核表面の拡散は、間見下がれの間に染色体の事象を研究するために不可欠なツールです。ゼブラフィッシュの精子から前相Iの間にマイオサイト染色体を調製し、可視化する方法を実証する。
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核表面の拡散は、間見下がれの間に染色体の事象を研究するために不可欠なツールです。ゼブラフィッシュの精子から前相Iの間にマイオサイト染色体を調製し、可視化する方法を実証する。
Meiosisは、性的生殖のためのハプロイドの解球を作成するために必要な重要な細胞プロセスです。モデル生物は、ペアリング、シナプス、適切な染色体分離を保証する組み換えイベントなど、マイオティックの前相中に起こる染色体事象を理解するのに役立っています。マウスは、これらのプロセスの根底にある分子メカニズムを理解するための重要なモデルであったが、このシステム内のすべてのマイオティック事象は人間のマイオーシスに類似しているわけではない。我々は最近、ヒト精子形成のモデルとしてゼブラフィッシュのエキサイティングな可能性を実証した。ここでは、染色体広がり製剤におけるマイオサイト染色体および関連タンパク質を可視化する方法について詳しく説明します。これらの製剤は、染色体構造の高解像度分析を可能にするという利点を有する。まず、成体ゼブラフィッシュから精巣を解剖し、続いて細胞解離、分解、染色体の広がりについて説明する。次に、蛍光インシトゥハイブリダイゼーション(FISH)による生声染色体タンパク質の局在を検出する方法について、免疫蛍光検出、および核酸配列を挙げる。これらの技術はゼブラフィッシュ系におけるマイオティッククロマチンアーキテクチャの細胞学的分析に有用なツールセットを含む。ゼブラフィッシュコミュニティの研究者は、これらの技術を迅速に習得し、生殖機能の標準的な分析に組み込むことができるはずです。
性的生殖は、2つのハプロイド・アプタの組み合わせを通して進行し、それぞれが体細胞の染色体補体の半分を運ぶ。Meiosisは、DNA複製の1ラウンドと染色体分離の2つの連続したラウンドを通じてハプロイドのアホテを生成する特殊な細胞分裂である。前相Iでは、相同染色体(ホモログ)は、対合、組換え、およびシナプス化を受けなければならないが、後者は、横断フィラメントによって架橋された2つの相同軸を含むシナプトン複合体の形成によって特徴付けられる、Sycp1(図1A、B)。これらのプロセスを適切に実行しないと、人間の流産の主な原因である異常の多い球体の生産につながる可能性があります1.組み合わせ、組換え、シナプスの間の協調に関する我々の知識は、酵母、C.エレガンス、マウス、ショウジョウバエなどの幅広い生物の研究によって促進されてきた2。相同染色体の組み合わせの一般的なプロセスは、分離が続くが十分に保存されているが、組換えとシナプス化への依存性とこれらのイベントの順序は異なります。
相同の組換えを開始するマイオティック二重鎖破断(DSB)形成は、レプトテンおよびシナプスの間に花束に集まったテロメアの近くで発生し、シナプスは3、4の直後に続く。DSB形成およびシナプス開始のこの構成はまた、ヒトにおける男性のマイオシスの特徴であるが、マウス5、6、7、8では、 ゼブラフィッシュがヒト精子形成のモデルとして役立つことを示唆している。ゼブラフィッシュのマイオーザ症を研究するいくつかの実用的な利点もあります。男性と女性の両方が成人期を通じてゲーム形成を受け、生殖腺は簡単にアクセスでき、何百もの子孫が単一の十字架から生成されます。さらに、胚は透明であり、外部的に発達し、これは、異常体素3、9による胚発生における収差の早期発見を容易にする。ゼブラフィッシュを使用することの欠点は、性的成熟度(約60日)に達するのが遅く、核表面に必要な物質の量は、その大きさに応じて〜10〜20匹の成虫動物から収集されなければならないということです。
マイオティック染色体広がり製剤は、マイオティック染色体ダイナミクスの主要なシグネチャを調べることができるので、すべてのモデル生物間で染色体ダイナミクスを研究するための重要なツールです。ゼブラフィッシュでは、マイオティックプログラムと核組織の進行の重要な側面は、魚3、4、9、10、12によるタンパク質および/または核酸の免疫蛍光検出のための抗体を用いて、ここで染色体拡散と呼ばれる核表面広がりを探査することによって解剖されてきた。実際、花束中のクラスター化テロメアの偏光局在化は、スプレッド製剤中に保存することができる(図1C)。最近では、ゼブラフィッシュの精子染色体を蛍光検出法や超解像顕微鏡法とともに用い、ゼブラフィッシュテロメアダイナミクス、相同染色体の組み合わせ、二重鎖破壊局在化、および主要なマイオティック遷移におけるシナプスの詳細な進行を解明した。ここではゼブラフィッシュ精巣の精子から発色広がりの染色体を調製し、続いて蛍光ペプチド核酸(PNA)プローブで染色し、染色体関連タンパク質の繰り返しテロメア配列と免疫蛍光検出を行う方法を紹介します。
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ゼブラフィッシュを含むすべての方法は、UCデイビスの機関動物ケアおよび使用委員会によって承認された倫理基準を使用して行われました。
1. 染色体の拡散手順
注: 次のプロトコルは、スライドごとに数百個のマイオティック核が広がる 4 ~ 6 枚のスライドを作成するように設計されています。使用される精巣の数は、魚の大きさによって異なります。受精後60日(dpf)で20匹、受精後6ヶ月(mpf)で15匹を使用することを期待してください。大きなゼブラフィッシュ(例えば、12mpf)の場合は10匹の動物で十分であるべきである。いくつかのマイオティック変異体(例えば、spo11-/-)の精巣は、やや小さい3になります。このプロトコルでは、1 つのテスト プールが 1 つのサンプルと見なされます。並列で4個以下のサンプルを用意することをお勧めします。
2. テロメアPNAプローブ染色
注:テロメア反復は、主要な鎖テロメア反復(CCCTAA)にハイブリダイズするフルオロフォア共役テロメアPNAプローブを使用して染色することができます。PNAプローブは中性のバックボーンを有し、陰電性DNAに対するハイブリダイゼーション親和性を高め、ほとんどまたは全くバックグラウンドを生じない。テロメア探査ステップはオプションです。抗体染色に進むために、ステップ2.2.2.で示された1x PBS中のスライドを再水和し、「一次抗体染色」に直接進む。
3. 抗体染色
注:既知のマイオティックタンパク質に対して育てられた抗体は、広がる染色体調製物における免疫蛍光検出に使用することができます。異なるフルオロフォアに結合した二次抗体は、一次抗体が異なる動物で飼育された場合に、複数のタンパク質を同時に染色することを可能にする。
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ゼブラフィッシュの精子拡散製剤を準備・可視化する方法を概説した。正しく実行すると、我々の手順は、よく広がり、重複しない核をもたらす。このような核を回収するには、適切な量の出発物質(すなわち、精巣)を有し、トリプシンおよび十分な数のDNase I処理において十分な時間の精巣を治療することが重要である。これらのスプレッドは、テロメアおよびマイオティックタンパク質に染色して、プロフェーズIの間にマイオティック進行を研究することができる。
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ここでは、ゼブラフィッシュ精巣から分離された精子から広がる核表面におけるテロメアおよび染色体関連タンパク質の位置を探査する方法について説明する。我々は、これらの方法が精巣の大きさに調整して他のテレオスト種の精子細胞の分析に適用可能であることを期待する。
ゼブラフィッシュのマイオティックタンパク質に対して抗体が少ないのに対し、ヒト(h)またはマウス(m)タンパク質に上げられた以下の抗体を用いて成功を収めています。我々の研究室では、シナプトン複合体(SC)の信頼できるマーカーとして機能した鶏のゼブラフィッシュSycp1タンパク質(zfSycp1)に対する抗体を上げましたが、このタンパク質は染色体が完全にシナプス化されている初期のジゴテンから後期パチテンにのみ存在します。ウサギ抗hSYCP3抗体は、レプトテンから後期パチテンにおけるSCの溶解までマイオティック染色体軸を検出するのに非常に信頼できるものでした(図1B,C)。特に、Sycp3によって定義された全長軸を有する古典的なジプロテン段階とS...
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著者たちは開示するものは何もない。
私たちは、原稿とアン・グエンに関するコメントに対するトレント・ニューマンとマスダ・シャリフィに感謝します。この作品は、S.M.Bに授与されたNIH R01 GM079115によってサポートされました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL遠心分離チューブ | いくつかの商用ブランドが利用可能 | ||
| 1.5 mL微量遠心チューブラック | いくつかの商用ブランドが利用可能 | ||
| 16%ホルムアルデヒド、メタノールフリー | ThermoFisher Scientific | 28908 | |
| 2 mL | 商用ブランドが利用可能 | ||
| 24 x 50 mm ガラスカバースリップ | コーニング | 2980-245 | |
| 24 x 60 mm ガラスカバースリップ | VWR インターナショナル | 16004-312 | |
| 50 mL 円錐形遠心分離管 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 363696 | |
| オートクレーブバッグ | いくつかの商用ブランドが利用可能 | プラスチック製のカバースリップを作るために使用されます。 | |
| ウシ血清アルブミン(BSA) | フィッシャーサイエンティフィック | BP1605-100 | 蒸留水で100mg / mlのストック溶液を調製します。 |
| セルストレーナー、100 & マイクロ;m | フィッシャーサイエンティフィック | 08-771-19 | |
| CF405M ヤギ 抗チキン IgY (H+L)、高度に交差吸着された | Biotium | 203775-500uL | 1:1000 |
| で使用 バージェス研究所で生成 | N/A | :100 で使用 | |
| Clostridium histolyticum | Sigma-Aldrich | C0130-500MG | |
| Coplin 瓶 | 数個利用可能な | ||
| DNase I、ウシ膵臓からのグレードII | ロシュ診断 | 10104159001 ダル | |
| ベッコのモディファイドイーグルミディアム(DMEM) | フィッシャーサイエンティフィック | MT10014CV | |
| デュモンNo.5鉗子 | ファインサイエンスツール | 11252-30 | 精巣の解剖には2つが必要です。 |
| Eppendorf Tubes, 5 mL | VWR International | 89429-308 | |
| Formamide | Fisher Scientific | BP228-100 | |
| ヤギ抗ニワトリIgY(H+L)二次抗体, Alexa Fluor 488 | ThermoFisher Scientific | A-11039 | 1:1000で使用 |
| ヤギ抗ニワトリIgY(H+L)二次抗体, Alexa Fluor 594 | ThermoFisher Scientific | A-11042 | 1:1000で使用 |
| ヤギの抗hDMC1 | サンタクルス | バイオテクノロジーsc-8973 | 私たちの手では機能しません |
| ヤギ抗ウサギIgG(H + L)交差吸着二次抗体、アレクサフロー488サー | モフィッシャーサイエンティフィック | A-11008 | 1:1000 |
| ギ抗ウサギIgG(H + L)交差吸着二次抗体で使用、アレクサフルーア594 | モフィッシャーサイエンティフィック | A-11012 | 1:1000 |
| ギ血清 | で使用Sigma-Aldrich | G9023-10mL | |
| ヘパリンナトリウム塩 | Sigma-Aldrich | H3393-100KU | |
| 湿度チャンバー | フィッシャーサイエンティフィック | 50-112-3683 | |
| ハイブリダイゼーションオーブン | VWR インターナショナル | 230401V (モデル 5420) | |
| インキュベーター シェーカー | ニューブランズウィック サイエンティフィ | ック モデル クラシック C25 | |
| KCl | フィッシャーScientific | P217-500 | |
| Kimwipes | Kimerbly-Clark Professional | 34155 | 湿度チャンバーに使用 |
| KH2PO4 | Fisher Scientific | P285-500 | |
| 顕微鏡 | いくつかの市販ブランドが利用可能 | 少なくとも~1.65倍の倍率が可能な標準的な顕微鏡で十分です。 | |
| 顕微鏡スライド | フィッシャーサイエンティフィック | 12-544-7 | |
| マウス アンチハムスターSCP3 | Abcam | ab97672 | 私たちの手では機能しません |
| マウス 抗hMLH1 | BD バイオサイエンス | 550838 | 私たちの手では機能しません |
| マウス 抗hRPA | グマ-アルリッチ | MABE285 | 私たちの手 |
| では機能しませんNa2HPO4 ·7 H2O | フィッシャー・サイエンティフィック | S373-500 | |
| NaCl | フィッシャー・サイエンティフィック | S271-3 | |
| Photo-Flo 200 solution | 電子顕微鏡 科学 | 74257 | |
| プラスチック・トランスファー・ピペット | 市販ブランドが利用可能 | ||
| PNA TelC-Alexa647 | PNA Bio Inc | F1013 | メーカーごとに準備の指示。 |
| PNA TelC-Cy3 | PNA Bio Inc | F1002 | 製造元の指示に従って準備します。 |
| ProLong Diamond 退色防止封入剤 | ThermoFisher Scientific | P36970 | |
| ProLong Diamond Antifade Mountant with DAPI | ThermoFisher Scientific | P36971 | |
| ウサギ抗hRPA | ベチル | A300-244A | 1:300 で使用 |
| ウサギ抗 hSCP3 | Abcam | ab150292 | 1:200 で使用 |
| ウサギ抗 hRad51 | GeneTex | GTX100469 | 1:300で使用 |
| クエン酸ナトリウム | フィッシャー・サイエンティフィック | S279-500 | |
| ショ糖 | フィッシャー・サイエンティフィック | S5-500 | |
| スーパーカットはさみ、30°C、角度、10cm | フィッシャー・サイエンティフィック | 50-822-353 | また、任意の小さなハサミを使用できます。 |
| シルガードキット | フィッシャーサイエンティフィック | NC9897184 | メーカーの指示に従って準備します。 |
| Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | 滅菌蒸留水で希釈して、20%の作業溶液を作ります。室温で保存してください。Triton X-100は、水で希釈すると沈殿物を形成します。沈殿物は一晩で溶解します。 |
| トリプシン | ワージントン 生化学 | LS003708 | |
| 鶏卵白からのトリプシン阻害剤 | Sigma-Aldrich | T9253-500MG | |
| Tween 20 | Bio-Rad | 170-6531 | 滅菌蒸留水で希釈して 20% の作業溶液を作ります。室温で保存してください。 |
| Vannas Spring Scissors - 4 mm (マイクロハサミ) | Fine Science Tools | 15018-10 |
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