Manipulation der Genfunktion in mexikanischen Cavefish

Bethany  A. Stahl; James  B. Jaggard; Jacqueline  S.R. Chin; Johanna  E. Kowalko; Alex  C. Keene; Erik  R. Duboué

doi:10.3791/59093

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Methodenartikel

Manipulation der Genfunktion in mexikanischen Cavefish

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DOI:

10.3791/59093

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22. April 2019

Bethany A. Stahl¹^,² , James B. Jaggard¹^,² , Jacqueline S.R. Chin¹^,² , Johanna E. Kowalko²^,³ , Alex C. Keene¹^,² , Erik R. Duboué²^,³

¹Department of Biological Sciences, Florida Atlantic University, ²Jupiter Life Science Initiative, Florida Atlantic University, ³Harriet L. Wilkes Honors College, Florida Atlantic University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir beschreiben Ansätze für die Manipulation von Genen im evolutionären Modellsystem Astyanax Mexicanus. Drei verschiedene Techniken beschrieben: Tol2-vermittelte Transgenese, gezielte Manipulation des Genoms mit CRISPR/Cas9 und Zuschlag des Ausdrucks mit Morpholinos. Diese Tools sollten die direkte Untersuchung von Genen zugrunde liegen die Unterschiede zwischen Oberfläche und höhlenbewohnenden Formen erleichtern.

Zusammenfassung

Höhle Tiere liefern ein überzeugendes System zur Erforschung der Evolutionsmechanismen und genetischen Grundlagen zugrunde liegenden Veränderungen in zahlreichen komplexen Eigenschaften, einschließlich Auge Degeneration, Albinismus, Schlafmangel, Hyperphagie und sensorischen Verarbeitung. Arten von Cavefish aus der ganzen Welt zeigen eine konvergente Entwicklung der morphologischen und verhaltensbezogene Merkmale aufgrund gemeinsamer Umweltbelastungen zwischen verschiedenen Höhlensysteme. Diverse Höhle Arten wurden in der Laborumgebung untersucht. Die mexikanische Tetra, Astyanax Mexicanus, mit sehenden und blinden Formen, einzigartige Einblicke in biologischen und molekularen Prozesse, die die Entwicklung von komplexen Eigenschaften zugrunde liegen und wird gut balanciert, als eine aufstrebende Modellsystem. Während Kandidatengene reguliert die Entwicklung der vielfältigen biologischen Prozessen in A. Mexicanus identifiziert wurden, wurde die Möglichkeit zur Validierung für einzelne Gene einer Rolle beschränkt. Die Anwendung der Transgenese und Bearbeitung von Gen-Technologie hat das Potenzial, diese erhebliche Behinderung zu überwinden und die Mechanismen der Evolution komplexe Merkmale zu untersuchen. Hier beschreiben wir eine andere Methode zur Bearbeitung von Genexpression in A. Mexicanus. Ansätze umfassen die Verwendung von Morpholinos, Tol2 Transgenese und gen-editing-Systeme, häufig verwendete im Zebrafisch und andere Fische Modelle Genfunktion in A. Mexicanuszu manipulieren. Diese Protokolle enthalten detaillierte Beschreibungen der zeitgesteuerten Zucht Verfahren, die Sammlung von befruchteten Eiern, Injektionen und die Auswahl von gentechnisch veränderten Tieren. Diese methodische Ansätze ermöglicht die Untersuchung der genetischen und neuronalen Mechanismen der Evolution der vielfältigen Eigenschaften in A. Mexicanus.

Einleitung

Seit Darwins Origin of Species¹haben Wissenschaftler gewonnen tiefe Einblicke in wie Züge als Reaktion auf definierte Umwelt- und ökologischen Druck dank Höhle Organismen²evolutionär geprägt sind. Die mexikanische Tetra, A. Mexicanus, besteht aus Augen Vorfahren "Oberfläche" Populationen, die bewohnen Flüsse in ganz Mexiko und Süd-Texas und mindestens 29 geografisch isolierten Populationen von abgeleiteten Höhle Morphs bewohnen die Sierra del Abra und andere Bereiche des nordöstlichen Mexiko³. In A. Mexicanus, einschließlich der veränderten Sauerstoffverbrauch, Depigment....