نحن نصف طرقا لتصور النسخ الناشئ أثناء تنشيط الجينوم الزوجوي في الخلايا الفردية خلال التطور الجنيني المبكر.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نحن نصف طرقا لتصور النسخ الناشئ أثناء تنشيط الجينوم الزوجوي في الخلايا الفردية خلال التطور الجنيني المبكر.
يتطلب التطور المبكر للجنين الانتقال من الأم إلى الزيغوتي (MZT) الذي يتطلب تنشيط الجينوم الزنججي (ZGA). خلال ZGA، يتم نسخ مئات إلى آلاف الجينات، وهو أمر ضروري لعمليات مختلفة في تطور الأجنة المبكر، بما في ذلك الحفاظ على بقاء الجنين، وتحديد مصير الخلية، وتكوين الطبقة الجرثومي. كان أحد التحديات الرئيسية في دراسة ZGA هو تصور ZGA مباشرة في خلايا الأجنة الفردية. هنا، نصف طريقة لرؤية الز جي أوريد مباشرة في الخلايا الفردية للأجنة المبكرة من خلال وضع العلامات الأيضية للنسخ الناشئة باستخدام 5-إيثينيل يوريدين (5-EU)، تليها اقتران الحمض النووي الريبي الأوروبي الناشئ مع الفلوروفورات عبر كيمياء النقر وتصورها في الأجنة الكاملة بواسطة المجهر الكونفوكلي، باستخدام زينوبوس لايفيس كنموذج. مكنتنا هذه الطريقة من تتبع ZGA أحادي الخلية في الأجنة الكاملة وكشف بداية ZGA غير المتجانسة في الزمان والمكان خلال التكوين المبكر. يمكن استخدامه في أنظمة أو أنسجة جنينية أخرى لدراسة نسخ الجينات وتنظيم الجينوم على مستوى الخلية الواحدة.
خلال مرحلة التطور المبكر، يخضع الجنين للانتقال من الأم إلى الوجنة (MZT) الذي يتحول تدريجيا إلى العوامل الأمومية إلى الجينات الزيجوتية. يتطلب MZT تنشيط الجينوم الزيجوي الخامد في البداية، وهي عملية تسمى تنشيط الجينوم الزيجوي (ZGA)؛ الجينات المعبر عنها أثناء ZGA مطلوبة لتحديد مصير الخلية المبكر، والتمع، وتكوين المحور 1,2. ومن المهم أن ZGA محفوظ في جميع الميتازويانات، وتوقيت ZGA تحت رقابة صارمة، رغم أنه يختلف بين الأنواع 3,4. يمكن أن يؤدي اختلال تنظيم ZGA إلى عواقب وخيمة، تتراوح بين عيوب تطورية إلى موت جنيني، مثل الإجهاض. لذلك، فإن دراسة آليات ZGA ليست مهمة فقط لفهم أساسيات تنظيم الجينات، بل لها أيضا آثار سريرية كبيرة.
كان التحدي الرئيسي في دراسة ZGA هو التصور المباشر لZGA واسع النطاق في الأجنة المبكرة ودراسة آلياته على مستوى الخلية الواحدة. تغلبنا على هذا التحدي من خلال تطوير طريقة تستخدم التصنيف الأيضي للنسخ الناشئة خلال ZGA باستخدام 5-إيثينيل يوريدين (5-EU)، تليها اقتران الحمض النووي الريبي الأوروبي الناشئ مع الفلوروفورات عبر كيمياء النقر والتصوير في الأجنة الكاملة بواسطة المجهر الكونفوكالي، باستخدام Xenopus laevis كنموذج. يحتوي جنين زينوبوس الكبير (قطره ~1.2 مم) على تدرج بحجم الخلية، ويحدث الجنين الكبير ZGA حول مراحل منتصف الأبلاستولا (مع بداية حول المرحلة 7 وذروتها حول المرحلة 9)، مما يجعله نموذجا مثاليا لدراسة أنماط ZGA5. باستخدام وسم 5-EU في أجنة Xenopus المبكرة، تمكنا من تصور وقياس ZGA واسع النطاق مباشرة في خلايا الأجنة المبكرة الكاملة، مما قادنا لاكتشاف نمط جديد في مكان-زمان لZGA ينظم بشكل أساسي بحجم الخلية 5,6.
هنا نصف تفاصيل هذا النهج، المقتبسة من أعمال سابقة مع التحسينات 5,7، بما في ذلك تثبيت الأجنة بعد وضع العلامات الأيضية للنسخ الناشئة باستخدام 5-EU، وربط الحمض النووي الريبي الأوروبي الناشئ مع فلوروفور عبر تفاعل النقر8، والتلوين المناعي للعلامات تحت الخلية، يليه تنظيف الأجنة للتصوير الكونفوكلي. يمكن تطبيق هذه الطريقة على أنظمة جنينية أخرى، بما في ذلك سمك الزرد9، 10، أو استخدامها في التسلسل لتحليل نسخ11 الناشئة، مما يدعم تطبيقه العام والواسع في أنواع مختلفة من العينات والتحليلات. بشكل عام، توفر هذه الطريقة وسيلة جديدة مهمة لدراسة آليات تنظيم الجينوم في الخلايا الفردية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم الموافقة على العمل الحيواني الموضح هنا من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية (IACUC) في جامعة ساوث كارولينا.
1. التحضير قبل بدء البروتوكول
ملاحظة: قبل بدء البروتوكول، جهز الحلول التالية باستخدام ماء خال من RNase.
2. إصلاح الأجنة التي تم حقنها بخمسة أعضاء EU-micro
3. اقتران الحمض النووي الريبي الناشئ مع فلوروفور عبر تفاعل النقر
4. صبغ المناعة للأجنة باستخدام علامات تحت الخلوية (اختياري)
5. تنظيف الأجنة قبل التصوير الكونفوكالي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم حقن أجنة Xenopus laevis في مرحلة الخلية الواحدة بميكرو ب 5-EU، وتم تثبيت الأجنة في المرحلة 9 عندما يحدث ZGA واسع النطاق في جميع أنحاء الجنين. تمت معالجة الأجنة وفقا للبروتوكول كما هو موضح أعلاه. تم تصنيف الحمض النووي الريبي الناشئة في الأجنة ب TAMRA-أزيد عبر تفاعل النقر، وتم وسم هيستون H3 باستخدام الأجسام المضادة المضادة للهيستون H3، وتم وسم الحمض النووي ب TO-PRO-3. تم تصوير الأجنة تحت المجهر الكونفوكالي باستخدام الهدف 10×. كما هو موضح في الشكل 1...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يمثل ZGA واحدة من أهم التحولات خلال المراحل الأولى من تطور الأجنة 2,3. هنا وصفنا إجراءات مفصلة لتحضير العينات لرؤية ZGA مباشرة في أجنة Xenopus المبكرة الكاملة، بما في ذلك تثبيت الأجنة المحقونة ب 5-EU، وربط الحمض النووي الريبي الناشئ مع فلوروفور عبر تفاعل النقرة، وتلوين المناعي للعلامات تحت الخلوية بعد تفاعل النقرة، وتنظيف الأجنة للتصوير الكونفوكلي7. نظرا لأن كمية 5-EU المدمجة تتناسب مع النسخ المست...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المؤلف يصرح بعدم وجود مصالح متنافسة.
نشكر مختبر ماثيو جود في جامعة بنسلفانيا على تدريبه. وقد دعم هذا العمل جزئيا من قبل المعهد الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية (R03HD105802).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 16٪ بارافورمالديهيد (PFA) | خدمات الطوارئ الطبية | 15710-S | لصنع الحل التثبيتي |
| 20&00; SSC | ميدياتيك | MT46-020-CM | لصنع محلول التبييض |
| خلاط التوزيع ثلاثي الأبعاد | VWR | 76595-802 | للأجنة المعدلة |
| قوارير لولبية بحجم 9 مم (2 مل) | VWR | 46610-722 | لمعالجة الأجنة |
| الأجسام المضادة المضادة لهيستون H3 | أبكام | ab1791 | لعلاج المناعة |
| حمض الأسكوربيك | سيغما-ألدرتش | A7506 | لجعل رد فعل النقر |
| كحول البنزيل | سيغما-ألدرتش | 305197 | لتنظيف الأجنة |
| البنزيلات البنزواتك | أكروس أورجانيكس | 105860010 | لتنظيف الأجنة |
| ألبومين مصل البقر (BSA) | سيغما-ألدرتش | A3059 | لصنع حل الحجب |
| أغطية لأنابيب لولبي 9 مم (2 مل) | VWR | 46610-712 | لمعالجة الأجنة |
| الغطاء الزجاجي (24 مم ومرة 40 مم) | VWR | 48393-060 | لصنع غرفة التصوير |
| CuSO4 | سيغما-ألدرتش | 61230 | لجعل رد فعل النقر |
| الإيثيلينيبيس (أوكسي إيثيلينينيتريلو) حمض رباعي الأسيتيك (EGTA) | ثيرمو فيشر العلمي | AC409915000 | لصنع الحل التثبيتي |
| فيجي إيمج ج | المعاهد الوطنية للصحة | لمعالجة الصور | |
| الفوراميد | ثيرمو فيشر العلمي | AC181090010 | لصنع محلول التبييض |
| ماصات باستور الزجاجية | VWR | 14673-010 | لتحويل BABB |
| مضاد الأرانب للماعز أليكس فلور 488 - الجسم الثانوي | ثيرمو فيشر العلمي | A27034 | لعلاج المناعة |
| مصل الماعز | أبكام | ab7481 | لصنع حل الحجب |
| بيروكسيد الهيدروجين | سيغما-ألدرتش | H1009 | لصنع محلول التبييض |
| كبريتات المغنيسيوم (MgSO4) | ثيرمو فيشر العلمي | M65-500 | لصنع الحل التثبيتي |
| الميثانول | ثيرمو فيشر العلمي | A4524 | لتجفيف الأجنة |
| الميثانول، اللامائي | سيغما-ألدرتش | 322415 | لتجفيف الأجنة |
| الممسحات | ثيرمو فيشر العلمي | AC172631000 | لصنع الحل التثبيتي |
| خلاط منشط متعدد الأنماط | VWR | 76595-812 | للأجنة المعدلة |
| ماصة نقل بلاستيكية | ثيرمو فيشر العلمي | 13-711-9 صباحا | لنقل الأجنة |
| شفرة الحلاقة | ثيرمو فيشر العلمي | 18-100-970 | لقطع الأشرطة |
| مياه خالية من RNase | ثيرمو فيشر العلمي | BP561-1 | لصنع حلول خالية من Rnase |
| روتو-ميني بلس (دوار) | VWR | 470313-912 | لتدوير الأجنة |
| تتراماثيل رودامين (TAMRA)-أزيد | أبكام | ab146486 | لجعل رد فعل النقر |
| TO-PRO-3 | ثيرمو فيشر العلمي | T3605 | لتلوين الحمض النووي |
| ترايتون X-100 | سيغما-ألدرتش | 10789704001 | لصنع مخزن الغسيل |
| قاعدة تريزما (قاعدة تريس) | سيغما-ألدرتش | T1503 | لصنع حاجز تريس |
| أشرطة VHB 3M GPH-110GF (45 ميل) | VWR | 76524-608 | لصنع غرفة التصوير |
| مجهر زايس LSM 700 الكونفوكال | زايس | للتصوير الكونفوكلي |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.