RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
Spanish
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Presentamos técnicas simples para aislar cromosomas gigantes lampbrush transcripcionalmente activas a partir de ovocitos de ranas y salamandras que viven. Se describe cómo observar estos cromosomas "vivo" por contraste de fase o contraste diferencial de interferencia, y la forma de solucionarlos por hibridación fluorescente in situ o tinción de inmunofluorescencia.
Se describen métodos para el estudio de los cromosomas gigantes transcripcionalmente activos lampbrush (LBC) que se encuentran en el ovocito, o el huevo unlaid, de ranas y salamandras. LBC individuales pueden ser de hasta 1 mm de longitud y de que residan en un núcleo gigante, en sí hasta 0,5 mm de diámetro. El gran tamaño de los cromosomas permite observaciones sin precedentes de genes activos por microscopía óptica de luz, pero al mismo tiempo se requieren técnicas especiales para aislar el núcleo, la eliminación de la envoltura nuclear, y la difusión de los cromosomas en un portaobjetos de microscopio. El núcleo de los ovocitos, también llamada la vesícula germinal (GV), se aísla en un medio que permite la gelificación parcial de la actina nuclear y preserva la delicada estructura de las LBC. Este paso se lleva a cabo manualmente bajo un microscopio de disección utilizando pinzas de joyero. A continuación, se retira la envoltura nuclear, de nuevo manualmente con unas pinzas de joyero. Los contenidos nucleares se transfieren rápidamente a un medio que disperses el gel de actina y permite a los LBC en buen estado a asientan sobre un portaobjetos de microscopio. En este punto, los LBC y otros orgánulos nucleares pueden ser vistos por contraste de fase o de interferencia diferencial microscopía de contraste, aunque los detalles más finos están oscurecidos por el movimiento browniano. Para la observación microscópica alta resolución o el análisis molecular, toda la preparación se centrifugó para unir las LBC delicados firmemente a la diapositiva. Una breve fijación en paraformaldehído es seguido por la tinción de inmunofluorescencia o hibridación in situ. LBC están en un estado transcripcionalmente activo y su enorme tamaño permite el análisis molecular a nivel de genes individuales usando microscopía confocal o de super-resolución.
La mayoría de los vertebrados, con la notable excepción de los marsupiales y mamíferos placentarios, producen huevos grandes con yema. A pesar de su enorme tamaño a veces, estos huevos son células individuales que llegan a su dimensión final, mientras que aún en el ovario de la hembra. Los huevos de ovario se denominan ovocitos y cada normalmente contiene un solo núcleo gigante, conocido desde principios del siglo 19 como la vesícula germinal o simplemente GV. 1 Los ovocitos de las ranas de laboratorio comunes, Xenopus laevis y Xenopus tropicalis, alcanzan un diámetro máximo de 1,2 mm y 0,8 mm, respectivamente (Figura 1). Los GVs de ovocitos maduros de estas dos ranas son 0,3 - 0,4 mm de diámetro (Figuras 2, 3). Salamandras suelen tener ovocitos y Planos generales aún mayores. Ovocitos completamente maduros del ajolote mexicano, Ambystoma mexicanum, son más de 2 mm de diámetro y de la GV es de unos 0,5 mm. Por lo tanto, estos núcleos son fácilmente visibles a simple vista y Canser manipulada de muchas maneras que son imposibles con los núcleos de células somáticas típicas.
Igualmente notable es el tamaño gigantesco de los cromosomas dentro de la GV, un hecho ya reconocido al final del siglo 19. Cromosomas individuales de Ambystoma y otros salamandras pueden ser de hasta 1 mm de longitud (Figuras 4, 5). Aquellos de Xenopus son considerable más pequeño, aunque con longitudes de hasta 100 micras o más, se empequeñecen los cromosomas somáticos típicas de la mayoría de los organismos. Una característica importante de los cromosomas de ovocitos es su extraordinaria actividad transcripcional, lo que conduce a uno de sus rasgos más característicos morfológicos - cientos de bucles laterales pareadas (Figura 5). Cada bucle consta de una o unas pocas unidades de transcripción que sintetizan activamente ARN. Los bucles dan ovocito cromosomas un aspecto borroso, lo que llevó al nombre del cromosoma "lampbrush" después de su superficialparecido con los pinceles utilizados en épocas anteriores para limpiar las chimeneas de la lámpara de queroseno. 2
El objetivo de este trabajo es sobre el uso de Planos generales aislados para estudiar LBC y orgánulos nucleares (nucleolos, los órganos de la histona locus, y manchas). se describen dos técnicas muy diferentes. En la primera técnica, más común, GVs están aislados en una solución salina utilizando pinzas de joyero, se enjuagó brevemente para eliminar la yema de adherente, y se retira la envoltura nuclear, de nuevo con unas pinzas de joyero. El contenido gelatinoso, que contienen los LBC y orgánulos nucleares, se les permite asentarse sobre un portaobjetos de vidrio o cubreobjetos. Tales preparaciones pueden ser examinados directamente por contraste de fases o microscopía DIC. Alternativamente, las preparaciones pueden ser centrifugadas para unir las LBC y orgánulos a la diapositiva o cubreobjetos. Tales preparaciones se pueden procesar para el análisis molecular detallado de ácidos nucleicos y proteínas, principalmente por inmunofluorescencia y fluorescent hibridación in situ (FISH). 3-7
Una segunda técnica consiste en el aislamiento de la GV en aceite mineral. 8 Planos generales en aceite aislado permanecen transcripcionalmente activo durante muchas horas y son potencialmente útiles para estudios en los que se quieren los contenidos nucleares sean lo más realista posible. 9,10 Debido a que el índice de refracción de la "savia" nuclear es cercana a la de los LBC y otros orgánulos nucleares (Figura 3), técnicas microscópicas puede ser un desafío con Planos generales de petróleo aislado.
Por último, debido a su tamaño y facilidad de manipulación, GVS material ideal para los estudios sobre la envoltura nuclear. El complejo del poro nuclear fue descrita por primera vez a partir de estudios de microscopía electrónica en sobres GV de anfibios y 11 observaciones más recientes superresolución haber utilizado el mismo material. 12,13
Información general acerca de las ranas y salamandras, así como fuentes de animales, se pueden encontrar en los siguientes sitios web: Xenbase (http://www.xenbase.org) y Sal-Site (http://www.ambystoma.org). Este protocolo sigue las pautas de cuidado animal del Departamento de Embriología de la Carnegie Institution for Science.
1. Soluciones
2. Materiales
3. Aislamiento de oocitos
4. Aislamiento de un Germinal vesículas (GV)
5. La eliminación de la envoltura nuclear
6. Observación preliminar de LBC y orgánulos
7. La centrifugación de los Contenidos nucleares
8. La fijación de los contenidos nucleares
9. La inmunotinción de LBC y orgánulos nucleares
10. La hibridación in situ fluorescente (FISH) de LBC y orgánulos Nuclear
11. El aislamiento de un aceite bajo GV
Para examinar los cromosomas gigantes lampbrush se comienza por aislar ovocitos de rana o una salamandra. La figura 1 muestra un grupo de oocitos maduros en una solución salina tamponada después de la eliminación de los ovarios de la rana, Xenopus. Tales ovocitos se mantienen en buen estado durante varios días a temperatura ambiente. El núcleo (o vesícula germinal) se retira entonces de un ovocito con unas pinzas de joyero, o bien en una solución salina (Figura 2) o en aceite (Figura 3). El contenido nuclear de un núcleo de aceite aislado pueden ser examinadas por aplastando suavemente el núcleo y de observación mediante microscopía de contraste de fase o contraste diferencial de interferencia (DIC). Para examinar el contenido de un núcleo que ha sido aislado en una solución salina, hay que quitar primero la envoltura nuclear con unas pinzas de joyero y permitir que los contenidos se asientan sobre un portaobjetos de microscopio. La preparación se centrifugó entonces para unir tél cromosomas firmemente a la corredera, después de lo cual los cromosomas se pueden teñir con un anticuerpo (Figura 4) o sometidos a hibridación in situ. Los cromosomas lampbrush de salamandras son mucho más grandes que los de las ranas (Figura 5). En ambos casos, las unidades de transcripción individuales (genes) pueden ser vistos como bucles de cromatina que se proyectan lateralmente desde el eje cromosoma.

Figura 1: Los ovocitos maduros de la rana X. tropicalis. El ovario de una rana hembra madura contiene miles de ovocitos en diferentes etapas de maduración. Los más pequeños son el tamaño de las células somáticas y ya han llegado a la profase de la primera división meiótica. A medida que el ovocito crece, se acumula gradualmente yema de huevo, que da a la célula un aspecto blanco opaco. La estera más grandeovocitos Ure, que se muestran aquí, adquieren una tapa más oscuro debido a la acumulación de pigmento melanina. Los mayores ovocitos de X. tropicalis son alrededor de 0,8 mm de diámetro, los de X. laevis alrededor de 1,4 mm, mientras que las del axolotl son un enorme 2,2 mm. Excepto por el tamaño, los tres son similares en apariencia general. Barra de escala = 1 mm.

Figura 2: Extracción de la GV de un ovocito de X. tropicalis. Izquierda. Un pequeño agujero se hizo con unas pinzas de joyero en el polo animal más oscuro de un ovocito y la GV se extruyó suavemente. En este ejemplo, la GV estaba casi libre de yema como salió del ovocito. yema adherente puede retirarse por succión la GV dentro y fuera de una pipeta con un diámetro de la punta ligeramente mayor que el diámetro de la propia GV. Derecha. Three Planos generales de X. tropicalis. Estos GVs quedaron unos pocos minutos en un (solución GV aislamiento ajustado a pH 5,8) ligeramente ácido medio, lo que hace que la envoltura nuclear se hinche lejos de los contenidos nucleares gelificados. Planos generales tratados de esta manera no se extenderán para el examen citológico. Sin embargo, tales GVs son ideales para el análisis molecular: el sobre se puede quitar con los joyeros fórceps, proporcionar una muestra de los contenidos nucleares completamente libre de contaminación citoplasmática. 17,18 Barra de escala = 0,5 mm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: GV de X. tropicalis aislado en aceite. Izquierda. Después de una pequeña punción se realizó en el ovocito, cerca de la po animales oscurale, la GV empezó a extruir. En este caso la GV salió con casi ninguna yema adherente. Medio. El GV es ahora completamente libre del citoplasma del ovocito. Tales Planos generales siguen transcribir ARN durante horas. Derecha. Después de la GV se aplasta suavemente en el aceite bajo un cubreobjetos, orgánulos nucleares pueden ser vistos por DIC, como se muestra aquí, o por contraste de fase. Toda la GV es mucho más grande que el área pequeña que se muestra aquí. HLB = cuerpo histona locus con tres manchas en su superficie. Barra de escala = 0,5 mm para dos primeros paneles, 10 micras para el tercero. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: lampbrush cromosomas (LBC) del Axolotl A. mexicanum. Izquierda. </strong> Los 14 pares de cromosomas de una sola GV en la profase de la primera división meiótica, immunostained con un anticuerpo contra la ARN polimerasa II fosforilada. Las pequeñas manchas "puntos" son cuerpos locus histonas. Derecha. La misma preparación vista por la iluminación de campo oscuro. Ahora uno puede ver los numerosos nucleolos amplificados sin teñir. Barra de escala = 250 micras. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Un LBC individual del Axolotl A. mexicanum y los tropicalis rana X., con el mismo aumento. Estas imágenes ilustran la diferencia de tamaño entre LBC extrema de una salamandra y una rana (recuadro). El tamaño diference se correlaciona con el contenido total de ADN de los genomas (alrededor de 30 libras esterlinas para A. mexicanum frente al 1,7 libras esterlinas para X. tropicalis). bucles laterales individuales (unidades de transcripción) son también mucho más tiempo en la salamandra que en la rana. Barra de escala = 100 micras. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Los autores no tienen nada que revelar.
Presentamos técnicas simples para aislar cromosomas gigantes lampbrush transcripcionalmente activas a partir de ovocitos de ranas y salamandras que viven. Se describe cómo observar estos cromosomas "vivo" por contraste de fase o contraste diferencial de interferencia, y la forma de solucionarlos por hibridación fluorescente in situ o tinción de inmunofluorescencia.
La investigación reportada en esta publicación fue apoyada por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud bajo el número de premio R01 GM33397. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los Institutos Nacionales de Salud. J.G.G. es profesor de Genética del Desarrollo de la Sociedad Americana Contra El Cáncer.
| Paraformaldehído (grado reactivo, cristalino) | Sigma-Aldrich | P6148-500G | A pesar de las advertencias en muchos protocolos, una solución concentrada puede almacenarse indefinidamente en RT |
| Etilo 3-aminobenzoato metanosulfonato | Sigma-Aldrich | A5040-100G | A veces denominado MS-222 |
| Ethicon RB-1 1/2 punto cónico circular 3-0 suturas | VWR | 95057-000 | |
| Paraplast (cera de parafina) | Sigma-Aldrich | P3558-1KG | |
| em>p-Fenilendiamina | Sigma-Aldrich | P6001 | |
| Gelatina | Comercial de la tienda de comestibles | Knox funciona bien | |
| ProLong Gold montante antidecoloración | ThermoFisher Scientific | P10144 | |
| Cubreobjetos Gold Seal 22 x 22 mm #1 1/2 (0,16 - 0,19 mm de grosor) | Ciencias de la Microscopía Electrónica | 63786-01 | Estos cubreobjetos tienen el grosor recomendado para la microscopía de superresolución |
| Pinzas Dumont #5 | Ciencias de la Microscopía Electrónica | 72700-D | http://www.emsdiasum.com/microscopy/products/tweezers/dumont_positive_action.aspx |
| Aceite de parafina (ligero) | EMD Chemicals | PX0047-1 | Para el aislamiento de GVs en aceite |
| Adhesivo in situ Cámaras de PCR e hibridación (25 µ L) | Cámaras de portaobjetosBioRad | Frame-Seal #SLF0201 | http://www.bio-rad.com/en-us/sku/slf0201-frame-seal-slide-chambers |
| Aisladores de silicona | Grace-Biolabs | seleccionar del enlace del catálogo | http://www.gracebio.com/life-science-products/microfluidics/silicone-isolators.html |
| Frascos y platos de tinción Coplin | Ciencias de la Microscopía Electrónica | seleccionar del enlace | del catálogohttp://www.emsdiasum.com/microscopy/products/histology/staining.aspx |