Questo protocollo combina l'ibridazione in situ con l'immunofluorescenza per identificare i geni del recettore olfattivo e vomeronasale espressi nei neuroni sensoriali olfattivi dopo l'attivazione da parte di stimoli chimici nel topo.
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Articolo metodologico
Questo protocollo combina l'ibridazione in situ con l'immunofluorescenza per identificare i geni del recettore olfattivo e vomeronasale espressi nei neuroni sensoriali olfattivi dopo l'attivazione da parte di stimoli chimici nel topo.
Gli animali si affidano alla comunicazione chimica per trasmettere e percepire informazioni ambientali rilevanti, che vanno dalla valutazione della qualità del cibo al rilevamento di partner di accoppiamento disponibili o minacce. Nei topi, questo compito viene svolto principalmente dal sistema olfattivo e dai suoi sottosistemi sottostanti, compresi i sistemi olfattivi principali e accessori. Entrambi hanno organi periferici popolati da neuroni sensoriali che esprimono recettori accoppiati a proteine G in grado di legare segnali chimici che raggiungono la cavità nasale. Anche se le caratteristiche molecolari di questi recettori sono ben note, si sa poco sui loro ligandi specifici affini. Il metodo qui descritto combina il rilevamento dell'ibridazione in situ dei recettori olfattivi o vomeronasali con l'immunorilevamento della proteina ribosomiale fosforilata S6 (pS6), un marcatore di attivazione neuronale. Questo protocollo è stato ideato per identificare i neuroni attivati dopo un singolo evento di esposizione a stimoli chimici purificati o complessi rilevati dagli organi olfattivi. È importante sottolineare che questa tecnica consente lo studio di neuroni attivati in contesti biologicamente rilevanti. Idealmente, questo metodo dovrebbe essere utilizzato per sondare la biologia molecolare del sistema olfattivo e per studiare i comportamenti olfattivi.
La chemiosegnalazione è la forma di comunicazione più diffusa negli animali. Nei mammiferi, il rilevamento di segnali chimici è mediato principalmente dall'olfatto ed è fondamentale per trovare cibo, localizzare possibili partner di accoppiamento ed evitare potenziali predatori 1,2,3. Il sistema olfattivo del topo è ulteriormente suddiviso in diversi sottosistemi, ognuno con le proprie proprietà anatomiche, fisiologiche e molecolari4. Tra questi, il sistema olfattivo principale (MOS) e il sistema olfattivo accessorio (AOS) sono i più studiati e meglio caratterizzati.
Il MOS è principalmente responsabile del rilevamento di molecole chimiche volatili che raggiungono la cavità nasale. Ciò è realizzato dai neuroni sensoriali olfattivi (OSN), che popolano l'interfaccia sensoriale del sistema, l'epitelio olfattivo principale (MOE). Ogni OSN esprime uno su migliaia di recettori olfattivi (OR) in modo monogenico e monoallelico5. Inoltre, gli OR tendono ad essere ampiamente sintonizzati6 e un singolo odorante può legarsi a più di un OR, generando un codice combinatorio per gli odori7.
A sua volta, l'AOS è il principale responsabile del rilevamento di feromoni e cairomone. Questi ligandi attivano i neuroni sensoriali vomeronasali (VSN) nell'organo vomeronasale (VNO). I VSN nella zona apicale del VNO esprimono i recettori della famiglia dei recettori vomeronasali 1 (V1R)8, mentre i neuroni nella zona basale esprimono la famiglia dei recettori vomeronasali 2 (V2Rs)9. È importante sottolineare che è stato dimostrato che alcuni VSN co-esprimono più di un recettore vomeronasale 10,11,12.
Nonostante tutte le informazioni disponibili sulle caratteristiche molecolari di OR e VR, le conoscenze sui loro ligandi affini sono ancora molto limitate. L'identificazione di specifici neuroni olfattivi responsabili del rilevamento di una molecola o di uno stimolo complesso è un compito importante per coloro che studiano l'olfatto, i comportamenti guidati dall'olfatto e le risposte fisiologiche. Sono state tentate diverse strategie per deorfanizzare i recettori olfattivi, tra cui l'imaging del calcio7, il sequenziamento dell'RNA a singola cellula13,14, l'espressione del recettore eterologo15 e le strategie basate sui geni precoci immediati (IEG)16. Più recentemente, alcune tecniche sono state impiegate per valutare gli effetti modulatori degli odoranti nei neuroni sensoriali, utilizzando l'imaging in vivo del calcio17,18 e strategie di sequenziamento dell'RNA a singola cellula marcate con proteine fluorescenti19. La maggior parte di queste tecniche richiede una configurazione artificiale o viene eseguita su neuroni dissociati, rendendo impossibile valutare contemporaneamente i comportamenti innescati dagli odori utilizzati.
Il protocollo qui descritto consente l'identificazione dei neuroni sensoriali attivati dopo un singolo evento di esposizione agli odori, combinando ribosonde che rilevano specifici OR o VR con l'immunorilevazione della proteina ribosomiale S6 fosforilata (pS6), un proxy per l'attivazione neuronale. Questo metodo è un modo affidabile per studiare l'identità dei neuroni sensoriali attivati da diversi chemiosegnali in un contesto biologicamente rilevante.
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Le procedure sugli animali sono state eseguite in conformità con l'Animal Protocol #1883-1, approvato dall'Università di Campinas (Comitato Istituzionale per la Cura e l'Uso degli Animali dell'Istituto di Biologia - Comitato per l'Etica nell'Uso degli Animali nella Ricerca), che segue le linee guida stabilite dal Consiglio Nazionale Federale per il Controllo della Sperimentazione Animale (CONCEA).
1. Preparazione del materiale
2. Sintesi di riboprobe
NOTA: La seguente procedura per sintetizzare sonde di cRNA marcate con digossigenina da 1 kb per l'ibridazione in situ tramite trascrizione in vitro si basa sui protocolli precedentemente pubblicati 20,21,22,23.
3. Esposizione dei topi a stimoli olfattivi
4. Dissezione e congelamento dei tessuti
5. Protocollo di ibridazione in situ passo-passo
6. Immunocolorazione pS6
7. Imaging al microscopio
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L'attuale protocollo mira ad ottenere immagini microscopiche in cui il gene di interesse dello sperimentatore e il marcatore di attività neuronale pS6 sono marcati in fluorescenza. Il metodo descritto prevede l'amplificazione del segnale Tyramide, che produce un'etichettatura chiara e forte con poco o nessun sfondo. L'immunocolorazione di pS6 appare come segnale fluorescente citoplasmatico che di solito riempie l'intero corpo cellulare neuronale, mentre il segnale di ibridazione in situ per i neuroni del recetto...
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Il protocollo qui descritto identifica in modo affidabile i neuroni sensoriali attivati da segnali chimici nel sistema olfattivo attraverso una combinazione di rilevamento in situ di recettori OR o VR con l'immunorilevamento di pS6, un marcatore indiretto dell'attività neuronale. Lo sperimentatore deve prestare particolare attenzione per mantenere l'integrità istologica ed eseguire tutti i passaggi prima dell'ibridazione in condizioni prive di RNasi. In caso contrario, potrebbe ...
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Gli autori dichiarano di non avere interessi concorrenti di alcun tipo.
Ringraziamo GAG Pereira e JA Yunes per le risorse, APF Ferreira e WO Bragança per l'assistenza amministrativa e tecnica e il personale della Life Sciences Core Facility (LaCTAD-UNICAMP) per l'aiuto con la microscopia confocale. Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione per la Ricerca di San Paolo (FAPESP; sovvenzioni 2009/00473-0 e 2015/50371-0 a F.P.), da PRP/UNICAMP (sovvenzioni 2969/16, 725/15, 348/14 e 315/12 a F.P.), da borse di studio FAPESP a V.M.A.C. (2014/25594-3, 2012/21786-0, 2012/01689-0), T.S.N. (2012/04026-1) e dalla borsa di studio Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) a T.S.N.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 10x soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) | Thermo Fisher Scientific | AM9625 | n/a |
| 20x diluente di amplificazione (tampone di reazione da Kit Alexa Fluor 555 Tyramide SuperBoost) | Thermo Fisher Scientific | B40923 o B40922 | indicato come tampone di amplificazione A nelle soluzioni funzionanti per l'amplificazione del segnale tyramide-Alexa 488 o tyramide-Alexa 555 |
| 20x SSC | Merck (Calbiochem) | 8310-OP | n/a |
| 30% albumina sierica bovina (BSA) | Merck (Sigma-Aldrich) | A9576 | n/a |
| 30% perossido di idrogeno (H2O2) | Merck (Sigma-Aldrich) | H1009 | n/a |
| Anidride acetica | Merck (Sigma-Aldrich) | 320102 | n/a |
| Agarosio | Merck (Sigma-Aldrich) | A9539 | n/a |
| Diluente di amplificazione (dal kit di biotina TSA) | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | indicato come tampone di amplificazione B in soluzione di lavoro per l'amplificazione del segnale tiromide-biotina |
| Anticorpo policlonale di coniglio anti-pS6 (Ser 244/247) | Thermo Fisher Scientific | Cat# 44-923G, RRID:AB_2533798 | n/a |
| Tampone di blocco 1x (dal kit Alexa Fluor 488 Tyramide SuperBoost) | Thermo Fisher Scientific | B40923 o B40922 | come soluzione bloccante B nella fase di sviluppo del segnale della tiramide |
| Reagente bloccante (dal kit TSA Biotin) | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | indicato come reagente bloccante A nella formulazione per tampone TNB |
| DAPI colorazione nucleare | Thermo Fisher Scientific | D1306 | n/a |
| Soluzione di Denhardt (50x) | Merck (Sigma-Aldrich) | D9905 | n/a |
| Formamide deoinizzata | Merck (Sigma-Aldrich) | F9037 | n/a |
| Soluzione di destrano solfato (50%) | Merck (Chemicon) | S4030 | n/a |
| Acido etilene-diammina-tetraacetico (EDTA) | Merck (Sigma-Aldrich) | E9884 | n/a |
| Hoechst 33342 colorazione nucleare | Thermo Fisher Scientific | H1399 | n/a |
| Acido cloridrico (HCl) | Merck ( Sigma-Aldrich) | 320331 | n/a |
| Stimoli olfattivi | n/a | Papes et al. (2010), Carvalho et al. (2015), Nakahara er al. (2016), Carvalho et al. (2020) | n/a |
| Paraformaldeide | Merck (Sigma-Aldrich) | P6148 | n/a |
| Anticorpo anti-digossigenina coniugato con perossidasi (Fab fragments) | Merck (Roche) | 11207733910; RRID:AB_514500 | indicato come anticorpo anti-DIG coniugato con perossidasi |
| , anticorpo secondario anti-coniglio coniugato con perossidasi (reagente anti-coniglio di capra coniugato con poliHRP da Alexa Fluor 488 Tyramide SuperBoost kit) | Thermo Fisher Scientific | B40922 | n/a |
| Streptavidina coniugata con perossidasi (dal kit di biotina TSA) | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | n/a |
| Montante antisbiadimento ProLong Gold | Thermo Fisher Scientific | P36934 | indicato come mezzo di montaggio anti-sbiadimento |
| Acqua ultrapura priva di RNasi | Thermo Fisher Scientific | 10977015 | n/a |
| Cloruro di sodio (NaCl) | Merck (Sigma-Aldrich) | S9888 | n/a |
| Dodecil solfato di sodio (SDS) | Merck (Sigma-Aldrich) | 436143 | n/a |
| Idrossido di sodio (NaOH) | Merck (Sigma-Aldrich) | S8045 | n/a Saccarosio |
| Merck (Sigma-Aldrich) | S0389 | n/a | |
| Trietanolammina | Merck (Sigma-Aldrich) | T58300 | n/a |
| Triton X-100 | Merck (Sigma-Aldrich) | X100 | n/a |
| Trizma cloridrato (Tris-Cl) | Merck (Sigma-Aldrich) | T5941 | n/a Tween-20 |
| Merck (Sigma-Aldrich) | 822184 | n/a | |
| Tyramide-Alexa 488 coniugato (dal kit Alexa Fluor 488 Tyramide SuperBoost) | Thermo Fisher Scientific | B40922 | n/a |
| Coniugato Tyramide-Alexa 555 (dal kit Alexa Fluor 555 Tyramide SuperBoost) | Thermo Fisher Scientific | B40923 | n/a |
| Coniugato Tiramide-Biotina (dal kit TSA Biotin) | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | n/a |
| Lievito tRNA | Merck (Roche) | 10109495001 | n/a |
| Critical Commercial Assays and Animals | |||
| Alexa Fluor 488 Tyramide SuperBoost kit | Thermo Fisher Scientific | B40922 | n/a |
| Alexa Fluor 555 Tyramide SuperBoost kit | Thermo Fisher Scientific | B40923 | n/a |
| DIG RNA Labeling Kit (SP6/T7) | Merck (Roche) | 11175025910 | n/a |
| High Sensitivity RNA ScreenTape Analysis reagenti (tampone, ladder e nastro) | Agilent | 5067-5580, 5067-5581 e 5067-5579 | indicato come sistema di elettroforesi automatizzato |
| Topo: C57BL/6J ceppo consanguineo | Jackson Laboratories | Codice prodotto: 000664; RRID:IMSR_JAX:000664) | n/a |
| ProbeQuant G-50 Micro colonne | Cytiva Biosciences | 28903408 | indicato come kit di purificazione basato sulla filtrazione su gel |
| QIAquick kit di estrazione del gel | Qiagen | 28506 | indicato come kit di purificazione del gel basato su mini colonna |
| RNeasy MinElute kit di purificazione | Qiagen | 74204 | indicato come kit di purificazione dell'RNA basato su mini colonna |
| TSA Kit di biotina | Akoya Biosciences (Perkin Elmer) | SAT700001EA | n/a |
| Oligonucleotidi | |||
| 5' – AAACTTCATCCTTACAGAATGG CAG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr692 |
| 5' – ACTGGCTTTGGGACAGTGTGAC – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5'- GGTAATATCTCCATTATCCTAGTT TCCC – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr124 |
| 5' – TTGACCCAAAACTCCTTTGTTAG TG – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – ATGGGAGCTCTAAATCAAAAA GAG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr1509 |
| 5' – TAGAAAACCGATACCACCTTGTC G – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – TACATCCTGACTCAGCTGGGGA ACG – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | Olfr1512 |
| 5' – GGGCACATAGTACACAGTAACA ATAGTC – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – GAGGAAGCTCACTTTTGGTTTG G – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr78 |
| 5' – CAGCTTCAATGTCCTTGTCACA G – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – TGGGTTGGAGGCTTATCATACC TG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr691 |
| 5' – AAGAACAACACAGAGTCTTGAT GTC – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – AGAAGTAACTAACACCACTCAT GGC – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr638 |
| 5' – TTAGTGCACCTTTCTTTGCAAC – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – TAACAGCTCTTCCCATCCCCTG TTC – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Olfr569 |
| 5' – TAGGGTTGAGCATGGGAGGAAC AAGC – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – CACTGGATCAACTCTAGCAGCA CTG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r1 |
| 5' – CTGCCCTTCTTGACATCTGCTGCTG AG – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – ATCGGATCCACTGCTTTAGCATT TCTTACAGGACAG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r2 |
| 5' – ATCCTCGAGTCATGCCTCTCCAT AAGCAAGGAATTCCAC – 3'Integrated | DNA Technologies | n/a | |
| 5' – TAGGAAGCTATTTGCCTTGTTTC CAC – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r13 |
| 5' – AGGAGATTTTACCAACCAGATTC CAG – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – CTCTAAGAACAGCAGTAAAATGG ATCT – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r89 |
| 5' – ATGGGAATGACCAACTTAGGTGC A – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – ATCCCATGGCTGAGAACATGTGC TTCTGGAG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r118 |
| 5' – ATCCTCGAGTCAGTCTGCATAAG CCAGATATGTCAC – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – ATCGGATCCGCTGATTTTATTTCT CCCAGATGCTTTTGG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r116 |
| 5' – ATCCTCGAGTCATGGTTCTTCAT AGCTGAGAAATACAAC – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – TGGGTGTCTTCTTTCTCCTCAA GA – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r28 |
| 5' – GGTGACCCATATTCTGTATAA CTGT – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – GATGTTCATTTTCATGAGAGTCT TCC – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r41 |
| 5' – CATTTGTGGATGACATCACAATT TGG – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – TTTATGGCAAATTTCACTGATCCC G – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r46 |
| 5' – AGTGGGTCTTTCTTAGAAAGGAG TG – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – ACATGAACCAGAATTTGAAGCAG GC – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r69 |
| 5' – GCCAAGAAAGCTACAGTGAAAC C – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – AGGTGAAGAAATGGTATTCTTCC AG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r58 |
| ACTGTGGCCTTGAATGCAATAACT – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – TTCCTAAAGAACACCCTACTGA AGCATCG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r90 |
| 5' – CATATTCCACAGAAGAGAAGT TGGAC – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – TTGAGGTGAGAGTCAACAGT TTAGAC – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r107 |
| 5' – CCCTTGTTGCACAAAATGAT GATGTGA – 3' | Tecnologie DNA integrate | n/a | |
| 5' – ATCCCATGGAGTCAGAGTAT CTACTACACCATGATGG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | Vmn2r83 |
| 5' – ATCCTCGAGTCAATCATTAT AGTCCAGAAAGGTGACAG – 3' | Integrated DNA Technologies | n/a | |
| DNA ricombinante | |||
| pGEM-T-Easy vector | Promega | A1360 | consigliato PCR cloning vector |
| Other materials | |||
| 1mL siringhe | Fisher Scientific | 14-829-10F | n/a |
| Provette coniche (15 mL e 50 mL) | Fisher Scientific | 14-432-22, 14-959-49B | n/a |
| Barattoli Coplin | Fisher Scientific | 12-567-099, 07-200-81 | n/a |
| Criostato | Leica Biosystems | CMS 1850 | n/a |
| Strumenti di dissezione e pinze | Roboz | RS-6802, RS-8124, RS-7110, RS-5111 | n/a |
| Bagno a secco | n/a | n/a | n/a |
| Elettroforesi attrezzature | Fisher Scientific | 09-528-110B | n/a |
| Pennelli a punta fine | Winsor & Newton | 10269097 | n/a |
| Microscopio a fluorescenza o confocale | Leica Microsystems | TCS SP5II | n/a |
| Piastra riscaldata | Fisher Scientific | HP88850200 | n/a |
| Camera umidificata (se utilizzata a temperature più elevate, dovrà essere sigillata all'interno di un contenitore di plastica Tupperware) | Thermo Fisher Scientific | 22-045-034 | n/a |
| Kimwipes da laboratorio senza lanugine | Kimberly-Clark | 34120 | indicato come carta velina da laboratorio priva di lanugine |
| Microcentrifuga | Eppendorf | 5401000013 | n/a |
| Gabbie per topi | InnoVive | M-BTM, MVX1 | n/a |
| Termociclatore PCR | Thermo Fisher Scientific | 4375786 | n/a |
| Pipetta p1000, p200 e p20 puntali monouso | Fisher Scientific | 02-707-408, 02-707-411, 02-707-438 | n/a |
| Stampo per inclusione istologica in plastica | Thermo Fisher Scientific | 22-19 | n/a |
| Qubit 4 Fluorimetro | Thermo Fisher Scientific | Q33238 | indicato come metodo fluorimetrico altamente sensibile |
| Lame di rasoio o bisturi | Fisher Scientific | 12-640 | n/a |
| RNA tapestation o BioAnalyzer | Agilent | 4200 TapeStation System o 2100 Bioanalizzatore Strumento | n/a |
| Cilindri e becher graduati in vetro o plastica privi di RNasi | Fisher Scientific | 10-462-833, 02-555-25B, 02-555-25D | n/a |
| Stereomicroscopio | Leica Microsystems | M80 | n/a |
| Vetrini per microscopio SuperFrost Plus | Thermo Fisher Scientific | 12-550-15 | denominati vetrini per microscopio caricati positivamente |
| Parafilm | Bemis Company | PM999 | indicato come film termoplastico da laboratorio |
| Bagno d'acqua | Thermo Fisher Scientific | TSCIR19 | n/a |
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