在此,我们描述了一种用于检测与定位的实验方案 黑腹果蝇 从收集到预包埋和包埋、免疫染色以及 mRNA 检测的胚胎蛋白与 RNA 原位 杂交
方法文章
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在此,我们描述了一种用于检测与定位的实验方案 黑腹果蝇 从收集到预包埋和包埋、免疫染色以及 mRNA 检测的胚胎蛋白与 RNA 原位 杂交
钙诱导钙释放信号(CICR)在许多生物过程中发挥着关键作用。从细胞增殖与凋亡、发育与衰老,到神经元突触可塑性及再生,这些细胞活动均与兰尼碱受体(Ryanodine receptors, RyRs)相关。尽管钙信号在生物学中具有重要意义,但其在早期发育中的具体作用机制仍不明确。作为一种妊娠周期较短的生物,其胚胎在 黑腹果蝇 是研究发育过程中CICR相关蛋白及其调控因子分布与定位的理想对象。然而,由于其胚胎富含脂质且卵壳富含几丁质,导致胚胎难以牢固附着于玻璃表面,限制了其应用。本文中,我们介绍了一种实用的实验方案,可显著增强胚胎在玻璃表面的附着能力 果蝇 将胚胎置于载玻片上,并详细说明成功进行组织化学、免疫组织化学的实验方法 原位 杂交。铬矾明胶载玻片包被法和胚胎预包埋法显著提高了研究中的产量 果蝇 胚胎蛋白质和RNA表达。为展示该方法,我们研究了DmFKBP12/Calstabin,其为果蝇早期胚胎发育过程中兰尼碱受体(RyR)的一个已知调控因子 黑腹果蝇我们鉴定了 DmFKBP12 在合胞体囊胚阶段早期即开始,并报告其动态表达模式 DmFKBP12 在发育过程中:最初在合胞体原肠胚中均匀分布,随后在细胞化原肠胚阶段初步定位于皮层的基底层,继而在原肠胚早期三胚层阶段分布于原始神经结构和消化结构中。这种分布模式可能解释了兰尼碱受体(RyR)在起源于这些胚层的重要器官系统中的关键作用,包括舌下神经节、咽上神经节、腹神经索以及肌肉骨骼系统。
钙诱导的钙释放信号(CICR)在许多生物过程中发挥关键作用,例如骨骼肌/平滑肌和心脏血管功能、细胞增殖与凋亡、发育、衰老、神经元突触可塑性以及再生1,2,3,4,5,6。兰尼碱受体(RyRs)和肌醇1,4,5-三磷酸受体(IP3Rs)是钙信号通路中的主要参与者,其活性受蛋白激酶A(PKA)、Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(CaMKII)、FK506结合蛋白(FKBPs)、钙网蛋白(CSQ)、三联蛋白(triadin)和连接蛋白(junctin)等调节因子调控1,2,3,4,5,6。这些蛋白在人体中的异常表达或突变可导致心律失常7和肿瘤性增殖8,9等病理性生理状态。
FKBPs 通过兰尼碱受体(RyRs)调控内质网(ER)中的钙释放。这一过程对于收缩机制至关重要 ,因而负责由肌球蛋白-肌动蛋白收缩所产生的一切机械运动,该过程依赖于钙诱导的钙释放以及胚胎期 RyRs 的参与1,2。在小鼠模型中,RyR2 及其调控蛋白 FKBP12/Calstabin 的缺失无一例外地导致死亡,死亡发生于胚胎发育期或出生后早期10,11,12。FKBP12/Calstabin 基因敲除小鼠在胚胎发育期间表现出严重的心脏缺陷,包括兴奋-收缩耦联(EC)异常以及脑水肿。这表明 FKBP12/Calstabin 在调控 RyR2 通道表达方面发挥着关键作用,对心脏和大脑的发育均具有重要意义10。
在受精的青鳉鱼卵的合子形成阶段,首次发现了由RyR介导的钙火花现象13,14。然而,关于钙信号在早期胚胎发育中的功能,相关研究仍十分有限。在Drosophila melanogaster中,对DmFKBP12 S107突变体的研究结果提供了强有力的证据,表明该基因在幼虫发育及健康寿命中具有重要作用,这归因于其对抗氧化应激的功能15,16。最近,我们鉴定了FKBP12/Calstabin蛋白及其信使RNA在早期Drosophila melanogaster发育过程中的动态定位17。通过本方法学中所述的技术,我们能够追踪D. melanogaster在合胞体囊胚期(0–2 h)、细胞化囊胚期(2–3 h)、早期原肠胚期(3–12 h)以及晚期原肠胚期(12–24 h)中FKBP12/Calstabin的表达情况。本文中,我们详细描述了先前研究中所用各项技术的具体实验方案,包括用于经典石蜡切片的胚胎前包埋、胚胎切片载玻片的预包被处理、组织化学染色与免疫染色,以及用于基因表达鉴定的mRNA原位杂交技术。
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1. 葡萄汁琼脂平板的制备
2. 包被载玻片
3. Drosophila 胚胎包埋
4. 苏木精-伊红染色
5. 高碘酸-银甲胺染色
6. 免疫组织化学
7. 原位 杂交
注意: 黑腹果蝇 胚胎切片使用经0.01%焦碳酸二乙酯(DEPC)处理的水制备。所有用于 原位 杂交前,需预先用DEPC处理过夜。
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图示描述了用于克服高脂质和高几丁质卵壳粘附难题的实验方案 黑腹果蝇 胚胎(表1) 涂布于玻片表面,以供观察和实验。采用所示的铬矾明胶玻片涂布法进行处理。 图1,我们增强了附着性 果蝇 将胚胎置于载玻片表面,而胚胎预包埋方法如图所示 图2 可实现对蛋白和RNA DmFKBP12/Calstabin在全部四个早期发育阶段动态分布的高效检测即,合胞体囊胚层,细胞囊胚层,原肠胚早期和晚期的 果蝇 胚胎)。 图3 显示了抗体检测到的FKBP12/Calstabin在合胞体胚盘期和细胞胚盘期的蛋白分布。根据这些组织化学结果可见,FKBP12在合胞体胚盘期的表达极性较弱(图A至H),随后开始定位于滋养外胚层上皮下方的基底膜区域,形成从前端到后端表达量递减的梯度分布(图I至S)。最终,DmFKBP12/Calstabin蛋白局限于原始胚胎组织的特定结构成分中,其细胞外分布...
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RyRs 和 IP3Rs 介导的钙信号传导是脊椎动物和无脊椎动物多种生理与病理过程中的基本通路1,2,3,4。在人类中,RyR2 基因的点突变(如与儿茶酚胺敏感性多形性室性心动过速相关的 R4496C 突变)会导致心肌细胞肌浆网中的钙泄漏,从而引发心脏功能障碍。这些突变表现为在体力活动期间出现心律失常,并具有较高的猝死风险,该表型可在携带此突变的基因工程小鼠模型中重现。在运动条件下,携带该钙泄漏突变的小鼠会出现心脏性猝死,而野生型对照小鼠则未表现出此现象18,20,21,22。在心脏中过表达 RyRs 调节蛋白 FKBP12 与小...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本工作得到国家自然科学基金(#31771377/31571273/31371256)、国家教育部外国杰出学者项目(#MS2014SXSF038)、国家教育部中央高校基本科研业务费专项资金(#GK201301001/201701005/GERP-17-45)以及XZ获得的陕西省优秀博士学位论文基金(#2019TS082/2019TS079)、陕西省教育厅重点项目(#20JS138)和陕西省科技厅自然科学基础研究计划青年项目(#2020JQ-885)的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| -20°C 冰箱 | Meiling Biology &Medical | DW-YL270 | 用于试剂储存 |
| -80°C 超低温冰箱 | Thermo | Forma 90 系列 | 用于试剂储存 |
| 琼脂 | Sigma-Aldrich | WXBB6360V | 葡萄汁琼脂平板的制备 |
| 抗地高辛-碱性磷酸酶,Fab 片段 | Roche | 11093274910 | 用于检测地高辛标记的化合物 |
| 生化培养箱 | 上海蓝帕仪器 | LRH-250 | 原位杂交 |
| 波因氏溶液 | 国药集团北京化学试剂 | 69945460 | 果蝇胚胎包埋 |
| 离心机 | Eppendorf | 540BH07808 | 原位杂交 |
| 离心管 | Denville | C-2170 | 果蝇胚胎收集 |
| 铬明矾 | 国药集团北京化学试剂 | 10001018 | 载玻片涂布 |
| 恒温水浴锅 | 金坛恒丰仪器 | KW-1000DC | 苏木精-伊红染色、免疫组织化学、原位杂交及高碘酸-银甲胺染色 |
| Dako REAL EnVision 检测系统 | Dako | K5007 | 在免疫组织化学反应或原位杂交反应中,与一抗结合,并通过染色对目标进行标记 |
| DEPC | Sigma-Aldrich | D5758 | 原位杂交 |
| DIG RNA 标记试剂盒 | Roche | 11093274910 | 利用 SP6 和 T7 RNA 聚合酶通过体外转录,用地高辛-UTP 对 RNA 进行标记 |
| Drosophila melanogaster | Bloomington 果蝇资源中心 | BDSC_16799, BDSC_19894, BDSC_11664 | Drosophila melanogaster突变品系 |
| 电热鼓风干燥箱 | 天津泰斯特仪器 | 101-0AB | 用于载玻片涂布和石蜡包埋 |
| 伊红 | Sigma-Aldrich | 230251 | 苏木精-伊红染色 |
| 乙醇 | 国药集团北京化学试剂 | 100092680 | 石蜡包埋、苏木精-伊红染色、免疫组织化学、原位杂交及高碘酸-银甲胺染色 |
| 明胶 | 国药集团北京化学试剂 | 10010328 | 载玻片涂布 |
| 氯金酸 | Sigma-Aldrich | 379948 | 高碘酸-银甲胺染色 |
| 苏木精 | Sigma-Aldrich | H3136 | 苏木精-伊红染色 |
| High Pure PCR 产物纯化试剂盒 | Roche | 11732668001 | 用于 PCR 产物的纯化 |
| 智能恒温恒湿箱 | 宁波江南仪器 | HWS | 用于果蝇饲养 |
| LE 琼脂糖 | HyAgarose | 14190108029 | 预包埋 |
| 甲醇 | 国药集团北京化学试剂 | 10014108 | 果蝇胚胎收集 |
| 显微镜 | ZEISS | Observer.A1 | 苏木精-伊红染色、免疫组织化学、原位杂交及高碘酸-银甲胺染色 |
| 显微镜载玻片 | MeVid 实验耗材制造 | P105-2001 | 载玻片涂布 |
| 中性树胶 | 国药集团北京化学试剂 | 10004160 | 苏木精-伊红染色 |
| 正庚烷 | 国药集团北京化学试剂 | 40026768 | 果蝇胚胎收集 |
| 石蜡切片机 | 华海科学仪器 | HH-2508III | 原位杂交 |
| 石蜡 | 国药集团北京化学试剂 | 69019461 | 石蜡包埋 |
| pH/mV 计 | Sartorius | PB-10 | 用于测定溶液的 pH 值 |
| 硝酸银 | 国药集团北京化学试剂 | 10018461 | 高碘酸-银甲胺染色 |
| 超纯水仪 | Thermo | AFXI-0501-P | 原位杂交 |
| 二甲苯 | 国药集团北京化学试剂 | 10023418 | 石蜡包埋 |
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