مقالة منهجية

والفحص الكروماتين لأنسجة المخ الإنسان

DOI:

10.3791/717

⸱

مارس 21, 2008

 , 
1Psychiatry, Brudnick Neuropsychiatric Research Institute, University of Massachusetts Medical School

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

حتى وقت قريب ، كانت مقتصرة على دراسات التعبير الكمي للدماغ الإنسان من الحمض النووي الريبي أو البروتينات. مع تقنيات مناعي لونين وصفها في هذه الورقة ، سوف يكون من الممكن مثلأيشن هيستون خريطة جينية والمنظمين الآخرين في التعبير الجيني في الدماغ بعد الوفاة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويعتقد أن الأمراض العصبية المزمنة ، مثل انفصام الشخصية ومرض التوحد وثنائي القطب أن ينتج عن مزيج من العوامل الوراثية والبيئية التي قد تؤدي إلى تغيرات جينية في التعبير الجيني ، وعلم الأمراض الجزيئية الأخرى. تقليديا ، ومع ذلك ، اقتصرت الدراسات التعبير في الدماغ بعد الوفاة لتقدير حجم مرنا أو البروتين. القيود التي تصادف في أبحاث الدماغ بعد الوفاة مثل المتغيرات في وقت وانحلال ذاتي integrities الأنسجة ومن المرجح أيضا أن تؤثر أي دراسات العليا لونين هياكل النظام. ومع ذلك ، فإن منظمة nucleosomal من الحمض النووي DNA الجينومية بما في ذلك : هيستون الأساسية ملزمة -- على ما يبدو الى حد كبير في الحفاظ على عينات ممثلة المقدمة من البنوك المختلفة في المخ. ولذلك ، فمن الممكن لدراسة نمط مثلأيشن التساهمية والتعديلات الأخرى في histones الأساسية في مواضع محددة في الدماغ الجينومية بعد الوفاة. هنا ، نقدم مبسطة الأصلي مناعي لونين (NChIP) بروتوكول لعينات الدماغ المجمدة (ثابت أبدا) الإنسان. يمكن إكمال عملية الهضم بدءا من الخليط nuclease micrococcal الدماغ ، تليها NChIP qPCR في غضون ثلاثة أيام. وينبغي للمنهجية المعروضة هنا يكون من المفيد توضيح آليات التعبير اللاجينية الجينات في دماغ الإنسان العادي ومريضة.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الإجراء :

1 ش اليوم

1. التجانس 50-500 ملغ من الأنسجة المجمدة المسألة بعد الوفاة رمادي مع Douncing العازلة.

! تنبيه --! يجب التعامل مع الأنسجة البشرية تحت رعاية شروط السلامة الصارمة. وينبغي التعامل معها في معايير السلامة BSL - 2 أو أعلى.

  1. تشريح اتخاذ سابقا ، بعد الوفاة الدماغية من -80 درجة مئوية ، dounce لهم في حجم المخ 5X من الاحتياطي Douncing ، ووضعه في أنبوب 2.0 مل microcentrifuge. مطابقة العينة ويتم معالجتها التحكم أزواج في وقت واحد.

2. Micrococcal Nuclease (MN) الهضم

  1. إضافة 5U/mL من nuclease Micrococcal إلى العينة وتخلط في حل عن طريق pipetting صعودا وهبوطا قبل ان يضع على الجليد.
    * خطوة حاسمة -- ومن المهم القيام بهذه الخطوة بسرعة لأن MN لديه القدرة على الفعل عند 4 درجات مئوية حتى
  2. احتضان العينات لمدة 7 دقائق عند 37 درجة مئوية.
  3. بعد 7 دقائق حضانة ، إضافة إلى 0.5M EDTA بتركيز 10MM لوقف النشاط MNase.

3. Hypotonisation

  1. عينات من مكان في أنبوب 15 مل الصقر. إضافة 10X حجم عينة من EDTA 0.2mM ، 1 / ​​2000 من حجم العينة وbenzamidine 0.2M 1 / 1000 من حجم العينة phenylmethanesulphonylfluoride 0.1M (PMSF). وتستخدم هذه الأخيرة مجمعين باسم مثبطات البروتياز.
    * خطوة حاسمة -- من المهم للحفاظ على عينات على الجليد خلال كل هذه الخطوات.
  2. احتضان عينة لمدة 1 ساعة ، في حين أنها vortexing كل 10 دقائق.
  3. في نهاية حضانة طويلة ساعة ، إضافة 1 / 2000 من حجم العينة DTT 3M ، مثبط البروتياز أخرى.
  4. نموذج الدوامة مرة أخرى وأجهزة الطرد المركزي في إطار التعاون الإقليمي 3175 لمدة 10 دقائق في درجة مئوية 4
    * الخطوة اختيارية -- Precleansing مع بروتين G Agarose.
    1. طاف تأخذ وضعها في أنبوب جديد الصقر 15 مل.
    2. إضافة 500 ميكرولتر من البروتين G Agarose.
    3. تدوير في درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة.
    4. الطرد المركزي عند 4000 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقيقة على 4 درجات مئوية.
  5. توزيع طاف بحيث يتم استخدام 500 ميكرولتر وتحكم الإدخال (التي تحتوي على الحمض النووي الجيني فقط) ، وينقسم إلى قسمين بقية الأنابيب التي تحتوي على 1600 عينة من كل ميكرولتر -- التي هي لعينات لونين (CHIP) مناعي.
  6. وضع عنصر التحكم في مدخلات -80 درجة ثاني / N حتى استخدامها مرة أخرى.
  7. للعينات تشيب -- إضافة 1:10 من حجم 10XFSB و4μg من الأجسام المضادة ، ثم دوامة العينات وتناوب عليها عند 4 درجات مئوية خلال الليل.
    ! تنبيه --! المبلغ قد والتخفيف من الأجسام المضادة تتطلب التحسين.

2 اليوم الثاني

! تحذير! -- تبدأ اليوم الثاني 2 بواسطة غسل بروتين G Agarose التي سيتم استخدامها لعزل الحمض النووي nucleosomal. منذ الخرز agarose حساسة للغاية ، فمن الضروري لقطع رؤوس من النصائح كلما pipetting أي محلول يحتوي على حبات agarose.

1. التحقيق بروتين G الخرز Agarose إلى الحمض النووي

  1. إضافة 1.6 مل 1XFSB إلى 245 ميكرولتر agarose - G البروتين (ما يكفي لمدة 4 أنابيب) في أنبوب microcentrifuge 2 مل (حلقة).
  2. حل فصل قسمين 2 مل أنابيب وإعادة ملء كل ما يصل إلى 1.6 مل مع FSB 1X.
  3. تناوب على RT لمدة 30 ثانية وأجهزة الطرد المركزي عند 0.1 إطار التعاون الإقليمي لمدة 30 ثانية.
  4. إزالة طاف به فراغ.
  5. إضافة 1.6 مل 1X FSB مرة أخرى. تدوير عينات لمدة 30 ثانية ثم الطرد المركزي عند 0.1 إطار التعاون الإقليمي لمدة 30 ثانية.
  6. إزالة طاف مرة أخرى ، والجمع بين كل من الأنابيب مع 1XFSB مل 1.5.
  7. إضافة 15 ميكرولتر الحيوانات المنوية سالمون sonicated الحمض النووي (10mg/mL).
    ! تنبيه --! وينبغي لهذه الخطوة ، من حيث المبدأ ، وتخفيض غير محددة وملزمة للimmunoprecipitate إلى الخرز. ومع ذلك ، فإن هذا قد يؤدي ايضا الى ايجابيات كاذبة لبعض من تسلسل الحمض النووي (الإنسان).
  8. تناوب على RT لمدة 30 دقيقة ، ثم الطرد المركزي عند 0.1 إطار التعاون الإقليمي لمدة 30 ثانية.
  9. إزالة طاف. إضافة 200 ميكرولتر من 1XFSB.
  10. إضافة 90 ميكرولتر من الخرز agarose في كل عينة الشذرة. تناوب على 4 درجة مئوية لمدة 1 ساعة.
  11. إضافة إلى 1XFSB 1mL من الخرز agarose المتبقية لتكون بمثابة الشاهد السلبي وتدويره بنسبة 4 : 1 ساعة درجة مئوية.
  12. بعد مرور فترة الحضانة الطويلة ساعة والطرد المركزي ومراقبة العينات السلبية عند 0.1 إطار التعاون الإقليمي لمدة 30 ثانية. تجاهل طاف.

2. غسل الخرز

! تحذير! -- يجب أن تحفظ في مخازن الغسل 4 درجات مئوية حتى استخدامها ، وسوف تستخدم فقط إذا كان أقل من شهر من العمر.

  1. إضافة 1 مل من كل حل لغسل الخرز وتناوب لمدة 3 دقائق على RT.
  2. الطرد المركزي في إطار التعاون الإقليمي 0.1 لمدة 30 ثانية.
  3. تجاهل الفراغ طاف به.

* في كل حل الغسيل

-- الغسيل قليلة الملح العازلة

-- غسل الأملاح عالية العازلة

-- محلول كلوريد ليثيوم -- تدوير فقط في RT لمدة 1 دقيقة!

-- TE العازلة (10 ملي تريس ، 1 ملم EDTA الرقم الهيدروجيني = 8)

3. شطف

* خطوة حاسمة -- جعل الطازجة الاحتياطي لشطف كل تجربة في اليوم الذي يتم استخدامه.

  1. إضافة 250 ميكرولتر من طازجة العازلة على استعداد لشطف كل عينة.
  2. تدوير لمدة 15 دقيقة على RT ، ثم الطرد المركزي عند 0.4 RCF : 1 دقيقة.
  3. حفظ طاف في microcentrifuge أنبوب 2.0 مل (حلقة).
  4. إضافة 250 ميكرولتر من شطف العازلة لكل عينة ودوامة باليد لبضع ثوان. ثم ، وعينات دوامة لمدة 15 دقيقة على mulitvortexer.
  5. الطرد المركزي في الدقيقة 16 RCF لمدة 4 دقائق ، وحفظ طاف في نفس الانبوب مل 2.0 (حلقة).

4. هضم البروتين

  1. أضف 10 ميكرولتر EDTA 0.5M ، 0.8M 25 ميكرولتر تريس حمض الهيدروكلوريك ، الرقم الهيدروجيني 6.5 ، 10 ملغ / مل K بروتين (1 / 200 عينة) لكل عينة الشذرة.
  2. إلى كل عنصر تحكم الإدخال ، إضافة العازلة للهضم تحلل بروتين K (1 / 10 من عينة عازلة) وبروتين 10mg/ml K (1 / 200 من العازلة العينة).
  3. احتضان الإدخال والعينات في رقاقة 52 درجة مئوية لمدة لا تقل عن 3 ساعات.

5. الفينول / استخراج الكلوروفورم

! يجب أن يتم تنفيذ تجربة تتطلب الفينول / كلوروفورم تحت غطاء محرك السيارة -- تحذير! استخدام القفازات عند التعامل مع النتريل الفينول / الكلوروفورم.

  1. بعد 3 ساعات الحضانة ، ونضيف إلى 500 ميكرولتر الفينول كلوروفورم ، إلى كل عينة.
  2. دوامة جميع العينات لعدة ثوان ، ثم الطرد المركزي في الدقيقة 13 RCF لمدة 5 دقائق.
  3. عند هذه النقطة ، سوف يكون على مرحلتين الحالية ونحن مهتمون في مضمون المرحلة الأعلى. إخراج المرحلة العليا ووضعها في أنبوب microcentrifuge 2 مل.
  4. إضافة خليط من 2μL من الجليكوجين و50μL من خلات الصوديوم 3M لكل عينة مع 1.375 مل من الإيثانول بنسبة 100 ٪.
  5. دوامة جميع العينات بقوة. وضعها في -80 درجة مئوية خلال الليل.

3 اليوم الثالث

  1. إزالة عينات شكل -80 درجة مئوية ، ووضعها على الجليد بالنسبة لهم لذوبان الجليد.
  2. الطرد المركزي في إطار التعاون الإقليمي لمدة 10 15 دقيقة على 4 درجات مئوية.
  3. إزالة بعناية طاف دون الإخلال بيليه في الجزء السفلي من الأنبوب.
  4. إضافة 1 مل من الايثانول البارد 75 ٪ على كل عينة ، ثم قلب لهم 4-6 مرات.
  5. الطرد المركزي في إطار التعاون الإقليمي لمدة 5 18 دقائق على 4 درجات مئوية.
  6. إزالة طاف مرة أخرى والسماح للالكريات في الهواء الجاف.
  7. حل الكريات المجففة في 50 ميكرولتر من 4mM تريس ، حمض الهيدروكلوريك ، وتخزينها في pH8 -80 درجة مئوية حتى استخدامها مرة أخرى.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الخطوط العريضة لبروتوكول هنا هو مفيدة بشكل خاص للمحققين مهتمة التواقيع مثلأيشن هيستون و / أو الحامض النووي من الدماغ البشري ، وذلك لأن هذه العلامات لونين قد تكون أقل عرضة للالتحف بعد الوفاة بالمقارنة مع أنواع أخرى من التعديلات ، بما في ذلك (هيستون) والفسفرة أستلة 1 2. الدماغ بعد الوفاة غير قابلة للدراسة أحادية nucleosomal الاستعدادات ، والحمض النووي لا تزال تعلق إلى حد كبير إلى histones الأساسية ، على الأقل في عينات مع فترات انحلال ذاتي ممثل (الوقت بين الموت وتجميد / تخزين النسيج) عادة في ن...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد هذا العمل من خلال منحة من المعهد الوطني للصحة العقلية (5R01MH071476).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

الحلول :

  • nChIP الاحتياطي Douncing : 10 مم تريس ، 4 مم MgCl 2 ، 1 ملم CaCl 2 ضبط الرقم الهيدروجيني إلى 7.5
  • FSB 10X : 50 مم EDTA ، 200 ملي تريس ، 500 ملي مول كلوريد الصوديوم ضبط الرقم الهيدروجيني إلى 7.5
  • العازلة منخفضة الملح الغسيل : 0.1 ٪ SDS ، 1 ٪ تريتون X - 100 ، 2 مم EDTA ، 20 ملي تريس (الرقم الهيدروجيني 8) ، 150 مم كلوريد الصوديوم
  • ارتفاع الاحتياطي غسل الملح : 0.1 ٪ SDS ، 1 ٪ تريتون X - 100 ، 2 مم EDTA ، 20 ملي تريس (PH 8) ، 500 مم كلوريد الصوديوم
  • كلوريد الليثيوم العازلة : 1 ٪ IGEPAL - CA 630 ، حمض Deoxycholic 1 ٪ ، 1 ملم EDTA (الرقم الهيدروجيني 8) ، و 10 ملي تريس (الرقم الهيدروجيني 8) ، 0.25 M LiCl
  • TE العازلة : 10 مم تريس (الرقم الهيدروجيني 8) ، 1 ملم EDTA
  • شطف الاحتياطي : 0.1M NaHCO 3 ، 1 ٪ SDS
  • بروتين الهضم العازلة K (10X) : 1M تريس ، 50 ملي EDTA ، 2 ٪ SDS ، كلوريد الصوديوم 2M ضبط الرقم الهيدروجيني إلى 8.0
  • 3 خلات الصوديوم M : 24،61 غ خلات الصوديوم اللامائية (MW = 82.03) في 100 مليلتر من الماء المقطر تعقيمها. ضبط الرقم الهيدروجيني إلى 5.2 باستخدام حمض الخليك المركزة.

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Huang, H. S., Matevossian, A., Jiang, Y. Akbarian S. Chromatin immunoprecipitation in postmortem brain. J Neurosci Methods. 156, 284-292 Forthcoming.
  2. Huang, H. S., Matevossian, A., Whittle, C. Prefrontal dysfunction in schizophrenia involves mixed-lineage leukemia 1-regulated histone methylation at GABAergic gene promoters. J Neurosci. 27, 11254-11262 Forthcoming.
  3. O'Neill, L. P., Turner, B. M. Immunoprecipitation of native chromatin: NChIP. Methods. 31, 76-82 Forthcoming.
  4. Spiteri, E., Konopka, G., Coppola, G., et al. Identification of the transcriptional targets of FOXP2, a gene linked to speech and language, in developing human brain. Am J Hum Genet. 81, 1144-1157 Forthcoming.
  5. Huang, H. uang, Akbarian, S. GAD1 mRNA expression and DNA methylation in prefrontal cortex of subjects with schizophrenia. PLoS ONE. 2, Forthcoming.
  6. Stadler, F., Kolb, G., Rubusch, L., Baker, S. P., Jones, E. G., Akbarian, S. Histone methylation at gene promoters is associated with developmental regulation and region-specific expression of ionotropic and metabotropic glutamate receptors in human brain. J Neurochem. 94, 324-336 Forthcoming.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

K qPCR

مقالات ذات صلة