RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
כאן, פרוטוקולים מתוקננת מוצגים כדי להעריך את האינדוקציה של תגובת הלם חום (HSR) בתוך האלגיה Caenorditis באמצעות RT-qpcr ברמה המולקולרית, כתבים פלורסנט ברמה התאית, ו thermorecovery אוד ברמה ארגונית.
תגובת הלם חום (HSR) היא תגובה לחץ הסלולר הנגרמת על ידי מעוות חלבון ציטוסולג כי פונקציות כדי לשחזר חלבון קיפול הומאוסטזיס, או פרוטאוסטזיס. המחוז המרכזי תופס נישה ייחודית ורבת עוצמה למחקר hsr משום שניתן להעריך את hsr ברמות המולקולריות, הסלולר והאורגמטיות. לכן, שינויים ברמה המולקולרית יכולים להיות מדמיינו ברמה התאית וההשפעות שלהם על הפיזיולוגיה ניתן לכמת ברמה ארגונית. בעוד שהוא אומר למדידת HSR הם פשוטים, וריאציות בעיתוי, טמפרטורה, ומתודולוגיה המתוארת בספרות להפוך אותו מאתגר להשוות את התוצאות על פני הלימודים. יתר על כן, בעיות אלה לשמש מחסום עבור כל מי שמבקש לשלב ניתוח HSR למחקר שלהם. כאן, סדרה של פרוטוקולים מוצגת עבור מדידת אינדוקציה של HSR באופן חזק ומלא לשחזור עם RT-qPCR, כתבים פלורסנט, והוא מאוד שיטת אורגוריאלית. בנוסף, אנו מראים כי שימוש נרחב עמידות לשימוש תרמי אינו תלוי הרגולטור הראשי הוקמה היטב של HSR, HSR-1, ולכן לא צריך לשמש עבור מחקר HSR. לבסוף, וריאציות אלה מספרים שנמצאו בספרות הם דנו ושיטות הטובה ביותר מוצעות כדי לסייע לתקנן את התוצאות ברחבי השדה, בסופו של דבר הקלה על מחלות ניווניות, הזדקנות, ו HSR מחקר.
תגובת הלם חום (HSR) היא תגובת מתח הסלולר אוניברסלי הנגרמת על ידי מתקפל חלבון ציטוסולג שנגרמו על ידי עליות טמפרטורה ומדגיש פרוטאורעילים אחרים. הפעלת HSR באוניברסיטת Caenorditis מובילה לupregulation של גנים זעזועים חום כגון hsr-70 ו -hsr-16.2. הרבה חלבונים בהלם חום (HSPs) פונקציה כמו המלווים מולקולריים כי לשחזר חלבון קיפול הומאוסטזיס, או פרוטאוסטזיס, על ידי אינטראקציה ישירה עם חלבונים שאינם מקופלים או פגומים. הרגולטור הראשי של HSR הוא גורם שעתוק הלם חום פקטור 1 (HSR-1), אשר ההפעלה שלו נשלטת באלגנטיות באמצעות מנגנונים מרובים1.
התפקיד של HSF-1 אינו מוגבל ללחץ. HSF-1 נדרש עבור צמיחה ופיתוח נורמלי, כמו מחיקה של hsf-1 מוביל זחל מעצר2. HSF-1 חשוב גם במהלך הזדקנות מחלות ניווניות הקשורות לגיל המאופיינת הצטברות של אגרגטים חלבון חוסר יכולת לשמור על פרוטאוסטזיס. נוק של hsf-1 גורם הצטברות של אגרגטים חלבון ותוחלת חיים מקוצר, בעוד הבעות יתר של hsf-1 מפחית את צבירת החלבון ומרחיב את תוחלת החיים3,4. לכן, התקנה של HSF-1 ברמה המולקולרית יש השלכות נרחבות עבור פיזיולוגיה ומחלות ארגונית.
ג. אלגיה הוא אורגניזם מודל רב-עוצמה עבור מחקר hsr מכיוון שניתן למדוד את hsr ברמות המולקולריות, הסלולר והאורגאממל4,5,6. הדגשת העוצמה של מודל זה, מקדמות מפתח בתיחום מסלול hsr, כגון הבדלים ספציפיים לרקמות ב hsr רגולציה, נתגלו ב -C. אלגיה7,8. יתר על כן, C. אלגיה משמש רבות עבור הזדקנות מחקר היא מערכת המתעוררים עבור דוגמנות מחלות הקשורות הפרעה פרוטאוסטזיס.
למרות שנסיונות התחשמלות עם הג יכולים להיות מהירים ומתכווצים, ישנן מספר שאלות שכדאי לשקול לפני תחילת הפעולה. לדוגמה, באיזו טמפרטורה יש להשתמש עבור אינדוקציה של HSR וכמה זמן יש לחשוף את התולעים? האם עדיף להשתמש באינקובטור יבש או באמבט מים? באיזה שלב התפתחותי יש להשתמש? למרבה הצער, המתודולוגיות המשמשות לחקירת ה-HSR משתנים באופן נרחב מהמעבדה למעבדה, גרימת בלבול בעת בחירת המתודולוגיות הטובות ביותר ומקשה על השוואת התוצאות ברחבי השדה.
אנו מציגים פרוטוקולים חזקים וסטנדרטיים עבור שימוש RT-qPCR, כתבים פלורסנט, ו thermorecovery למדוד את HSR. בעוד ששלושת הגישות הללו משלימות, לכל אחד מהם יתרונות וחסרונות ייחודיים. לדוגמה, RT-qPCR היא המדידה הישירה והכמותית ביותר של HSR, ואת האפשרות הזו ניתן להרחיב בקלות כדי לכלול רבים שונים הלם חום-inducible גנים. עם זאת, RT-qPCR הוא היקר ביותר, יכול להיות קשה טכנית, והוא דורש שימוש בציוד מיוחד. לעומת זאת, כתבים פלורסנט יש את היתרון של מדידת הבדלים ספציפיים לרקמות ב HSR אינדוקציה. עם זאת, הם קשים לכמת במדויק, יכול רק למדוד אינדוקציה מעל לסף מסוים, ולדרוש שימוש במיקרוסקופ פלואורסצנטית. בנוסף, זנים העיתונאי תיאר כאן הם מתעכבת באמצעות פיתוח בהשוואה למתח N2 סטנדרטי. למרות זנים כתבת חדשים המכילים העתק יחיד transgenes זמינים, הם לא נבדקו כאן9. הבחינה השלישית, thermorecovery אוד, יש את היתרון של מתן הבדיקה הרלוונטית מבחינה פיזיולוגית ברמה ארגונית. עם זאת, הספק הזה הוא ללא ספק הרגיש לפחות ועקיף ביותר. בסופו של דבר, אנו דנים כמה וריאציות נפוצות שנמצאו אלה מספר ולהציע סט של שיטות עבודה מומלצות כדי להקל על המחקר בתחום זה.
1. אחזקה וסנכרון של ס. אלאנים
2. הדמיה פלואורסצנטית של כתבים HSR
3. מדידה של ביטוי גנים HSR באמצעות RT-qPCR
4. שיטת המדידה הגבוהה ביותר למדידת HSR ברמה ארגונית
השימוש בפרוטוקולים המתוארים בכתב היד הזה, אינדוקציה HSR נמדד באמצעות כתבים פלורסצנט, RT-qPCR, ו thermorecovery אוד assays ספר. בכל מקרה, הנוהל בסעיף 1.2 שימש להפקת מסונכרן, מבוגר צעיר שאינו מגיע לבגרות הרבייה.
כדי להמחיש את האינדוקציה HSR ברמה התאית, AM446 (hsr-70p:: gfp) ו CL2070 (hsr-16.2 p:: gfp) זני כתבת פלורסנט נותחו לאחר סעיף 2 של הפרוטוקול. בדגימות שליטה שלילית ללא התחשמלות, העיתונאי hsp-16.2 הראה רק התאמה אוטומטית רגילה, אך העיתונאי hsp-70 היה מכונן פלואורסצנטית בשריר אנאלי או שריר כמו שדווח בעבר4 (איור 1א). אחרי 1 h של הלם חום ב 33 ° c, זריחה חזקה נצפתה בשני הכתבים; עם זאת, תבנית הביטוי היתה ברורה בהתאם לכתב שנעשה בו שימוש (איור 1ב). העיתונאי hsp-70 היה המבריק ביותר במעי ובספרקה, ואילו העיתונאי hsp-16.2 היה המבריק ביותר בלוע. בנוסף, לעיתונאי hsp-16.2 הייתה רמה גבוהה של השתנות תולעת-לתולעת בכמות האינדוקציה שתוארה קודם לכן, אך הכתבת hsp-70 לא הייתהבת 13.
וריאציה בשימוש נפוץ של סעיף 2 היא לבצע את ההלם חום בחממה יבש במקום אמבטיה מים במחזור. לכן נבדק גם ההבדל בין שתי המתודולוגיות. זה נמצא כי שני הפרוטוקולים הובילו אינדוקציה חזקה של שני כתבים פלורסנט באמצעות התנאים שלנו, למרות אמבטיה מים מחזורי מומלץ כפרקטיקה הטובה ביותר (ראה דיון) (איור 1B).
כדי לבדוק את התלות של הכתבים על שעתוק פקטור HSF-1, האכלה RNAi שימש לנוק hsf-1 לפני האינדוקציה העיתונאי נמדד. התגלה כי הזריחה של שני הזנים הופחת באופן חמור על-ידי הסתרה HSF-1 למטה, המציין כי כתבים אלה הם HSF-1-תלוי כמתואר בספרות4 (איור 2). עם זאת, זה היה גם ציין כי זריחה הלוע המשיך בשני הכתבים על hsf-1 הסתרה, אשר עקבית עם דיווחים קודמים כי השריר הלוע עמידים rnai ידי האכלה14.
לכמת את התולעת כולה של HSR ברמה המולקולרית, שני Hsr אנדוגניים נמדדו עם RT-qPCR באמצעות סעיף 3 של הפרוטוקול. דגימות נמדדו בטרילקאט, העקומה הסטנדרטית נוצרה עבור כל אחד התחל, ו עקומת להמיס נותחו עבור כל מדגם עבור בקרת איכות. נמצא כי ההלם החום 33 ° צ' עבור 1 h הביא יותר מ 2, 000x להגדיל ביטוי יחסי עבור שני גנים זעזועים חום, hsp-70 ו hsp-16.2 (איור 3). תוצאות אלה מראות כי הגנים האנדוגניים מתאימים למדידת HSR אינדוקציה וכי הלם חום 33 ° צ' עבור 1 h הוא מספיק כדי ליצור תגובה משמעותית. עם זאת, יש להשתמש בזהירות בפענוח מידת האינדוקציה המוחלטת של הלם חום, מכיוון שרמות ה-mRNA בהיעדר הלם החום נמוכות מאוד.
באמצעות סעיף 4 של הפרוטוקול נבדק מענה פיזיולוגי לזעזוע החום. נמצא כי חשיפה של תולעים להלם חום 6 h ב 33 ° c הוביל 20% ירידה בתולעים עם תנועה נורמלית לאחר התאוששות 48 h (איור 4א). התלות של השיקול הזה על מקדם התמלול HSF-1 נבדק באמצעות האכלה RNAi כדי להיפטר hsf-1 לפני חשיפת תולעים ללחץ. זה נמצא כי הנוק-אין -1 גרם לירידה דרמטית בתנועה נורמלית, עם > 95% של תולעים מראה תנועה משומר או שיתוק לאחר שהוא הגזים עם בוחר חוט פלטינה.
השוונו את היכולת התרמומורבית הזאת לשימוש נרחב ביכולת הארגון הנפוצה ביותר, המכונה בדרך כלל התרמוסובלנות. בשיטת העמידות התרמוטרבית, תולעים חשופות לטמפרטורה 35 ° c רציפה באמצעות אינקובטור יבש, ואחוז התולעים החיים נמדד בנקודות זמן שונות. בעזרת השיטה הזאת, נמצאה שליטה בתולעים שנחשפו ברציפות ל-35 ° c מתים לאחר כ -8 שעות חשיפה (איור 4ב). עם זאת, כאשר התלות של בדיקה זו על HSF-1 נבדק באמצעות הסתרה RNAi, זה נמצא כי עיכוב של hsf-1 לא גרם לירידה בחום. תוצאות דומות הוצגו בעבר באמצעות מוטציות HSF-1 (ראה דיון). לפיכך, השימוש במידת הרגישות התרמוטרפית למדידת ה-HSR אינו מומלץ, והשיטה המועדפת לבדיקת ה-HSR היא ברמת האורגאממל.

איור 1: אינדוקציה HSR נמדד עם כתבים פלורסנט. (א) ביטוי החוםBוהinducible של hsp-70p:: gfp ו hsp-16.2 p:: כתבת gfp לאחר 1 h של הלם חום ב-33 ° c באמבט מים או בחממה. תולעים גדלו על OP50 חיידקים עבור 64 h, חום הלם, ולאחר מכן התאושש 20 ° צ' עבור 8 h לפני הדמיה. לצורך התייחסות, התולעים בהלם חום (א) לא היו ממואמים ב (ב) כדי להתאים את הטווח והרוויה של תולעים בהלם חום. תמונות מייצגות של שתי שכפול נסיוניות מוצגות. סרגל בקנה מידה = 250 μm. נא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: האינדוקציה HSR נמדד עם כתבים פלורסנט תלוי hsr-1. זנים המכילים hsp-70p:: gfp ו hsp-16.2 p:: כתבים gfp הועלו על השליטה (L4440 ריק וקטור) או hsp-1 rnai לוחות עבור 64 h, נחשף 1 הלם חום ב 33 ° צ' באמבט מים, ולאחר מכן התאושש 20 ° צ' עבור 8 h לפני הדמיה. תמונות מייצגות של שתי שכפול נסיוניות מוצגות. סרגל בקנה מידה = 250 μm. נא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: אינדוקציה HSR נמדד עם RT-qPCR. תולעים N2 הועלו על HT115 בקטריה עבור 60 h ולאחר מכן חום הלם עבור 1 h באמבטיה 33 ° c מים. רמות ה-mRNA היחסיות של hsp-70 (c12c 8.1) ו -hsp-16.2 מוצגות כשהן מנורמלות לבקרת ההלם התרמי. ערכים שמותווים הם הממוצע של ארבעה משכפל ביולוגי וסרגלי שגיאות מייצגים ± SEM. משמעות סטטיסטית חושבה באמצעות מבחן t שאינו משויך לסטודנט. * * p < 0.01. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: Thermorecovery אוד, אבל לא התרמוסבולת, תלויה HSF-1. תולעים N2 הועלו על השליטה (L4440) או לוחות hsf-1 rnai עבור 60 h ולאחר מכן השתנה גם: (א) מרחץ המים 33 ° c עבור 6 h והתאושש ב 20 ° c עבור 48 h לפני הבקיע עבור התנועה הרגילה (thermorecovery אוד), או (ב) החממה היבשה 35 ° כל שיטת העבודה נעשתה עם n ≥ 30 אנשים ב 2 ימים עצמאיים. הממוצע מוצג. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
. למחברים אין מה לגלות
כאן, פרוטוקולים מתוקננת מוצגים כדי להעריך את האינדוקציה של תגובת הלם חום (HSR) בתוך האלגיה Caenorditis באמצעות RT-qpcr ברמה המולקולרית, כתבים פלורסנט ברמה התאית, ו thermorecovery אוד ברמה ארגונית.
עבודה זו תמכה בתרומה מפרנק לסלי. זנים מסוימים סופקו על ידי CGC, אשר ממומן על ידי משרד NIH תוכניות תשתית מחקר (P40 OD010440).
| 18S-forward פריימר | TTGCGTCAACTGTGTTCGTG< | ||
| em>18S-reverse | CCAACAAAAAGAACCGAAGT CCTG | ||
| AM446 rmIs223[phsp70::gfp; pRF4(rol-6(su1006))] | Morimoto lab | http:// groups.molbiosci.northwestern.edu/morimoto/ | |
| C12C8.1-forward פריימר | GTACTACGTACTCATGTGTCG GTATTT | ||
| em>C12C8.1-reverse פריימר | ACGGGCTTTCCTTTTTTTCC | ||
| CFX Connect מערכת זיהוי PCR בזמן אמת | Bio Rad | 1855200 | |
| CL2070 dvIs70 [hsp-16.2p::GFP + rol-6(su1006)] | Caenorhabditis המרכז לגנטיקה (CGC)< | a href="https://cgc.umn.edu/" target="_blank">https://cgc.umn.edu/ | |
| EasyLog Thermistor בדיקה לוגר נתונים עם LCD | Lascar | EL-USB-TP-LCD | |
| Greenough סטריאו מיקרוסקופ S9i סדרת | Leica | ||
| מעטפת קשיחה 96 באר PCR צלחות | Bio Rad | HSS9601 | |
| hsp-16.2-forward פריימר | ACTTTACCATTTCCCC AGC | ||
| hsp-16.2-reverse פריימר | CCTTGAACCGCTTCTCTTTG | ||
| iScript cDNA Synthesis Kit | Bio Rad | 1708891 | |
| iTaq אוניברסלי Sybr Green Super Mix | Bio Rad | 1725121 | |
| לייזר סריקת קונפוקלי מיקרוסקופ | Nikon | Eclipse 90i | |
| MultiGene OptiMax Thermo Cycler | Labnet | TC9610 | |
| N2 (WT) | Caenorhabditis המרכז לגנטיקה (CGC) | https://cgc.umn.edu/ | |
| Nanodrop Lite ספקטרופוטומטר | Thermo Scientific | ND-LITE | |
| Parafilm M Roll | Bemis | 5259-04LC | |
| ערכת הסרת DNA | RapidOut Thermo Scientific | K2981 | |
| אמבט מים מחומם במחזור | Lauda Brinkmann | RE-206 | |
| מדחום דיגיטלי מדויק במיוחד פלטינה Traceable | Fisher Scientific | 15-081-103 | |
| TRIzol Reagent | Invitrogen | 15596026 | בידוד RNA מגיב |
| TurboMix Attachment | Scientific Industries | SI-0564 | |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries | SI-0236 |