פיתחנו פרוטוקול פלואורסצנטי ספציפי לגדיל (FISH) המותאם אישית בקלות בשילוב עם אימונופלואורסצנטיות. זה מאפשר בחינה מפורטת של דינמיקת RNA עם תובנה בו-זמנית לגבי מבנה הכרומטין, הארגון הגרעיני וויסות השעתוק ברמת התא הבודד.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פיתחנו פרוטוקול פלואורסצנטי ספציפי לגדיל (FISH) המותאם אישית בקלות בשילוב עם אימונופלואורסצנטיות. זה מאפשר בחינה מפורטת של דינמיקת RNA עם תובנה בו-זמנית לגבי מבנה הכרומטין, הארגון הגרעיני וויסות השעתוק ברמת התא הבודד.
שילוב ניאון RNA הכלאה באתר (דגים) עם immunofluorescence (חיסוני דגים) יוצר בטכניקה שיכולה להיות מועסק ברמת התא הבודד כדי לזהות את הדינמיקה המרחבית של לוקליזציה RNA עם תובנה סימולטני ללוקליזציה של חלבונים, שינויים אפיגנטיים ופרטים נוספים אשר יכול להיות מודגש על ידי immunofluorescence. איון כרומוזום X הוא פרדיגמה להשתקת גנים ארוכה RNA קידוד שאינו (lncRNA) בתיווך. הצטברות X-פעיל תמליל ספציפי (Xist) lncRNA (נקראת Xist ענן) באחת משני כרומוזומים X-בנקבות יונקים היא שלב קריטי ליזום איון כרומוזום X. RNA Xist במישרין או בעקיפין אינטראקציה עם אנזימי שינוי הכרומטין שונים ומציג נופים אפיגנטיים ברורים לכרומוזום X פעיל (Xi). סימן היכר ידוע אפיגנטיים אחד Xi הוא trimethyl ליזין היסטון H3 27 שינוי (H3K27me3). כאן אנו מתארים חיסוני FISH פשוט ומהירפרוטוקול לאיתור Xist RNA באמצעות RNA FISH עם בדיקות oligonucleotide מרובות בשילוב עם immunofluorescence של H3K27me3 לבחון את הלוקליזציה של Xist RNA ושינויים אפיגנטיים הקשורים. שימוש בתוצאות בדיקות oligonucleotide בזמן דגירה קצר יותר וגילוי רגיש יותר של Xist RNA בהשוואה לבדיקות RNA במבחנה עיבד (riboprobes). פרוטוקול זה מספק כלי רב עוצמה להבנת הדינמיקה של lncRNAs והשינוי אפיגנטיים הקשורים אליו, מבנה הכרומטין, ארגון גרעיני ורגולצית תעתיק.
איון כרומוזום X יונקים (xci) הוא אסטרטגיה כדי לפצות על חוסר האיזון במינון גן צמוד X בין XX וXY, שבו אחד משני כרומוזומי X-בנקבות הוא תעתיק 1 מומת. איון כרומוזום X הוא מערכת מודל נהדרת עבור RNA קידוד שאינו ארוך מחקר (lncRNA). איון כרומוזום X מוסדר על ידי lncRNAs מרובה, ונחקר בהרחבה בעשרות השנים האחרונות לחשוף את מנגנוני crosstalk בין lncRNAs, שעתוק, מבנה הכרומטין וארגון גרעיני 2, 3.
מרכז איון X (XIC) הממוקם על כרומוזום X הוא מוקד גנטי מורכב מורכב ממספר גני ייצור RNAs ללא קידוד 4. X-פעיל תמליל ספציפי (Xist) lncRNA ביונקי eutherian הוא lncRNA אחד כזה אשר ממלא תפקיד מכריע באיון כרומוזום X 5,6. תמלילי Xist מקיפים את מיקומו של פוture Xi ליזום איון כרומוזום X, ומופיע כענן כאשר דמיינו באמצעות RNA FISH; מערך זה נקרא "Xist הענן" 7. מאז Xist RNA אינטראקציה עם אנזימי שינוי הכרומטין שונים, שיתוף לוקליזציה של ענני Xist עם שינויים אפיגנטיים שונים להכרומטין השקט ושעתוק דיכוי הוא ציין במהלך איון כרומוזום X 8. לדוגמא, Xist RNA אינטראקציה עם מורכב Polycomb מדכא 2 (PRC2) האחראית על H3K27me3 וגורם למצב הכרומטין דיכוי 9. המופע של ענן Xist על Xi ושיתוף הלוקליזציה שלה עם שינוי H3K27me3 האינטנסיבי מייצג נוף heterochromatin פקולטטיביים של Xi 10,11.
טכניקות ציטוגנטית, כגון DNA / RNA FISH יש כברת דרך מהשיטה המסורתית באמצעות בדיקות radiolabelled 12 לטכניקות האחרונות ומתקדמות ברגישות ובמשופרותהדמיה ניאון באמצעות בדיקות oligonucleotide מרובות 13,14. FISH DNA / RNA בשילוב עם immunofluorescence נעשה שימוש באופן שגרתי ככלי ציטולוגית להבין ארגון spatiotemporal גרעיני, לוקליזציה RNA, מבנה הכרומטין ושינויים. הכנת הבדיקה סטנדרטית ביותר עבור RNA FISH כרוך בשימוש בפלסמיד או כרומוזום מלאכותי שיבוטים חיידקים (BAC) והתיוג הבא שלהם או עם תרגום לכינוי או לתחולו אקראי 15. עם זאת, כמעט 70% מהגנים בעכברים ו -40% מהגנים בבני האדם להראות חפיפה של תמלילי תחושה וantisense 16, ומכאן צורך בשיטת FISH גדיל הספציפי כדי להבדיל תמלילי תחושה וantisense. במבחנה בדיקות RNA עיבד (riboprobe ) משמש לעתים קרובות לFISH גדיל RNA ספציפי 17,18; עם זאת, מדובר בהכנת שיבוט פלסמיד או מוצר PCR עם T7, SP6, או אמרגן T3 וriboprobes סינתזה. יתר על כן, Riboprobes נגזר מgenomic DNA או cDNA לעתים קרובות מכיל אזורים שאינם ספציפיים ואלמנטים חוזרים, אשר יביאו לרעש רקע גבוה. בעיה נוספת היא שriboprobes, שהם כמה מאה נוקלאוטידים באורך ומכיל fluorophores מרובה, לא יכולה לחדור ביעילות לתוך הגרעין. כדי לעקוף את זה, בדיקות oligonucleotide קצרות מרובות שכותרתו עם fluorophore אחד בסוף פותחו שיש לי רגישות טובה, עוצמת אות אחידה, וקלות לניקוי וטיפול 14. בנוסף, oligonucleotides DNA הוא בדרך כלל יציב יותר מRNA. אנחנו מוחלים אסטרטגיה דומה של שימוש בoligonucleotides Xist RNA FISH 19 עם immunofluorescence להבין את הדינמיקה אפיגנטיים של Xi הנגרמת על ידי Xist lncRNA במהלך התהליך של איון כרומוזום X. פרוטוקול זה מתאר את הקמתה של בדיקות oligonucleotide והכנה נכונה של תאים, כמו גם ניצול של immunofluorescence וRNA FISH. Xist RNA FISH באמצעות oligonucle מרובהotides היא גישה יעילה עלות בטווח הארוך אם Xist RNA FISH מבוצע באופן שוטף במעבדתו של אחד. טכניקה זו יכולה לשמש כדי לזהות lncRNAs בתאים תוך מיפוי שיתוף הלוקליזציה שלה עם שינויים או גורמים אפיגנטיים בו-זמנית. אחד יתרונות עיקריים של הפרוטוקול הוא היכולת לשנות אותו בקלות כדי להתאים תחומי המחקר של אחד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. בדיקה הכנה
2. החלק הכנה
הערה: ניתן להכין שקופיות לאימונו-FISH באמצעות עכבר גזע עוברי (ES) או גוף embryoid (EB) הבחנה תאים 20, 21 או על ידי גידולם ישירות בשקופית שטופל פולי-ליזין או באמצעות cytospin עם השעיה תא. כאן, הכנת שקופיות על ידי cytospin מוצגת.
3. Immunofluorescence
FISH RNA 4. עם oligonucleotide בדיקות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נציג תמונות של חיסוני FISH מהיר מוצגות באיור 1 א. שיתוף לוקליזציה של אות הענן וH3K27me3 Xist RNA על Xi התגלתה בהבחנת תאים נקביים. ביום 12 על בידול, יותר מ -90% מתאי EB היו ענן Xist (איור 1). בדיקות oligonucleotide הקצר חדרו יעילות לתוך הגרעינים, שמובילות להדמיה של כמעט כל אותות H3K27me3 שיתוף מקומי עם Xist RNA (איור 1 ג; 97%, n = 150).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במאמר זה, שהצגנו פרוטוקול חיסוני FISH מהיר שלוקח פחות מ 5 שעות כדי להשלים הכנת שקופיות, Xist RNA FISH, וimmunofluorescence לH3K27me3. בהשוואה לגישה חיסונית FISH הכללי לXist RNA זיהוי, אשר בדרך כלל צריך דגירה הלילה לRNA FISH, פרוטוקול זה לא רק מפחית באופן משמעותי את משך זמן, אלא גם משפר את הרגישות של חיסון-FISH באמצעות בדיקות oligonucleotide.
מאז Xist הוא עיבד מאוד במהלך איון כרומוזום X והתמליל שלה נמצא לצבור עוצמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לא הוכרז על ניגוד עניינים.
אנו מודים ל-Hongjae Sunwoo על עצות מועילות לתכנון אוליגונוקלאוטידים ב-RNA FISH. אנו מודים גם לסרניטי קרטיס על עריכת כתב היד. ניו יורק נתמכה על ידי מלגת פוסט-דוקטורט למחקר בחו"ל של האגודה היפנית לקידום המדע (JSPS). עבודה זו נתמכה על ידי ה-NIH (RO1-GM102184), קרן המחקר March of Dimes (#6-FY12-337), וקרן ההתפתחות ומענק הנאמן במרכז הרפואי של בית החולים לילדים בסינסינטי ל-Y.O.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אוליגונוקלאוטידים עם שינוי אמינו 5' | IDT | ||
| Alexa Fluor 488 Reactive Dye | Life Technologies | A32750 | |
| MicroSpin G-25 עמודות | GE Healthcare | 27-5325-01 | |
| Cytospin 2 | Shandon | 59900102 | |
| בקר סרום אלבומין, דרגת ביולוגיה מולקולרית (עבור מאגר הכלאה) | Roche | ||
| היסטון H3K27me3 נוגדן | מוטיב פעיל | 61017 | |
| Alexa Fluor 555 עז נגד עכבר, ספיחה צולבת גבוהה | Life Technologies | A21424 | |
| ProLong Gold נוגדן נגד דהייה | Life Technologies | P36931 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.