Questo lavoro descrive un protocollo per il sistema modulare di transgenesi Tol2, un metodo di clonazione basato su gateway per creare e iniettare costrutti transgenici in embrioni di zebrafish.
Articolo metodologico
Questo lavoro descrive un protocollo per il sistema modulare di transgenesi Tol2, un metodo di clonazione basato su gateway per creare e iniettare costrutti transgenici in embrioni di zebrafish.
I disturbi dello spettro alcolico fetale (FASD) sono caratterizzati da un insieme altamente variabile di difetti strutturali e disturbi cognitivi che insorgono a causa dell'esposizione prenatale all'etanolo. A causa della complessa patologia della FASD, i modelli animali si sono dimostrati fondamentali per la nostra attuale comprensione dei difetti di sviluppo indotti dall'etanolo. I pesci zebra hanno dimostrato di essere un potente modello per esaminare i difetti di sviluppo indotti dall'etanolo a causa dell'alto grado di conservazione sia della genetica che dello sviluppo tra zebrafish e umani. Come sistema modello, i pesci zebra possiedono molti attributi che li rendono ideali per gli studi sullo sviluppo, tra cui un gran numero di embrioni fecondati esternamente che sono geneticamente trattabili e traslucidi. Ciò consente ai ricercatori di controllare con precisione i tempi e il dosaggio dell'esposizione all'etanolo in più contesti genetici. Un importante strumento genetico disponibile nel pesce zebra è la transgenesi. Tuttavia, generare costrutti transgenici e stabilire linee transgeniche può essere complesso e difficile. Per affrontare questo problema, i ricercatori del pesce zebra hanno stabilito il sistema di transgenesi Tol2 basato su trasposoni. Questo sistema modulare utilizza un approccio di clonazione gateway multisito per l'assemblaggio rapido di costrutti transgenici completi basati su trasposoni Tol2. Qui, descriviamo la cassetta degli attrezzi flessibile del sistema Tol2 e un protocollo per generare costrutti transgenici pronti per la transgenesi del pesce zebra e il loro uso negli studi sull'etanolo.
L'esposizione prenatale all'etanolo dà origine a un continuum di deficit strutturali e disturbi cognitivi definiti disturbi dello spettro alcolico fetale (FASD)1,2,3,4. Le complesse relazioni tra molteplici fattori rendono difficile lo studio e la comprensione dell'eziologia della FASD negli esseri umani. Per risolvere questa sfida, è stata utilizzata un'ampia varietà di modelli animali. Gli strumenti biologici e sperimentali disponibili in questi modelli si sono dimostrati cruciali nello sviluppo della nostra comprensione delle basi meccanicistiche della teratogenicità dell'etanolo e i risultati di questi sistemi modello sono stati notevolmente coerenti con ciò che si trova negli studi sull'etanolo umano 5,6. Tra questi, i pesci zebra sono emersi come un potente modello per studiare la teratogenesi dell'etanolo7,8, in parte a causa della loro fecondazione esterna, alta fecondità, trattabilità genetica ed embrioni traslucidi. Questi punti di forza si combinano per rendere il pesce zebra ideale per studi di imaging live in tempo reale di FASD utilizzando linee di zebrafish transgeniche.
I pesci zebra transgenici sono stati ampiamente utilizzati per studiare molteplici aspetti dello sviluppo embrionale9. Tuttavia, la creazione di costrutti transgenici e successive linee transgeniche può essere estremamente difficile. Un transgene standard richiede un elemento promotore attivo per guidare il transgene e un segnale o "coda" poli A, il tutto in un vettore batterico stabile per il mantenimento generale del vettore. La generazione tradizionale di un costrutto transgenico multicomponente richiede più fasi di sub-clonazione che richiedono molto tempo10. Gli approcci basati sulla PCR, come l'assemblaggio Gibson, possono aggirare alcuni dei problemi associati alla subclonazione. Tuttavia, primer unici devono essere progettati e testati per la generazione di ogni costrutto transgenico unico10. Oltre alla costruzione del transgene, anche l'integrazione genomica, la trasmissione della linea germinale e lo screening per una corretta integrazione transgenica sono stati difficili. Qui, descriviamo un protocollo per l'utilizzo del sistema di transgenesi Tol2 basato su trasposone (Tol2Kit)10,11. Questo sistema modulare utilizza la clonazione multisito di gateway per generare rapidamente più costrutti transgenici da una libreria in continua espansione di vettori "ingresso" e "destinazione". Gli elementi trasponibili Tol2 integrati aumentano notevolmente il tasso di transgenesi, consentendo la rapida costruzione e integrazione genomica di più transgeni. Utilizzando questo sistema, mostriamo come la generazione di una linea di zebrafish transgenico endoderma può essere utilizzata per studiare i difetti strutturali tessuto-specifici alla base della FASD. In definitiva, in questo protocollo, dimostriamo che la configurazione modulare e la costruzione di costrutti transgenici aiuteranno notevolmente la ricerca FASD basata sul pesce zebra.
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Tutti gli embrioni di zebrafish utilizzati in questa procedura sono stati allevati e allevati seguendo i protocolli IACUC stabiliti12. Questi protocolli sono stati approvati dall'Università di Louisville.
NOTA: In questo studio sono stati utilizzati il ceppo zebrafish wild-type, AB, e la linea mutante doppia bmp4st72;smad5b1100 . Tutta l'acqua utilizzata in questa procedura era acqua sterile ad osmosi inversa. Le immagini confocali sono state scattate con un microscopio confocale a scansione laser. Le misurazioni dell'endoderma sono state effettuate utilizzando lo strumento di misurazione in ImageJ. Tutte le analisi statistiche sono state eseguite utilizzando software statistici.
1. Realizzare le soluzioni e i media
2. Stampi per iniezione di embrioni
3. Pipette a iniezione
4. Preparazione dell'mRNA transposasi
5. Clonazione di gateway multisito per creare vettori di ingresso per la transgenesi
NOTA: Questo protocollo è modificato da Kwan et al.10, con la reazione LR scritta come una reazione semi-LR e con un volume totale di 5 μL. Per generare nuovi elementi di ingresso, le reazioni BP utilizzando vettori donatori 5', medi e 3' devono essere utilizzati10,13.


6. Iniezione del transgene negli embrioni
7. Screening degli embrioni per l'inserimento transgenico
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Per generare i costrutti transgenici, abbiamo usato il sistema di transgenesi Tol2. Tre vettori di ingresso, tra cui p5E, che contiene gli elementi promotore/potenziatore del gene, pME, che contiene il gene che deve essere espresso dagli elementi promotore/potenziatore, e p3E che, come minimo, detiene la coda polyA, sono stati utilizzati per generare il costrutto transgenico tramite clonazione LR multisite gateway. Il vettore di destinazione, pDest, fornisce le ripetizioni Tol2 per l'inserimento genomico del cos...
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I pesci zebra sono ideali per studiare l'impatto dell'esposizione all'etanolo sullo sviluppo e sugli stati patologici 7,8. I pesci zebra producono un gran numero di embrioni traslucidi, fecondati esternamente e geneticamente trattabili, che consentono l'imaging dal vivo di diversi tessuti e tipi di cellule marcati con transgene contemporaneamente in più contesti ambientali19,20. Questi punti di forza, com...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
La ricerca presentata in questo articolo è stata supportata da una sovvenzione del National Institutes of Health / National Institute on Alcohol Abuse (NIH / NIAAA) R00AA023560 a CBL.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Cassetta degli attrezzi Addgene Tol2 | https://www.addgene.org/kits/cole-tol2-neuro-toolbox/ | ||
| Air | Fornito direttamente dall'università | ||
| Ampicillina | Fisher Scientific | BP1760 | |
| Bilancia analitica | VWR | 10204-962 | |
| Borosil 1,0 mm OD x 0,75 mm ID Capillare | FHC | 30-30-0 | |
| Cloruro di calcio | VWR | 97062-590 | |
| Cloramfenicolo | BioVision | 2486 | |
| EDTA | Fisher Scientific | BP118-500 | |
| Microscopio da dissezione fluorescente | Olympus | SZX16 | |
| Kanamicina | Fisher Scientific | BP906 | |
| Microscopio confocale a scansione laser | Olympus | Fluoview FV1000 | |
| Lawson Lab Donor Plasmid Prep | https://www.umassmed.edu/lawson-lab/reagents/lawson-lab-protocols/ | ||
| LB Agar | Fisher Scientific | BP9724 | |
| LB Brodo | Fisher Scientific | BP1426 | |
| Basso EEO/Multiuso/Biologia molecolare Grado Agarosio | Fisher Scientific | BP160-500 | |
| LR Clonasi II Plus Enzima | Fisher Scientific 12538200 | ||
| Solfato di magnesio (eptaidrato) | Fisher Scientific | M63-500 | |
| Micro Pipette | Strumentazione scientifica applicata | MIMPH-M-PIP | |
| Provetta per microcentrifuga 0,5 mL | VWR | 10025-724 | |
| Provetta per microcentrifuga 1,5 mL | VWR | 10025-716 | |
| Micromanipolatore | Strumentazione scientifica applicata | MM33 | |
| Puntali per micropipette 10 μ L | Fisher Scientific | 13611106 | |
| Puntali per micropipette 1000 μ L | Fisher Scientific | 13611127 | |
| Puntali per micropipette 200 μ L | Fisher Scientific | 13611112 | |
| mMESSAGE Kit di trascrizione mMACHINE SP6 | Fisher Scientific | AM1340 | |
| Mosimann Lab Tol2 Foglio di lavoro per il calcolo | https://www.protocols.io/view/multisite-gateway-calculations-excel-spreadsheet-8epv599p4g1b/v1 | ||
| Spettrofotometro NanoDrop | NanoDrop ND-1000 | ||
| NcoI | NEB | R0189S | |
| NotI | NEB | R0189S | |
| piastre di Petri 100 mm | Fisher Scientific | FB012924 | |
| Fenolo Rosso sale sodico | Sigma Aldrich | P4758-5G | |
| Pipetman L p1000L Micropipetta | Gilson | FA10006M | |
| Pipetman L p200L Micropipetta | Gilson | FA10005M | |
| Pipetman L p2L Micropipetta | Gilson | FA10001M | |
| Cloruro di potassio | Fisher Scientific | P217-500 | |
| Fosfato di potassio (bibasico) | VWR | BDH9266-500G | |
| Iniettore di pressione | Strumentazione scientifica applicata | MPPI-3 | |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27106 | |
| Bicarbonato di sodio | VWR | BDH9280-500G | |
| Cloruro di sodio | Fisher Scientific | S271-500 | |
| Fosfato di sodio (bibasico) | Fisher Scientific | S374-500 | |
| Stericup .22 µ sistema di filtrazione sottovuoto m | Millipore | SCGPU11RE | |
| Tol2 Pagina Wiki | http://tol2kit.genetics.utah.edu/index.php/Main_Page | ||
| Top10 Chimicamente Competente E. coli | Fisher Scientific C404010 | ||
| Estrattore di pipettatore verticale | David Kopf Instruments | 720 | |
| Zebrafish microinjection mold | Adaptive Science | Tools i34 |
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