October 27th, 2017
该协议提出了一种从斑马鱼胚胎, 幼虫, 或排序细胞的整体转录分析的方法。我们包括 RNA 的分离, RNASeq 数据的通路分析, 和 qRT pcr 验证基因表达的变化。
马鱼幼虫样品中 RNASeq 分析的总体目标是鉴定斑马鱼胚胎和幼虫的基因表达谱,并对样品之间的基因表达变化进行定量比较陈述。这种方法可以帮助回答斑马鱼胚胎或幼虫提供信息的任何领域中的关键问题,例如抑制一个靶向基因如何导致基因表达变化或相对于其他条件某些途径的破坏。该技术的主要优点是斑马鱼适合生产大量动物,并且可以轻松获得全动物转录组数据。
此外,使用转基因动物的分选可以轻松实现特定细胞类型的分离。演示这些程序的是研究生 Lain Hostelley 和我实验室的博士后 Jessica Nesmith。首先,将胚胎培养到三个月大,即生殖成熟。
在胚胎收集前一天晚上,将两条成年雄鱼和三条雌鱼从所需品系中分离到分开的新鲜系统水交配池中。第二天早上,灯亮后,取下隔板,让鱼自然交配,直到在鱼缸底部观察到胚胎。在胚胎培养基的单独培养皿中以 30 分钟的间隔收集胚胎,直到收集到所需数量。
为了对胚胎进行分期,每 10 厘米培养皿中以 50 至 75 个为一组培养它们,以促进所有胚胎的一致发育时间。然后,将板保持在 28.5 摄氏度。分割后至受精后约 24 小时或 HPF 使用体节数测量胚胎年龄,并根据发育年龄分离胚胎。
根据文本方案在所需阶段对胚胎实施安乐死后,将 20 个胚胎的池转移到标记的 1.5 毫升微量离心管中。然后,从微量离心管中去除任何多余的胚胎培养基。向试管中加入 200 μL 裂解试剂。
并使用杵机械地使胚胎均质化。然后,再加入 800 μL 裂解试剂,使总体积达到 1 mL。要提取 RNA,请将裂解试剂添加到收集的样品中,并在室温下孵育 5 分钟。
每使用 1 毫升裂解试剂,加入 0.2 毫升氯仿,然后用手倒置试管 15 秒。将样品在室温下孵育 2 至 3 分钟后,将样品在 12, 000 倍 G 和 4 摄氏度下离心 15 分钟。将分离的水相转移到新试管中,每使用 1 mL 裂解试剂加入 0.5 mL 异丙醇。
将试管在室温下孵育 10 分钟后,将样品离心 10 分钟。接下来,向 RNA 中加入 75% 乙醇,并将试管在 7、500 倍 G 和 4 摄氏度下离心 5 分钟。完全去除上清液,让样品在室温下风干。
然后,将 RNA 重悬于 15 至 30 μL DEPC 处理过的水中。为了在根据文本方案提取沉淀和洗涤样品后纯化高质量的 RNA,请使用吸收分光光度计测定提取的 RNA 的浓度和纯度。在将 RNA 样品发送给供应商或公司进行 RNASeq 和基于测序读数定量的基因表达变化分析之前,请确保 260 超过 230 的值约为 2.0。
要将单个实验条件与对照进行比较,请在电子表格管理软件中打开差异表达基因的数据。选择排序按钮旁边的下拉箭头,然后在电子表格中选择自定义排序。在弹出的窗口中,选中 column 下的框,然后选择按 LFC 列排序。
在 sort on (排序依据) 列中,确保选中 values (值)。在 order 列中,选择从最大到最小排序,然后单击 okay(确定)。为了确定在两种实验条件下发现的差异表达基因,在实验与对照电子表格中,选择空列中的第一个细胞。
然后,在单元格中键入以下方程式。按 enter 或 return 运行方程。选择包含方程式的单元格,然后单击单元格右下角的框。
按住鼠标单击并将所选区域一直拖动到列的下方,直到选择最后一个特征 ID,以将方程复制到列中的每个单元格中。选择 自定义排序 再次,然后单击左下角的加号图标添加第二级排序。在第一级中,排序依据,在 column 下,选择 duplicate。
在 sort on (排序) 下,选择 values (值),然后在 order (顺序) 下,选择 Z 以 A.In 第二级,然后按 column (列) 选择 LFC。在 排序依据 下,选择 值,然后在 顺序 下,选择 最大到最小,然后选择 确定。要在继续之前从基因符号列中删除任何括号,请选择包含基因符号的整个列。
选择 编辑,然后在下拉文件菜单中选择 replace 。在替换窗口的查找内容栏中键入左括号、星号、合括号,并将替换栏为空。选择 replace all (全部替换) 以删除括号的所有实例。
要确定富集的通路,请将所需的基因符号复制到剪贴板。转到 ConsensusPathDB,然后在网页左侧边栏上选择 gene set analysis,然后选择 over-representation analysis。在 paste a list of gene and protein identifiers 框中,粘贴基因列表。
在基因/蛋白质标识符类型框中选择基因符号,然后单击继续。在 pathway-based sets 部分下,选中 pathways as defined by pathway databases 旁边的框。选择 find enriched sets 以获取包含输入列表中基因的通路列表。
通过选择通路名称旁边的每个框,或者在选择框上方的列标题下的 select 下,单击 All,选择要在通路网络中可视化的所有富集通路。然后,选择 visualize selected sets(可视化所选集)。通过选择页面顶部中心的任一框并输入所需的百分比、相对重叠或共享候选项的数量,然后选择 Apply (应用) 来调整相对重叠和共享候选项筛选条件。
要确定富集的基因本体,请将相应组的基因符号复制到剪贴板。转到 Gene Ontology Consortium 中的 GO Enrichment 分析工具。在页面左侧的 gene IDs 下,将基因符号列表粘贴到框中。
在基因 ID 框下,选择 go 术语 biological process。然后,在 go terms 框下选择 danio rerio 并单击 submit。根据文本协议进行 QRT PCR 并与 RNASeq 进行比较。
对注射 Morpholinos 的幼虫中提取的 RNA 针对 alms1 或 bbs1 进行测序,揭示了在 Alstrom 和 BBS 模型中独特上调和下调的基因,以及在两种模型中显着改变的基因。为了更清楚地阐明 Alstrom 模型的分子谱,确定了在差异表达基因中富集的通路和基因本体。如图所示,总共有 31 条通路上调。
除了广泛的代谢分组外,受影响最严重的途径是先天免疫系统和适应性免疫系统,分别有 32 个和 20 个基因。下游 B 细胞受体信号转导事件也富集。在上调的基因中也富集了几种信号通路,与 Alstrom 综合征与原发性纤毛功能障碍的关联一致。
此外,与胰岛素分泌相关的 3 条途径上调,与 GPR40 结合的脂肪酸、游离脂肪酸和乙酰胆碱。最后,在 Alstrom 模型中上调的基因中富集了 6 个 GO 术语,包括红细胞分化、红细胞稳态、髓系细胞稳态和稳态过程。掌握后,可以在不到一个小时的时间内完成通路和 GO 术语分析。
在尝试此过程时,请务必记住,通路参数和截断值的选择是解释 RNASeq 表达比较结果的最重要考虑因素。按照此程序,可以执行其他方法,例如突变细胞系的应用和单细胞类型的转录组分析,以回答其他问题,例如细胞类型的转录组分析和特定基因控制下的基因表达变化。观看此视频后,您应该对如何使用 RNASeq 生成的斑马鱼转录组数据来识别实验样品之间的显著基因表达变化有很好的了解。
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本协议介绍了一种从斑马鱼胚胎、幼鱼或分选细胞进行全转录组分析的方法。该方法允许识别基因表达谱并在样本之间进行定量比较。
RNASeq-based gene expression analysis in zebrafish enables rapid, scalable identification of pathway-level disruptions following genetic perturbation, supporting early target validation and mechanistic de-risking in discovery programs. The method provides quantitative, reproducible transcriptome data that informs go/no-go decisions by linking phenotypic observations to molecular signatures, reducing ambiguity in target hypothesis testing. Its compatibility with high-throughput embryo production and cell sorting facilitates integration into phenotypic screening cascades for lead identification and portfolio triage.
The method fits within the discovery continuum from early target hypothesis testing through lead identification, providing molecular phenotyping that bridges genetic perturbation to pathway-level insights.