הפרוטוקול הנוכחי מתאר מוטציה אחת M213L ב- Gja1 השומרת על דור Connexin43 באורך מלא אך מונעת תרגום של איזופורם קטן יותר של GJA1-20k שתורגם באופן פנימי.
מאמר שיטה
הפרוטוקול הנוכחי מתאר מוטציה אחת M213L ב- Gja1 השומרת על דור Connexin43 באורך מלא אך מונעת תרגום של איזופורם קטן יותר של GJA1-20k שתורגם באופן פנימי.
מערכת עריכת הגנים CRISPR-Cas9, המבוססת על מנגנוני תיקון גנום, מאפשרת ליצור מודלים של עכברים שעברו שינוי גנטי במהירות ובקלות רבה יותר ביחס לשילוב ההומולוגי המסורתי. מערכת CRISPR-Cas9 אטרקטיבית במיוחד כאשר נדרשת מוטציה של נקודה אחת. חלבון צומת הפערים, Connexin 43 (Cx43), מקודד על ידי הגן Gja1, שיש לו אקסון קידוד יחיד ולא ניתן לחבר אותו. עם זאת, Gja1 מייצר לא רק חלבון Cx43 באורך מלא אלא עד שישה איזופורמים חתוכים N-טרמינוס על ידי תהליך המכונה תרגום פנימי, תוצאה של חניכת תרגום ריבוזומלי באתרי התחלה פנימיים AUG (מתיונין). GJA1-20k הוא האיזופורם החתוך הנפוץ ביותר שנוצר של Cx43 שיזם בקודון AUG במיקום 213 של Gja1 mRNA. מכיוון שאריות 213 מתרחשת בסוף תחום transmembrane האחרון של Cx43, GJA1-20k הוא למעשה זנב 20 kDa C-terminus של Cx43 כחלבון עצמאי. חוקרים קודמים זיהו, בתאים, כי תפקיד קריטי של GJA1-20k הוא להקל על סחר של hemichannels צומת פער Cx43 באורך מלא לקרום הפלזמה. כדי לבחון תופעה זו ב- vivo, נוצר עכבר מוטנטי עם מוטציה נקודתית Gja1 המחליף את ה- ATG (מתיונין) בשאריות 213 עם TTA (לאוצין, מוטציה M213L). התוצאה של M213L היא כי Gja1 mRNA ו Cx43 באורך מלא עדיין נוצרים, עדיין התרגום של Gja1-20k מופחת באופן משמעותי. דו"ח זה מתמקד בבחירת אתר אנזימי ההגבלה לפתח מודל עכבר מוטציה אחת של חומצת אמינו (Gja1M213L/M213L). פרוטוקול זה מתאר עכברים מהונדסים גנטית על ידי מערכת CRISPR-Cas9 וגנוטיפינג מהיר על ידי שילוב של PCR וטיפולי אנזימי הגבלה.
קונקסין 43 (Cx43) באורך מלא ואיזופורם טרמינל N-terminus, GJA1-20k, מקודד על ידי אותו GJA1 mRNA אך משתמשים בקודוני התחלה שונים1 כדי ליזום תרגום. תרגום Cx43 מתרחש בקודון ההתחלה הראשון של AUG, בעוד שתרגום GJA1-20k יוזם ב- AUG בשאריות 213. בעבר נמצא כי GJA1-20k יש תפקידים חיוניים עבור סחר Cx43 באורך מלא, ייצוב actin, ורגולציה של מורפולוגיה מיטוכונדריאלית במבחנה 1,2,3.
כדי להבין את התפקיד של GJA1-20k ב vivo, GJA1-20k "לדפוק החוצה" מודל העכבר נוצר ששומר על היכולת ליצור Cx43 באורך מלא. הגישה הייתה להשתמש במערכת CRISPR-Cas9 כדי להחליף את השאריות הבודדות ב-213 ממתיונין (ז) ללאוצין (L) (Gja1M213L/M213L)4. מוטציה פנימית M ל- L מקטינה באופן דרמטי את הסבירות לתרגום פנימי המתרחש אך שומרת על התרגום והתפקוד של חלבון באורך מלא4. מכיוון שלסוג הפראי (WT) ולאלל שעבר מוטציה יש גדלים זהים ומוצרי mRNA כמעט זהים, קיים קושי ניכר באישור גנוטיפ בעכברים. ריצוף דנ"א יכול לזהות את המוטציה, אך הוא יקר מדי וגוזל זמן רב מדי לשימוש שגרתי. באופן כללי, הוקמו מספר שיטות גנוטיפינג מהיר יותר, כגון תגובת שרשרת פולימראז בזמן אמת (RT-PCR), מיני-קשירה-קשירה, ניתוח היתוך ברזולוציה גבוהה, ומערכת מוטציה עקשן הגברה טטרה-פריימר PCR (נשק-PCR)5,6,7,8. עם זאת, שיטות חלופיות אלה דורשות שלבים מרובים, משאבים ייחודיים ו/או מספר ערכות פריימר ספציפיות אשר יכולות לגרום למוצרי PCR שאינם ספציפיים.
פרוטוקול זה מציג גישה מפורטת של פילוח ועריכה של גנים על ידי CRISPR-Cas9 כדי ליצור מוטציה אחת בחומצת אמינו, וגנוטיפינג מהיר מוצג כדי לאשר את המוטציה. זיהוי גנוטיפ כרוך בשימוש יצירתי באנזימי הגבלה המשתמשים רק בערכה אחת של פריימרים כדי לזהות את גן היעד. הקוראים מופנים Reference4 כדי לבחון את ההשפעה האלקטרופיזיולוגית העמוקה של מוות לבבי פתאומי הנגרמת על ידי שאריות אחת Gja1M213L / M213L מוטציה החלפת אשר עדיין מייצר חלבון באורך מלא עדיין לא מצליח לייצר איזופורם חיתוך קטן יותר מתורגם פנימית. פרוטוקול זה יסייע להפוך מודלים עכברים אחרים להשתמש מוטציה נקודתית כדי להקטין את התרגום הפנימי של איזופורם של עניין תוך שמירה על הביטוי של חלבון אנדוגני באורך מלא.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל פרוטוקולי הטיפול והלימוד בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדות המוסדיות לטיפול בבעלי חיים ולשימוש במרכז הרפואי סידרס-סיני ובאוניברסיטת יוטה. עכברות C57BL/6J שהתקבלו ממקורות מסחריים בגיל 8-9 שבועות (ראו טבלת חומרים) שימשו לניסויים.
1. הכנה למיקוד גנים
2. אינדוקציה של superovulation, קצירת ביצים, מיקרו-חדיר פרונוקלארי של תערובת CRISPR, והקרנת בלסטוציסט
הערה: הליך זה פועל בהתאם לפרוטוקול כללי14 שפורסם בעבר.
3. מיצוי דנ"א
הערה: עכברים ביום שלאחר הלידה 10 שימשו לניסוי זה עקב מוות פתאומי של עכבר נוקאאוט GJA1-20k סביב 2-4 שבועות לאחר הלידה4. ניתן גם להחיל פרוטוקול כללי יותר בעקבות דוח18 שפורסם בעבר.
4. הגברת DNA על ידי PCR
5. דגירה עם אנזים הגבלה
6. זיהוי רצועת DNA
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מערכת עריכת הגנים CRISPR/Cas9 מייצרת מוטציה ATG ל- TTA ומוטציה שקטה של TCC ל- TCG ב-56,264,279 עד 56,264,281 וב-56,264,291 עד 56,264,293 בכרומוזום עכבר 10, או ב-869 עד 871 ו-881 עד 883 ב-Gja1 mRNA, בהתאמה. מוטציה זו גורמת למוטציה של מתיונין 213 עד לאוצין (M213L) בחלבון GJA1 והמוטציה TTC ל- TTG משבשת רצף PAM סמוך כדי להימנע ממהדורת גנים לא רצויה (איור 1). פרטי המוטציה מתוארים בדו"ח קודם4.
כדי לנתח גנוטיפים נכונים, מוצרי ה-PCR צריכים להתעכל ע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מודל עכבר שעבר שינוי גנים הוא גישה נפוצה להבנת תפקוד הגנים. עם זאת, מאז GJA1-20k בתרגום פנימי איזופורם מתורגם מאותו Gja1 mRNA כמו Cx43 באורך מלא, אסטרטגיה יצירתית הומצאה כדי לשמור על ביטוי Cx43 באורך מלא עדיין לדכא ביטוי GJA1-20k. הגישה מבוססת על מוטציה של קודון ההתחלה הפנימי של GJA1-20k. עם מוטציה של נקודה אחת, M213 הוחלף ל- L ב- Gja1 mRNA, שהצליח לדכא את ביטוי GJA1-20k אך שמר על ביטוי Cx43באורך מלא 4.
עם זאת, המוטציה נקודתית של אתר התחלה של תרגום פני...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
הפרויקט נתמך על ידי מכונים לאומיים של מענקי בריאות (R01HL152691, R01HL138577, ו R01HL159983) ל RMS.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.2 מ"ל צינור PCR 8 רצועות | תומאס סיינטיפיק | 1148A28 | |
| 0.5 M EDTA pH 8.0 | Invitrogen | 15575-038 | למאגר מיקרוקור פרו-גרעיני |
| 10x CutSmart buffer | ניו אינגלנד Biolabs | B7204S | מאגר עיכול עבור NlaIII |
| 1 M Tris-HCl pH 7.5 | Invitrogen | 15567-027 | עבור מאגר מיקרוקור פרו-גרעיני |
| 50x TAE Buffer | Invitrogen | 24710-030 | |
| 96 בארות Thermal Cycler | Applied Biosystems | דגם # 9902 | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | |
| C57BL / 6J | מעבדת ג'קסון | 664 | זן עכבר |
| Chemidoc MP מערכת הדמיה | Bio-rad | לצילום תמונת ג'ל על ידי חלבון | |
| eSpCas9 אור UV 302 ננומטרMilliporeSigma | ESPCAS9PRO-50UG | ||
| צבע ג'ל סגול (6x) | New England Biolabs | B7024S | מאגר טעינה לאלקטרופורזה |
| כפפות | |||
| hCG (גונדוטרופין כוריוני אנושי) | MilliporeSigma | 23-073-425G | |
| Hyaluronidase | MilliporeSigma | H3884-100MG | |
| תוכנת | מעבדת תמונותBio-rad | לניתוח תמונת ג'ל | |
| מיקרוסקופ סטריאו הפוך whit plasDIC | Zeiss | Axiovert A1 | |
| KAPA ערכות גנוטיפ של עכבר | Roche Diagnostics | KK7352 | לליזה של רקמות או תאים, מיצוי DNA ותערובת מאסטר |
| PCR KSOM | LifeGlobal | ZEKS-050 | מדיום תרבית עובר |
| מעבדה קוארט | |||
| M2 מדיום | MilliporeSigma | MR015D | |
| NlaIII | ניו אינגלנד Biolabs | R0125S | לעיכול מוצר PCR |
| אמביון | מים ללא נוקלאז | AM9937 | לדילול ריאגנטים |
| שמן פרפין | Nacalai USA | 2613785 | |
| Plugged 20 μ L קצה פיפטה עדין | FisherScientific | 02-707-171 | לאיסוף בלסטוציטים |
| PMSG (סוסה בהריון' s סרום gonadotropin) | ProSpec-Tany | HOR-272 | |
| נתרן | כלורי Invitrogen | AM9760G | עבור מאגר מיקרוקור פרו-גרעיני |
| SYBR בטוח DNA כתם ג'ל | Invitrogen | S33102 | לאיתור רצועות בג'ל |
| tracrRNA | Dharmacon | U-002000-120 | מדריך RNA |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה