Le protocole actuel décrit une seule mutation M213L dans Gja1 qui conserve la génération Connexin43 pleine longueur mais empêche la traduction de l’isoforme GJA1-20k traduite en interne plus petite.
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Le protocole actuel décrit une seule mutation M213L dans Gja1 qui conserve la génération Connexin43 pleine longueur mais empêche la traduction de l’isoforme GJA1-20k traduite en interne plus petite.
Le système d’édition de gènes CRISPR-Cas9, basé sur des mécanismes de réparation du génome, permet la génération de modèles murins modifiés par des gènes plus rapidement et plus facilement par rapport à la recombinaison homologue traditionnelle. Le système CRISPR-Cas9 est particulièrement attrayant lorsqu’une mutation monopoint est souhaitée. La protéine de jonction lacunaire, Connexin 43 (Cx43), est codée par le gène Gja1, qui a un seul exon codant et ne peut pas être épissé. Cependant, Gja1 produit non seulement la protéine Cx43 pleine longueur, mais jusqu’à six isoformes tronquées N-terminus par un processus connu sous le nom de traduction interne, résultat de l’initiation de la traduction ribosomique aux sites de départ internes AUG (méthionine). GJA1-20k est l’isoforme tronquée de Cx43 la plus couramment générée initiée au codon AUG à la position 213 de l’ARNm Gja1. Parce que le résidu 213 se produit à la fin du dernier domaine transmembranaire de Cx43, GJA1-20k est effectivement la queue C-terminus de 20 kDa de Cx43 en tant que protéine indépendante. Des chercheurs antérieurs ont identifié, dans les cellules, qu’un rôle essentiel de GJA1-20k est de faciliter le trafic des hémicanaux de jonction lacunaire Cx43 sur toute la longueur vers la membrane plasmique. Pour examiner ce phénomène in vivo, une souris mutante avec une mutation ponctuelle Gja1 a été générée qui remplace l’ATG (méthionine) au résidu 213 par la TTA (leucine, mutation M213L). Le résultat de M213L est que l’ARNm Gja1 et le Cx43 pleine longueur sont toujours générés, mais la traduction de Gja1-20k est considérablement réduite. Ce rapport se concentre sur le choix du site de l’enzyme de restriction pour développer un modèle murin à un acide aminé muté (Gja1 M213L / M213L). Ce protocole décrit des souris génétiquement modifiées par le système CRISPR-Cas9 et un génotypage rapide en combinant la PCR et les traitements enzymatiques de restriction.
La Connexine 43 pleine longueur (Cx43) et l’isoforme tronquée N-terminus, GJA1-20k, codées par le même ARNm GJA1 mais utilisent des codons de départdifférents 1 pour initier la traduction. La traduction Cx43 se produit au premier codon de début AUG, tandis que la traduction GJA1-20k commence à l’AUG au résidu 213. Il a déjà été constaté que GJA1-20k a des rôles essentiels pour le trafic complet de Cx43, la stabilisation de l’actine et la régulation de la morphologie mitochondriale in vitro 1,2,3.
Pour comprendre le rôle de GJA1-20k in vivo, un modèle de souris GJA1-20k « knock-out » a été généré qui a conservé la capacité de créer un Cx43 pleine longueur. L’approche consistait à utiliser le système CRISPR-Cas9 pour remplacer le résidu unique à 213 d’une méthionine (M) à une leucine (L) (Gja1M213L/M213L)4. Une mutation interne de M à L diminue considérablement la probabilité de traduction interne tout en conservant la traduction et la fonction de la protéine4 pleine longueur. Étant donné que le type sauvage (WT) et l’allèle muté ont des tailles identiques et des produits d’ARNm presque identiques, il est très difficile de confirmer le génotype chez les souris. Le séquençage de l’ADN peut identifier la mutation, mais il est trop coûteux et prend trop de temps pour une utilisation de routine. En général, plusieurs méthodes de génotypage plus rapides ont été établies, telles que la réaction en chaîne par polymérase en temps réel (RT-PCR), la mini-ligature-ligature, l’analyse de fusion à haute résolution et le système de mutation réfractaire par amplification tétra-amorce PCR (ARMS-PCR)5,6,7,8. Pourtant, ces méthodes alternatives nécessitent plusieurs étapes, des ressources uniques et / ou plusieurs ensembles d’amorces spécifiques qui peuvent induire des produits de PCR non spécifiques.
Ce protocole introduit une approche détaillée de ciblage et d’édition des gènes par CRISPR-Cas9 pour créer une mutation d’acide aminé unique, et un génotypage rapide est présenté pour confirmer la mutation. L’identification du génotype implique l’utilisation créative d’enzymes de restriction utilisant un seul ensemble d’amorces pour identifier le gène cible. Les lecteurs sont renvoyés à la référence4 pour observer l’effet électrophysiologique profond de la mort subite cardiaque causée par une mutation de substitutionGja1 M213L/M213L à un résidu qui génère toujours une protéine pleine longueur mais ne parvient pas à générer une isoforme de troncature traduite en interne plus petite. Ce protocole aidera d’autres modèles de souris à utiliser une mutation ponctuelle pour diminuer la traduction interne d’une isoforme d’intérêt tout en conservant l’expression de la protéine endogène pleine longueur.
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« Tous les protocoles de soins et d’études sur les animaux ont été approuvés par les comités institutionnels de soins et d’utilisation des animaux du Cedars-Sinai Medical Center et de l’Université de l’Utah. Des souris femelles C57BL/6J obtenues à partir de sources commerciales à l’âge de 8 à 9 semaines (voir tableau des matériaux) ont été utilisées pour les expériences.
1. Préparation au ciblage génique
2. Induction de la superovulation, récolte des œufs, microinjection pronucléaire du mélange CRISPR et dépistage des blastocystes
REMARQUE : Cette procédure suit un protocole général14 publié précédemment.
3. Extraction de l’ADN
REMARQUE: Des souris au jour postnatal 10 ont été utilisées pour cette expérience en raison de la mort subite de la souris knock-out GJA1-20k environ 2 à 4 semaines après la naissance4. Un protocole plus général peut également être appliqué à la suite du rapport18 publié précédemment.
4. Amplification de l’ADN par PCR
5. Incubation avec enzyme de restriction
6. Détection de la bande d’ADN
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Le système d’édition de gènes CRISPR/Cas9 produit une mutation ATG en TTA et une mutation silencieuse TCC en TCG à 56 264 279 à 56 264 281 et à 56 264 291 à 56 264 293 sur le chromosome 10 de la souris, ou à 869 à 871 et 881 à 883 sur l’ARNm Gja1, respectivement. Ces mutations entraînent une mutation de la méthionine 213 à la leucine (M213L) sur la protéine GJA1 et la mutation TTC en TTG perturbe une séquence PAM voisine pour éviter une édition génétique indésirable (Figure 1). Les détails d...
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Un modèle murin modifié par un gène est une approche courante pour comprendre la fonction des gènes. Cependant, étant donné que l’isoforme GJA1-20k traduite en interne est traduite à partir du même ARNm Gja1 que Cx43 pleine longueur, une stratégie créative a été conçue pour conserver l’expression Cx43 pleine longueur tout en supprimant l’expression GJA1-20k. L’approche est basée sur une mutation du codon de départ interne de GJA1-20k. Avec une mutation ponctuelle unique, M213 a été basculé en L sur l’ARNm Gj...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Le projet a été soutenu par des subventions des National Institutes of Health (R01HL152691, R01HL138577 et R01HL159983) à RMS.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 0,2 mL Tube PCR à 8 bandelettes | Thomas Scientific | 1148A28 | |
| 0,5 M EDTA pH 8,0 | Invitrogen | 15575-038 | Pour tampon de micorinjection pronucléaire |
| 10x Tampon CutSmart | New England Biolabs | B7204S | Tampon de digestion pour NlaIII |
| 1 M Tris-HCl pH 7,5 | Invitrogen | 15567-027 | Pour tampon de micorinjection pronucléaire |
| 50x TAE Tampon | Invitrogen | 24710-030 | |
| Thermocycleur à 96 puits | Applied Biosystems | Modèle # 9902 | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | |
| C57BL/6J | The Jackson Laboratory | 664 | souche |
| de souris Système d’imagerie Chemidoc MP | Bio-rad | Pour prendre une image en gel par lumière UV 302 nm | |
| protéine eSpCas9 | MilliporeSigma | ESPCAS9PRO-50UG | |
| Gel Lading Dye Purple (6x) | New England Biolabs | B7024S | Tampon de chargement pour électrophorèse |
| Gants | |||
| hCG (gonadotrophine chorionique humaine) | MilliporeSigma | 23-073-425G | |
| Hyaluronidase | MilliporeSigma | H3884-100MG | |
| Image Lab software | Bio-rad | Pour analyser l’image du gel | |
| Stéréomicroscope inversé avec plasDIC | Zeiss | Axiovert A1 | |
| KAPA Kits de génotypage de souris | Roche Diagnostics | KK7352 | Pour la lyse tissulaire ou cellulaire, l’extraction d’ADN et la PCR master mix |
| KSOM | LifeGlobal | ZEKS-050 | milieu de culture embryonnaire |
| Milieu de laboratoire coart | |||
| M2 | MilliporeSigma | MR015D | |
| NlaIII | New England Biolabs | R0125S | Pour digérer le produit PCR |
| Eau sans nucléase | Ambion | AM9937 | Pour diluer les réactifs |
| Huile de paraffine | Nacalai USA | 2613785 | |
| Plugged 20 &mu ; L pointe de pipette fine | FisherScientific | 02-707-171 | Pour prélever les blastocytes |
| PMSG (jument gestante' s gonadotrophine sérique) | ProSpec-Tany | HOR-272 | |
| Chlorure de sodium | Invitrogen | AM9760G | micorinjection pronucléaire |
| SYBR sans danger DNA Gel Stain | Invitrogen | S33102 | Pour détecter les bandes dans le gel |
| tracrRNA | Dharmacon | U-002000-120 | ARN guid |
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