El objetivo de este protocolo es inyectar actina globular conjugada con rhodamina en embriones de Drosophila y el conjunto de barras de actina intranuclear de imagen después del estrés térmico.
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Artículo de método
El objetivo de este protocolo es inyectar actina globular conjugada con rhodamina en embriones de Drosophila y el conjunto de barras de actina intranuclear de imagen después del estrés térmico.
El propósito de este protocolo es visualizar varillas de actina intranuclear que se ensamblan en embriones drosophila melanogaster vivos después del estrés térmico. Las barras actin son un sello distintivo de una respuesta al estrés actin (ASR) conservada e inducible que acompaña a las patologías humanas, incluida la enfermedad neurodegenerativa. Anteriormente, demostramos que el ASR contribuye a fallos de morfosis y a una menor viabilidad del desarrollo de embriones. Este protocolo permite el estudio continuo de los mecanismos subyacentes al montaje de varillas actin y el ASR en un sistema modelo que es altamente apto para la creación de imágenes, genética y bioquímica. Los embriones se recogen y montan en una cubierta para prepararlos para la inyección. La actina globulaular conjugada con rhodamina (G-actinrojo)se diluye y se carga en un microneedle. Se realiza una sola inyección en el centro de cada embrión. Después de la inyección, los embriones se incuban a temperatura elevada y las barras de actina intranuclear se visualizan mediante microscopía confocal. La recuperación de fluorescencia después de los experimentos de fotobleaching (FRAP) se puede realizar en las barras actin; y otras estructuras ricas en actina en el citoplasma también se pueden imaginar. Encontramos que G-actinRed polimeriza como G-actin endógeno y no interfiere, por sí solo, con el desarrollo normal de embriones. Una limitación de este protocolo es que se debe tener cuidado durante la inyección para evitar lesiones graves en el embrión. Sin embargo, con la práctica, inyectar G-actinrojo en embriones de Drosophila es una manera rápida y confiable de visualizar varillas de actina y se puede utilizar fácilmente con moscas de cualquier genotipo o con la introducción de otras tensiones celulares, incluyendo hipoxia y estrés oxidativo.
Este protocolo describe cómo inyectar G-actinRojo para visualizar el montaje de barras de actina intranuclear en embriones estresados por calor que están siendo sometidos a una respuesta inducible a la tensión actin (ASR)1. Desarrollamos este protocolo para ayudar a los estudios del ASR, que en embriones conduce a morfosis interrumpida y viabilidad reducida, y en adultos los tipos de células humanas se asocian con patologías como insuficiencia renal2,miopías musculares3,y la enfermedad de Alzheimer y Huntington4,5,6,7,8. Este ASR es inducido por numerosas tensiones celulares, incluyendo choque de calor9,10,11,estrés oxidativo4,6,síntesis ATP reducida12,y huntingtina anormal u oligomerización amiloide β4,5,6,7,9,13,14,15,16. Un sello distintivo del ASR es el montaje de varillas de actina aberrantes en el citoplasma o núcleo de las células afectadas, que es impulsado por la hiperactivación inducida por el estrés de una proteína que interactúa con actina, Cofilina1,5,6,10. Lamentablemente, siguen existiendo lagunas clave en el conocimiento con respecto al ASR. Por ejemplo, se desconoce la función de las varillas actin. No entendemos por qué se forman varillas en el citoplasma de algunos tipos de células, pero el núcleo de otros. Tampoco está claro si el ASR es protector o maladaptivo para las células o embriones sometidos a estrés. Por último, todavía no conocemos los mecanismos detallados subyacentes a la hiperactivación de cofilina o el conjunto de varillas actin. Por lo tanto, este protocolo proporciona un ensayo rápido y versátil para sondear el ASR visualizando la formación de varillas actin y dinámicas en el sistema experimental altamente tractable del embrión de mosca de la fruta viva.
El protocolo para microinyecto G-actinRed en embriones drosophila vivos fue desarrollado inicialmente para estudiar la dinámica de las estructuras normales de actina citoplasmática17 durante eventos de construcción de tejidos. En esos estudios, encontramos que la inyecciónroja de G-actin no afectaba negativamente a los procesos de desarrollo tempranos en el embrión, incluida la citoquinasis o la gastrulación17,18. A continuación, modificamos el protocolo, adaptando el manejo del embrión y la inyección de G-actinrojo para permitir la toma de imágenes de barras de actina en embriones estresados por calor sometidos al ASR1. Otros métodos además de la inyección de G-actinrojo se pueden utilizar para visualizar actina en embriones. Estos métodos se basan en la expresión de proteínas fluorescentes (FPs) etiquetadas para actuar o a dominios de proteínas de unión a la actina, como Utrophin-mCherry, Lifeact, F-tractin-GFP y Moesin-GFP (revisada en19). Sin embargo, el uso de estas sondas FP requiere precaución porque pueden estabilizar o interrumpir algunas estructuras de actina, no etiquetar por igual todas las estructuras de actina20, y en el caso de actin-GFP, son altamente sobreexpresados – problemático para el análisis del conjunto de varillas que no sólo depende del estrés, sino también actuar en la concentración dependiente1. Por lo tanto, G-actinRed es la sonda preferida para estudios de varilla en embriones de mosca, y el gran tamaño del embrión permite su fácil inyección.
El flujo de trabajo de este protocolo es similar a otras técnicas de microinjeción bien establecidas que se han utilizado para inyectar proteínas, ácidos nucleicos, fármacos e indicadores fluorescentes en embriones de Drosophila 21,22,23,24,25,26,27. Sin embargo, después de la microinyección de G-actinRed aquí, los embriones están expuestos a estrés por calor leve para inducir el ASR y el conjunto de varilla de actina intranuclear. Para laboratorios con acceso a moscas y un equipo de inyección, este método debe ser fácilmente implementable y adaptable para líneas de estudio específicas con respecto a la ASR, incluyendo su inducción por diferentes tensiones o modulación en distintos antecedentes genéticos.
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1. Preparar tazas de recolección de embriones y placas de agar de jugo de manzana
2. Preparar una solución de stock de trabajo de G-actinRed para la microinjección
NOTA: Esta preparación sólo hace 2 μL de un stock de trabajo de 5 mg/ml de G-actinRojo,por lo que si los usuarios no están acostumbrados a la técnica de microinjección, es ventajoso saltar al paso 3 y practicar las microinyectos con un búfer de pH neutro para conservar un stock de trabajo precioso. El stock de 10 μg de G-actinRed del proveedor se puede almacenar en su embalaje original en un tarro superior de tornillo de 16 oz con ~500 g de desecante a 4 °C durante un máximo de 6 meses.
3. Recoger embriones y montar para inyección
4. Inyecte y caliente embriones de estrés para promover la formación de varillas actin
NOTA: Todas las inyecciones se realizan en una habitación con temperatura controlada a 18 °C.
5. Imagen de varillas actin en embriones estresados por calor por microscopía confocal
6. Experimentos alternativos de imágenes
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Un flujo de trabajo esquemático de manejo de embriones se representa en la Figura 1y se presenta un calendario para un experimento típico en la Tabla 1. Una estimación para un buen resultado experimental es que por cada 10 embriones inyectados, al menos la mitad de los embriones vistos estarán en la etapa de desarrollo correcta, sin daños, y exhibirán un ASR robusto con estrés térmico a 32 °C. Este ASR será evidenciado por el montaje de varillas de actina intranuclear como ...
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La importancia de este método es que utiliza el protocolo bien establecido de microinyección en embriones de Drosophila 21,22,23,24,25,26,27 para permitir nuevas investigaciones sobre el ASR y el conjunto de barras actin acompañantes. Una ventaja importante de inyectar G-actinR...
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No se declaran conflictos de intereses.
Los autores reconocen con gratitud el trabajo de Liuliu Zheng y Zenghui Xue, que ayudaron a ser pioneros en esta técnica en el laboratorio Sokac, así como de Hasan Seede, quien ayudó con el análisis. El trabajo para este estudio está financiado por una subvención de NIH (R01 GM115111).
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Trifosfato de adenosina (ATP) | Millipore-Sigma | A23835G Componente del tampón G Jugo de | |
| manzana, Mott's, 64 fl oz | Mott's | 014800000344 | Componente de los platos de jugo de manzana |
| Bacto Agar | BD | 214010 | Componente de los platos de jugo de manzana |
| Lejía, PureBright Germicida, hipoclorito de sodio al 6,0% | KIK International 059647210020 | Para embriones decorionantes | |
| Cloruro de calcio | Millipore-Sigma | C1016500G | Componente del tampón G |
| Filtro de células, 70 μ m | Falcon | 352350 | Para la recogida de embriones decorionados |
| Microscopio confocal, LSM 880 de 34 canales con Airyscan | Zeiss | 0000001994956 | Para la obtención de imágenes de bastones de actina intranuclear |
| Drierite | desecante | 24001 | Para la desecación de embriones |
| Microscopio de disección, Stemi 508 Estereoscopio con zoom 8:1 | Zeiss | 4350649000000 | Para la disposición de embriones en una cuña de agar |
| Aguja de disección, 5 pulgadas | Fisher Scientific | 08965A | Para la disposición de embriones en una cuña de agar |
| Dithiothreitol (DTT) | Fisher Scientific | BP1725 | Componente del tampón G |
| Cinta adhesiva de doble cara, Scotch Permanent, 0,5 pulgadas x 250 pulgadas | 3M | 021200010323 | Para hacer pegamento para embriones |
| Jaula de recolección de embriones | Genessee Scientific | 59100 | Para alojar moscas adultas y recolectar embriones Pinzas de |
| punta fina, Pinza Dumont, Estilo 5 | Microscopía Electrónica Sciences | 72701D | Para disponer embriones en cuña de agar |
| Capilares de vidrio, Vidrio de borosilicato, delgado 1 mm x 0,75 mm | World Precision Instruments, Inc. | TW1004 | Para microagujas Aceite de |
| halocarbono 27 | Millipore-Sigma | H8773100ML | Para la hidratación de los embriones |
| Incubadora de etapa calefactada | Zeiss | 4118579020000, 4118609020000, 4118609010000 | Para la obtención de imágenes confocales |
| Limpiadores de tejidos de laboratorio, KimWipes | Kimberly-Clark | 34155 | Limpiadores de tejidos de laboratorio |
| Microscopio óptico, Invertoskop 40C Contraste de fase invertida microscopio reacondicionado | Zeiss | Descatalogado | Microscopio de inyección |
| Metil-4-hidroxibenzoato | Millipore-Sigma | H36471KG Componente de los platos de zumo de manzana | |
| Microinyector, FemtoJet4x | Eppendorf | 5253000025 | Microinyector |
| Puntas de microcargador, epT.I.P.S. 20 μ L | Eppendorf | 5242956003 | Para la carga de microagujas |
| Micromanipulador y etapa de inyección con diales x, y, z para el ajuste de la aguja | Bernard Instruments, Inc (Houston, TX) | Personalizado | Para realizar microinyecciones |
| Extractor de micropipetas, modelo P-97, Flaming/Brown | Sutter Instruments | P97 | Para tirar de tubos capilares para hacer microagujas |
| Cubreobjetos de microscopio 24x50-1.5 | Fisher Scientific | 12544E | Para el montaje de embriones Portaobjetos de |
| microscopio, Lilac Colorfrost, Prelimpios, 25 x 75 x 1 mm | Fisher Scientific | 22037081 | Para el montaje de embriones para inyección |
| n-Heptano | Fisher Scientific | H3601 | Componente del pegamento para embriones |
| Objetivo, 10x | Zeiss | Descatalogado | 10x objetivo para microscopio |
| de inyecciónObjetivo, C-Apochromat 40x/1,2 W Korr. Objetivo de | FCS Zeiss 4217679971711 | 40x para objetivo confocal | |
| , LD LCI Plan-Apochromat 25x/0.8 Imm Cor DIC M27 para inmersión en aceite, agua, aceite de silicona o glicerina (D=0-0.17mm) (WD=0.57mm a D=0.17mm) | Zeiss | 4208529871000 | 25x objetivo de inmersión mixto para confocal |
| Objetivo, Plan-Apocrhomat 63x/1.40 Oil DIC f/ELYRA | Zeiss 4207829900799 | 63x objetivo de aceite para confocal | |
| Pincel, Robert Simmons Expression E85 Puntiagudo Redondo tamaño 2 | Daler-Rowney | 038372016954 | Para la transferencia de embriones Toallas de |
| papel, Kleenex Toallas de papel plegables en C, blancas | Kimberly-Clark | 884266344845 | Para secar colador de células |
| Pipeta Pasteur, 5 3/4 en | Fisher Scientific | 1367820A | Para cubrir embriones con aceite |
| Placa de Petri, vidrio, 100 x 20 mm | Corning | 3160102 | Para cámara de incubación húmeda |
| Placa de Petri, plástico, 60 x 15 mm | VWR | 25384092 | Para placas de zumo de manzana |
| Pipeta, Eppendorf Referencia 0.5-10 μ L | Eppendorf | 2231000604 | Para cargar la microaguja |
| Punta de pipeta, xTIP4 250 μ L | Biotix 63300006 | Para añadir pegamento de embriones al cubreobjetos | |
| Hoja de afeitar VWR | 55411050 | Para cortar cuña de agar, cinta, puntas de pipeta | |
| Actina globular conjugada con rodamina, plaquetas humanas (no muscular; 4x10 μ g) | Citoesqueleto, Inc. | APHR-A | G-actina^ |
| Red Frasco de centelleo, 20 mL Borosilicato de vidrio con revestimiento de polietileno y tapas de urea | Fisher Scientific | 033377 | Para hacer pegamento para embriones |
| Frasco con tapa de rosca, 16 oz | Nalgene | 000194414195 | Para desecar embriones |
| Micrómetro de etapa | Microscopía electrónica Sciences | 602104PG | Para calibrar el volumen de inyección de G-actina |
| Sacarosa | Millipore-Sigma | 840971KG | Componente de los platos de zumo de manzana |
| Base Trizma | Millipore-Sigma | T15031KG | Componente de la levadura tampón G |
| , Levadura de Lesaffre Yeast Corporation, Red Star Active Dry, 32 oz | Lesaffre Yeast Corporation | 117929157002 | Componente de pasta de levadura |
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