이 프로토콜은 DNA/DOTAP 혼합물을 1일 된 제노푸스 라에비스 배아의 안구에 미세 주입하는 방법과 지각 중뇌에서 광학 축색 아버를 발현하는 개별 녹색 형광 단백질(GFP)을 이미지화하고 재구성하는 방법을 설명하는 것을 목표로 합니다. 그대로, 살아있는 제노푸스 올챙이.
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방법 논문
이 프로토콜은 DNA/DOTAP 혼합물을 1일 된 제노푸스 라에비스 배아의 안구에 미세 주입하는 방법과 지각 중뇌에서 광학 축색 아버를 발현하는 개별 녹색 형광 단백질(GFP)을 이미지화하고 재구성하는 방법을 설명하는 것을 목표로 합니다. 그대로, 살아있는 제노푸스 올챙이.
수생 개구리 제노푸스 laevis의 올챙이의 주요 시각적 투영은 신경 연결의 발달을 통제하는 기계장치를 공부하기위한 훌륭한 모델 시스템 역할을합니다. 레티노-tectal 투영의 설치 도중, 광학 축색은 눈에서 확장하고 그들의 표적 조직, 광학 tectum에 도달하기 위하여 두뇌의 별개의 지구를 통해서 탐색합니다. 일단 광학 축새가 tectum에 들어가면, 그(것)들은 tectum에 있는 표적 interneurons로 만들 수 있는 시냅스 연결의 수를 증가하기 위하여 기능하는 말단 아버를 정교하게 합니다. 여기서, 우리는 제노푸스 배아에서 녹색 형광 단백질(GFP)을 코딩하는 DNA를 발현하는 방법, 및 이득-기능 상실 유전자 구성, 광뉴런(망막 신경절 세포)을 발현하는 방법을 설명한다. 우리는 외인성 유전자가 광학 뉴런의 단 하나 또는 작은 수에서 표현되는 그래야 1 일 오래된 태아의 안구에 결합된 DNA/lipofection 시약을 마이크로 주입하는 방법을 설명합니다. GFP와 유전자를 태그하거나 GFP 플라스미드와 공동 주입함으로써, 변형 된 분자 신호를 가진 개별 광학 뉴런의 말단 축삭 아버는 며칠 후 살아있는 제노푸스 올챙이, 그리고 그들의 형태에 따라 그대로 뇌에서 직접 이미지화 될 수 있습니다. 정량화될 수 있습니다. 이 프로토콜은 생체 내에서 광학 축색 아버라이드의 개발을 뒷받침하는 세포 자율 분자 메커니즘의 결정을 가능하게 합니다.
신경계의 발달 도중, 시냅스 전 신경의 축세포는 그들의 표적 지역에 도달하기 위하여 두뇌의 다양한 지구를 통해서 탐색합니다. 축 삭 그들의 대상 조직을 침공 하는 때, 그들은 synaptic 대상 뉴런시 연결을 설정. 뉴런의 많은 모형에서, 축세포는 말단 가지 또는 아버1의정교하게 네트워크를 정교하게 하여 만들 수 있는 시냅스 연결의 수 그리고 공간 넓이 증가합니다. 수생 개구리 제노푸스 laevis의 올챙이의 레티노 tectal 투영은 말단 축삭 수목화 및 시냅스 연결성2,3,4의 근본적인 메커니즘을 검사하기위한 강력한 척추 동물 모델입니다. . 정상 및 변경된 분자 신호로 광학 축색 아버를 발현하는 개별 GFP는 그대로 관찰할 수 있으며, 살아있는 제노푸스 올챙이5,6,7,8. GFP를 단독으로 또는 소수의 광학 뉴런에서 전체 길이 또는 잘린 유전자 버전과 함께 표현하기 위해, 우리는 1 일 오래 된 제노푸스 배아의 안구에 DNA의 미세 주입 / 지질 을 포함하는 기술을 사용합니다9, 10. 이 기술은 원래 젊은 제노푸스 올챙이에서 광학 축색 경로 발견의 메커니즘을 연구하기 위해 개발되었으며, 이후 광학 축작의 기본 세포 자율 분자 메커니즘을 결정하기 위해 우리와 다른 사람에 의해 적용되었습니다 제노푸스 올챙이5,6 ,7,8,9,10의수료화 .
소수의 광학 뉴런에서 외인성 유전자를 발현하는 대체 기술은 X. laevis뿐만아니라 다른 모델 종에서도 개발되었다. 그러나, 이 접근의 각각은 제노푸스 태아의 안구부에서 DNA/lipofection 시약의 미세 주입과 비교될 때 도전과 한계를 제시합니다. 마우스에서, 트랜스제네시스는 소수의 광학 뉴런에서 유전자를 발현하는데 사용될 수 있지만, 형질전환 마우스의 생성은 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리고 형질전환 마우스는 종종 바람직하지 않은부작용(11)으로존재한다. 광학 뉴런에서 외인성 유전자를 발현하는 형질전환 제브라피쉬는 또한 초기 절단 단계배아(12)에플라스미드를 주입함으로써 생성될 수 있다. 그러나, 이러한 과정은 제브라피쉬유충(12)에서광학 뉴런에서 모자이크 패턴으로 유전자를 발현하기 위해 특정 프로모터의 복제를 요구한다. 형질전환 제브라피시의 광학 뉴런에서 외인성 DNA의 발현 빈도도 다소 낮습니다(<30%). DNA/리포좀 시약(30−60%)으로 미세주입된 제노푸스 올챙이와비교하면 12. 오보에서 전기천공은 또한 병아리13에서소수의 광학 뉴런에서 유전자를 발현하는 데 사용되어 왔다. 그러나, 이 절차는 광학 축사 arborization가 살아있는 병아리 배아에서 상연될 수 없기 때문에 광학 투영을 설치하는 기계장치를 완전히 특성화하는 것을 실패했습니다. 마지막으로, 몇몇 실험실은 제노푸스 올챙이14,15에있는 소수의 광학 뉴런으로 유전자를 트랜스펙트하기 위하여 전기천기를 이용했습니다. 그러나 전기포공은 제노푸스 배아의 안구에 DNA/지방 흡입 시약을 미세 주입하는 데 사용되는 것 이상으로 장비 및 프로토콜(자극기, 전극, 공간 및 시간적 파펄스 패턴)의 최적화가 필요합니다.
우리와 다른 사람들은 이전에 광학 축세포 arborization5,6을설치하는 세포 자율 신호 메커니즘을 결정하기 위해 제노푸스 배아의 안구에 DNA의 미세 주입 / lipofection의 기술을사용했습니다. 7명 , 8. 우리는 처음에 제노푸스 올챙이5,6에서광학 축색 아버화에서 Cadherin 및 Wnt 어댑터 단백질 β-카테닌의 기능을 해부하기 위해이 방법을사용했다. 한 연구에서는, β-카테닌이 α-카테닌 및 PDZ에 결합하는 것을 각각 생체 내에서 광학 축삭 아버를 시작하고 형성하기 위해 필요하다는 것을 보여주었다5. 제2 보고에서, 우리는 α-카테닌 및 GSK-3β에 대한 β-카테닌 결합 도메인이 복부 광학 축삭 아버의 투영 패턴을 반대로 조절한다는 것을입증했다 6. 최근에는 제노푸스 올챙이7에서광학 축색 아버의 형태학적 특징을 조절하는 Wnt 요인, 선종성 poliposis coli (APC)에 대한 역할을 확인했습니다. 개별 광학 뉴런에서 GFP와 함께 β-카테닌 안정성 및 미세소관 조직을 조절하는 APC의 N-말단 및 중앙 도메인을 공동 표현함으로써, 우리는 분기 번호에서 이러한 APC 상호 작용 도메인에 대한 공유및 뚜렷한 역할을 결정했습니다. 길이, 및 생체 내 축축아의 각도7. 또 다른 실험실은 제노푸스 올챙이8의광학 축색 아버에서 BDNF 수용체, TrkB에 의한 신호에 대한 세포 자율적 역할을 결정하기 위해 미세 주입/지질 주입 기술을 사용했다. 이 그룹은 생체 내 개별 광학 축아에서 지배적 인 음의 TrkB 교란 분기 및 시냅스 성숙의 발현을 보여주었다8. 전반적으로, 제노푸스의 지질 기술은 이미 네이티브 환경에서 광학 축색 분지에서 다른 유전자의 특정 역할을 조명했다.
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여기에 설명된 모든 방법은 투로 대학 캘리포니아의 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC)에 의해 승인되었습니다 (프로토콜 # TUCA003TE01X).
1. X. 래비스 배아 획득
2. DNA 플라스미드 를 준비하고 DNA / DOTAP 혼합물만들기
3. DNA/DOTAP로 미세 주사 바늘로 적재

그림 1: 미세 모세관 파이펫 이미지. 이미지는 주사 장치, 전(A)및 후(B)DNA /DOTAP로 채우는 미세 모세관 파이펫을 보여줍니다. 마이크로 모세관 파이펫(A,B)에서화살표, 플런저 끝을 엽니다. 닫힌 화살표, 미네랄 오일과 DNA / DOTAP 사이의 선은 채워진 미세 모세관 파이펫(B). 배율 표시줄 = 1mm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
4. 1 일 오래 된 제노푸스 배아의 눈부아에 마이크로 주입 DNA / DOTAP

그림 2: 미세 주입을 위한 안구 부 영역의 경계. 22/23 단계에서 X. laevis 배아의회로도(A)및 광현미경(B)은 미세 주사(빨간 하이라이트)를 대상으로 해야 하는 안구부 영역을 나타낸다. 배율 막대 = 1 mm. 패널 A는 Zahn 외18에서수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
5. GFP 표현 광학 축색 아버의 이미징 그대로, 살아있는 올챙이
참고: DNA에 감염된 올챙이가 발달 단계에 도달하면 46-47, 그들은 이미징을 위한 준비가 되어 있습니다.
6. 광학 축색 아목 형태의 재건 및 정량화
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이 문서에 설명된 프로토콜은 GFP를 발현하는 주입된 제노푸스 배아의 30-60%의 성공률을 산출합니다(단독으로 또는 추가 DNA 구성과 함께) 1~10개의 광학 축색아수목. 도 3에서,우리는 우리의 최근 출판 된 연구7에서그대로 제노푸스 올챙이에서 제어 및 돌연변이 광학 축색 아버를 표현하는 GFP의 대표적인 공초점 이미지를 보여줍니다. 이 연구를 위해, 우리는 APC (APCNTERM 및 APCβ-cat)의 두 개의 도메인 돌연변이체를 pCS2 플라스미드로 복제하고, 이 플라스미드를 pCS2-GFP 라벨링 플라스미드와 함께 1일 된 제노푸스 배아의 안구에 공동 주입하였다. 그림 4는 가지 수, 총 아버 분기 길이 및 분기의 평균 길이를 포함하여 대조군 및 APC 돌연변이 축색 아버의 재구성에 대한 몇 가지 정량적 측정 결과를 보여...
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이 기사에서는 단일 또는 소수의 광학 뉴런에서 외인성 DNA 구조를 표현하는 방법과 개구리 X의 살아있는 올챙이에서 정상 적이고 변경 된 분자 신호로 광학 축색 아버를 표현하는 개별 GFP를 이미지화하는 방법을 보여줍니다. . 라에비스. 우리는 또한 생체 내에서 캡처 한 이미지에서 광학 축색 아버를 표현하는 GFP의 형태를 재구성하고 정량화하는 방법에 대해설명합니다. 소수의 광학 뉴런에서 외인성 DNA 플라스미드를 발현하기 위해, 우리는 크리스틴 홀트의 실험실에서 처음 개발된 기술을 사용하여 DNA/지질 검사 시약 혼합물을 1일 된 제노푸스 배아의 아이버드 프리모르디아에 마이크로주사하여 광학을 연구했습니다. 젊은 올챙이9,10,19,20,
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저자는 공개 할 것이 없다.
우리는 우리의 연구를 지원하기위한 정골 의학의 투로 대학 캘리포니아 대학 감사합니다. 우리는 우리 실험실에서이 미세 주입 기술을 구현하는 데 도움을 준 실험실 (에스더 우, 그레고리 펭, 진 태건 진, 존 림)의 이전 학생들을 인정합니다. 제노푸스 배아의 이 DNA 미세 주사/지질 검사 기술이 처음 개발된 크리스틴 홀트 박사에게 감사드립니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 3.5" 마이크로피펫 | Drummond Scientific | 3-000-203 - G/X | |
| μ-manager 소프트웨어(버전 1.4) | Vale Lab | ||
| www.micro-manager.org CCD 카메라 | Scion Corporation | CFW-1312 M | |
| Chorulon(인간 융모성 성선 자극 호르몬) | AtoZ Vet Supply | N/A | |
| Cysteine | Sigma-Aldrich | 168149-100G | |
| DOTAP | Sigma-Aldrich | 11202375001 | |
| Dumont Forceps #5 | Fine Science Tools | 11250-10 | |
| Eclipse E800 epifluoresence microscope | Nikon | Objectives: Nikon Plan Apo 20x/0.75, Nikon Plan Fluor 40/0.75 | |
| GNU Image Manipulation Program (Version 2.10.10) | GIMP | ||
| Illustrator (2017 Creative Cloud) | Adobe | ||
| ImageJ (버전 1.46r) | NIH | ||
| Microfil | World Precision Instruments | MF 34G-5 | |
| Micromanipulator with universal adaptor and support base Drummond | Scientific | 3-000-024-R | |
| 3-000-025-SB | |||
| 3-000-024-A | |||
| 마이크로피펫 풀러 | 셔터 기기 | P-30 | |
| Miniprep Kit | Qiagen | 27104 | |
| 전동 z-스테이지 | 응용 과학 기기 | MFC-2000 | |
| Nanoject II 인젝터 | Drummond Scientific | 3-000-204 | |
| PowerPoint(버전 15.31) | Microsoft | ||
| Xenopus laevis 배아 | Nasco | LM00490 |
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