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Research Article
Vadir López-Salmerón*1, Ann-Kathrin Schürholz*2, Zhenni Li2, Theresa Schlamp1, Christian Wenzl3, Jan U. Lohmann3, Thomas Greb1, Sebastian Wolf2
1Department of Developmental Physiology,Centre for Organismal Studies (COS) Heidelberg, 2Department of Cell Biology,Centre for Organismal Studies (COS) Heidelberg, 3Department of Stem Cell Biology,Centre for Organismal Studies (COS) Heidelberg
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
ここでは、我々 は生成を記述して形質転換シロイヌナズナのセットのアプリケーション線 3 主な分裂、茎頂や根の頂端分裂組織形成層で有効にする、組織固有の誘導式です。
誘導、組織固有の式は遺伝的摂動の時空間的ダイナミクスを研究するための重要かつ強力なツールです。エフェクターの式をドライブすることができます形質転換シロイヌナズナ行セットを生成しているクローン作成実績とベンチマークを行った LhGR システム (ここでは GR LhG4 と呼ばれる) 誘導式の柔軟かつ効率的な GreenGate 組み合わせることで、3 つの主要な植物の分裂で特定の細胞型の範囲でのカセット。このため、我々 はキメラ転写因子と表現のレベルの広い範囲にわたってタイトなコントロールを確保する同種pOp 型プロモーターに基づいて開発済みの GR LhG4 システムを選んだ。さらに、合成転写因子がアクティブ式ドメインを視覚化するpOp4 または pOp6プロモーターの制御下で ER ローカライズ mTurquoise2 蛍光レポーターはドライバーの行でエンコードされます。ここでは、ドライバーまたはエフェクター ラインを生成し、細胞型特異的発現の誘導および茎頂、根の頂端分裂組織とシロイヌナズナのひこばえに続いてできる方法を示すに必要な手順について述べる。使用するには、いくつかまたはすべてのドライバー ライン、1 つのコンテキスト特定効果かポップ合成プロモーターの制御下で複数の要因 (エフェクター) を 1 つのエフェクターと複数間のクロスの F1 植物で急速に、たとえば評価できます。ドライバーの行。このアプローチは、VND7、細胞自律的に異所性の二次細胞壁形成を誘導することができる NAC 転写因子の異所性発現によって例証されます。
ポストゲノム時代における生物学の主要な制限は、特定の要因や遺伝的摂動のコンテキストの特定の役割を解読することです。関数の損失と利得の機能のアプローチなど遺伝的摂動構成では、プライマリとセカンダリの効果の違いを難読化、生涯適応プロセスのエンドポイント解析頻繁のみ許可します。さらに、コンテキストの特定の機能をマスクまたは遠い組織または開発の他の段階で大規模な効果によって希釈できます。また、極端な場合、致死することができます任意の機械論的な洞察力を妨げるもの。理想的には、これらの問題を回避するために、時間分解の方法で特定のセル型などの特定のコンテキスト内で急性の遺伝的摂動の効果を分析 1 つ。そのためには、誘導、細胞型特異的発現の遺伝学的ツール、必要な1です。与えられたエフェクターへの応答の時空間ダイナミクスの迅速な評価のため、リソースを提供するために我々 は定める GreenGate システム2 GR LhG4 システム3,の実証済みの有効性とクローン作成の容易さを結合した4,5,6。我々 は、LhG4 はよく特徴付けられる細胞の種類特定のプロモーター8の制御の下でラットのコルチコイド受容体 (GR)7のリガンド結合ドメインに融合キメラ転写因子を表現する行のセットを生成しています。GR ドメインは細胞質 HSP90 に拘束条件を安静時の転写因子の核外ままです。合成リガンド デキサメタゾン (Dex) の追加により、核移行が誘導される LhG4 は式カセット mTurquoise2 記者などの同種合成pOp 型プロモーターの制御下での転写を仲介して誘導後定義式のドメインを視覚化するドライバーの行に含まれます。 したがって、ドライバーの行技術的にまた含まれているエフェクタ カセット。したがって、たとえば、同じpOp 型プロモーターの制御下で興味の遺伝子とエフェクター カセットを運ぶライン ドライバーの行のセットの交差により、エフェクター表現の急性または長期的な結果を迅速に評価幅広い種類の細胞。
ここで、ドライバーとエフェクターの行を生成し、細胞型特異的発現が誘導し、茎頂や根の頂端分裂組織の形成に続いて方法を示して必要な手順を記述したプロトコルを提供します。シロイヌナズナ。力とこの方法の特異性を説明するためによく知られているトランスクリプション要因 VND7 異所萌出へ木部二次細胞壁肥厚を運転することができる利用9。シロイヌナズナの細胞幹デンプン鞘内異所性木部細胞の形成につながるpSCR10,11ドライバー ラインとpOp6:VND7エフェクター ライン間のクロスから F1 を治療します。
ドライバーとエフェクターの発現プラスミドを構築するために必要な大規模な DNA アセンブリの生成を容易にするには、方法2のクローン作成の迅速かつ効率的な GreenGate を使用しました。GreenGate クローニングは2エコ31I やその isoschizomer Bsaなどタイプ II 制限酵素に基づいています。これらの酵素はカット基本組成を変化させてオーバー ハングを生産、不斉認識サイトの下流。エコ31I を組み込むことによって/Bsa私制限サイト オリゴヌクレオチドと DNA 要素に特定の突出部分シーケンスの割り当て、モジュラー クローン作成を実現、大規模なアセンブリの生成を促進します。GreenGate フレームワークで DNA モジュールはアダプターとして機能し、その順序で組み立てられて A ~ F オーバー ハング シーケンスに基づいてカテゴリに分類されます。したがって、ご希望の商品を増幅するプライマーは選択したモジュール2 (図 1 a) に従ってする必要があります。内部エコ31I/Bsa私はサイトとシーケンスは GreenGate エントリと宛先モジュールと互換性がない、mutagenizing、なく低い効率を進むことが。また、サイト指示された突然変異誘発を使用してエコ31I を削除する/Bsa私遺伝子産物中のアミノ酸を変更するように注意して、制限のサイト。
ベクトルおよびモジュールは、非営利のリポジトリでは、Addgene (https://www.addgene.org) から入手できます。
1. GreenGate を使用してクローニング
2. シロイヌナズナ形質転換植物の世代
3.シロイヌナズナドライバー ライン トランス活性化の誘導
4.シロイヌナズナドライバー行記者式の画像。
GreenGate クローニングを介してドライバーとエフェクターの行の世代
クローニング システム GreenGate、GoldenGate のクローニングとBsaタイプ IIS の制限の endonuclease の使用に基づいて私またはその isoschizomerエコ31I。その不斉認識のサイトでオーバー ハングの基本組成から遠い酵素生成張り出しが自由にすることができます選択すると、基礎となるシステムのモジュールを形成します。PCR 生成した要素、たとえば、プロモーター、CD、または終端文字、各最初、モジュールを生成する制限のダイジェストのプロデュースのオーバー ハングに一致する指定されたエントリ ベクトルに挿入されます。Subcloning 後、一致するモジュール、通常六つの数、バイナリー デスティネーション ベクトルの構成要素のアセンブリの結果 GreenGate ligation の反作用のために使用されます。
ドライバーの線、組織固有のプロモーター (pTS)、GR LHG4 転写因子、 pOp6プロモーター、mTurquoise2 レポーターの dna 塩基配列を含んでいるモジュールは、N 末端のシグナルペプチドに融合し、C 末端 ER の保持信号以前2,8 (図 2) を説明するように、遺伝子組換え選択モジュールとさまざまなアダプタ モジュール ターミネータを融合しました。エフェクターが建設され、 pOp6プロモーターとエフェクター カセット、たとえば形質転換植物の選択 (図 2) の抵抗性遺伝子をエンコード モジュールと同様、興味およびターミネーターの遺伝子から成る。
ドライバーの行とのレポーター蛍光可視化誘導
Dex と誘導ルート内皮の細胞型特定 mTurquoise2 発現につながる (pSCR>> SP mTurquoise2 HDEL、図 3 a)、師部前駆体とひこばえ (pSMXL5>> SP mTurquoise2 HDEL 17、 図 3B) と茎頂で幹細胞 (pCLV3>> SP mTurquoise2 HDEL 18図 3)。
穂木のデンプン鞘細胞における VND7 のトランス活性化
トランス活性化のテストケースとして二次細胞壁マスター転写因子 VND7 融合 VP16 活性化ドメインは、自律的に二次細胞壁形成を誘導するために示されているエンコード エフェクターの行を生成します。misexpressed 8,9,19,20。
誘導の Dex や DMSO の 15 μ M またはモックの植物のいずれかで 1 つの治療の 5 日後, 茎切片はデンプン鞘における異所性木質化の可視化のために準備されました。木の組織に幹の強い親和性で Propidium ヨウ化を示しています。デンプン鞘細胞誘導デックス、試料が PI チャネルと細胞の強力な信号を示したモックではなく木部細胞 (図 4) で細胞壁の典型的な網状の肥厚を示します。

図 1。原則をクローニング GreenGate。A) 種類 IIS の制限エンドヌクレアーゼ、 Bsaのような私/エコ31I、非回文シーケンス (赤) を認識し、シーケンス (青) とは無関係に定義された距離の非対称カットします。エコ31I 'GGTCTC' を認識し、認識サイトの 2 番目ヌクレオチド下流からのカット、4 つ基本 5' 突出部分を作成します。システムのクローン作成 B) GreenGate は、六つの異なるエントリ ベクトルの pGGA000 pGGF000 とモジュラー システムに基づいています。これらのベクトルはアンピシリン耐性カセット (AmpR) を含み、 ccdBカセット並ぶ各エントリ ベクトル (例えば pGGA000 エントリ ベクトル) と 'GGTCTC'エコ31I 認識のための特定のアダプターのサイト。PGGA000 のエコ31I 消化は、 ccdBを解放し、pGGA000 固有の 4 塩基オーバー ハング (紺) を作成します。Insert1 は、'GGTCTC' と pGGA000 の特定のアダプターをかくまっているプライマーと pGGA000 に消化後に増幅されています。同じプロシージャの後に、他のモジュールが続きます。C) 最終 GreenGate 反応は、先のベクトル pGGZ001 と六つの入力ベクトルの pGGA000 pGGF000 のエコ31I 消化とキャスト先のベクトルにすべてのモジュールの同時結紮を兼ね備えています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 2。ドライバーとエフェクターの線で Dex 誘導 LhGR/pOp システムの概要です。ドライバーの行に組織特異的発現プロモーター (pTS) 制御ラット グルココルチコイド受容体 (GR) のリガンド結合ドメインに融合並進とそれによって防止、デックスの不在で合成転写因子 LhG4、式核移行。エフェクター ラインは、ポップの要素と最小限35Sプロモーターと TATA ボックスによって駆動される転写カセットを隠し持っています。ドライバーの行と Dex 誘導時に交差、GR LhG4 バインド記者カセットでポップ型の要素に、これらエフェクター モジュールの mTurquoise2 とエフェクターの転写を誘導します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 3。根、茎、およびサムの誘導ドライバー ライン。A) ドライバーの誘導ラインpSCR >>SP mTurquoise2 HDEL (50 μ M で発芽させた Dex) ルートとモックの治療。かかしプロモーター (pSCR) は、内皮、皮質/内皮初期における式 (CEI) および静止センター (QC) を仲介します。細胞は propidium ヨウ化 (PI) カウンター ステンド グラスです。スケール バー = 20 μ m. B) ドライバーの誘導ラインpSMXL5 >>SP mTurquoise2 HDEL (50 μ M Dex 溶液浸漬して 3 日後の可視化) の幹とモックの治療。SMXL5プロモーター (pSMXL5) は、ひこばえ幹細胞ドメインおよび師部前駆体における発現を仲介します。細胞は propidium ヨウ化 (PI) カウンター ステンド グラスです。スケール バー = 100 μ m. C) ドライバーの誘導ラインpCLV3 >>SP-mTurquoise2-HDEL (10 μ M、48 h) SAM で。CLAVATA3プロモーター (pCLV3) は、幹細胞ドメインにおける発現を仲介します。下の写真は、XZ と YZ 断面、誘導、模擬治療それぞれを表示します。細胞は propidium ヨウ化 (PI) カウンター ステンド グラスです。スケール バー = 20 μ m.この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 4。茎のデンプン鞘における異所性木質化の。A) 異所性木質化はドライバーのラインの Dex 誘導後 5 日間見られるpSCR >> VND7 VP16茎。かかしプロモーター (pSCR) は、茎でデンプン鞘細胞における発現を仲介します。左の画像は、PI チャネルと明視野、右図のみ PI チャネルの結合を示しています。B) モック コントロールはデンプン鞘細胞に信号を示しています。細胞は propidium ヨウ化 (PI) カウンター ステンド グラスです。スケール バー = 100 μ m。 PI 蛍光は偽色葉緑体中のグリーンの自己蛍光はすべてのイメージの赤。白い矢印は、デンプン鞘細胞をポイントします。左の画像は、PI チャネルと明視野、右図のみ PI チャネルの結合を示しています。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
| モジュール | 5' 突出部分 | 通常のを使用 | 3' 突出部分 |
| A | ACCT | プロモーター | AACA |
| B | AACA | N 末端タグ | GGCT |
| C | GGCT | コーディング シーケンス | TCAG |
| D | TCAG | C 末端タグ | CTGC |
| E | CTGC | ターミネーター | ACTA |
| F | ACTA | 抵抗カセット | GTAT |
プライマー デザインのために使用される表 1: オーバー ハング
著者が明らかに何もありません。
ここでは、我々 は生成を記述して形質転換シロイヌナズナのセットのアプリケーション線 3 主な分裂、茎頂や根の頂端分裂組織形成層で有効にする、組織固有の誘導式です。
我々 の研究室での仕事はドイツ研究振興協会 (DFG) によってサポートされている助成金ヲ 1660/6-1 (南西) におよび GR 2104/4-1 (T.G.) と (TG および J.U.L) に SFB1101 と欧州研究評議会によってコンソリ データ付与 (PLANTSTEMS 647148) T.G. 南西は DFG を通じて助成を 1660/2 エミー賞ネーター的な団体を通してサポートされています。
| Ampicillin | Carl Roth GmbH + Co. KG | K029.1 | |
| ATP | Sigma-Aldrich | A9187 | |
| Chloramphenicol | Sigma-Aldrich | C1919 | |
| カラム精製 | Qiagen | QIAquick PCR Purification Kit (250) | |
| イメージング用培養チャンバー | Sarstedt AG & Co. KG | 1ウェル組織培養チャンバー、カバーガラス上II | |
| デキサメタゾン | Sigma-Aldrich | D4903 | |
| DMSO | Fisher Scientific, UK | D139-1 | |
| Eco31I | サーモフィッシャーサイエンティフィック | FD0294 | |
| 注射カニューレ (0.30 x 12 mm, 30 G x 1/2) | Sterican, Braun | ||
| Kanamycin | Carl Roth GmbH + Co. KG | T832.2 | |
| ライカ TCS SP5 CLSM, HCX PL APO ラムダ ブルー 63x 水浸 objectiv | ライカ, ヴェッツラー, ドイツ | ||
| MS 中 | Duchefa, Haarlem, Netherlands | M0221.0050 | |
| Nikon A1 CLSM, Apo LWD 25x 1.1 NA 水浸対物レンズ | ニコン, 港区, 東京, 日本 | ||
| ペトリ皿 35/10 mm | Greiner Bio-One GmbH, ドイツ | 627102 | |
| ペトリ皿60/150 mm | Greiner Bio-One GmbH, Germany | 628102 | |
| ペトリ皿 120/120/17 | Greiner Bio-One GmbH, Germany | 688102 | |
| Plant agar | Duchefa, Haarlem, Netherlands | P1001 | |
| Plasmid extraction | Qiagen | QIAprep Spin Miniprep Kit | |
| Propidium iodide (PI) | Sigma-Aldrich | P4170 | |
| Razorblade | Classic, Wilkinson Sword GmbH | 7005115E | |
| 反応管 | Sarstedt AG & Co. KG | 72.690.001 | |
| Silwet L-77 | Kurt Obermeier GmbH & Co. KG, Bad Berleburg, Germany | ||
| Spectinomycin | AppliChem GmbH | 3834.001 | |
| 分光光度計 | Thermo Fisher Scientific | NanoDrop 2000c | |
| スクロース | Carl Roth GmbH + Co. KG | 4621.1 | |
| スルファジアジン | Sigma-Aldrich | S6387 | |
| テトラサイクリン | AppliChem GmbH | 2228.0025 | |
| T4 リガーゼ 5 U/µl | サーモフィッシャーサイエンティフィック | EL0011 | |
| T4 リガーゼ 30 U/µl | サーモフィッシャーサイエンティフィック | EL0013 |