Ici, nous montrons le processus de création d’une ligne de poisson-zèbre de journaliste tension électrique cellulaire afin de visualiser le développement embryonnaire, mouvement, et des cellules de tumeur de poissons in vivo.
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Ici, nous montrons le processus de création d’une ligne de poisson-zèbre de journaliste tension électrique cellulaire afin de visualiser le développement embryonnaire, mouvement, et des cellules de tumeur de poissons in vivo.
Bioélectricité, signalisation électrique endogène véhiculée par les canaux ioniques et pompes situées sur la membrane cellulaire, joue un rôle important dans la signalisation des processus des cellules neuronales et musclés excitables et nombreux autres processus biologiques, tels qu’embryonnaire structuration du développement. Toutefois, il est nécessaire de in vivo , activité électrique suivi dans l’embryogenèse vertébré. Les avancées des indicateurs de tension fluorescents génétiquement encodé (GEVIs) ont permis d’apporter une solution à ce défi. Nous décrivons ici comment créer un zebrafish indicateur de tension transgéniques à l’aide de l’indicateur de tension établie, ASAP1 (accélération capteur de potentiels d’Action 1), à titre d’exemple. Le kit Tol2 et un promoteur omniprésent zebrafish, ubi, ont été choisis dans cette étude. Nous expliquons aussi les procédés de clonage à des fins spécifiques au site passerelle, transgenèse zebrafish axée sur le transposon Tol2 et le processus d’imagerie des tumeurs embryons et poisson poisson précoce, à l’aide de microscopes ordinaires épifluorescente. En utilisant cette ligne de poissons, nous avons constaté qu’il y a des variations de tension électrique cellulaire durant l’embryogenèse de poisson-zèbre et mouvement larves des poissons. En outre, il a été observé que dans les tumeurs de la gaine de nerf périphérique malin zebrafish quelques, la tumeur des cellules ont été généralement polarisées par rapport aux tissus normaux environnants.
Bioélectricité se réfère à la signalisation électrique endogène véhiculée par les canaux ioniques et pompes situées sur la membrane de la cellule1. Échanges ioniques à travers la membrane cellulaire et les changements actuels et potentiels électriques couplés, sont essentiels pour la signalisation des processus des cellules neuronales et musclés excitables. En outre, bioélectricité et gradients ioniques ont une variété d’autres fonctions biologiques importantes, y compris le stockage de l’énergie, la biosynthèse et transport de métabolite. Signalisation bioélectrique a également été découvert en tant que régulateur de la formation embryonnaire, tels que les axes du corps, le cycle cellulaire et la différenciation des cellules1. Ainsi, il est essentiel pour la compréhension de nombreuses maladies et malformations congénitales humaines résultant de la mauvaise régulation de ce type de signalisation. Patch clamp d’a été largement utilisé pour l’enregistrement des cellules isolées, mais il est loin d’être idéal pour la surveillance simultanée de plusieurs cellules au cours du développement embryonnaire in vivo. En outre, sensibles petites molécules de tension ne sont également pas idéales pour des applications in vivo en raison de leurs spécificités et sensibilités des toxicités.
La création d’une variété de génétiquement encodé tension fluorescent indicateurs (GEVIs) propose un nouveau mécanisme pour régler ce problème et permet une application à l’étude du développement embryonnaire, même si elles étaient initialement destinées à surveillance neurale les cellules2,3. D'entre les GEVIs actuellement disponibles est le capteur accélération de potentiels d’Action 1 (ASAP1)4. Il est composé d’une boucle extracellulaire d’un domaine de détection de tension de phosphatase sensibles de tension et une protéine fluorescente verte circulairement permutée. Par conséquent, ASAP1 permet la visualisation des changements de potentiel électrique cellulaires (polarisation : vert vif ; dépolarisation : vert foncé). ASAP1 a 2 ms et-marche cinétique et peut suivre une éventuelle variation4. Ainsi, cet outil génétique permet à un nouveau niveau d’efficacité en temps réel de surveillance bioélectriques dans des cellules vivantes. Mieux comprendre les rôles de la bioélectricité dans le développement embryonnaire et de nombreuses maladies humaines, comme le cancer, mettra en lumière nouvelle sur les mécanismes sous-jacents, ce qui est essentiel pour la prévention et le traitement de la maladie.
Poisson zèbre ont fait leurs preuves un puissant modèle animal pour étudier la biologie du développement et des maladies humaines, y compris le cancer5,6. Ils partagent des gènes orthologues 70 % avec les humains, et ils ont biologie vertébrée similaire7. Poisson zèbre fournir relativement facile d’entretien, une grande couvée de œufs, tractable génétique, transgénèse facile et le développement embryonnaire externe transparent, qui en font un système supérieur pour in vivo d’imagerie5,6. Avec une source importante de lignées de poisson mutant déjà présentes et un génome entièrement séquencé, zebrafish fournira une gamme relativement illimitée de la découverte scientifique.
Pour étudier l’in vivo en temps réel l’activité électrique des cellules, nous profitons du système de modèle de poisson-zèbre et ASAP1. Dans cet article, nous décrivons comment incorporer le biocapteur de tension fluorescent ASAP1 dans le génome de poisson-zèbre à l’aide de Tol2 transposon transgénèse et visualiser l’activité électrique cellulaire durant le développement embryonnaire, mouvement larves de poisson et dans la tumeur direct .
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Le poisson-zèbre sont logés dans une animalerie approuvé par AAALAC, et toutes les expériences ont été réalisées selon les protocoles approuvés par le Comité de l’emploi (PACUC) et de Purdue animalier.
1. Tol2 Transposon plasmide Construct préparation
Remarque : Tol2, un transposon qui a été découvert en poisson medaka, a été employé couramment dans le poisson-zèbre recherche communautaire8,9. Il a été avec succès adoptée pour le système de passage spécifique axée sur la recombinaison clonage et connu comme le kit de Tol210. Le kit Tol2 permet un moyen plus pratique de créer des constructions d’expression personnalisée, tout en augmentant l’efficacité de la transgenèse. Ainsi, il a été une décision facile à prendre avantage de ce système et créer une ligne de poisson-zèbre expression ASAP1 omniprésente en utilisant un promoteur validés ubiquitin à conduire ASAP111.
2. préparer Tol2 Transposase ARNm et Solution injectable
3. microinjection
4. établir des poissons transgéniques ASAP1, Tg (ubi: ASAP1)
5. imagerie
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En une injection réussie, plus que des embryons de poisson 50 % injecté affiche une certaine fluorescence verte dans les cellules somatiques et la plupart d'entre eux seront positif par le test de Tol2 transposon d’accise (Figure 2). Après que 2 à 4 générations de out-croix avec poissons de type sauvage (jusqu'à ce que le poisson fluorescent atteint 50 %, le ratio mendéliens prévues), les poissons transgéniques ont été utilisés pour l’expérimentation d’imager...
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Bien que les activités électriques niveau cellulaire et tissulaire au cours du développement embryonnaire et la maladie humaine ont été découverts il y a longtemps, en vivo électrique changements dynamiques et leurs rôles biologiques restent encore largement inconnus. Un des défis majeurs est de visualiser et de quantifier les variations électriques. Patch clamp technique est une brèche pour le suivi des cellules isolées, mais son application à des embryons de vertébrés est limitée car ils sont composés de plusi...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Les travaux de recherche rapporté dans cette publication a été pris en charge par le National Institute of General Medical Sciences, de la National Institutes of Health, sous le prix nombre R35GM124913, programme d’incitation pour PI4D de l’Université de Purdue et PVM interne concurrentiel Programme de fonds de la recherche fondamentale. Le contenu est la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les vues officielles des agents de financement. Nous remercions la construction Tol2, Michael Lin pour la construction de ASAP1, Koichi Kawakami et Leonard Zon pour le promoteur ubi construire par l’intermédiaire de Addgene.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Tubes de culture cellulaire de 14 ml | VWR | 60818-725 | Culture E.Coli |
| Réservoir d’électrophorèse d’agarose Thermo | Scientific | Owl B2 | Élétrophorèse de l’ADN |
| Agarose RA | Amresco | N605-500G | Pour la fabrication des gels d’injection |
| Attb1-ASAP1-F amorce | IDT ADN | GGGGACAAGTTTGTACAAAA GCAGGCTTCACCATGGAGACGA CTGTGAGGTATGAACA | Amplification de la région codante ASAP1 pour le sous-clonage |
| Attb2-ASAP1-R amorce | IDT ADN | GGGGACCACTTTGTACAAGAAA GCTGGGTCTTAGGTTACCACTTC AAGTTGTTTCTCTGTGAAGCCA | ASAP1 Amplification de la région codante pour le sous-clonage |
| Lunette de dissection en fond clair | Nikon | SMZ 745 | Déchorionation, microinjection, montage |
| Caméra couleur | Zeiss | AxioCam MRc | Embryon de poisson Enregistrement d’images |
| Lame concave | VWR | 48336-001 | Pour maintenir les embryons de poissons pendant le processus d’imagerie |
| Pipette de transfert jetable 3,4 ml | Thermo Scientific | 13-711-9AM | Embryons de poissons et transfert d’eau |
| Enzyme endonucléase, Not I | NEB | R0189L | Pour la linéarisation de l’ADN plasmidique |
| Portée composée épifuorescente | Zeiss | Axio Imager.A2 | Poisson Imagerie embryonnaire |
| Oscilloscope de dissection stéréo épifuorescente | Zeiss | Stereo Discovery.V12 | Imagerie d’embryons |
| de poisson Source de lumière | fluorescente Dynamique | X-cite seris 120 | Source lumineuse pour microscopes à fluorescence |
| Forceps #5 | WPI | 500342 | Déchorionnation et rupture d’aiguille |
| Gateway BP Clonase II Mélange d’enzymes | Thermo Scientific | 11789020 | Gateway BP recombinaison clonage |
| Gateway LR Clonase II Plus enzyme | Thermo Scientific | 12538120 | Gateway LR clonage par recombinaison |
| Gel DNA Recovery Kit | Zymo Research | D4002 | Purification de gel d’ADN |
| Eppendorf | 930001007 | Pour le chargement de la solution d’injection dans les aiguilles capilaires | |
| Méthylcellulose (1600cPs) | Alfa Aesar | 43146 | Montage d’embryons de poissons |
| Bleu de méthylène | Sigma-Aldrich | M9140 | Supprime les épidémies fongiques dans les boîtes de Pétri |
| Moule de micro-injection | Outils de science adaptative | TU-1 | Pour préparer un plateau de moule d’agaorse pour contenir les embryons de poisson pendant l’injection |
| Micro-injecteur | WPI | Picopompe pneumatique PV820 | Injecteur de micro-injection |
| Micro-manipulateur | WPI | Micro-injecteur MM3301R | Opération de micro-injection |
| Extracteur de micropipette | Instrument Sutter | P-1000 | Pour la préparation de l’aiguille |
| Huile minérale | Amresco | J217-500ml | Pour l’étalonnage du volume d’injection |
| mMESSAGE mMACHINE SP6 Kit de transcription | Thermo Scientific | AM1340 | Transcription in vitro de l’ARNm |
| Caméra monocolore | Zeiss | AxioCam MRm | Enregistrement d’images d’embryons de poisson |
| Plasmide Miniprep Kit | Zymo Research | D4020 | Préparer une petite quantité d’ADN plasmidique |
| Boîtes de Pétri en plastique | VWR | 25384-088 | Pour tenir des poissons ou des embryons de poisson pendant le processus d’imagerie |
| ARN Propre & Concentrateur-5 | Zymo Research | R1015 | Nettoyage de l’ARNm après transcription in vitro |
| Spectrophotomètre | Thermo Scientific | NanoDrop 2000 | Pour la mesure des concentrations d’ADN et d’ARN |
| Micromètre d’étape | Am Scope | MR100 | Étalonnage du volume de micro-injection |
| Thermocycleur | Bio-Rad | T100 | Amplification de l’ADN pour le clonage de gènes |
| Paroi mince capillaires en verre | WPI | TW100F-4 | Verre brut pour la fabrication de l’aiguille cappilaire |
| Amorce Tol2-exL1 | IDT DNA | GCACAACACCAGAAATGCCCTC | Essai d’accise Tol2 |
| Amorce Tol2-exR | Amorce IDT ADN | ACCCTCACTAAAGGGAACAAAAG | Essai d’accise Tol2 |
| TOP10 E. coli chimiquement compétent | Thermo Scientific | C404006 | Utilisé pour la transformation lors du clonage de gènes |
| Mésylate de tricaïne | Sigma-Aldrich | A5040 | Pour anesthésier des poissons ou des embryons de poissons |
| Trans-illuminateur UV 302nm | UVP | M-20V | Visualisation de l’ADN |
| Bain-marie Thermo Scientific | 2853 | Pour le processus de transformation du clonage de gènes |
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