cDNA의 직접 intranuclear 주사 후 mitotic 세포에 대한 효과적인 transfection 기술입니다. 이 방법은 하나 또는 여러 개의 cDNA 구조에서 heterologous 단백질 표현의 높은 수준을 제공하고 단일 셀 assays의 다양한 생리학 관련 환경에서 공부하는 단백질 기능을 수 있습니다.
방법 논문
cDNA의 직접 intranuclear 주사 후 mitotic 세포에 대한 효과적인 transfection 기술입니다. 이 방법은 하나 또는 여러 개의 cDNA 구조에서 heterologous 단백질 표현의 높은 수준을 제공하고 단일 셀 assays의 다양한 생리학 관련 환경에서 공부하는 단백질 기능을 수 있습니다.
기본의 연결을 세포 문화는 그들이 영원히 세포 라인에 비해보다 생물학적으로 관련 시스템을 나타내는 이후 단백질 기능을 연구하기 위해 귀중한 도구입니다. 그러나, 기본 뉴런의 포스트 mitotic 자연은 electroporation 또는 화학적 - 중재 transfection과 같은 일반적인 절차를 사용하여 효과적인 heterologous 단백질 발현을 방지합니다. 따라서, 다른 기술은 효과적이 아닌 나누어 세포의 단백질을 표현하기 위해 채용해야합니다.
이 문서에서는, 우리는 dissociated 성인 동정 뉴런으로 cDNA 구성의 intranuclear 주사를 수행하는 데 필요한 단계를 설명합니다. 뉴런의 다른 유형에 적용되어이 기술은, 성공적으로 heterologous 단백질 발현을 유도하실 수 있습니다. microinjection 절차에 필수적인 장비는 세포, N 2 (g) 압력 전달 시스템에 연결된 cDNA 용액 가득한 유리 사출 pipet 및 micromanipulator을 시각화하기 위해 거꾸로 현미경을 포함합니다. micromanipulator은 pipet 팁로부터 cDNA 솔루션을 꺼낼 수 가압 N 2의 간단한 펄스로 microinjection의 pipet의 사출 움직임을 조정합니다.
이 기술은 다른 많은 transfection 방법과 관련된 독성을 가지고 일관된 비율로 표현되는 여러 DNA 구조를 가능하게하지 않습니다. 주입된 세포의 낮은 숫자는 물론 같은 electrophysiological 녹음 및 광학 이미징과 같은 단일 세포 연구에 적합 microinjection 절차를 만들지만, 세포 높은 transfection 효율의 큰 숫자를 요구 생화학 assays 적합하지 않을 수 있습니다. intranuclear microinjections는 장비와 시간 투자를 필요로하지만, 생리학 관련 환경에서 heterologous 단백질 표현의 높은 수준을 달성하는 능력이 기술에게 단백질 기능을 조사하기 위해 매우 유용한 도구를합니다.
주사 I. 준비
이 섹션에서는 뉴런의 핵으로 cDNA 주입하기 전에 이동해야하는 준비 단계를 설명합니다. 뉴런에 절연 절차는이 문서의 범위를 벗어나지만, 그것은 각각의 세포에 dissociated 뉴런을 가지고 있으며 (이것을 달성하기위한 유용한 정보에 대한 토론 참조) 35mm의 세포 배양 접시의 바닥 표면에 잘 준수하는 것이 중요합니다. 다른 뉴런의 다양한 잠재적으로 사용될 수 있지만 그들이 편리하게 이용할 수 있으며, 뉴런의 다수를 얻을 수 있기 때문에, 그러한 우수한 경추 신경 (SCG) 또는 지느러미 루트 신경으로 말초 신경은 해부 선호하고 있습니다. SCG 뉴런을 사용하는 추가적인 장점들은 세포의 비교적 동질적인 인구 것을하고 1,2,3,4를 잘 묘사.
주사에 대한 cDNA 플라스미드의 A. 준비
사출 pipets의 B. 제작
II. Intranuclear microinjection
십t ">이 섹션에서는 세부 뉴런의 핵으로 cDNA 주입의 과정. 기본 microinjection은 설정 프로세스를 시각화하기 위해 거꾸로 위상 대비 현미경 (예 : 니콘 Diaphot TMD, 니콘, 멜빌, NY), micromanipulator를 (포함 예 pipet에서 cDNA 솔루션을 추방하기 위해 분사 pipet의 움직임과 압력 주입기 (예 : Eppendorf FemtoJet 익스프레스)를 제어할 수 Eppendorf 5171)가. micromanipulator에 압력 주입기를 연결 주사 중 후자의 두 프로세스의 동기화를위한 수 있습니다. 기타 옵션지만, 추천, 구성 요소가 장착된 비디오 모니터링 시스템 (CCD 카메라, Cohu 주식 회사, 샌디에고, CA, 흑백 비디오 모니터, 소니 주식 회사, 도쿄, 일본)가 있습니다.이 시스템은 주사에 대한 절대적인 요구하지 않습니다; 그러나, 흑백 모니터는 세포 핵의 개선 시각화를위한 높은 콘트라스트를 제공하며 긴 사출 세션 동안 더 편안하게 볼 수 경험을 제공합니다. 또한, 휴대용 컨트롤러를 작동하는 소프트웨어를 실행하는 노트북 컴퓨터에 세미 활용할 수 (자세한 내용은 토론 참조) 사출 과정을 자동화합니다.SCG 뉴런를 삽입하는 이상적인 시간은 3~6시간 이후 해리이다. 이 단계에서는 세포가 단단히 접시의 바닥에 붙어하고, 핵이 하나 또는 여러 개의 nucleoli (그림을 포함하는, 어두운 막과 중앙 둥근 organelle으로 위상 대비 현미경으로, 명확하게 볼 수 있습니다, 구형 아르 1A).
III. 대표 결과

그림 1 : 우수 자궁 경부 신경절 (SCG) 뉴런.
뉴런을 SCG의 위상 대비 영상 삼시간 후 분리 (A). 이 단계에서는 핵은 microinjection의 pipet 팁의 정렬 에이즈있는 명확하게 볼 수 있습니다. 핵은 단일 (왼쪽) 또는 여러 (오른쪽) 어두운 nucleoli와 뉴런의 중심에 나타납니다.
핵 (B)로 cDNA EGFP의 주입에 따라 뉴런 16 시간 SCG. 왼쪽, 위상 콘트라스트 조명 아래에 많이 신경을 SCG. 맞아, 성공적인 주사를 보여주는 하나의 신경 세포에서 EGFP 표현을 발생하는 동일한 뉴런의 epifluorescent 이미지.
화이트 규모 표시줄은 20 μm의 수 있습니다.

그림 2 : 전류를 통해 전체 세포 녹음 heterologously - 표현 G - 단백질 내심 신경을 SCG에서 K + (GIRK) 채널을 정류 결합.
GIRK 전류 (I GIRK)는 -140에서 -60 뮤직 비디오의 개최 가능성에서 40 뮤직 비디오에 200 MS 전압 램프 (중 삽입된 페이지) norepinephrine에 의해 내생 α 2 - adrenoceptors 중 다음과 활성화 (NE, 10 μm의)에 의해 evoked되었습니다 . 겹쳐 흔적 전에 (검은색)와 NE 혼자 (파란색) 또는 NE 중 하나의 응용 프로그램에 추가로 10 MM 바 2 + (적색) 후 동일한 신경 세포에서 녹음되고 있음을 나타냅니다. 점선 라인은 제로 현재 수준을 나타냅니다.
I GIRK, 포함된 외부 솔루션 (MM)를 130 NaCl, 5.4 KCl, 10 HEPES, 10 CaCl 2, 0.8 MgCl 2, 15 포도당, 15 자당과 NaOH로 pH의 7.4 조정 0.0003 TTX를 기록하십시오. 내부 녹음 솔루션 (MM)를 135 KCl, 11 EGTA, 1 CaCl 2, 2 MgCl 2, 10 HEPES, 4 MgATP, 그리고 코와 산도 7.2 조정 0.3 나 2 GTP를 포함.
현재의 부족이 uninjected SCG의 뉴런에서 NE의 존재에 전압 램프에 의해 elicited (A)는 SCG 뉴런은 내생 GIRK 채널을 표현하지 보여줍니다. NE (B, 왼쪽)에 노출되면 플라스미드 cDNA 인코딩 기능 GIRK 11 번 채널의 성공적인 주입은 전압 램프 중에 큰 전류에 상승을 제공합니다. G - 단백질 결합 수용체 작용제 (NE), 내면 정류 및 putative GIRK 채널 차단, 바 2 + (B, 오른쪽 붉은 추적)에 의해 전류 차단에 의해 활성화 : 해류가 GIRK 채널을 통해 전류의 전형적인 특성을합니다. 열고 채워진 동그라미가 나는 각각 잡고 정상 전류에 GIRK 나타냅니다. 하시기 바랍니다 여기를 클릭 그림 2의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다.
일반적인 문제가 발생하여 제안 :
언급했듯이 이전, 성공적인 핵 주사는 조직 문화 판에 점착 성의 세포를 필요에 따라 달라집니다. 주사의 시작을 연기 세포 분리 절차를 따라 몇 시간이 뉴런은 요리의 하단을 준수 할 수 있습니다. 또한, 0.1 MG / 고분자량 폴리 - L - 라이신 (시그마, 세인트 루이스, MO) 요리의 하단 표면에 뉴런의 에이즈 접착력의 ML과 코팅 요리.
DNA의 높은 농도를 삽입하려고 시도하는 특히 microinjection의 pipets의 차단은, 자주 문제가 될 수 있습니다. 플라스미드 DNA를 분리하고 정화 고품질의 분리 컬럼을 사용하고, (스핀 필터, 혈소판 튜브의 회전) 언급된 추가 정화 단계를 수행하면 이전에 주입하는 입자를 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 주사하는 동안 압력 주입기의 "깨끗한"함수는 (0.2 s에 대한 충분합니다) 사용할 수 있지만 그 문제가 해결되지 않으면, 새로운 사출 pipet을 사용해야합니다. microinjection의 pipets의 대부분이 사출 세션 동안 막힌 될 경우, 더 큰 개방과 microinjection의 pipet 도움말을 생산하는 유리 pipet의 풀러의 설정을 변경 고려하십시오.
핵 주사하는 동안 발생 또 다른 문제는 조직 문화 요리의 바닥 표면의 얼룩이다. 이 변화는 바로 깊이 이후 주사하는 동안 pipet 탐색이 고정되는 핵에 주입 pipet 팁의 타겟팅 정확성에 영향을 미칩니다. 따라서,이 Z 축 제한은 같은 접시 내에 주사하는 과정 중에 조정해야합니다. 조정이 필요한 때 명백한 것입니다 (이 핵 주입에 대한 표시 (핵이나 세포가 완전히 놓친 것입니다에 없음 흰색 깃털) 없다, 또는 사출 pipet 팁 가까이 접시의 바닥에 오는 될 세포 압축 혹은) 접시의 바닥에 pipet 팁을 충돌. 유리 - 복제 실린더가 (. OD 10mm, 캣 번호 2090-01010, Bellco 유리, 바인랜드, 뉴저지)보다 작은 밀폐된 공간에서 그들을 제한하는 뉴런의 도금을하는 동안 사용할 수 있으므로 이동하는 데 필요한 거리를 최소화 주사 사이 사출 pipet. 이러한 복제 실린더는 microinjections를 수행하기 전에 제거됩니다.
기술의 단점 :
Intranuclear microinjections은 기술적으로 인내와 운영자가 수동 손재주의 높은 수준을 요구하는, 요구하고 있습니다. 이 기술 능력, 다른 기술과 마찬가지로, 연습과 함께 제공됩니다. 그러므로, 그것은 실제 실험을 시도하기 전에 혼자 리포터 유전자의 핵 주사 연습 좋습니다. 더 사출 과정을 돕기 위해, 그것은 컴퓨터 프로그램에 micromanipulator과 압력 주입기의 단계를 통합하는 것이 가능해 질 수 있습니다. 이러한 이고르 프로 (WaveMetrics, 레이크 오스 베고, OR)와 같은 프로그램은 (대한 6,7,8 참조 microinjection 설정을 저장하고 반 자동화 사출 과정 다기능 컨트롤러 (ShuttlePro, 컨투어 디자인, 윈더험, NH) 프로그램에 활용할 수 세부 사항).
intranuclear microinjection 기법의 또 다른 단점은 낮은 성공률이다. 시도 핵 주사의 약 10-20% 단백질 표현식로 이어집니다. 이 효율이 표현 세포의 많은 예를 들어, 전기 생리학, 다양한 생화학 assays이 충분하지 않을 수 있습니다 필요하지 않은 애플 리케이션을위한 충분히있을 수 있습니다 반면.
기술의 응용 :
그 결점에도 불구하고, DNA의 intranuclear microinjection은 heterologously 뉴런의 단백질을 표현하는 매우 유용한 기술입니다.
단백질 표현의 높은 수준 때문에 주사, 유전자 전사, 그리고 핵의 plasmids 긴 안정성을 조절 높은 활성 CMV 프로 모터 동안 핵에 출시 plasmids의 다수의 핵 microinjections 함께 얻을 수 있습니다. 표현 이상의 단백질은 단백질 heterologous 높은 수준의이 내생 단백질을 압도하는 데 필요한 지배 - 부정적인 실험에 특히 유용합니다. intranuclear 주사의 또 다른 장점은 여러 구성을 주입 때 핵으로 cDNA 구성의 일관성 비율을 제공하는 능력입니다. 다른 transfection 방법으로, 그것은 reproducibly 같은 접시 이내에 transfections 사이의 서로 다른 세포로 구성 각 DNA의 동일한 비율을 소개하기가 어렵습니다. 핵으로 cDNA 솔루션의 직접 분사는 다양성의 원인을 제거하고 표현 단백질의 비율이 효과적으로 titered 수 있습니다.
전통 transfection 방법 때문에 transfection의 reag과 관련된 핵 9 화학 독성에 DNA의 낮은 정관의 사후 mitotic 세포의 제한된 효과를 가지고엔트 10. 핵 microinjections는 핵에 기계적으로 유전 물질을 도입하여 이러한 문제를 극복합니다. 이 기술이 더 관련되어 있지만, 기능적인 생물 학적 시스템에서 단백질의 효과를 연구하는 능력,이 기술의 힘드는 자연에 대한 보상보다, 내생 신호 경로와 함께 완료되었습니다.
동물의 모든 실험 절차는 애니멀 케어 및 사용을위한 건강의 지침 국립 연구소에 따라 수행되었다.
저희 실험실의 연구는 NIH의 교내 연구 프로그램, 알코올 남용과 알코올 중독에 국립 연구소에 의해 지원됩니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Ultrafree-MC 필터 유닛 | EMD Millipore | UFC30VV00 | Durapore PVDF 필터; 0.1 μm 공극 크기 |
| TE 완충액 | Quality Biological, Inc. | 351-010-131 | 10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8.0 |
| 마이크로-헤마토크릿 모세관 | Fisher Scientific | 22-362-574 | 비헤파린 처리 준비물: 100% 에탄올에 하룻밤 동안 담가 둡니다. 탈이온수로 3회 충분히 세척하고 오븐(95°C)에서 유리 제품을 건조 베이킹합니다. 다이아몬드 팁 스크라이버를 사용하여 세척된 헤마토크릿 관을 3-4 cm 길이로 자르고, 포셉으로 유리를 잡은 상태에서 화염으로 한쪽 끝을 밀봉합니다. 깨끗한 유리 비커에 보관하고 먼지가 쌓이지 않도록 덮어둡니다. |
| 원심분리기 | Eppendorf | 5417 R | 고정각 또는 스윙 버킷 로터 포함 |
| Microloader 20 μl 피펫 팁 | Eppendorf | 5242 956.003 | |
| 미세주입용 모세관 유리 | World Precision Instruments, Inc. | TW120F-4 | 필라멘트가 포함된 박벽관, 외경 1.2 mm, 내경 0.9 mm, 길이 100 mm |
| 화염/Brown 마이크로피펫 풀러 | Sutter Instrument Co. | P-97 | 백금-이리듐 박스 필라멘트 포함 (부품 번호 FB330B) |
| Nikon Diaphot TMD 도립 현미경 | Nikon Instruments | 진동 절연 테이블에 설치된 20x 및 40x 위상차 대물렌즈 | |
| 전하결합소자(CCD) 카메라 | Cohu Inc. | 6410 | |
| 비디오 모니터 | Sony Corporation | PVM-122 | 흑백, 9” 화면 |
| 미세조작 시스템 | Eppendorf | 5171 | |
| 미세주입 유닛 | Eppendorf | FemtoJet Express | |
| 미세주입 컨트롤러 | Contour Design | S-PROV2 | 프로그래밍 가능 멀티미디어 컨트롤러 |
| Igor Pro | WaveMetrics | Version 4.05A | S. Ikeda가 작성한 미세주입 컨트롤러 제어용 명령 프로그램 |