このプロトコルの目的は、熱ストレスに続いて、ショ ウジョウバエ 胚および画像核内アクチン棒集合体にローダミン共役球状アクチンを注入することです。
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このプロトコルの目的は、熱ストレスに続いて、ショ ウジョウバエ 胚および画像核内アクチン棒集合体にローダミン共役球状アクチンを注入することです。
このプロトコルの目的は、熱ストレスに続く生きたショウジョウバエメラノガスター胚に集まり、核内アクチン棒を可視化することです。アクチンロッドは、神経変性疾患を含むヒト病理に付随する保存された誘導アクチンストレス応答(ASR)の特徴である。以前は、ASRが形態形成の失敗と胚の発達の生存率の低下に寄与することを示した。このプロトコルは、イメージング、遺伝学および生化学に非常に適したモデルシステムにおけるアクチンロッドアセンブリおよびASRの基礎となるメカニズムの継続的な研究を可能にする。胚は回収され、注入のためにそれらを準備するためにカバースリップに取り付けられる。ローダミン共役球状アクチン(G-アクチンレッド)を希釈し、マイクロニードルに装填する。各胚の中心に1回の注射が行われる。注射後、胚は高温でインキュベートされ、核内アクチン棒は共焦点顕微鏡で視覚化される。光漂白(FRAP)実験後の蛍光回復はアクチン棒に対して行われ得る。細胞質中のアクチンが豊富なその他の構造も画像化することができる。我々は、G-アクチンレッドが内因性G-アクチンのように重合し、単独では正常な胚の発達を妨げないことを発見した。このプロトコルの1つの制限は、胚への重大な傷害を避けるために注射中に注意を払わなければならないということです。しかし、練習では、ショウジョウバエ胚にG-actinRedを注入することは、アクチンロッドを視覚化するための迅速かつ信頼性の高い方法であり、任意の遺伝子型のハエや低酸素症や酸化ストレスを含む他の細胞ストレスの導入で簡単に使用することができます。
このプロトコルは、誘導アクチンストレス応答(ASR)1を受けている熱ストレス胚における核内アクチン棒の集合体を可視化するためにG-アクチンレッドを注入する方法を説明する。我々は、胚において形態形成の破壊および生存率の低下をもたらすASRの研究を支援するためにこのプロトコルを開発し、成人のヒト細胞型は腎不全2、筋筋筋症3、アルツハイマー病およびハンチントン病4、5、6、7、8を含む病理に関連している。このASRは、ヒートショック9、10、11、酸化ストレス4、6、および異常ハンチンチンまたはβアミロイドオリゴマー化4、5、6、7、9、13、14、15、16を含む多数の細胞ストレスによって誘発される。ASRの特徴は、アクチン相互作用タンパク質のストレス誘発過活性化によって駆動される細胞質または影響を受ける細胞の核のいずれかに異常なアクチン棒の組み立てであり、Cofilin1、5、6、10。残念ながら、ASRに関する重要な知識のギャップは残っています。例えば、アクチン棒の機能は知られていない。私たちは、いくつかの細胞型の細胞質にロッドが形成される理由を理解していないが、他の人の核。また、ASRがストレスを受けている細胞や胚に対して保護的または不適応であるかどうかも明らかではない。最後に、コフィリンの過剰活性化やアクチンロッドアセンブリの根底にある詳細なメカニズムはまだ分かりません。したがって、このプロトコルは、生きたフルーツフライ胚の非常に難しい実験システムにおけるアクチンロッド形成およびダイナミクスを視覚化することによってASRを探査するための迅速かつ汎用性の高いアッセイを提供する。
生きているショウジョウバエ胚にG-アクチンレッドをマイクロインジェクトするプロトコルは、組織構築イベント中に正常な細胞質アクチン構造17のダイナミクスを研究するために最初に開発された。これらの研究では、G-アクチンレッド注射は、サイトカネシスまたは胃の17、18を含む胚の初期の発達過程に悪影響を及ぼさないことを発見した。その後、プロトコルを変更し、ASR1を受けている熱ストレス胚のアクチンロッドのイメージングを可能にするために、胚処理およびG-アクチンレッド注入を適応させる。G-アクチン赤注射以外の他の方法は、胚中のアクチンを視覚化するために使用することができる。これらの方法は、アクチンまたはウトロフィン-mCherry、ライフアクト、F-トラチンGFP、およびモージンGFPなどのアクチン結合タンパク質のドメインにタグ付けされた蛍光タンパク質(FP)を発現させることに依存している(19でレビュー)。しかし、これらのFPプローブを使用すると、いくつかのアクチン構造を安定または破壊する可能性があるため注意が必要であり、すべてのアクチン構造20に等しくラベルを付け、アクチンGFPの場合は、応力依存だけでなくアクチン濃度依存性のロッドアセンブリの分析に問題がある。したがって、G-アクチンレッドは、フライ胚のロッド研究のための好ましいプローブであり、胚の大きなサイズは、その容易な注射を可能にする。
このプロトコルのワークフローは、ショウジョウバエ胚21、22、23、24、25、26、27にタンパク質、核酸、薬物、および蛍光指標を注入するために使用されてきた他の確立されたマイクロインジェクション技術に似ています。しかし、ここでのG-アクチンレッドのマイクロインジェクションに続いて、胚は、ASRおよび核内アクチン棒集合体を誘導するために軽度の熱ストレスにさらされる。ハエや注入リグにアクセスできるラボでは、異なるストレスによる誘導や、異なる遺伝的背景での変調など、ASRに関する特定の研究ラインに対して、この方法を容易に実装し、適応可能にする必要があります。
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1. 胚コレクションカップとリンゴジュース寒天プレートを準備する
2. マイクロインジェクション用G-アクチンレッド の作業ストック溶液を準備する
注:この準備は、G-actinRedの5mg / mL作業ストックの2μLしか作らず、マイクロインジェクション技術に慣れていない場合は、ステップ3にスキップして、貴重な作業ストックを節約するために中性のpHバッファでマイクロインジェクションを練習することが有利です。ベンダーのG-actinRed の10 μgストックは、最大6ヶ月間、4°Cで乾燥剤の〜500 gの16オンススクリュートップジャーに元の包装に保管することができます。
3. 胚を収集し、注射用にマウント
4. アクチンロッド形成を促進するために、胚を注入し、熱する
注:すべての注入は18°Cの温度管理された部屋で行われる。
5. 共焦点顕微鏡による熱ストレス胚中の画像アクチン棒
6. 代替画像実験
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胚処理の概略的なワークフローを 図 1に示し、代表的な実験のタイムテーブルを 表 1に示します。良好な実験結果の推定は、注入された10個の胚ごとに、見られる胚の少なくとも半分が正しい発達段階にあり、損傷を受けておらず、32°Cの熱ストレスを伴う堅牢なASRを示すということです。 このASRは、 図2A( 右パネル)の胚の代表的な表面図像に示すように、核内アクチン棒の組み立てによって証明される。アクチンロッドは、核内のいくつかの向き(画像平面に平行または垂直)で現れ、いくつかの焦点面を通して画像化することができます。それに比べて、18°Cでインキュベートされたコントロール胚はアクチン棒を表示しない(図2A、左パネル)。 図2Bに示すように、ロッドを含む原子核のパーセントを定量化できます。また、FRAP実験はロッド(図2C)
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この方法の意義は、ショウジョウバエ胚21、22、23、24、25、26、27におけるマイクロインジェクションの確立されたプロトコルを利用して、ASRおよび付随するアクチンロッドアセンブリに関する新しい研究を可能にすることです。生きた胚にG-アクチンレッドを注入する主な利点は、ASRが様々な文脈下で研究できることである。将来の研究のために、これらの文脈は、変異型スクリーンの一部として他の遺伝子型の胚を注入するか、酸化ストレス4、32
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利益相反は宣言されていません。
著者らは、ソカック研究所でこの技術のパイオニアを助けたリリウ・ジェンとゼングイ・シューと、分析を支援したハサン・シーデの作品を感謝して認めている。この研究のための仕事はNIHからの助成金によって資金を提供される(R01 GM115111)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アデノシン三リン酸(ATP) | ミリポアシグマ | A23835G | G緩衝 |
| の成分 リンゴジュース、モッツ、64液量オン | モッツ | 014800000344 | リンゴジュースプレートの成分 |
| バクト寒天 | BD | 214010 | リンゴジュースプレートの成分 |
| 漂白剤、ピュアブライト殺菌剤、6.0%次亜塩素酸ナトリウム | KIKインターナショナル | 059647210020 | 胚の脱角化用 |
| 塩化カルシウム | ミリポアシグマ | C1016500G | Gバッファー |
| 細胞ストレーナーの成分, 70 μm | Falcon | 352350 | デコレーション胚の収集用 |
| 共焦点顕微鏡、LSM 880 34チャンネル、Airyscan | Zeiss | 0000001994956 | 核内アクチンロッドのイメージング用 |
| 乾燥剤 | Drierite | 24001 | 胚用 |
| 解剖顕微鏡、Stemi 508 8:1ズーム付きステレオスコープ | ツァイス | 4350649000000 | 寒天ウェッジ上に胚を配置するため |
| 解剖針、 | フィッシャーサイエンティフィック | 08965A | 天ウェッジ |
| ジチオスレイトール(DTT) | ッシャーサイエンティフィック | BP1725 | Gバッファーの成分 |
| 両面テープ、スコッチパーマネント、0.5インチx 250インチ | 3M | 021200010323 | 胚の接着剤を作るため |
| 胚収集ケージ | ジェネッシーサイエンティフィック | 59100 | 成虫のハエの飼育と胚の収集用 |
| 細い先端ピンセット、デュモントピンセット、スタイル5 | 電子顕微鏡科学 | 72701D | 寒天ウェッジ上の胚の配置用 |
| ガラスキャピラリー、ホウケイ酸ガラス、薄い1mm×0.75mm | ワールド・プレシジョンズ・インク | TW1004 | マイクロニードル用 |
| ハロカーボンオイル 27 | ミリポアシグ | マH8773100ML | 胚の水分補給用 |
| 加熱ステージインキュベーター | ツァイス | 4118579020000、4118609020000、4118609010000 | 共焦点イメージング用 |
| ラボ組織ワイパー、キムワイプ | キンバリー・クラーク | 34155 | ラボティッシュワイパー |
| 光学顕微鏡、インボトスコップ 40C 逆位相コントラスト顕微鏡、再生品 | ツァイス | 製造中止 | 注射顕微鏡 |
| メチル-4-ヒドロキシ安息香酸 | ミリポアシグマ | H36471KG | リンゴジュースプレートの成分 |
| マイクロインジェクター、FemtoJet4x | エッペンドルフ | 5253000025 | マイクロインジェクター |
| マイクロローダーチップ、epT.I.P.S. 20 μL | エッペンドルフ | 5242956003 | マイクロニードルの装填用 |
| マイクロマニピュレーターと注射ステージ x,y,zダイヤル付き 針調整用 | Bernard Instruments, Inc (ヒューストン、テキサス州) | カスタム | マイクロインジェクションを行うため |
| マイクロピペットプーラー、モデルP-97、フレーミング/ブラウン | サッター インスツルメンツ | P97 | 毛細管を引っ張ってマイクロニードルを作るため |
| 顕微鏡カバーガラス 24x50-1.5 | フィッシャーサイエンティフィ | 12544E | 胚のマウント用 |
| 顕微鏡スライド、ライラックカラーフロスト、洗浄済み、25 x 75 x 1mm | フィッシャーサイエンティフィ | 22037081 | 注射用胚のマウント用 |
| n-ヘプタン | フィッシャーサイエンティフィック | H3601 | 胚接着剤のコンポーネント |
| 対物レンズ、10x | ツァイス | 製造中止 | 注射顕微鏡 |
| 用10倍対物レンズ対物レンズ、C-アポクロマート 40x/1,2 W Korr.FCS | Zeiss | 4217679971711 40x 水対物レンズ 共焦点 | |
| 対物レンズ用, LD LCI Plan-Apochromat 25x/0.8 Imm Cor DIC M27 油、水、シリコーンオイル、またはグリセリン浸漬用 (D=0-0.17mm) (WD=0.57mm at D=0.17mm) | Zeiss | 4208529871000 | 25x 混合液浸対物レンズ 共焦点 |
| 対物レンズ, Plan-Apocrhomat 63x/1.40 Oil DIC f/ELYRA | Zeiss | 4207829900799 | 63x 共焦点用油対物レンズ |
| 絵筆、ロバート・シモンズ 表現 E85 尖った ラウンドサイズ 2 | Daler-Rowney | 038372016954 | 胚移植用 |
| ペーパータオル、クリネックス Cフォールドペーパータオル、白 | キンバリークラーク | 884266344845 | 吸い取り細胞ストレーナー用 |
| パスツールピペット、5 3/4 in | Fisher Scientific | 1367820A | 胚をオイルで覆うため |
| ペトリ皿、ガラス、100 x 20 mm | コーニング | 3160102 | 湿潤インキュベーションチャンバー用 |
| ペトリ皿、プラスチック、60 x 15 mm | VWR | 25384092 | リンゴジュースプレート用 |
| ピペット、エッペンドルフ リファレンス 0.5-10 μL | Eppendorf | 2231000604 | マイクロニードルピペットチップのローディング用 |
| 、xTIP4 250 μL | Biotix | 63300006 | カバースリップに胚接着剤を加えるため |
| カミソリ刃 | VWR | 55411050 | 寒天ウェッジ、テープ、ピペットチップの切断用 |
| ローダミン結合球状アクチン、ヒト血小板(非筋肉; 4x10 μg) | サイトスケルトン株式会社 | APHR-A | G-actin^Red |
| シンチレーションバイアル、20mL ガラスホウケイ酸、ポリエチレンライナーと尿素キャップ付き | フィッシャーサイエンティフィ | 033377 | 胚接着剤を作るため |
| スクリュートップジャー、16オン | ナルゲン | 000194414195 | 胚の乾燥用 |
| ステージマイクロメーター | 電子顕微鏡科学 602104PG | G-アクチン注射の量を校正するため | |
| スクロース | ミリポアシグマ | 840971KG | リンゴジュースプレートの成分 |
| ズマベース | ミリポアシグマ | T15031KG | Gバッファー |
| 酵母の成分、レサフレ酵母コーポレーション酵母、レッドスターアクティブドライ、32オン | レサフレ酵母コーポレーション | 117929157002 | 酵母ペーストの成分 |
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