Aquí empleamos la metodología FISH para realizar un seguimiento de retrotransposition LINE-1 a nivel individual en el cromosoma núcleos diferenciales de líneas de células HepG2 que expresan de forma estable LINE-1 sintético.
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Artículo de método
Aquí empleamos la metodología FISH para realizar un seguimiento de retrotransposition LINE-1 a nivel individual en el cromosoma núcleos diferenciales de líneas de células HepG2 que expresan de forma estable LINE-1 sintético.
elemento nuclear intercalado de largo (Línea-1 o L1) representa aproximadamente el 17% del ADN presente en el genoma humano. Si bien la mayoría de los L1s están inactivos debido a truncamientos 5', ~ 80-100 de estos elementos permanecen competentes para la retrotransposición y se propagan a diferentes lugares en todo el genoma a través de intermediarios de ARN. Si bien se cree que las L1 más antiguas se dirigen a regiones ricas en AT del genoma, los objetivos cromosómicos de las L1 más nuevas y activas siguen estando mal definidas. Aquí describimos la metodología de hibridación fluorescente in situ (FISH) que se puede utilizar para rastrear los patrones de inserción de L1 y las tasas de incorporación ectópica de L1 a nivel de núcleo único. En estos experimentos, se emplearon sondas de neomicina marcadas con isotiocianato de fluoresceína/cianina-3 (FITC/CY3) para rastrear la retrotransposición de L1 in vitro en células HepG2 que expresan L1 ectópica de manera estable. Esta metodología evita errores en la estimación de las tasas de retrotransposición planteadas por la toxicidad y tiene en cuenta la ocurrencia de múltiples inserciones en un solo núcleo.
Humana largos períodos de actividad nuclear Elemento-1 (Line-1 o L1) es un elemento móvil autónomo que se propaga dentro del genoma a través de un "copiar y pegar" mecanismo de retrotransposition. A L1 humana típica es ~ 6 kb de largo y consiste en una 5'UTR (región no traducida) que sirve como un promotor, dos marcos de lectura abierta (ORFs): L1 y L1 -ORF1 -ORF2, y una 3'UTR con un polyA . cola de la proteína L1 -ORF1 tiene tres dominios distintos: un dominio de bobina de la bobina, el reconocimiento de ARN motivo y dominio C-terminal, mientras que la proteína L1 -ORF2 tiene endonucleasa, la transcriptasa inversa y la cisteína dominios ricos en 1.2.3.4.5. L1 -ORF1 exhibe actividad chaperona de ácidos nucleicos, mientras que L1 -ORF2 ofrece actividades enzimáticas, con las dos proteínas necesarias para retrotransposition 1,2,6.
Un ciclo de L1 retrotransposition comienza con la transcripción de la 5'UTR de L1 mRNA bicistrónico por la ARN polimerasa II, la translocación en el citoplasma, y la traducción. En el citoplasma, L1 -ORF1 exposiciones cualquiera de unión a cis donde los paquetes de su propio ARN o unión a trans donde los paquetes de otros ARN (es decir, de seno / EASV / pseudogenes) para formar una partícula de ribonucleoproteína (RNP) con L1 -ORF2p 7, 8. RNPs translocan en el núcleo donde la actividad de endonucleasa de nicks L1 -ORF2p DNA genómico (gDNA) para exponer un OH - grupo 9, que es a su vez usada por la transcriptasa inversa para cebar y revertir RNA sintetizar al ADN a partir del extremo 3 '. Durante la síntesis inversa, la segunda cadena de ADN se mella 7-20 pb desde el sitio original nick para crear pausas escalonadas que están llenos para formar las secuencias de inserción L1 de firma (por ejemplo, TTTTAA) llamados objetivo sitio duplicaciones (TSD) 9,10. Este proceso se conoce como la transcripción inversa objetivo prioritario (TPRT) y conduce a insertien de copias completas o truncadas de L1 / otros ADN con DTE en ambos extremos de la secuencia insertada. L1 retrotransposition También se ha demostrado que es mediado a través de TPRT-como unión de extremos en algunos tipos de células 11 no homóloga.
El vector de L1 retrotransposition empleado en nuestros estudios es no episomales y consta de etiquetado L1 -ORF1 y 2p impulsada por los promotores de CMV-L1-5'UTR combinados (Figura 1) 12. Las versiones anteriores de esta construcción se han descrito en los estudios que utilizan levadura y cultivos de células humanas 13,14,15. Dos promotores CMV distintos situados en el 5 'y 3' del vector, con el extremo 3 'colocado en orientación inversa para conducir la expresión de la neomicina después de empalme y la integración. El casete indicador de retrotransposición en el extremo 3 'se compone de un gen insertado antisentido neomicina a L1 -ORFs y vuelve inactivo por separación en dos mitades por una globen el intrón con donante empalmado (SD) y sitios aceptores de corte y empalme (SA) (Figura 1). Tras la integración en un cromosoma, L1 es transcrito a partir del promotor común para producir un mRNA que consiste en un mRNA bicistrónico y mRNA neomicina inactivo. Durante el procesamiento del ARN, el intrón de globina se empalma fuera del gen de la neomicina para restaurar un gen de la neomicina totalmente funcional. El ARNm híbrido se empaqueta en un RNP en cis y transloca en el núcleo cuando se integre en el genoma, ya sea como de longitud completa o truncadas inserciones utilizando TPRT.
Aquí se describe una metodología que utiliza hibridación in situ fluorescente (FISH) con sondas dirigidas específicamente al gen de la neomicina empalmado (SNEO) para rastrear los patrones -retrotransposiition L1 y las tasas de inserción a nivel de núcleo único. La eficiencia y la especificidad de la detección se confirmó usando retrotransposition competente y construcciones incompetentes y sondas para detect SNEO o la neomicina y globina intrón 16. Esto explica la metodología para algunas de las deficiencias de los ensayos de retrotransposición base de cultivo de células, tales como inserciones múltiples, resistencia a la colonia y la expansión clon favorable.
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NOTA: Todas las etapas debe llevarse a cabo a temperatura ambiente a menos que se especifique lo contrario. Por favor refiérase a la sección Reactivos para obtener más información sobre cómo preparar reactivos individuales.
1. Etiquetado L1 Sondas
NOTA: Las sondas pueden marcarse mediante marcaje químico o PCR.
2. Preparar las extensiones de cromosomas
3. La hibridación in situ con fluorescencia (FISH)
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Un diagrama esquemático del vector retrotransposition L1 se presenta en la Figura 1. El vector consiste en un gen de la neomicina en la orientación antisentido con respecto a L1 ORFs que está interrumpido por un intrón de globina en la orientación sentido y emparedada por SD y SA sitios. Cuando se integra de forma estable en un cromosoma, L1 mRNA se transcribe a partir del CMV y el promotor combinado L1-5'UTR (Figura 1). Du...
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Metodologías como la secuenciación del genoma completo, PCR inversa y transferencia de Southern se han empleado para estudiar L1 retrotransposition. A pesar de estas metodologías son extremadamente valiosos en la localización donde se producen L1 inserciones dentro de los genomas, un desafío de confusión para todos ellos es la necesidad de la programación en silico para volver a montar secuencias. La metodología FISH aquí descrito está diseñado para complementar estos métodos, especialmente en...
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Los autores declaran no tener intereses en competencia potenciales.
Este trabajo fue financiado en parte por subvenciones del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (ES014443 y ES017274) y AstraZeneca a KSR.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Labeling Probes | |||
| Go Tag DNA polimerasa | Promega | M3178 | |
| GO Tag 10x tampón incoloro | Promega | M3178 | |
| Individual dNTP | Sigma | DNTP10 | Ajuste la concentración de dATP, dGTP, dCTP a 2 mM y dTTP a 1.5 mM en agua libre de nucleasas. |
| dUTP-16-Biotina (0.5 mM) | Roche | 11093070910 | |
| dUTP-FITC (0.5 mM) | Thermo Scientific | R0101 | |
| dUTP-CY3 (0.5 mM) | Sigma | GEPA53022 | |
| Kit de etiquetado MIRUS FISH Kit | MIRUS | MIR3625 | |
| MIRUS FISH Kit | MIRUS | ||
| NucleoSpin | Qiagen | 1410/0030 | Se puede utilizar cualquier reactivo de limpieza de PCR en lugar de la máquina |
| PCR | Cualquier máquina termocicladora se puede utilizar para amplificar el producto de etiqueta. | ||
| Agarosa | Sigma | A9539 | |
| Preparando Spreads de cromosomas | |||
| Colcemid | Life Technologies | 15212-012 | Añada Colcemid directamente al medio de crecimiento hasta una concentración final de 0,4 y micro; g/ml |
| 1 M KCl | Sigma | P9541 | Diluido 1 M Solución de KCl a 75 mM solución para hacer solución hipotónica |
| Solución fijadora Carnoy Mezcle | 3 volúmenes de metanol y 1 volumen de ácido acético para hacer la solución fijadora Carnoy. Hazlo fresco cada vez. | ||
| Metanol | Sigma | 322415 | |
| Ácido acético | Sigma 320099 | ||
| Hoechst-33342 | Thermo Scientific | 62249 | Disuelva Hoechst-33342 en PBS hasta una concentración final de 1 mg/ml. |
| Marcador de punta de diamante | Thermo Scientific | 750 | |
| Portaobjetos esmerilados | Thermo Scientific | 2951-001 | |
| Tripsina-EDTA (0,25%) | Life Technologies | R001100 | Para destechar las células, incubar la célula en tripsina durante 5 min e inactiva con el mismo volumen de medio completo. |
| Portaobjetos | VWR | 48366067 | |
| Coplin Jars | Thermo Scientific | 107 | |
| Heat Block | Cualquier bloque de calor se puede utilizar para este fin, aunque se recomiendan los bloques instalados para calentar los bloques. | ||
| Vaso de precipitados (600 ml) | Sigma | CLS1003600 | Llene el vaso de precipitados con agua, caliente hasta hervir, use el vapor caliente para reventar los cromosomas. |
| Microscopio | Nikon Nikon | 125690 | Se puede utilizar cualquier microscopio para observar la calidad de la propagación. |
| Reactivos y materiales para FISH | |||
| trisódico | Sigma | S1804 | |
| Cromido de sodio | Sigma | S3014 | |
| Formamida | Sigma | F9037 | |
| Tween-20 | Sigma | F1379 | |
| Detran Sulfato | Sigma | D8906 | |
| SDS Sigma | L3771 | ||
| Tecnologías de vida de ADN de esperma de salmón | 15632-011 | ||
| Albúmina sérica bovina (BSA) | Sigma | A8531 | |
| HCl (N) | Sigma | 38283 | |
| Alcohol etílico | Sigma | 459844 | |
| metanol | Sigma 322415 | ||
| DPBS | Life Technologies | 14190-250 | |
| NaOH | Sigma | S8045 | |
| Rnase A | Sigma | R4642 | |
| Pepsin | Sigma | P6887 | |
| Paraformaldehído (PFA) | Sigma | P6148 | |
| Hoechst-33342 | Thermo Scientific | 62249 | Disolver Hoechst-33342 en PBS hasta una concentración final de 1 mg/ml. |
| Cemento de caucho/sellador Cytobond | 2020-00-1 | ||
| Siete frascos Coplin | Thermo Scientific | 107 | |
| Dark | Sigma | CLS2551 | |
| Portaobjetos de cubierta | VWR | 48366067 | |
| Bloque de calor digital seco | VWR | 13259 | |
| Microscopio | |||
| 20x Citrato de sodio salino (20x SSC) | Combine 175 g de NaCl y 88.2 g de citrato trisódico con 800 ml de H2O. Remover ajustando a pH 7. Una vez que todas las sales se disuelvan, ajuste el volumen a 1 L y filtre a través de 0.22 µ m Papel de filtro. Almacenar a 4 °C. | ||
| 1 mg/ml de Rnasa A | Diluya 20x tampón SSC a 2x tampón SSC. Disuelva la RNasa A en tampón SSC 2x hasta una concentración final de 1 mg/ml. Prepare una solución nueva cada vez. | ||
| Pepsina | Disuelva la pepsina (W/V) en 10 mM de HCl hasta una concentración final de solución al 1%. Hazlo fresco cada vez. | ||
| 4% Paraformaldehído (4% PFA) | Pesar 4,0 g de PFA en la campana extractora, agregar 50 ml de 1xPBS, calentar a 60 ° C mientras remueve y ajuste el pH con gotas de NaOH hasta que todo el PFA se disuelva y la solución se vuelva clara. Ajuste el volumen a 100 ml, filtro a través de 0.22 y micro; m Papel de filtro y almacene alícuotas de 5 ml a -20 °C. Descongelar la alícuota de PFA en 37 ° C durante 10-15 min para usos posteriores. Ajuste el tamaño del filtro en función de la cantidad de paraformaldehído. | ||
| Combine | 100 ml de formamida (20%) con 2,5 ml de SSC 20x, ajuste a pH 7 con 1,0 M HCl y lleve el volumen a 500 ml con grado molecular H2O. | ||
| Combine | 50% de formamida, 10% de sulfato de dextrano, 0,1% de SDS y 300 ng/ml de ADN de esperma de salmón en 2x tampón SSC. La cantidad de formamida determina qué tan enfocadas están las cromátidas; Titula la cantidad. | ||
| Tampón | : diluya el tampón SSC 20x a 4x y agregue 0.2% Tween-20 para crear tampón de detección. | ||
| Combine | 5% de albúmina sérica bovina (BSA) con un 0,2% de Tween-20 en 4 tampones SSC. | ||
| Solución deshidratante Prepare | soluciones de etanol al 70%, 80% y 95%. |
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