Hier stellen wir ein Protokoll zum fluoreszierenden Antikörper-vermittelten Nachweis von Proteinen in ganzen Präparaten von Zebrafischembryonen und Larven vor.
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Methodenartikel
Hier stellen wir ein Protokoll zum fluoreszierenden Antikörper-vermittelten Nachweis von Proteinen in ganzen Präparaten von Zebrafischembryonen und Larven vor.
Immunhistochemie ist eine weit verbreitete Technik zur Erforschung der Proteinexpression und Lokalisierung sowohl während der normalen Entwicklungs- als auch der Krankheitszustände. Obwohl viele Immunhistochemieprotokolle für Säugetiergewebe- und Gewebeabschnitte optimiert wurden, erfordern diese Protokolle häufig eine Modifikation und Optimierung für nicht-mammalianische Modellorganismen. Zebrafische werden zunehmend als Modellsystem in der Grundlagen-, Biomedizinischen und translationalen Forschung eingesetzt, um die molekularen, genetischen und zellbiologischen Mechanismen von Entwicklungsprozessen zu untersuchen. Zebrafische bieten viele Vorteile als Modellsystem, erfordern aber auch modifizierte Techniken für eine optimale Proteindetektion. Hier stellen wir unser Protokoll für die Fluoreszenzimmunhistochemie in Zebrafischembryonen und Larven zur Verfügung. Dieses Protokoll beschreibt zusätzlich verschiedene Montagestrategien, die eingesetzt werden können, und einen Überblick über die Vor- und Nachteile, die jede Strategie bietet. Wir beschreiben auch Änderungen an diesem Protokoll, um den Nachweis von chromogenen Substraten im gesamten Mountgewebe und Fluoreszenznachweis im geschnittenen Larvengewebe zu ermöglichen. Dieses Protokoll ist weitgehend auf die Untersuchung vieler Entwicklungsstadien und embryonaler Strukturen anwendbar.
Der Zebrafisch (Danio rerio) hat sich als ein leistungsfähiges Modell für die Untersuchung biologischer Prozesse aus mehreren Gründen, einschließlich kurzer Erzeugungszeit, schnelle Entwicklung, und Freundlichkeit zu genetischen Techniken. Als Ergebnis, Zebrafische werden häufig in hohen Durchsatz kleine Molekül-Screens für toxikologische Forschung und Arzneimittelforschung verwendet. Zebrafische sind auch ein attraktives Modell für die Untersuchung von Entwicklungsprozessen, da ein einzelnes Weibchen routinemäßig 50-300 Eier gleichzeitig produzieren kann und die optisch klaren Embryonen extern entwickeln, was eine effiziente Visualisierung von Entwicklungsprozessen ermöglicht. Die frühe Forschung stützte sich jedoch hauptsächlich auf vorwärts gerichtete genetische Screens, die N-Ethyl-N-Nitrosourea (ENU) oder andere Mutagene nutzten, da es herausforderungen war, umgekehrte genetische Techniken zu etablieren. Vor etwa zwei Jahrzehnten wurden Morpholinos zum ersten Mal in Zebrafischen verwendet, um gezielte Gene1abzuschlagen. Morpholinos sind kleine Antisense-Oligonukleotide, die die Translation von Ziel-mRNA nach Mikroinjektion in einen Embryo in einem frühen Entwicklungsstadium hemmen. Eine große Schwäche von Morpholinos ist, dass sie verdünnt werden, wenn sich die Zellen teilen und in der Regel durch 72 Stunden Nachbefruchtung (hpf) an Wirksamkeit verlieren. Während Morpholinos ein leistungsfähiges Werkzeug für Zebrafisch-Genstörungen bleiben, werden Transkriptionsaktivator-ähnliche Effektornukleasen (TALENs), Zink-Finger-Nukleasen (ZFNs) und gruppierte, regelmäßig interspaced short palindromic Repeats (CRISPRs) in jüngerer Zeit verwendet, um direkt auf das Zebrafischgenom2,3zu zielen. Diese umgekehrten genetischen Strategien, in Kombination mit Vorwärtsgenetik und Bildschirmen mit hohem Durchsatz, haben den Zebrafisch als ein leistungsfähiges Modell zur Erforschung der Genexpression und -funktion etabliert.
Die Fähigkeit, die Genfunktion zu untersuchen, erfordert in der Regel eine Bewertung der räumlich-zeitlichen Verteilung der Gen- oder Genproduktexpression. Die beiden am häufigsten verwendeten Techniken zur Visualisierung solcher Expressionsmuster während der frühen Entwicklung sind die In-situ-Hybridisierung (ISH) und die gesamte Mount-Immunhistochemie (IHC). Die In-situ-Hybridisierung wurde erstmals 1969 entwickelt und stützt sich auf die Verwendung von markierten Antisense-RNA-Sonden zum Nachweis der mRNA-Expression in einem Organismus4. Im Gegensatz dazu werden markierte Antikörper in der Immunhistochemie verwendet, um die Proteinexpression zu visualisieren. Die Idee, Proteine für den Nachweis zu kennzeichnen, geht auf die5. Jahre der 1930er Jahre zurück und das erste IHC-Experiment wurde 1941 veröffentlicht, als FITC-markierte Antikörper verwendet wurden, um pathogene Bakterien in infizierten Geweben zu erkennen6. ISH und IHC haben sich in den folgenden Jahrzehnten deutlich weiterentwickelt und verbessert und werden nun sowohl routinemäßig im molekularen als auch im diagnostischen Forschungslabor7,8,9,10,11eingesetzt. Während beide Techniken Vor- und Nachteile haben, bietet IHC mehrere Vorteile gegenüber der ISH. Praktisch ist IHC viel weniger zeitaufwändig als ISH und ist in der Regel weniger teuer, abhängig von den Kosten des primären Antikörpers. Darüber hinaus ist die mRNA-Expression nicht immer eine zuverlässige Metrik der Proteinexpression, da bei Mäusen und Menschen nachgewiesen wurde, dass nur etwa ein Drittel der Proteinüberflussvariation durch mRNA-Überfluss12erklärt werden kann. Aus diesem Grund ist IHC eine wichtige Ergänzung, um ISH-Daten zu bestätigen, wenn möglich. Schließlich kann IHC subzelluläre und Co-Lokalisierungsdaten bereitstellen, die nicht von ISH13,14,15bestimmt werden können. Hier beschreiben wir eine Schritt-für-Schritt-Methode zum zuverlässigen Nachweis von Proteinen durch Immunhistochemie in ganzen Zebrafischembryonen und Larven. Das Ziel dieser Technik ist es, die räumliche und zeitliche Expression eines Proteins von Interesse im gesamten Embryo zu bestimmen. Diese Technologie verwendet antigenspezifische primäre Antikörper und fluoreszierend markierte sekundäre Antikörper. Das Protokoll ist leicht anpassbar für den Einsatz auf gleitmontierten Gewebeabschnitten und für die Verwendung mit chromogenen Substraten anstelle der Fluoreszenz. Mit diesem Protokoll, Wir zeigen, dass die Entwicklung Zebrafisch Skelettmuskel drückt ionotrope Glutamat-Rezeptoren, zusätzlich zu Acetylcholin-Rezeptoren. NMDA-Typ Glutamat-Rezeptor-Subunits sind auf dem Längsmuskel bei 23 hpf nachweisbar.
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Die in diesem Protokoll beschriebenen Verfahren für die Arbeit mit Zebrafischen, die Erwachsene und Embryonen züchten, wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee der Murray State University genehmigt.
1. Embryo-Sammlung und -Fixierung
2. Embryonenzubereitung
3. Primäre Antikörper-Inkubation
4. Sekundäre Antikörper-Inkubation
Optionale Schritte
5. Bleichen
6. Embryo-Sektion und Deyolking
7. Flache Montage auf Rutschen
8. Montage in Agarose
9. Montage auf überbrückten Dias
10. DAB Färbung
HINWEIS: Dieser Abschnitt beginnt nach Schritt 4.2 oben und ersetzt den Rest von Schritt 4.
11. Geändertes Protokoll für die Färbung von Schnittgewebe, das auf Folien montiert ist
12. Dokumentation
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Die Immunhistochemie der ganzen Halterung verwendet Antikörper, um das räumliche Muster der Proteinexpression im intakten Tier zu detektieren. Der grundlegende Arbeitsablauf der Immunhistochemie (dargestellt in Abbildung 1) besteht darin, Zebrafische zu züchten, Embryonen zu züchten und zu präzisieren, unspezifische Antigene zu blockieren, einen antigenspezifischen Primärantikörper zu verwenden, um das Protein von Interesse zu zielen, diesen primären Antikörp...
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Die Immunhistochemie ist ein vielseitiges Werkzeug, das verwendet werden kann, um die räumlich-zeitliche Expression praktisch jedes Proteins zu charakterisieren, das für einen Organismus von Interesse ist. Immunhistochemie wird bei einer Vielzahl von Geweben und Modellorganismen eingesetzt. Dieses Protokoll wurde für den Einsatz in Zebrafischen optimiert. Die Immunhistochemie bei verschiedenen Arten kann unterschiedliche Befestigungs- und Handhabungstechniken erfordern, die je nach Art und Dementogen von Endogenen Peroxi...
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Die Autoren haben keine Informationen offenzulegen.
Finanzierung aus dem NIH-Zuschuss 8P20GM103436 14.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Agarose | Fisher Scientific | BP160-100 | |
| Aluminiumfolie, strapazierfähig | Kirkland | Jede Marke kann substituiert werden | |
| Anti-NMDA-Antikörper | Millipore Sigma | MAB363 | |
| Anti-Phospho-Histon H3 (Ser10), Klon RR002 | Millipore Sigma | 05-598 | |
| Anti-pan-AMPA-Rezeptor (GluR1-4) | Millipore Sigma | ||
| Rinderserumalbumin (BSA) | Fisher Scientific | BP1600-100 | |
| Calciumnitrat [Ca(NO3)2] | Sigma Aldrich | C4955 | |
| Zentrifugenröhrchen, 1,5 mL | Axygen | MCT150C | |
| Klarer Nagellack | Sally Hanson | Jeder Nagellack oder Härter kann ersetzt werden | |
| Depression (Konkavität) Objektträger | Elektronenmiskroskopie Sciences | 71878-01 | |
| Diaminobenzidin | Thermo Scientific | 1855920 | |
| Embryomedium, Danieau, 30% | 17,4 mM NaCl, 0,21 mM KCl, 0,12 mM MgS04, 0,18 mM Ca(NO3)2, 1,5 mM HEPES in Reinstwasser. | ||
| Embryomedium, E2 | 7,5 mM NaCl, 0,25 mM KCl, 0,5 mM MgSO4, 75 μ M KH2PO4, 25 μM Na2HPO4, 0,5 mM CaCl2, 0,35 mM NaHCO3, 0,5 mg/L Methylenblau | ||
| Schwimmrohrhalter | Thermo Scientific | 59744015 | |
| Fluoreszenz-Verbindungsmikroskop | Leica Biosystems | DMi8 | |
| Fluoreszenz-Stereomikroskop | Leica Biosystems | M165-FC | |
| Deckgläser aus Glas 18 mm x 18 mm | Corning | 284518 | |
| Deckgläser aus Glas 22 mm x 60 mm | Thermo Scientific | 22-050-222 | |
| Objektträger aus Glas | Fisher Scientific | 12-544-4 | |
| Glycerol | Fisher Scientific | BP229-1 | |
| Anti-Maus-IgG Alexa 488 | Invitrogen | A11001 | |
| HEPES-Lösung | Sigma Aldrich | H0887 | |
| Feuchtkammer mit Deckel | Simport | M920-2 | |
| Wasserstoffperoxid, 30% | Fisher Scientific | H325-500 | |
| Immunedge Pap Pen | Vector Labs | H-4000 | |
| Insektenstifte, Größe 00 | Stoelting | 5213323 | |
| Magnesiumsulfat (MgSO4 & middot; 7H2O) | Sigma Aldrich | 63138 | |
| Sieb | Oneida | Jede Marke kann ersetzt werden | |
| Methanol | Sigma Aldrich | 34860 | |
| Methylenblau | Sigma Aldrich | M9140 | |
| Mikroröhrchen-Kappenverschluss | Forschungsprodukte International | 145062 | |
| Mikrowellenherd | Toastmaster | ||
| Mouse IgG | Sigma Aldrich | I8765 | |
| Normales Ziegenserum | Millipore Sigma | S02L1ML | |
| Nutating | Mixer Fisher Scientific | 88-861-044 | |
| Paraformaldehyd | Fisher Scientific | 04042-500 | |
| Pasteur-Pipetten | Fisher Scientific | 13-678-20C | |
| PBTriton | 1% TritonX-100 in 1x PBS | ||
| Permount Eindeckmedium | Fisher Chemical | SP15-500 | |
| Petrischale (Glas) | Pyrex | 3160100 | |
| Petrischale (Kunststoff) | Fisher Scientific | FB0875713 | |
| 1-Phenyl-2-thioharnstoff | Acros Organics | 207250250 | |
| Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS), 10x, pH 7,4 | Gibco | 70011-044 | |
| Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS), 1x | 1x hergestellt aus 10x Stamm verdünnt in dH2O | ||
| Kaliumchlorid (KCl) | Sigma Aldrich | P9333 | |
| Kaliumhydroxid (KOH) | Fisher | P250-500 | |
| Kaliumphosphat monobasisch (KH2PO4) | Sigma Aldrich | P5655 | |
| Pronase | Sigma Aldrich | 10165921001 | |
| Proteinase K | Invitrogen | AM2544 | |
| Natriumchlorid (NaCl) | Sigma Aldrich | S7653 | |
| Natriumphosphat zweibasisch (Na2HPO4) | Sigma Aldrich | S7907 | |
| Laichbecken mit Deckel und Einsatz | Aquaneering | ZHCT100 | |
| SuperBlock PBS | Thermo Scientific | 37515 | |
| Superfrost + | Objektträger Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| Sekundenkleber Gel | 3M Scotch | ||
| TNT | 100 mM Tris, pH 8,0; 150 mM NaCl; 0,1 % Tween20; hergestellt in dH2O | ||
| Transferpipette | Fisher | 13-711-7M | |
| Trichloressigsäure (Cl3CCOOH) | Sigma Aldrich | T6399 | |
| Tris Base | Fisher Scientific | S374-500 | |
| TritonX-100 | Sigma Aldrich | T9284 | |
| Tween20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
| Ultrafeine Pinzette | Fisher Scientific | 16-100-121 | |
| Wasser, ultrarein/doppelt destilliert | Fisher Scientific | W2-20 |
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