$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Drosophila weefsels zoals het centrale zenuwstelsel bevatten een complex mengsel van celtypen. Dus, om cel-specifieke genexpressie profielen van Drosophila weefsels te analyseren, is het eerst nodig om een homogene populatie van specifieke cellen isoleren in voldoende hoeveelheden aan downstream-toepassingen mogelijk te maken. Werkwijzen om cellen te isoleren uit intacte weefsels omvatten laser-microdissectie en fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS) van gehele cellen. Hoewel FACS werd gebruikt om cellen en kernen isoleren van Drosophila embryo's en van Caenorhabditis elegans voor genexpressie en chromatine profilering 1-3, kan FACS en laser microdissectie moeilijk succesvol presteren in weefsels die sterk vermengd celtypes bevatten of die cellen bevatten met onregelmatige morfologie, zoals neuronen. Om deze moeilijkheid te overwinnen, kan kernen plaats cellen geïsoleerd uit specifieke celtypen en gebruikt voor daaropvolgende gene expressie profilering. Belangrijk microarray gebaseerde mRNA analyse met behulp van RNA monsters nucleaire toont algemeen vergelijkbare resultaten met die uitgevoerd met totaal RNA 4, 5. Bovendien genexpressie analyse met behulp van nucleaire RNA is met succes gebruikt om genexpressie in diverse organismen, waaronder C. elegans, Arabidopsis thaliana, Drosophila en mensen 4, 5 2, 3.
Verschillende benaderingen zijn onlangs beschreven voor het isoleren van specifieke populaties van gemerkte kernen van Drosophila weefsels die geschikt zijn voor genexpressie-analyse en / of chromatine immunoprecipitatie zijn. De partij isolatie van weefsel-specifieke chromatine voor methode immunoprecipitation (bits-chip) maakt gebruik van FACS om vaste kernen isoleren op basis van celtype specifieke expressie van de nucleaire-gelokaliseerde GFP 2. Deze aanpak is successfully gebruikt om de verdeling van histon modificaties en transcriptiefactoren met chromatine immunoprecipitatie van geïsoleerde kernen uit het mesoderm van Drosophila embryo 2 analyseren. Kunnen echter FACS-gebaseerde benaderingen minder geschikt voor het isoleren gemerkte kernen die slechts een klein deel van een gemengde populatie vanwege de toegenomen sorteren tijd nodig om geschikte nummers voor verdere toepassingen vinden vormen. Om deze beperkingen te overwinnen, hebben verschillende groepen affiniteit gebaseerde isolatietechnieken gebruikt voor kernen die gelabeld zijn met een specifiek epitoop in een bepaald celtype zuiveren. De isolatie van kernen gelabeld in specifieke celtypen (ONBESCHADIGDE) methode ontwikkeld voor Arabidopsis thaliana 6, 7 is onlangs aangepast voor gebruik in Drosophila 8. In deze methode wordt een envelop fusie-nucleair eiwit dat een substraat voor in vivo biotinylering is coexpressed de Escherichia coli biotine ligase BirA in bepaalde celtypes. Biotine gelabelde kernen kan vervolgens worden gezuiverd uit gemengde populaties met streptavidine gebaseerde affiniteit isolatie. Met deze benadering werden kernen succes gelabeld en geïsoleerd van het mesoderm van Drosophila embryo, waarin een envelop fusie-nucleaire eiwit werd tot expressie gebracht onder controle van een mesoderm-specifieke enhancer 8. De auteurs ook gegenereerd nucleaire envelop fusie-eiwitten die kunnen worden uitgedrukt in elk celtype onder controle van de regulerende sequentie Gal4, UAS 9. Deze benadering kan snel isoleren van deelverzamelingen van gemerkte kernen van gemengde populaties, maar vereist drie afzonderlijke transgene constructen en derhalve ongeschikt voor bepaalde genetische toepassingen. Onlangs is een aanpak beschreven waarbij SUN (S AD1 en UN C-84)-domein bevattende eiwitten die lokaliseren naar de binnenmembraan van de nucleaire envelop werden gelabeld metfluorescente eiwitten en expressie onder controle van de Gal4/UAS systeem 10. Kernen werden geïsoleerd in aanwezigheid van ionische detergens aan de buitenste membraan van de kern envelop te verwijderen en affiniteit-gezuiverd via magnetische partikels gekoppeld met anti-GFP antilichamen. Deze aanpak is succesvol gebruikt om kleine populaties van gemerkte kernen van specifieke neuronale subtypes in volwassen hersenen van Drosophila 10 isoleren.
Hier is een protocol voor isolatie van gemerkte kernen uit een gemengde populatie van cellen van Drosophila larven weefsel beschreven. Deze methode is onafhankelijk ontwikkeld, maar vergelijkbaar met de werkwijze beschreven door Henry et al.. 10 eerste benadering werden kernen gelabeld met een fluorescerend label dat tot expressie alleen in specifieke celtypen in Drosophila melanogaster de daaropvolgende isolatie van gemerkte kernen van gemengde populaties vergemakkelijken met een affiniteit gebaseerde benadering. Om kernen te etiketteren,de KASH (K larsicht / A nc-1 / S yn h omology) domein werd gebruikt. De KASH domein is een transmembraan domein dat lokaliseert naar de buitenste membraan van de nucleaire envelop, mede door interacties met SUN-domein-bevattende eiwitten in de perinucleaire ruimte 11. De C-terminale domein van KASH eiwitten zoals Drosophila Msp-300 en Klarsicht verankert deze eiwitten aan de buitenste kernmembraan, terwijl hun N-terminale domeinen wisselwerking met cytoskelet eiwitten zoals actine en microtubuli in het cytoplasma 12-14. Constructen werden gegenereerd waarin de KASH domein van Drosophila Msp-300 werd gefuseerd met het C-uiteinde van EGFP, onder controle van de regulerende sequentie Gal4, UAS in de pUAST-attB vector 15, 16. Met phiC31 plaatsspecifieke integratie, werden transgene vliegen gegenereerd waarin de UAS-EGFP :: Msp-300 KASH transgen is in het attP2 loci op chromosoom ingevoegd3L 17. De UAS-EGFP :: Msp-300 KASH vliegt kan worden gekruist met vliegen die de Gal4 driver drukken in een bepaald celtype, waardoor de gerichte expressie van EGFP op de buitenste kernmembraan in het celtype van interesse. Gemerkte kernen kan vervolgens worden gezuiverd uit gemengde celpopulaties met antilichamen tegen GFP gekoppeld aan magnetische korrels. In deze benadering is het gebruik van ionische detergens niet vereist omdat de EGFP tag gelokaliseerd aan de cytoplasmatische zijde van het buitenste kernmembraan en derhalve toegankelijk voor antilichamen.
Het hieronder beschreven protocol kan worden gebruikt voor het isoleren / verrijken-EGFP gemerkte kernen van specifieke celtypen in Drosophila larvale weefsels, de zuiverheid en opbrengst van geïsoleerde kernen kwantificeren, en nucleaire RNA extract voor kwantitatieve reverse transcriptie polymerase kettingreactie (qRT -PCR) analyse van genexpressie. De isolatie en zuivering van affiniteit-kernen (exclusief tissue dissectie) kan worden uitgevoerd in minder dan een uur. De resultaten worden weergegeven die gliale kernen succes kan worden geïsoleerd uit het larvale optische kwab en oog verbeelding schijf, en gebruikt voor daaropvolgende analyse van genexpressie. Verwacht wordt dat deze benadering bruikbaar voor de isolatie / verrijking van gemerkte kernen van embryonale en larvale weefsels waarin de doelcellen deze minder dan 5% van de totale bevolking is. Alle Drosophila voorraden en plasmiden die uit dit onderzoek zijn verkrijgbaar bij de auteurs op aanvraag.