Qui vi mostriamo il processo di creazione di una linea di zebrafish del reporter di tensione elettrica cellulare per visualizzare lo sviluppo embrionale, il movimento, e cellule di pesce del tumore in vivo.
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Qui vi mostriamo il processo di creazione di una linea di zebrafish del reporter di tensione elettrica cellulare per visualizzare lo sviluppo embrionale, il movimento, e cellule di pesce del tumore in vivo.
Bioelettricità, elettrico di segnalazione endogena mediata dai canali ionici e pompe situate sulla membrana cellulare, svolge i ruoli importanti nella segnalazione dei processi delle cellule neuronali e muscolari eccitabili e molti altri processi biologici, come embrionali patterning inerente allo sviluppo. Tuttavia, c'è una necessità per il monitoraggio di attività elettrica in vivo nell'embriogenesi dei vertebrati. I progressi degli indicatori di tensione fluorescenti geneticamente codificato (GEVIs) hanno reso possibile fornire una soluzione per questa sfida. Qui, descriviamo come creare una tensione transgenici indicatore zebrafish utilizzando l'indicatore di tensione stabilito, ASAP1 (accelerato di sensore di potenziali di azione 1), come esempio. Il kit Tol2 e un promotore di zebrafish onnipresente, ubi, sono stati scelti in questo studio. Spieghiamo anche i processi di clonazione site-specific di Gateway, Tol2 basati su trasposone zebrafish transgenesi e il processo di imaging per tumori di embrioni e pesce pesce di fase iniziale utilizzando microscopi normali epifluorescente. Usando questa linea di pesce, abbiamo trovato che ci sono variazioni di tensione elettrica cellulare durante l'embriogenesi zebrafish e pesce larvale movimento. Inoltre, è stato osservato che in alcuni tumori del fodero del nervo periferico maligno zebrafish, il tumore le cellule erano generalmente polarizzate rispetto ai tessuti normali circostanti.
Bioelettricità si riferisce a segnali elettrici endogeno mediato da canali ionici e pompe situate sulla membrana cellulare1. Lo scambio ionico attraverso la membrana cellulare e le modifiche correnti e potenziali elettriche accoppiate, è essenziale per la segnalazione dei processi delle cellule neuronali e muscolari eccitabili. Inoltre, bioelettricità e gradienti ionici hanno una varietà di altre importanti funzioni biologiche, tra cui la conservazione dell'energia, biosintesi e trasporto del metabolita. Bioelettrica di segnalazione è stato scoperto anche come regolatore della formazione embrionale modello, come assi di corpo, il ciclo cellulare e di differenziazione delle cellule1. Pertanto, è fondamentale per la comprensione di molte malattie congenite umane che derivano da mis-regolamento di questo tipo di segnalazione. Anche se toppa morsetto è stato ampiamente utilizzato per la registrazione di singole cellule, è ancora lungi dall'essere ideale per il monitoraggio simultaneo di più celle durante lo sviluppo embrionale in vivo. Inoltre, tensione sensibili piccole molecole non sono anche ideali per applicazioni in vivo a causa della loro specificità, sensibilità e tossicità.
La creazione di una varietà di geneticamente codificato fluorescente tensione indicatori (GEVIs) offre un nuovo meccanismo per superare questo problema e permette per una facile applicazione studiare lo sviluppo embrionale, anche se essi sono stati originariamente inteso per monitoraggio neurale cellule di2,3. Uno della GEVIs attualmente disponibile è il sensore accelerato di potenziali di azione 1 (ASAP1)4. Si compone di un ciclo extracellulare di un dominio di rilevamento di tensione di tensione sensibile fosfatasi e una proteina fluorescente verde circolarmente permutata. Pertanto, ASAP1 permette la visualizzazione dei cambiamenti potenziali elettrici cellulari (polarizzazione: verde brillante; depolarizzazione: verde scuro). ASAP1 ha 2 ms on-e off cinetica e può tenere traccia di sottosoglia potenziale cambiamento4. Così, questo strumento genetico permette un nuovo livello di efficacia nel monitoraggio in tempo reale bioelettrica in cellule vive. Ulteriore comprensione dei ruoli di bioelettricità nello sviluppo embrionale e molte malattie umane, quali il cancro, sarà gettato nuova luce sui meccanismi sottostanti, che è fondamentale per la prevenzione e trattamento della malattia.
Zebrafish hanno dimostrato un potente modello animale per studiare biologia inerente allo sviluppo e malattie umane, compreso cancro5,6. Essi condividono geni ortologhi di 70% con gli esseri umani, e hanno simile vertebrati biologia7. Zebrafish fornire cura relativamente facile, una dimensione di grande frizione delle uova, trattabile genetica, transgenesi facile e trasparente esterno sviluppo embrionale, che li rendono un sistema superiore per in vivo imaging5,6. Una grande fonte di linee di pesci mutanti già presenti e un genoma completamente sequenziato, zebrafish fornirà una gamma relativamente illimitata della scoperta scientifica.
Per studiare in vivo in tempo reale attività elettrica delle cellule, approfittiamo del sistema modello zebrafish e ASAP1. In questo articolo, descriviamo come incorporare il biosensore fluorescente tensione ASAP1 il genoma di zebrafish utilizzando Tol2 trasposone transgenesi e visualizzare attività elettrica cellulare durante lo sviluppo embrionale, il pesce movimento larvale e nel tumore dal vivo .
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Zebrafish sono alloggiati in una struttura animale AAALAC-approvato, e tutti gli esperimenti sono stati effettuati secondo i protocolli approvati dalla Purdue Animal Care and uso Comitato (PACUC).
1. Tol2 trasposone Miniprep costrutto
Nota: Tol2, un trasposone che è stato scoperto nei pesci medaka, ampiamente è stato utilizzato nello zebrafish ricerca comunità8,9. È stato adottato per il Gateway del sito ricombinazione clonazione sistema basato e conosciuto come il Tol2 kit10con successo. Il kit Tol2 permette per un modo più conveniente di creare costrutti di espressione personalizzata, ma anche di aumentare l'efficienza della transgenesi. Così, era una decisione facile da prendere vantaggio di questo sistema e creare un'onnipresente ASAP1 espressione zebrafish riga utilizzando un promotore convalidato ubiquitina guidare ASAP111.
2. preparare Tol2 Transposase mRNA e soluzione iniettabile
3. microiniezione
4. stabilire dei pesci transgenici ASAP1, Tg (ubi: ASAP1)
5. imaging
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In un'iniezione di successo, più di embrioni di pesce 50% iniettato visualizzerà un certo grado di fluorescenza verde nelle cellule somatiche, e la maggior parte di loro sarà positiva dall'analisi di Tol2 trasposone accise (Figura 2). Dopo 2-4 generazioni di fuori-croce con pesce wildtype (fino a quando il pesce fluorescente raggiungere il 50%, il rapporto previsto mendeliano), i pesci transgenici sono stati utilizzati per l'esperimento di formazione immagine...
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Sebbene le attività di elettrico livello cellulare e tissutale durante lo sviluppo embrionale e malattia umana sono stati scoperti molto tempo fa, i cambiamenti dinamici elettrici in vivo e loro ruoli biologici ancora rimangono in gran parte sconosciuti. Una delle sfide principali è quello di visualizzare e quantificare i cambiamenti elettrici. Tecnologia di patch clamp è un'innovazione per tenere traccia delle singole cellule, ma la sua applicazione agli embrioni vertebrati è limitato perché sono composte di mo...
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Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Il lavoro di ricerca riportato in questa pubblicazione è stato sostenuto dal National Institute of General Medical Sciences del National Institutes of Health, sotto il premio numero R35GM124913, Purdue University PI4D programma di incentivazione e PVM interno competitivo Programma di fondi di ricerca di base. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiale degli agenti finanziamenti. Ringraziamo il costrutto Tol2, Michael Lin per il costrutto ASAP1, Koichi Kawakami e Leonard Zon per il promotore ubi costruire attraverso Addgene.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Provette per colture cellulari da 14 ml | VWR | 60818-725 | Coltura di E.Coli |
| Vasca per elettroforesi di agarosio | Thermo Scientific | Owl B2 | Eletroforesi del DNA |
| Agarosio RA | Amresco | N605-500G | Per la produzione dei gel per iniezione |
| Attb1-ASAP1-F primer | IDT DNA | GGGGACAAGTTTGTAAAAAAAAAAAAAAAAAA GCAGGCTTCACCATGGAGACGA CTGTGAGGTATGAACA | Amplificazione della regione codificante ASAP1 per il subclonaggio |
| Attb2-ASAP1-R primer | IDT DNA | GGGGACCACTTTGTACAAGAAA GCTGGGTCTTAGGTTACCACTTC AAGTTGTTTTTCTGTGAAGCCA | Amplificazione della regione codificante ASAP1 per il subclonaggio |
| Ambito di dissezione in campo chiaro | Nikon | SMZ 745 | Decrioinazione, microiniezione, montaggio |
| Telecamera a colori | Zeiss | AxioCam MRc | Embrione di pesce registrazione di immagini |
| Vetrino concavo | VWR | 48336-001 | Per la conservazione di embrioni di pesce durante il processo di imaging |
| Pipetta di trasferimento monouso da 3,4 ml | Thermo Scientific | 13-711-9AM | Embrioni di pesce e trasferimento d'acqua |
| Enzima endonucleasi, non I | NEB | R0189L | Per linearizzare il DNA plasmidico |
| Ambito di applicazione del composto epifuorescente | Zeiss | Axio Imager.A2 | Pesce imaging di embrioni |
| Endoscopio di dissezione stereo epifuorescente | Zeiss | Stereo Discovery.V12 | Imaging di embrioni di pesce |
| Sorgente luminosa fluorescente | Dinamica del lume | X-cite seris 120 | Sorgente luminosa per microscopi a fluorescenza |
| Pinze #5 | WPI | 500342 | Dechorionazione e rottura dell'ago |
| Gateway BP Clonase II Miscela di enzimi | Thermo Scientific | 11789020 | Clonazione a ricombinazione Gateway BP |
| Gateway LR Clonasi II Plus enzima | Thermo Scientific | 12538120 | Clonazione a ricombinazione Gateway LR |
| Kit di recupero del DNA Kit di recupero del DNA | Zymo Research | D4002 | Purificazione del gel del DNA |
| Punta di caricamento | Eppendorf | 930001007 | Per caricare la soluzione iniettabile negli aghi capillari |
| Metilcellulosa (1600cPs) | Alfa Aesar | 43146 | Montaggio di embrioni di pesce |
| Blu di metilene | Sigma-Aldrich | M9140 | Sopprime i focolai fungini nelle piastre di Petri |
| Stampo per microiniezione | Strumenti di scienza adattiva | TU-1 | Per preparare il vassoio dello stampo in agaorse per contenere embrioni di pesce durante l'iniezione |
| Microiniettore | WPI | Iniettore pneumatico Picopump PV820 | |
| Micro-manipolatore | WPI | Microiniettore MM3301R | Operazione di microiniezione |
| Estrattore per micropipette Strumento | Sutter P-1000 | Per la preparazione dell'ago capillare | |
| Olio minerale | Amresco | J217-500ml | Per la calibrazione del volume di iniezione |
| mMESSAGE mMACHINE SP6 Kit di trascrizione | Thermo Scientific | AM1340 | mRNA in vitro |
| Telecamera monocolore | Zeiss | AxioCam MRm | Registrazione di immagini di embrioni di pesce |
| Kit di minipreparazione plasmidico | Zymo Research | D4020 | Preparare piccole quantità di DNA plasmidico |
| Piastre di Petri in plastica | VWR | 25384-088 | Per trattenere pesci o embrioni di pesce durante il processo di imaging |
| RNA Clean & Concentratore-5 | Zymo Research | R1015 | Pulizia dell'mRNA dopo trascrizione in vitro |
| Spettrofotometro | Thermo Scientific | NanoDrop 2000 | Per la misurazione delle concentrazioni di DNA e RNA |
| Micrometro da palcoscenico | Am Scope | MR100 | Calibrazione del volume di microiniezione |
| Termociclatore | Bio-Rad | T100 | Amplificazione del DNA per la clonazione genica |
| Parete sottile capillari in vetro | WPI | TW100F-4 | Vetro grezzo per la realizzazione di ago cappilare |
| Tol2-exL1 primer | IDT DNA | GCACAACACCAGAAAATGCCCTC | Tol2 assay excise Tol2-exR |
| primer | IDT DNA | ACCCTCACTAAAGGGAAAAAG | Tol2 excise test |
| TOP10 Chimicamente competente E. coli | Thermo Scientific | C404006 | Utilizzato per la trasformazione durante il clonaggio genico |
| Tricaina mesilato | Sigma-Aldrich | A5040 | Per l'anestetizzazione di pesci o embrioni di pesce |
| Trans-illuminatore UV 302nm | UVP | M-20V | Visualizzazione del DNA Bagno |
| d'acqua | Thermo Scientific | 2853 | Per il processo di trasformazione del clonaggio genico |
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