$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Programmering door Early Life tegenspoed
Scheiding van de moeder (MS) wordt uitgevoerd om de jeugd stress (ELS) te induceren in pups geleverd door timed-zwangere C57BL/6N muizen (postnatale dag 0 (P0) op de dag van geboorte).
- Individuele nesten worden in schone kooien (met verwarmingselement) voor 3 uur per dag van P1-10.
- Control (niet-ELS) pups blijven ongestoord in de moederlijke nest in.
- Pups zijn die door hun moeder tot het spenen (P21), waarna ze worden ondergebracht in geslacht gematchte groepen (3-5 muizen per kooi) onder standaard laboratorium huisvesting van dieren.
2. Isolatie en dissectie van hersenweefsel
- Muizen worden gedood op de gewenste leeftijd door cervicale dislocatie. Opmerking: omdat dit protocol gaat om een stress-paradigma, geen verdoving wordt gegeven voorafgaande aan cervicale dislocatie, om te voorkomen dat de normale fysiologische regulatie van stresshormonen. Schedels worden geopend enhersenen zorgvuldig verwijderd en onmiddellijk snel bevroren door onderdompeling in iso-pentaan-droogijs, alvorens te worden opgeslagen bij -80 ° C.
- Hersenen cryosectioned (10 urn dik) secties gemonteerd Superfrost glasplaatjes en gehandhaafd bij -20 ° C. Verwijzing naar een standaard muis stereotaxische atlas (bijv. Paxinos 6) wordt gebruikt om anatomische precisie te controleren en om opname van de regio van belang (bijvoorbeeld voor neuronen in de paraventriculaire kern te garanderen - PVN - verzamelen secties beginnen op het niveau van de rostrale PVN, bregma -0,75 tot -0,85).
- Secties worden gekleurd met cresyl violet tot de identificatie van de verschillende hersenstructuren te vergemakkelijken. Ponsen (0,8 mm) van de regio's van belang (bijv. PVN) worden verkregen door in loco microdissectie.
3. Nucleic Acid Extractie van Brain Ponsen
Optimaliseren van een protocol voor het gelijktijdig het extraheren van DNA en RNA van de kleine neuroanatomically gedefinieerde hersenen regionen bisulfiet en genexpressie analyses beschreven 7.
Opmerking: Gezien het feit dat RNA is minder stabiel dan DNA in de GTC-Buffer, raden wij aan de verwerking van RNA eerst. Het homogenaat gebruikt voor DNA zuivering kan worden bewaard bij kamertemperatuur (RT) in die tijd.
- Meng stoten met een pipet vortexer in 400 ul guanidiniumthiocyanaat (AV) buffer (4.5 M guanidinium thiocyanate, 2% N-lauroylsarcosine, 50 mM EDTA pH 8,25 mM Tris-HCl pH 7,5, 0,1 M beta-mercaptoethanol, 0,2% schuimwerend A) bij KT, langs een aantal keren door een injectiespuit (29g) (Figuur 2).
- Splits lysaat in gelijke delen, zowel RNA als DNA kan worden gewonnen tegelijkertijd of afzonderlijk, afhankelijk van bijzondere experimentele behoeften.
- Voor RNA-zuivering voeg 1/10 volume van NaOAc, een volume AquaPhenol (Appligene) (pH 4) en 1/2 volume chloroform isoamyl (24:1) aan lysaat. Vortex krachtig na elke stap enincuberen op ijs gedurende 10 minuten gecentrifugeerd (20 min bij 10.000 g bij 4 ° C), een gelijk volume van 70% EtOH aequous fase.
- Breng mengsel aan een RNA-spin-kolom (bijvoorbeeld Nucleospin RNA II van Macherey-Nagel) en het uitvoeren van on-column DNase-vergisting en wasstappen (volg de fabrikant protocol); elueer RNA in 25 ul H 2 O.
- Voor DNA-zuivering optimaliseren van een protocol van de Qiagen DNeasy bloed en weefsel Kit wordt gebruikt. Evenwicht lysaat met gelijke volumina van buffer AL en 100% EtOH, belasting op Spin kolom centrifuge (1 min bij 10.000 g bij kamertemperatuur) en doorstroming verwijderen.
- Voeg 500 ul Buffer AW1 met 5 pi RNAse (1 mg / ml) kolom en incuberen 10 min bij KT. Spin (1 min bij 10.000 g, RT) en gooi de doorstroming.
- Was kolom met 500 ul buffer AW2, gooi doorstroom en spin-droge lege kolom (1 min bij 15.000 g).
- Voeg voorverwarmde (70 ° C) Buffer AE en incubeer kolommen 10 min bij 70 ° C. Elueren door centrifugeren (1 min, 10.000 g), opnieuw toe te passen doorstroom en herhaal centrifugatiestap.
Gebruik een spectrofotometer om DNA-en RNA-concentraties te bepalen. Een typisch PVN punch opbrengsten ~ 600 ng DNA en ~ 400 ng RNA. Voor analyse van genexpressie door kwantitatieve PCR (qPCR), we meestal gebruik ~ 100 ng van RNA in de omgekeerde transcriptie reactie.
4. Bisulfiet Conversie
Natriumbisulfiet wordt gebruikt om niet-gemethyleerde cytosines converteren naar uracils. In tegenstelling, zijn gemethyleerde cytosines beschermd tegen conversie. Daarom zijn alle cytosines die worden gedetecteerd in de uiteindelijke volgorde van de bisulfiet PCR-amplicon vertegenwoordigen gemethyleerde cytosines.
Bisulfiet conversie leidt tot aanzienlijke DNA-degradatie die kan een beperkende factor zijn in de PCR-analyse. Optimale reactieomstandigheden die cytosine conversie maximaliseren verminderen DNA fragmentatie en handhaven enkelstrengs DNA ook bij lagere temperaturen kunnen worden bereikt metEpiTect bisulfiet Qiagen's Kit. In onze handen ~ 200 ng DNA gezuiverd uit micropunches een voldoende hoeveelheid uitgangsmateriaal voor de reactie bisulfiet.
Om verschillen in de efficiëntie van de omzettingsreactie te voorkomen, dient de hoeveelheid template DNA constant gehouden onder alle monsters verwerkt in een experiment. Daarnaast volgorde leest moeten worden onderzocht voor de conversie-efficiëntie door het onderzoeken van het percentage niet-omgezette niet-CpGs. Dit percentage moet hoger zijn dan 98%. Lagere waarden duiden op onvolledige of inefficiënt bisulfiet conversie en de onderliggende sequenties worden uitgesloten van de analyse.
5. Bisulfiet PCR
- Ontwerp bisulfiet sequencing primers die specifiek zijn voor bisulfiet omgezet DNA (zie bespreking); Methyl Primer Express-software ( https://products.appliedbiosystems.com/ab/ Nl / US / adirect / ab? Cmd = catNavigate2 & catid = 602121) zal helpen dit en helpen om een optimale gloeien temperaturen in pilot experimenten vast te stellen.
- Bereid PCR-Master-Mix (voor een reactie) als volgt:
2.5 ul PCR-buffer 10x
0,5 ul 10 mM dNTP
1 pi 10 uM voorwaartse primer
1 pi 10 uM reverse primer
0,125 ul Qiagen Hotstart Taq Plus
vullen tot 23 ßl met H2O
- Voeg 2 pi bisulfiet behandelde DNA reactie.
- Amplify met behulp van de volgende voorwaarden:
1 cyclus 6 min 95 ° C
45-50 cycli van 1 min. 95 ° C, 1 min bij optimale hybridisatietemperatuur 1 min 72 ° C
1 cyclus 5 min 72 ° C
Analyse 7 pi PCR product met behulp van agarosegelelektroforese de grootte van het amplicon controleren en resterende PCR-reactie voor de daaropvolgende ligatie met een commercieel verkrijgbare PCR sanering kit (zuiveren bijvoorbeeld Macherey-Nagel Nucleospin Extract). Bij additionele ongewenste PCR-producten worden verkregen, wordt zuivering op gel aanbevolen.
6. Bisulfiet Sequencing
Hoge resolutie DNA-methylatie profielen afgeleid uit enkele kloon metingen kunnen detecteren kleine veranderingen in DNA methylatie en nagaan welke regelgevende regio's die inspelen op de behandeling (milieu-programmering). De bisulfiet sequentie werkwijze omvat drie opeenvolgende stappen werken. Ten eerste zijn PCR producten verkregen door voorafgaande bisulfiet PCR geligeerd in een vector en omgezet in bacteriën. Ten tweede wordt kolonie-PCR van enkele klonen toegepast om de juiste grootte van het inzetstuk te bepalen. Ten derde worden positieve kolonie PCR's opgeruimd en onderworpen aan Big-Dye sequencing reactie. Na een clean-up stap worden de producten geëlektroforeerd op een capillaire sequencer.
6,1 ligatie en transformatie
Let op: We routinematig gebruik maken van de pGEM-T vector cloning kit (Promega). Onze ervaring is dat de kloneringsefficiëntie mate afhankelijk zijn van de insert te ligeren. Verschillende vectoren worden getest bij lage aantal recombinante klonen herhaaldelijk verkregen.
- Stel ligatie reactie:
5 pi 2x ligatiebuffer
1 pi pGEM-T Vector
1 pi T4-Ligase
3 pi opgeschoond PCR product
- Meng reactie van pipetteren en incubeer overnacht bij 4 ° C.
Opmerking: Ligatie kan ook worden uitgevoerd gedurende 1 uur bij RT ook. Om aantal recombinante klonen verhogen overnacht ligatie bij 4 ° C de voorkeur.
- Reiniging van ligatieproducten door ethanolprecipitatie:
- Voeg 1 pi glycogeen, 1 ul 3M NaAc en 25 pl 100% EtOH de ligatiereactie neerslag gedurende 1 minuut in vloeibare stikstof.
- Centrifuge (15,0000 g gedurende 30 minuten bij 4 ° C) en gooi supernatant.
- Was met 300 ul70% EtOH en gecentrifugeerd (15000 g 20 minuten bij 4 ° C), verwijderen supernatant en pellet bij kamertemperatuur droog (10 min).
- Resuspendeer pellet in 10 ul H 2 O.
6.2 Transformatie van ligatieproducten in electrocompetente bacteriën
- Precool elektroporatie cuvetten (1 mm breedte) op ijs en dooi hoeveelheid van elektrocompetente DH5a bacteriën op ijs.
- Voeg 45 ul DH5a bacteriën tot en met 10 ul opgeruimd ligatieproduct (zie hierboven) en over te dragen aan cuvette.
- Maak van bacteriën op 1,5 kV, 200 Ω, 15 uF en voeg 1 ml voorverwarmde SOB medium direct na de puls levering.
- Herstel bacteriën gedurende 1 uur bij 37 ° C, verdeeld 100 ul suspensie op LB / ampicilline bekleed met IPTG / X-Gal.
- Incubeer plaatjes gedurende een nacht bij 37 ° C.
6,3 kolonie-PCR
Let op: Colony PCR van enkele klonen wordt uitgevoerd om ervoor te zorgen dat de inserts zijnvan de voorspelde grootte. Vertraagde kleur ontwikkeling van de blauw / witte screening, ongewenste recombinatie gebeurtenissen tijdens ligatie, integratie van oligomere primerparen of ingekort PCR-producten kunnen dan immers leiden tot defecte sequencing resultaten. We routinematig gebruik van T7 en SP6 primers om gekloonde inserts versterken; deze aanpak leidt tot extra vector sequenties van ongeveer 150 bp. T7 primer wordt gebruikt in de sequentie reactie in een later stadium.
- Stel kolonie PCR-reactie in 96-wells plaat. Voor een reactie gebruikt:
3 pi 2,5 mM MgCl2
2,5 pl Taq 10x buffer
1,5 pi 10 mM dNTP
2 pi 2,5 mM T7 primer
2 pi 2,5 mM SP6 primer
1 pi Taq polymerase Fermentas
vullen tot 25 ßl met H2O
- Doseer 25 ul / putje van de master mix in elke well van een 96-wells plaat.
- Kies een positieve (wit) kloon van de plaat met pipetpunt en duik in PCR-reactie.
- Amplify met folde volgende voorwaarden:
1 cyclus 4 min bij 95 ° C
10 cycli 30 s bij 94 ° C, 30 seconden bij 56 ° C en 30 s bij 72 ° C
30 cycli 30 s bij 94 ° C, 30 seconden bij 48 ° C en 30 s bij 72 ° C
1 cyclus 5 min bij 72 ° C
- Plaats 5 pi kolonie-PCR op een agarosegel en bepalen reacties die de juiste insertgrootte bevatten.
- Kolonie PCRs die de gewenste amplicons worden gereinigd met behulp van een commercieel verkrijgbare kit (Nagel Machery Nucleofast).
6,4 Big-Dye terminator reactie en sequencing
- Bereid Master mix voor Big-Dye reactie. Voor een reactie gebruikt:
1 pi H2O
0,5 ul Big-Dye reagens
1,5 ul Sequencing buffer
- Breng 3 ul / putje in elk putje van een 96-wells plaat, aan elk putje toegevoegd 2 pi schoongemaakt kolonie-PCR product en uitvoeren reactie op een thermocycler met de volgende parameters:
1 cyclus 1 min bij 96 ° C
35 cycli van 10 seconden bij 96 ° C, 5 sec bij 50 ° C en 4 min bij 60 ° C
- De Big-Dye reactie wordt opgeruimd met behulp van een commerciële kit (Millipore Montage 96 Sequencing Clean-Up Kit) en verwerkt op een capillaire sequencer (bijv. ABI 3100 DNA).
- Sequenties worden geanalyseerd met behulp van de Biq Analyzer ( http://biq-analyzer.bioinf.mpi-sb.mpg.de/ ) of de online tool Bisma ( http://biochem.jacobs-university.de/BDPC/BISMA/ ) het afleiden van de methylering patroon van de onderzochte DNA (Figuur 4).
7. Representatieve resultaten
Om inzicht te krijgen in de invloed van ELS op de AVP expressie en methylatie status te verkrijgen, werden C57BL/6N muizen verwerkt volgens de workflow hierboven beschreven. Kortom, een groep C57BL/6N muizen was deubjected naar ELS, terwijl de controlegroep werd ongemoeid gelaten. De PVN en de supraoptische kern (SON) werden geslagen en DNA en RNA werden tegelijkertijd geïsoleerd van de enkele stoten. RNA werd reverse getranscribeerd en de niveaus van Avp transcripten werden gemeten door qPCR analyse en genormaliseerd op de expressie van HPRT en GAPDH housekeeping genen. DNA werd bisulfiet behandeld, geamplificeerd met primers specifiek voor de Avp versterker (figuur 4a) en de PCR producten werden gekloond en gesequentieerd. Ten minste 20 recombinante klonen uit elke muis / PCR werd geanalyseerd om methylering frequenties bepalen de CpGs in de PCR amplicon (figuur 4b). In vergelijking met controles, ELS leidden tot een significante hypomethylatie op CpG10, CpG12, CpG13 en Cpg14 van de AVP enhancer (p <0,05, n = 6-8 dieren) suggereert epigenetische markering van deze regelgeving regio door middel van vroege levenservaringen. In tegenstelling tot de PVN methylering vanDe AVP versterker werd niet beïnvloed door ELS in de Zoon illustreren weefsel specificiteit van epigenetische markering (Figuur 4c). Analyse van het DNA-methylatie status bij CpG10 en AVP expressie van genen in de controle dieren (n = 6) blijkt een negatieve correlatie te wijzen op een rol van DNA-methylatie in de fine-tuning van de AVP genexpressie (figuur 4d).

Figuur 1. Micropunches zijn verkregen uit ontleed hersenen van controle en de jeugd benadrukt muizen. Na DNA en RNA isolatie wordt genexpressie bepaald door qRT-PCR terwijl bisulfiet behandeld DNA wordt versterkt en gezuiverde producten worden gekloneerd in een geschikte vector identificatie van recombinant-klonen door blauw / wit selectie. Correct insert maten zijn gecontroleerd doorkolonie PCR voorafgaand aan het uitvoeren van Big-Dye reactie en verwerking op een capillaire sequencer. Methylatiepatroon worden gevisualiseerd door middel van passende software tools. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 2. Tijdlijn van DNA / RNA extractie naar bisulfiet sequencing.

Figuur 3. Workflow voor de gelijktijdige winning van DNA en RNA. De stempel van de hypothalamus kern paraventricularis, een klein Avp gen uiten gebied van de hersenen, wordt geplaatst in 400 ul GTA buffer, vortex tot verstoord en verder gehomogeniseerd door het passeren van een injectiespuit (29g). Het homogenaat wordt opgesplitst voor de zuivering van RNA en DNA. De splitsing kan 1:1 zijn of verschillende verhoudingen afhankelijkde bepaalde experimentele vraag. Homogenaten moeten worden verwerkt binnen een paar uur.

Figuur 4. CpG methylering op de AVP locus in 6 weken oud-controle en ELS dieren. (A) Regeling van de AVP en oxytocine genen georiënteerd staart aan staart-en gescheiden door de intergene regio (IGR). Exonen worden weergegeven door open (genummerde) dozen. De verdeling van CpG residuen wordt vermeld en grootte en de positie van de respectieve PCR-amplicon met CpG 10 tot CpG14 wordt gekenmerkt door een dikke lijn. (B) Methylering van de AVP enhancer in de PVN in de controle en ELS dieren (n = 6-8). (C) Methylering van de AVP enhancer in de Zoon in de controle en ELS dieren (n = 8-10). (D) Avp genexpressie werd gecorreleerdmet de methylatie van CpG10 (n = 6). Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .