斑马鱼是一种小型热带鱼,已成为研究脊椎动物发育和疾病过程中基因功能的常用模型。通过以下方法可确定目标基因的时间和空间表达模式: 原位 杂交。我们改进的方案能够检测丰度较低的转录本,同时降低非特异性背景信号。
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斑马鱼是一种小型热带鱼,已成为研究脊椎动物发育和疾病过程中基因功能的常用模型。通过以下方法可确定目标基因的时间和空间表达模式: 原位 杂交。我们改进的方案能够检测丰度较低的转录本,同时降低非特异性背景信号。
本文重点介绍整体装片 原位 斑马鱼胚胎的原位杂交(WISH)。WISH技术有助于评估基因表达在组织分布和发育阶段两个方面的特征。本文描述了使用地高辛标记的反义RNA探针进行斑马鱼胚胎WISH的实验方案。探针通过将地高辛标记的核苷酸掺入到转录过程中而生成 体外 对已克隆并线性化的基因模板进行转录。在特定发育阶段收集的胚胎,需先去除卵膜,再与特异性探针孵育。经洗涤步骤去除多余探针后,将胚胎与碱性磷酸酶标记的抗地高辛抗体孵育。通过使用碱性磷酸酶的显色底物,可检测特定基因的表达情况。根据基因表达水平的不同,整个实验过程可在2至3天内完成。
斑马鱼(Danio rerio)已成为研究脊椎动物发育、疾病、行为以及药物筛选的强有力动物模型1-3。单次交配即可获得大量斑马鱼胚胎。其受精和发育过程在体外(ex utero)进行,胚胎具有良好的光学通透性且发育迅速。关键的发育事件发生在受精后的前48小时(hpf)内,包括器官原基的出现和细胞分化的启动。通过在单细胞或双细胞期(0.75 hpf)向胚胎显微注射反义吗啉代寡核苷酸(MO)或mRNA,可分别实现蛋白质的表达敲低或过表达。
斑马鱼胚胎的原位杂交(WISH)有助于研究特定目的基因的时空表达模式。在对胚胎进行mRNA或吗啉代寡核苷酸(MO)显微注射以过表达或敲低特定蛋白水平后,应用WISH技术可揭示其他基因的差异性调控情况。
基因表达模式的变化可与表型变化相关联,并揭示早期器官发生过程中靶基因的功能。由于探针可预先制备并储存,利用六孔板和自制的篮子,原位杂交(ISH)技术可同时检测至少20个基因的表达模式。
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1. 整体装片 原位 斑马鱼胚胎杂交
1.1 胚胎的制备
1.2 地高辛标记RNA探针的合成
| 试剂 | 体积 |
| 模板 DNA | 100 ng |
| PCR 缓冲液 (10x) | 5 μl |
| dNTPs (10 mM) | 2 μl |
| 引物 (10 mM) | 各 1 μM |
| 加水至终体积 | 49.7 μl |
| Taq 聚合酶 (5 unit/μl) | 0.3 μl |
| 反应体积 | 50 μl |
表1. PCR扩增反应。
| 试剂 | 化学感受态细胞 | 电转感受态细胞 |
| 新鲜的PCR反应产物 | 1-4 μl | 1-4 μl |
| 盐溶液 | 1 μl | |
| 稀释的盐溶液 | 1 μl | |
| 水 | 加至总体积为5 μl | 加至总体积为5 μl |
| TOPO载体 | 1 μl | 1 μl |
| 最终体积 | 6 μl | 6 μl |
表2. TOPO克隆反应。
| 试剂 | 体积 |
| NTP 标记混合物 (10x) | 2 μl |
| 转录缓冲液 (10x) | 2 μl |
| Protector RNase 抑制剂 | 1 μl |
| RNA 聚合酶 SP6 或 | |
| RNA 聚合酶 T7 | 2 μl |
| 终体积 | 20 μl |
表3. RNA标记反应。
1.3 整体装片 原位 杂交
| 胚胎期(受精后小时数) | 蛋白酶K消化时间 |
| 最多6个 | 15 秒 |
| 6-12 | 30 秒 |
| 12-18 | 3 分钟 |
| 24 | 12-15 分钟 |
| 48 | 25-30 分钟 |
| 72 | 40 分钟 |
| 96-120 | 50 分钟 |
2. 双重 In Situ 杂交
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采用每篮50个胚胎(每个基因/每种实验条件)的方案,可在一次实验中获得该基因的表达模式。对于特定基因,几乎所有胚胎均显示出相似的表达模式。原位杂交染色的代表性结果如图3-6所示。
正义与反义核糖探针均从对应于 PC5.1 和 PC5.2 的 cDNA 合成6SCL/tal-17, gata-18,9,flk/kdrl10,shh11,dlx212,fkd7/foxa113胰岛素14,15和胰蛋白酶16 通过使用Taq DNA聚合酶扩增全长mRNA的一段序列,构建了克隆并插入pCRII-TOPO载体(Invitrogen)。各个扩增产物的真实性通过测序确认。在验证克隆方向后,按照相应方案合成对应的反义RNA探针17 经修改18,19 如文中所述,使用 Sp6 或 T7 RNA 聚合酶。整体染色标...
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我们已开发出可高分辨率可视化 RNA 的改进方法。原位杂交实验采用底部带孔的自制篮子进行(图 1)。胚胎在无RNA酶溶液中处理,于室温下在6孔板中无菌操作。
为了区分胚胎,使用不同颜色的Eppendorf管制作篮子。使用有边缘或无边缘的篮子便于定位,并识别篮子内的胚胎所对应的特定探针。
在65 °C下预杂交和在70 °C下杂交,同时使用50%去离子甲酰胺,对于获得高分辨率信号尤为关键。此外,在与抗DIG抗体孵育后,经PBST洗涤,再用碱性Tris缓冲液孵育胚胎两次,每次15分钟。 和 在含有BCIP和NBT的条件下孵育之前进行适当的处理,有助于获得高质量且清晰的信号。在我们的实验中发现,胚胎的透化和固定时间的精确控制,以及在70 °C下进行杂交,对于获得清晰信号至关重要。透化不足会导致背景信号升高;透化时间过长或固定不充分会引起胚胎降解,而固定时间过长则会抑制信号的检测。在55–60 °C之间进行杂交同样会产生较高的背景信号。
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作者声明不存在任何竞争性经济利益。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Taq DNA聚合酶 | Invitrogen | 10342053 | |
| TopoTA 克隆试剂盒- 双启动子 pCRII-TOPO | Invitrogen | K4650-01 | |
| HQ Mini 质粒提取试剂盒 | Invitrogen | K2100-01 | |
| 琼脂糖 | 罗氏 | 11 685 660 001 | |
| Not1 和 HindIII 限制性内切酶 | Invitrogen | 15441-025, 15207-012 | |
| 超纯缓冲饱和酚 | Invitrogen | 15513039 | 4°C 保存 °C. 对眼睛、皮肤和呼吸道有刺激性,且可能具有致癌性。操作时应小心谨慎。 |
| 氯仿 | Fisher | C607-1 | 有毒且疑似致癌物。请在通风橱中操作。 |
| 无RNase的DNA酶I | 罗氏 | 4716728001 | 分装成小份并置于 -20 保存°C. |
| DIG-RNA标记混合物(含Sp6、T7和T3 RNA聚合酶) | 罗氏 | 11277073910 | |
| RNase 抑制剂 | 罗氏 | 10777-019 | |
| 3.0 M 醋酸钠 (pH 5.5) | Fisher | 50-751-7355 | |
| 100% 乙醇 | 商用酒精 | ||
| 焦碳酸二乙酯(DEPC) | Sigma | 40718-25ML | DEPC 对眼睛、皮肤和呼吸道具有刺激性。避免与皮肤和眼睛接触。使用安全眼镜、手套和口罩。 |
| NaOH | Fisher | SS255-1 | |
| EDTA 0.5 M(pH 8.0) | Fisher | 50-751-7404 | |
| Instant Ocean Salt | Aquarium Systems | N/A | |
| 磷酸盐缓冲液(PBS) | Fisher | FL-03-0900 | |
| 多聚甲醛(PFA) | Sigma | P6148-1KG | 在 -20 ℃ 下准备并保存°分装为40 ml等份,以备后续使用。PFA具有毒性,操作时需佩戴护目镜、手套和防尘口罩。 |
| 苯硫脲(Phenylthiocarbomide, PTC) | Sigma | P7629-25G | PTC 具有高毒性。使用时需佩戴护目镜、手套和防尘口罩。 |
| 甲醇 | Fisher | A947-4 | |
| 杜蒙(钟表匠)’s) 镊子型号5号 | Fine Science Tools | ||
| 六孔细胞培养板 | Sarstedt | 83.1839 | |
| 篮子由尼龙网和Eppendorf管制成 | 自行制备 | 制作篮子时,将Eppendorf管(1.5 ml)剪去锥形末端,可保留或不保留管口边缘。将尼龙网剪成与管口大小相应的小片 Eppendorf管被剪开的末端。将尼龙网覆盖在剪开末端的试管放置于电热板上 加热板加热至试管和尼龙网粘合在一起(在通风橱中操作)。剪去篮子上多余的网膜,并将其保存在100%甲醇中备用。 | |
| 聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(Tween 20) | Sigma | P1379-500ML | |
| 蛋白酶K | Fermentas | EO0491 | |
| 乙酸酐 | Sigma | 242845 | |
| 三乙醇胺 | Sigma | 90279-100ML | |
| 甲酰胺,高纯度级 | Sigma | F9037 | |
| AG501-X8 树脂 | Bio Rad | 142-6424 | |
| 柠檬酸一水合物 | Sigma | C0706-500G | |
| 肝素钠盐 | Sigma | H3393-25KU | |
| 盐水-柠檬酸钠缓冲液(SSC) | Sigma | S6639 | |
| 酿酒酵母tRNA,X型 | Sigma | R5636-1ML | |
| NaCl | Fisher | S640-500 | |
| Tris-HCl | Fisher | BP153-1 | |
| MgCl₂2 | Fisher | S25403 | |
| 盐酸左旋咪唑 | Sigma | 31742 | |
| N,N-二甲基甲酰胺 无水(DMF) | Sigma | 227056 | 刺激性、有毒、易燃,且疑似致畸物。操作时应穿戴适当的防护装备,包括手套和护目镜。 |
| 5-溴-4-氯-3-吲哚磷酸(BCIP) | Sigma | N6639 | 避光保存此溶液。 |
| 硝基蓝四唑(NBT) | Sigma | 840W | 避光保存此溶液。 |
| 牛血清白蛋白,纯化组分V(BSA) | Sigma | A8806 | |
| 羊抗地高辛-碱性磷酸酶 Fab 片段 | 罗氏 | 1093274910 | |
| 甘油 | Sigma | G5516-500ML | |
| 96孔细胞培养板 | Sarstedt | 83.1835 | |
| Tg(mnx1:GFP)ml2/Tg(hb9:GFP)ml2 | ZIRC | Tg(mnx1:GFP)ml2 | |
| Instant Ocean | Aquarium Systems | N/A |
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