Deze nieuw ontwikkelde fluorescentie gebaseerde technologie kan op lange termijn van de transcriptie van de circadiane klok genen in de suprachiasmatic kern (SCN) vrij bewegen muizen in real time en met een hoge temporele resolutie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Deze nieuw ontwikkelde fluorescentie gebaseerde technologie kan op lange termijn van de transcriptie van de circadiane klok genen in de suprachiasmatic kern (SCN) vrij bewegen muizen in real time en met een hoge temporele resolutie.
Deze techniek combineert optische vezel gemedieerde fluorescentie opnamen met de nauwkeurige levering van recombinante adeno-associated virus gebaseerd gene verslaggevers. Dit nieuwe en makkelijk te gebruiken in vivo fluorescence bewakingssysteem is ontwikkeld om het opnemen van het transcriptionele ritme van het klok gen, Cry1, in de suprachiasmatic kern (SCN) van vrij bewegende muizen. Om dit te doen, is een Cry1 transcriptie fluorescentie verslaggever ontworpen en verpakt in Adeno-associated virus. Gezuiverde en geconcentreerde virus werd geïnjecteerd in de muis SCN gevolgd door het inbrengen van een optische vezel, die vervolgens werd vastgesteld op het oppervlak van de hersenen. De dieren waren keerde terug naar hun huis kooien en een 1-maand postoperatief herstel periode om voldoende verslaggever expressie. Fluorescentie werd vervolgens opgenomen in vrij verplaatsen van muizen via een in vivo monitoringsysteem dat werd gebouwd op onze instelling. Voor de in vivo opname-systeem, ging een 488 nm laser gepaard met een 1 × 4 beam-splitter die het licht in de vier uitgangen van de excitatie van de laser van gelijke macht verdeeld. Deze instelling ingeschakeld ons tegelijk opnemen van vier dieren. Elk van de signalen uitgezonden fluorescentie werd verzameld via een fotomultiplicator en een data-acquisitie kaart. In tegenstelling tot de vorige bioluminescentie in vivo circadiane klok opname techniek, deze fluorescentie in vivo opname-systeem mag de opname van de circadiane klok genexpressie tijdens de lichte cyclus.
Bij zoogdieren regelt de suprachiasmatic kern (SCN) van het hele lichaam circadiane ritme te coördineren van iemands reactie op exogene veranderingen in het milieu (bijvoorbeeld, licht, temperatuur, stress, etc.)1. De componenten van de klok van de kern bestaat uit Per1-3, Cry1-2, kloken Bmal1, en een centrale rol bij het reguleren van de circadiane klok van elke cel. Elke cel in de SCN bevat de transcriptionele activator, klok/BMAL1, die als een heterodimer fungeert voor het opwekken van de expressie van PER en huilen. De PER / CRY complex dan remt de functie van klok/BMAL1 om te vormen van een transcriptie-vertaling feedback lus waarmee ongeveer 24 h naar complete2,3.
Eerdere studies over de SCN hebben voornamelijk werkzaam voor de ex vivo SCN segment cultuur methode4,5,6 en, terwijl deze aanpak waardevolle informatie heeft verstrekt, zijn beperkingen ons vermogen om te hebben geremd het verkrijgen van gegevens betreffende de invloed van andere kernen van de hersenen op de SCN, evenals het effect van exogene stimuli (zoalslicht) op cellen die woonachtig zijn in deze belangrijke regio. In 2001 was Hitoshi Okamura de groep de eerste die de Bioluminescentie systeem in vivo monitor circadiane klok genexpressie gebruiken in de SCN in muizen7vrij te verplaatsen. Ken-ichi Honma de groep heeft doorgebracht de afgelopen jaren verdere ontwikkeling van de Bioluminescentie in vivo opname-systeem in de SCN8,9,10. Samen, hebben deze studies voorzien van onderzoekers de mogelijkheid om te controleren van de circadiane klok in constante duisternis of na een lichte puls. Echter omdat bioluminescentie ook dim te voorzien in continue monitoring tijdens de licht/donker cyclus, in combinatie met het feit dat licht het overheersende signaal nodig zijn voor de SCN-gemedieerde meevoeren van circadiane klokken11 is, is er toenemende vraag naar de ontwikkeling van experimentele methoden die overwinnen van de beperkingen die zijn gekoppeld aan bioluminescentie opname. Het huidige verslag beschrijft een fluorescentie-gebaseerd systeem dat werd gebouwd om te controleren van de circadiane klok van de SCN in vivo in vrij bewegende muizen. Deze easy-to-use methode toelaat continue monitoring tijdens de licht/donker cyclus en zorgt voor de lange termijn waarneming van de transcriptie van de circadiane klok genen in de SCN in real-time en hoge temporele resolutie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle procedures in dit protocol werden uitgevoerd met de goedkeuring van de institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) van het National Institute of Biological Sciences, Peking, overeenkomstig de bepalingen van de gouvernementele van China.
1. bouw van de Cry1 fluorescentie verslaggever
Opmerking: Vorige circadiane studies met behulp van de12van bioluminescentie systeem2,,13 zekering een circadiane promotor met een gedestabiliseerd luciferase (dLuc) voor het opwekken van ritmische dLuc expressie. Ontwikkeling van een verslaggever van de fluorescentie, werd gedestabiliseerd luciferase vervangen door gedestabiliseerd fluorescentie eiwit (dVenus) voor het opwekken van ritmische dVenus expressie. De generatie van de P (Cry1)-dVenus verslaggever is hieronder beschreven, de constructie waarvan momenteel wordt voorgelegd aan de Addgene en zal beschikbaar spoedig voor academisch gebruik.
2. productie van Adeno-associated Virus15
3. rAAV injectie en Optic Fiber invoegen in de volwassen muis SCN
4. in vivo Fluorescence signaal bewaking en gegevensverzameling
5. de gegevensanalyse en presentaties
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Fluorescentie verslaggever ontwerp van Cry1 was Toon in figuur 1A. Met behulp van de aanpak hierboven, 500 nL van rAAV-P (Cry1) - intron336 - Venus-NLS-D2 met succes werd geïnjecteerd in de SCN van een volwassen muis en robuuste Venus expressie (figuur 1B, 1 C) tentoongesteld. Fluorescentie signalen opgenomen onder 12h / 12h licht/donker (LD) (DD) donker/donker (Figuur 2
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
In tegenstelling tot ex vivo methoden, zoals segment cultuur4,5, RT-PCR16en in situ hybridisatie17, die vereisen dat de dieren worden gedood, de in vivo methode opnemen kunt onderzoekers bestuderen circadiane genexpressie in een levend dier. Als zodanig is deze technologie biedt de mogelijkheid om te evalueren van het effect van verschillende fysieke verstoringen (b.v., slaaptekor...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen conflicten van belang om te vermelden.
Wij danken de leden in het lab Zhang voor het verstrekken van discussies en leden in het lab Zhan te stimuleren om technische bijstand te verlenen. Dit onderzoek werd gesteund door subsidies 31500860 (met C.Z.) van het NSFC, 2012CB837700 (om E.E.Z. en C.Z.) van het 973 programma van de M.O.S.T. van China, en door financiële middelen van de gemeentelijke overheid van Peking. E.E.Z. werd gesteund door de Chinezen "Recruitment programma van Global Youth deskundigen".
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| KOD Plus Neo | TOYOBO | KOD-401 | Reagens |
| pVENUS-N1 | addgene | #61854 | Plasmid |
| pcDNA3.3_d2eGFP | addgene | #26821 | Plasmid |
| pAAV-EF1a-double floxed-hChR2(H134R)-mCherry-WPRE-HGHpA | addgene | #20297 | Plasmid |
| MluI | Thermo Scientific | FD0564 | Reagens |
| EcoRI | Thermo Scientific | FD0274 | Reagens |
| Gibson Assembly Mix | NEB | E2611s | Reagens |
| Lipofectamine 2000 | Thermo Scientific | 12566014 | Reagens |
| Spuitfilter | EMD Millipore | SLHV033RS | 0.45 µm |
| HiTrap heparin kolommen | gelifesciences | 17-0406-01 | 1 mL |
| Amicon ultra-4 centrifugale filter | EMD Millipore | UFC810024 | 100.000 MWCO |
| Benzonase nuclease | Sigma-Aldrich | E1014 | Reagens |
| Natriumdeoxycholaat | Sigma-Aldrich | D5670 | Maak voor elke batch een verse oplossing |
| muis stereotaxische apparaat | B&E TEKSYSTEMS LTD | #SR-5M/6M | Apparatuur |
| pentobarbital | SigmaAldrich | #1507002 | Reagens |
| muis stereotaxische apparaat | B&E TEKSYSTEMS LTD | #SR-5M/6M | Apparatuur |
| Waterstofperoxide oplossing | SigmaAldrich | #216763 | Reagens |
| Optische glasvezel | Thorlabs | FT200EMT | 0.39 NA, Ø200 µm |
| microsyringe pomp | Nanoliter 2000 Injector, WPI | Apparatuur | |
| keramische ferrule | Shanghai Fiblaser | 230 μm I.D., 2.5 mm O.D. | |
| Gene Observer | BiolinkOptics | Apparatuur |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.