RNA-Seq解析は、非モデル生物の適応形質の分子基盤を特定するためにますます重要になってきています。ここでは、蚊の飼育からRNAシーケンシング、RNA-Seqデータのバイオインフォマティクス解析まで、休眠時と非休眠型のAedes albopictus蚊の間で差次的に発現する遺伝子を同定するためのプロトコルについて説明します。
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RNA-Seq解析は、非モデル生物の適応形質の分子基盤を特定するためにますます重要になってきています。ここでは、蚊の飼育からRNAシーケンシング、RNA-Seqデータのバイオインフォマティクス解析まで、休眠時と非休眠型のAedes albopictus蚊の間で差次的に発現する遺伝子を同定するためのプロトコルについて説明します。
光周期的な休眠は、一連の生理学的変化、特に発達停止と代謝の低下を通じて、個人が厳しい季節環境から逃れることを可能にする重要な適応です。RNA-Seqによる全球的な遺伝子発現プロファイリングは、光周期性休眠の転写メカニズムに関する重要な洞察を提供することができます。アジアのトラ蚊、ネッタイシマカは、飼育の容易さ、容易に誘発される休眠、および利用可能なゲノムリソースにより、休眠の転写基盤を研究するための優れた生物です。この原稿は、A. albopictusの休眠誘発性転写の違いを特定するための一般的な実験ワークフローを示しています。飼育技術、休眠および非休眠の発達を誘発するために必要な条件、集団の休眠率を推定する方法、および蚊のRNA抽出と完全性評価が文書化されています。IlluminaシーケンサーからのRNA-Seqデータを処理するワークフローは、差次的に発現する遺伝子のリストで最高潮に達します。代表的な結果は、このプロトコルを使用して、光周期的な違いによりA. albopictusの転写レベルで異なる制御が行われている遺伝子を効果的に同定できることを示しています。このワークフローは、わずかな調整で、他の蚊の休眠やその他の重要な生活史形質の転写基質の研究に容易に適応させることができます。
次世代シーケンシング(NGS)技術の急速な進歩は、幅広い非モデル生物1-3における広範な遺伝的に複雑な生態学的適応の分子基盤を調査するエキサイティングな機会を提供しています。このアプローチは、特に興味深い、および/または十分に記述された生態学または進化の歴史を持つ生物、および農業害虫や病気媒介生物などの実用的な関心のある生物の集団および機能ゲノミクス研究の基礎を確立するため、非常に強力です。このように、NGS技術は生態学の分野に急速な進歩をもたらしており、急速な現代の気候変動に対する生物学的応答のメカニズムの理解4、侵入種の拡散5、宿主と病原体の相互作用6,7などの問題に対処する可能性を秘めています。
生態学および進化生物学における基本的な問題と応用的な問題に取り組むためのNGS技術の並外れた可能性は、これらのアプローチがほとんどの研究室で実現可能な中程度のコストで任意の生物に適用できるという事実によるものです。さらに、これらのアプローチは、マイクロアレイチップや完全なゲノム配列などの先験的な遺伝資源を必要とせずに、ゲノムワイドな情報を提供します。しかし、NGS実験の生産性を最大限に高めるためには、RNAサンプリングの発生タイミングや組織特異性などの問題を含む実験デザインを慎重に検討する必要があります。さらに、これらの実験によって生成される大量のデータ(多くの場合、数億のDNA配列リード)を分析するために必要な技術的スキルは、特に課題であり、NGSアプローチの広範な実装を制限してきました。
侵略的で医学的に重要な蚊であるネッタイシマカの休眠の転写基盤に関する最近のRNA-Seq研究は、NGS技術を非モデル生物の複雑な生態学的適応の分子基盤を研究するためにNGS技術を成功裏に適用するために採用できるいくつかの実験プロトコルの有用な例を提供します8–10。A. albopictusは、アジア原産の非常に侵入性の高い種ですが、最近、北アメリカ、南アメリカ、ヨーロッパ、アフリカに侵入しました11,12。多くの温帯昆虫と同様に、A. albopictusの温帯個体群は、光周期性休眠と呼ばれる一種の休眠状態に入ることにより、冬を生き延びます。A. albopictusでは、蛹と成体の雌が短い(秋の)日の長さにさらされると、胚学的発達が完了する休眠卵が産生されますが、卵の絨毛膜内のファレート幼虫は発育停止に入り、卵は孵化刺激に抵抗性になります15–17。休眠卵子は、非休眠卵子よりも乾燥抵抗性5,18であり、総脂質19を多く含んでいます。したがって、A. albopictusの光周期的休眠は、温暖な環境で冬の過酷な条件を生き抜くために不可欠な、母性制御された適応的な表現型の可塑性です。広範囲の昆虫20,21における光周期的休眠の生態学的意義はよく理解されているにもかかわらず、この重要な適応の分子基盤は、どの昆虫でも十分に特徴付けられていない22。A. albopictusのように、ファレート幼虫の段階で胚の休眠を経験する生物では、母親が受信した光周期シグナルがどのようにして子孫に伝わり、胚発生の過程で持続してファラテの幼虫の段階で停止を引き起こすのかを理解することは、特に切実な課題です。
このプロトコルは、A. albopictusの光周期的休眠の転写成分を解明するために行われるNGS実験(トランスクリプトームシーケンシング)のための蚊の飼育、実験デザイン、バイオインフォマティクス分析について説明しています。このプロトコルは、A. albopictusの休眠の追加研究に使用でき、卵の休眠23を受ける他のネッタイシマカなどの他の密接に関連する種の休眠を調査するために適応させることができ、また、より一般的には、NGSアプローチを使用して任意の昆虫の複雑な適応の転写基盤を研究することに関連しています。
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二A. 1.幼虫飼育成体までヒトスジシマカグループ
交尾と産卵を可能にするために大人の2.メンテナンス
3.血液供給
4.産卵を刺激
5.収集して保存卵
卵/ pharate幼虫から7 RNA抽出
ontent ">注:層流フード内での使用にTrizol。8. RNAシーケンシング
9. lllumina読むクリーニング
メモ:図2は、このプロトコルのバイオインフォマティクス部分をまとめたもの。このプロトコルのバイオインフォマティクスのセクションで使用されているすべてのプログラムやリソースの完全なリストについては、 表1を参照してください。でさらに、補足ファイル1は、以下のバイオインフォマティクスプロトコルの各ステップのためのコマンドラインの例が含まれています。
10.デジタル正規化
11. デ·ノボトランスクリプトームアセンブリ
12.アセンブリ評価
組み立てトランスクリプトームの13注釈
14.マップRSEM 34(表1)を用いて総会に読み込みます
15.ディファレンシャル発現解析
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つの代表RNAサンプルの蛍光測定は、約2000塩基( 図1A、B)2つのバンドを示した。昆虫28SリボソームRNAを容易に短時間加熱または水素結合35を破壊する薬剤によって破壊された水素結合によって一緒に保持された2つのポリヌクレオチド鎖から構成されている。得られた2つの成分は、18SリボソームRNAとほぼ同じ大きさである。第二のRNAサンプルは、分解( 図1B)の高いレベルを示した。
Aの代表的なグループの光周治療レプリケート間のいくつかのバリエーション( 表2)があったものの、 ヒトスジシマカ蚊は、長日飼育蚊における短日飼育蚊の高い休眠発生率、及び低休眠発生率をもたらした。例えば、SD2、残りの反復( - 97.67パーセント87.18パーセント)よりも低い(80%)休眠発生率を示している複製する。この複製はまた、最小のSAMPLを持っていたメールサイズ、それは正確な結果を得るために脇休眠測定用卵(> 15...
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このプロトコルは、Aのphotoperiodically誘起休眠による差次的に発現する遺伝子を発見するための方法を提示ヒトスジシマカ 。光周休眠応答に焦点を当てた人のため特に - プロトコルは、それが一意に初心者のユーザーがアクセス可能な分子生理学プログラムのすべての実験的な側面を作るために蚊の飼育とバイオインフォマティクス技術を組み合わせたことで重要である。飼育ミスを識別することがしばしば必要である - - 既存の方法は、我々の知る限り、飼育プロトコルのように、多くの詳細を提供しないでも、彼らは、下流の成功生物情報分析が可能になります飼育段階における実験計画上の洞察を提供していますか。ここで紹介する方法は、Aのために最適化されてきたヒトスジシマカ 、一般的に次の1研究室の世代から6週間かかる特に飼育方法、。しかし、将来のアプリケーションでは、この方法は控えめに適合させることができる光周休眠23を示す他の蚊種に調整。さらに、一般的な実験デザインやバイオインフォマティクスワークフローは他のpolyphenismsの研究にも適用可能である。 <...
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著者らは開示するものは何もない。
この作業は、国立衛生研究所の助成金5R21AI081041-02とジョージタウン大学の支援を受けました。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| インキュベーター - Model 818 | Thermo-Scientific | 3751 | 120 V |
| 制御された環境室 | Thermax Scientific | N/A | Thermax Scientific Productsがカスタム仕様で建設したウォークイン制御環境室です。インキュベーターのより大きな代替品。http://thermmax.com/ |
| クール蛍光灯 | フィリップス | 392183 | 4 W |
| ペトリ皿 100 mm x 20 mm | フィッシャー | 08-772-E | |
| 濾紙 20.5 cm | フィッシャー | 09-803-6J | |
| 9.5 L バケツ | プラスチック | Bway 製品 | http://www.bwayproducts.com/sites/portal/plastic-products/plastic-open-head-pails/117 |
| ユーティリティファブリック-蚊帳ホワイト | アン | 10173292 | http://www.joann.com/utility-fabric-mosquito-netting-white/10173292.html |
| 整形外科用ストッキングアル | バヘルス | 23650-040 | 製品番号081420 |
| 有機レーズン | ニューマンズオウン | UPC:884284040255 | |
| 産卵カップ(茶色) | フィッシャーサイエンティフィック | 03-007-52 | この製品は、実際には琥珀色の125mlボトルで、上部を切り落としました。 |
| 再生ペーパータオル | 第7世代 | 30BPT120 | |
| モジュラーメイツ スクエアタッパーウェアセット | タッパーウェア | ||
| http://order.tupperware.com/pls/htprod_www/coe$www.add_items ガラスグラインダー | コーニングインコーポレイテッド | 7727-2 | これらのテンブルックティッシュグラインダーは、卵を割ってRNAをTRI試薬に放出します。 |
| TRI試薬 | Sigma Aldrich | T9424 | 組織50-100mgあたり1mlのTRI試薬を塗布します。コーション —この試薬は有毒です。 |
| TURBO DNAフリー | アンビオン/ライフテクノロジー | AM1907 | このキットは、従来のDNase処理とそれに続くフェノール/クロロホルムクリーンアップよりも大きな収率を生み出し、より簡単に使用できます。 |
| RNaseZap | Ambion/Life Technologies | AM9782 | ベンチの表面やRNAサンプルと接触する可能性のある機器にたっぷりと塗布してください。この溶液はわずかにアルカリ性/腐食性で、刺激を引き起こす可能性があり、飲み込むと有害です。 |
| 2100 バイオアナライザー | Agilent Technologies | G2939AA | 1つのチップに最大12個のRNAサンプルを保存できます。 |
| Hemotekメンブレン | フィーダーHemotek | 5W1 | このシステムは、同時に使用できる5つの供給ステーションを提供します。PS5パワーユニットと電源コードが含まれています。5つのFUIフィーダー+ミールリザーバーとOリング。プラスチックプラグ、Hemotekコラーゲン供給膜;温度設定ツール;およびプラグ抽出ツール。同社の郵送先住所は、Hemotek Ltdです。ユニット5ユニオンコート;アラン・ラムズボトム・ウェイ;グレートハーウッド;英国ランカシャー;BB6 7FD;電話番号: +44 1254 889 307. |
| デジタル温度計とプローブ | Hemotek | MT3KFU | MicroT3温度計とKFUプローブ。これは、各FUI供給ユニットの温度を設定するために使用されます。 |
| 鶏の全血、クエン酸ナトリウム | Pel-Freezの生物製剤 | 33130-1 | 血液の500 mlを凍結し、-80 °で20 mlのアリコートに保存した。Cは最長1年間。血液を室温で少なくとも1時間解凍してから使用してください。 |
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