אנו מציגים שיטה אוטומטית עבור שחזור תלת מימדי של Caenorhabditis elegans germline. השיטה שלנו קובעת את המספר והמיקום של כל גרעין בתוך germline ו ניתוחים germline חלבון הפצה, מבנה cytoskeletal.
מאמר שיטה
אנו מציגים שיטה אוטומטית עבור שחזור תלת מימדי של Caenorhabditis elegans germline. השיטה שלנו קובעת את המספר והמיקום של כל גרעין בתוך germline ו ניתוחים germline חלבון הפצה, מבנה cytoskeletal.
Germline Caenorhabditis elegans (C. elegans) משמש כדי ללמוד מספר תהליכי ביולוגית חשובה כולל תאי גזע, אפופטוזיס ופיתוח כרומוזום דינמיקה. בעוד germline מודל מעולה, הניתוח הוא לעתים קרובות שני עקב זמן העבודה הנדרש לצורך ניתוח תלת-ממדי. המפרט הגדולות במחקרים כאלה הם המיקום/המספר של גרעינים והפצה חלבון בתוך germline. כאן, אנו מציגים שיטה לבצע ניתוח אוטומטיות של germline באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית וגישות חישובית כדי לקבוע את המספר והמיקום של גרעינים בכל אזור של germline... השיטה שלנו מנתחת גם הפצה חלבון germline המאפשרת בחינה תלת מימדי של חלבון ביטוי מרקע גנטי. יתר על כן, המחקר שלנו מראה וריאציות באדריכלות cytoskeletal באזורים שונים של germline עשוי להכיל דרישות ספציפיות מרחבי התפתחותית. לבסוף, השיטה שלנו מאפשר אוטומטיות ספירת הזרע ב spermatheca של כל germline. יחדיו, השיטה שלנו מאפשר ניתוח פנוטיפי מהיר ולא לשחזור germline C. elegans .
שימור איתות המסלולים עם יונקים גורם C. elegans מודל מצויין ללמוד תהליכים ביולוגיים מספר1,2. במעבדה שלנו, אנו משתמשים germline C. elegans ללמוד תאי גזע, אפופטוזיס ופיתוח גנים. בעוד germline מבנה תלת מימדי, מחקרים רבים הם שניים בשל אופיו מהגידולים ועתירת של ניתוח תלת-ממדי. זה סביר מאוד כי ניתוח דו מימדי עלול לסלף ויוו אירועים ב germline. ההרמפרודיט למבוגרים C. elegans יש שתי זרועות germline, שכל אחד מהם בתים תא עצה דיסטלי סומאטית (DTC) המתחזק בתאי הנבט דיסטלי מצב וייעודים3,4. אלה בתאי הנבט מתחילים להבחין כאשר הם עוברים מן ה-DTC, בריחה השפעתה, ולהיות oocytes, זרע כפי שהם מגיעים לסוף הפרוקסימלית של germline. במהלך תהליך זה, גרעינים תא הנבט עוברים מיטוזה, לפני המעבר מיוזה5,6. ייצור הזרע מתבצעת באמצעות והעשים 4 (L4) של ההתפתחות, אחרי אשר oocytes מיוצרים במהלך הבגרות. הזרע נשמרות בתיקיה spermatheca שבו הם לדשן את oocytes כדי להפיק עוברי.
ישנם מספר גורמים גנטיים וסביבתיים יכולים להשפיע על התפתחות germline ב- C. elegans וכתוצאה מכך שינויים מספר גרעינים, מספר אירועים אפופטוטיים להיפגע, דינמיקה כרומוזום, ביטוי חלבונים ו/או לוקליזציה7 ,8,9,10,11. הניתוח של אירועים אלה דורש הזיהוי בכל שלב של בידול בהתבסס על מורפולוגיה גרעיני והפצה. לנתח במדויק את הפרמטרים הללו באופן ידני עם גודל מדגם גדולים הוא מהגידולים ולגזול. כדי לעקוף את החסרונות האלה ולאפשר את העקביות של ניתוח, פיתחנו שיטה אוטומטית בחינת תלת מימדי C. elegans germline לספור גרעינים, גרעינים הפצה, ביטוי חלבונים, ו cytoskeletal מבנה. על ידי שילוב מיקרוסקופיה קונפוקלית עם עיבוד תלת מימדי, יצרנו פרמטרים הגודל והצורה לצורך הזיהוי בכל שלב של בידול תא הנבט. יתרה מזאת, שיטה זו מאפשרת ספירת גרעיני תא נבט, זרע בתוספת ניקוד של כרומוזום מספר ב כל oocyte.
מבנה מכריע אחד ב germline הוא שלד התא, אשר מספק יציבות germline תא, איידס cytoplasmic streaming, הגנה germline הגרעינים12. באמצעות עיבוד חישובית, עלינו לבצע שחזור תלת מימדי של שלד התא germline, זיהה תכונות cytoskeletal שונות בתוך germline. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול צעד אחר צעד כדי להמחיש כיצד חישובית ניתוח בשילוב עם קונאפוקלית הדמיה מאפשר ניתוח מקיף של germline C. elegans .
אנו מציעים שיטה מהירה עבור ניתוח תלת-ממדי של C. elegans germline (איור 1). באמצעות ניתוח תלת-ממדי, זה אפשרי ללמוד תלת מימדי התפלגות אוטומטית germline גרעינים (איור 2 , איור 3), ספירת תאים (איור 2), שחזור של שלד התא germline ( איור 3), הפצה של חלבונים (איור 4), וניקוד מספר הזרע אצל spermatheca הכרומוזומים oocytes (איור 5). השיטה לא רק מאפשר כימות קל ומדויק germline אלא מזהה פנוטיפים רלוונטי מבחינה פיזיולוגית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. גידול תולעת והכנה
הערה: עיין טבלה של חומרים עבור כל מוצר המידע.
2. Germline לנתיחה,6,מכתימים13
3. מיקרוסקופיה קונפוקלית
4. post Imaging ניתוח של גרעינים מספר והפצה
הערה: עיין משלים איור 1 לקבלת צילומי מסך של כלי תוכנה, לחצני המשמשים.
5. post Imaging ניתוח הבקיע הזרע ואת מספר כרומוזום
6. post Imaging ניתוח עבור שחזור Cytoskeletal של Germline
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1 מציין את משך הזמן הנדרש לצורך ניתוח germline תלת מימדי. אנדרוגינוסים L4 מודגרות ב- 20 ° C היו גזור כדי לבודד germlines, צבעונית עם דאפי, phalloidin נוגדנים נגד germline חלבונים. Germlines הם עם תמונה באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית. מיקרוסקופ מוכתמים, קונאפוקלית דורש כ 24 ה ניתוח חישובית עבור germline שלם דורש 10-15 דקות כדי לספור את מספר והמיקום של גרעינים, לזהות את התפלגות חלבון, לנתח את המבנה cytoskeletal ואת הציון מספר של זרע. ניתוח ידני מלא דורש מעל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המטרה של פרוטוקול זה נועד לשפר את הדיוק ולצמצם את משך הזמן הנדרש לצורך ניתוח germline. לאחר הכנת תקן germlines גזור, מודל תלת מימדי של גרעינים germline מוכן על ידי עיבוד חישובית. תוך מתן אפשרות התבוננות germline הפצה גרעינים בחלל, עיבוד תלת מימדי מחשבת את מספר גרעינים על אזורים ספציפיים של germline. היבט קריטי של השיטה שלנו היא הגדרה מדויקת של הפרמטרים הגודל והצורה של גרעין האטום. זה תלוי על בהירות של צביעת ואת ההגדלה המשמש את התמונה. נוכל לאשר את הדיוק של שיטת השוואת לאור נתונים מנותח באופן ידני1...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים ללא ניגוד אינטרסים.
אנו מודים Microimaging מונש לתמיכה טכנית שלהם. זנים מסוימים נמסרו על ידי המרכז גנטיקה Caenorhabditis , אשר ממומן על ידי משרד NIH תוכניות תשתית מחקר (P40 OD010440). עבודה זו נתמכה על ידי מלגת גילוי וההתערבות של אוניברסיטת מונש, גרנט פרויקט NHMRC (GNT1105374), מלגת מחקר בכיר NHMRC (GNT1137645), וסקי חדשנות מלגת: 23 ערנית על רוג'ר Pocock.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| C. elegans זנים: סוג בר (N2, בריסטול), rnp-8(tm2435) I/hT2[bli-4(e937) let-?( q782) qIs48] (I;III), cpb-3(bt17) I, glp-1 (e2141) III | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | ||
| OP50 Escherichia coli חיידקים | תוצרת בית | ||
| צלחות גידול נמטודות (NGM) ארנב | תוצרת בית | ||
| נגד REC-8 | SDIX | 29470002 | |
| Alexa 488 נוגדן מצומד שגדל בעז | Thermofisher Scientific | A-21236 | |
| צבע שלד ציטו פלואידין | תרמופישר סיינטיפיק | A-12380 | |
| DAPI | תרמופישר סיינטיפיק | 62248 | |
| פולי-L-ליזין | סיגמא אולדריץ' | P5899 | |
| טטרמיסול | Sigma Aldrich | P5899 | |
| MgSO4 | Sigma Aldrich | M7506 | |
| 1M מאגר HEPES, pH 7.4 | סיגמא אולדריץ' | G0887 | |
| 10X PBS pH 7.4 | תרמופישר סיינטיפיק | AM9625 | |
| Tween-20 | סיגמא אולדריץ' | P1389 | |
| EGTA | סיגמא אולדריץ' | E3889 | |
| 37% תמיסת פרפורמלדהיד | Merck Millipore | 1040031000 | |
| סרום עיזים רגיל | סיגמא אולדריץ' | G9023 | |
| מגיב לקיבוע פלואורושילד | סיגמא אולדריץ' | F6182 | |
| אתנול | מיליפור | ||
| מתנול | סיגמא אולדריץ' | 34860 | |
| 20° C & 25° חממה | כל מותג | ||
| מיקרוסקופ אור | כל מותג | ||
| מיקרוסקופ קונפוקלי | כל מותג (Leica, Zeiss) | ||
| מחשב המצויד ב-Imaris suit 8.4.1 ואילך, רישיון מלא לשימוש בתוכנה ובתוכנת Matlab. | |||
| תמיסת מלח חוצצת פוספו, pH 7.4 | טפלון תוצרת בית | ||
| Tekdon | 941-322-8288 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה