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Genetics
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JoVE Journal Genetics
An Optogenetic Method to Control and Analyze Gene Expression Patterns in Cell-to-cell Interactions

Un método de Optogenetic para controlar y analizar patrones de expresión génica en las interacciones célula a célula

Full Text
8,225 Views
07:59 min
March 22, 2018

DOI: 10.3791/57149-v

Akihiro Isomura1,2, Ryoichiro Kageyama1,3,4,5

1Institute for Frontier Life and Medical Sciences,Kyoto University, 2Japan Science and Technology Agency,PRESTO, 3Institute for Integrated Cell-Material Sciences,Kyoto University, 4Graduate School of Medicine,Kyoto University, 5Graduate School of Biostudies,Kyoto University

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article presents a protocol for analyzing cell-to-cell transfer of oscillatory information using optogenetic control and live monitoring of gene expression. The method allows for precise control and observation of gene expression dynamics, providing insights into cellular communication.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Cell Biology
  • Optogenetics

Background

  • Understanding cell communication is crucial for deciphering multicellular systems.
  • The Notch signaling pathway plays a significant role in cellular interactions.
  • Oscillatory information transfer is a key aspect of cellular dynamics.
  • Optogenetic tools enable precise manipulation of gene expression.

Purpose of Study

  • To observe how cells communicate through oscillatory signals.
  • To investigate the dynamics of gene expression in a multicellular context.
  • To develop a platform for testing the functional significance of gene expression programs.

Methods Used

  • Transfection of plasmid vectors into C2C12 cells.
  • Use of Tol2-based optogenetic modules.
  • Live monitoring of gene expression dynamics.
  • Cell counting and plating techniques for transfection.

Main Results

  • Successful transfection of optogenetic modules into target cells.
  • Demonstration of oscillatory information transfer between cells.
  • High precision in controlling gene expression dynamics.
  • Insights into the role of Notch signaling in cellular communication.

Conclusions

  • This protocol provides a valuable tool for studying cell communication.
  • Optogenetic control enhances our understanding of gene expression dynamics.
  • The findings may have implications for understanding multicellular systems.

Frequently Asked Questions

What is the main goal of this study?
The main goal is to observe cell-to-cell transfer of oscillatory information.
How does optogenetics contribute to this research?
Optogenetics allows for precise control and monitoring of gene expression dynamics.
What cell type is used in the experiments?
C2C12 cells are used for transfection and observation.
What is the significance of the Notch signaling pathway?
The Notch signaling pathway is crucial for understanding how cells communicate with each other.
Who developed this new technology?
Akihiro Isomura, a research fellow, developed the technology used in this study.
What are the advantages of this method?
The method provides high precision in controlling and monitoring gene expression dynamics.

Aquí, presentamos un protocolo para analizar la transferencia de célula a célula de información oscilatoria por control optogenetic y control de la expresión génica en vivo. Este enfoque proporciona una plataforma única para probar una significación funcional de los programas de dinámica gene expresión en sistemas multicelulares.

El objetivo general de este experimento es observar la transferencia de información oscilatoria de célula a célula mediante el control optogenético y el monitoreo en vivo de la expresión génica. Este método puede ayudar a responder preguntas clave sobre cómo las células se comunican entre sí a través de la vía de señalización Notch, en particular sobre cómo las células transmiten la información oscilatoria entre sí. La principal ventaja de esta técnica es que podemos controlar y monitorizar la dinámica de la expresión génica con una precisión muy alta.

La demostración del procedimiento estará a cargo de Akihiro Isomura, un investigador de mi laboratorio que desarrolló esta nueva tecnología. Para transfectar vectores plásmidos de módulos optogenéticos basados en Tol2 junto con el vector de expresión de la transposasa en células C2C12, primero se cuentan las células tripsinizadas con un contador de células. Coloque 50.000 células C2C12 por pocillo en una placa de 12 pocillos un día antes de la transfección.

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