
| PrimeStar (Premix) Takara | DR040A | للاستنساخ الجزيئي | |
| Proteinase K | Merck | 539480 | لاستخراج الحمض النووي الجيني |
| pT3TS (T3: zCas9-UTRglobin) مركز | موارد أسماك الزرد الصيني (CZRC) | قالب البلازميد CZP11 | Cas9 |
| جهاز طرد مركزي مبرد | أي علامة تجارية | غير / أ | لمقياس الطرد المركزي ذي الصلة بالحمض النووي الريبي |
| Sartorius | BCE124-1CCN | لصب لوحة الحقن والمواد الهلامية المقص | |
| أي علامة تجارية | غير | لقص ذيول الأسماك البالغة | |
| SDS | Sangon | A600485 | لتحضير |
| عازلة التحللفرش صغيرة | أي علامة تجارية | غير متوفرة | لتحريك الأجنة برفق على ألواح الحقن المجهري |
| مقياس الطيف | الضوئي Thermofisher | NanoDrop 2000 | لقياسات تركيز الحمض النووي / الحمض النووي الريبي |
| ميكرومتر المرحلة | أي علامة تجارية | DIV (قسم) = 0.01 مم | لتحديد كمية قطرة 1 نانولتر |
| مجهر مضان ستيريو | أوليمبوس | SZX16 | لمراقبة التعبير الجيني |
| مجهر ستيريو | Motic | SMZ-168 | للمراقبة والحقن المجهري |
| T7 RiboMAX Express نظام إنتاج الحمض النووي الريبي على نطاق | Promega | P1320 | النسخ المختبري ل sgRNAs ، حاضنة خالية من RNase |
| يتم التحكم في درجة حرارتها | أي علامة تجارية | N / A | لحضانة الأجنة |
| TIDE | TIDE | https://tide.nki.nl/ | لتحليل كفاءة sgRNA |
| تريكايين ميثان سولفونات | سيجما | A5040 | لتحضير محلول التريكيين |
| تريس | سانجون | A600194 | لمحلول التريكيين ، عازلة التحلل وإعداد العازلة |
| TAE Tryptone | OXOID | LP0042 | لألواح LB |
| ملاقط | أي علامة تجارية | غير | متوفرة لقطع إبر الحقن |
| XbaI | NEB | R0145S | للإنزيمات مستخلص |
| الخميرة | OXOID | LP0021 | لألواح LB نظام |
| حوض السمك الزرد | ESEN | ESEN-AW-S1 | لتربية الأسماك البالغة |
| خزانات تزاوج أسماك الزرد (مع مقسم) | أي علامة تجارية | غير | لتزاوج الأسماك |
| Zeiss LSM 900 + Airyscan2 | ZEISS | Zeiss LSM900 | للتصوير متحد البؤر للأسماك ذات العلامات المضان وتحليل البيانات |
| موقع ZFIN | الويب ZFIN | http://zfin.org/ | للعثور على معلومات الجينات |
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