Hier, laten we het proces van het creëren van een cellulaire elektrische spanning verslaggever zebrafish lijn om te visualiseren van embryonale ontwikkeling, beweging, en vis tumor cellen in vivo.
Method Article
Hier, laten we het proces van het creëren van een cellulaire elektrische spanning verslaggever zebrafish lijn om te visualiseren van embryonale ontwikkeling, beweging, en vis tumor cellen in vivo.
Bioelectriciteit, endogene elektrische signalering gemedieerd door ionenkanalen en pompen gelegen op de celmembraan, speelt belangrijke rol in het signaleren van processen van prikkelbaar neuronale en motorische cellen en vele andere biologische processen, zoals embryonale Developmental patronen. Er is echter behoefte aan een in vivo elektrische Activiteitencontrole in gewervelde embryogenese. De voorschotten van genetisch gecodeerde fluorescerende spanningsindicatoren (GEVIs) hebben het mogelijk gemaakt te bieden een oplossing voor deze uitdaging. Hier beschrijven we hoe maak je een transgene voltage indicator zebrafish met behulp van de gevestigde voltage-indicator, ASAP1 (versnelde Sensor van actie Potentials 1), als voorbeeld. De Tol2 kit en een promotor van de alomtegenwoordige zebrafish, ubi, werden gekozen in deze studie. We leggen ook de processen van Gateway site-specific klonen, Tol2 transposon gebaseerde zebrafish Transgenese en de procedure voor beginnende vis embryo's en vis tumoren met behulp van reguliere epifluorescerende microscopen. Met behulp van deze vis lijn, vonden wij dat er veranderingen van cellulaire elektrische spanning tijdens de embryogenese van zebravis en vis larvale beweging. Bovendien werd naar voren gebracht dat in een paar zebrafish maligne perifere zenuw schede tumoren, de tumor cellen waren over het algemeen gepolariseerde ten opzichte van het omliggende normale weefsel.
Bioelectriciteit verwijst naar het endogene elektrische signalering gemedieerd door ionenkanalen en pompen, gelegen op de celmembraan1. Ionische exchanges over de cellulaire membraan, en de gekoppelde elektrische potentiële en huidige wijzigingen, zijn essentieel voor de signalering van processen van prikkelbaar neuronale en motorische cellen. Bovendien, hebben bioelectriciteit en ion verlopen allerlei andere belangrijke biologische functies zoals energieopslag, biosynthese en transport metaboliet. Bioelectrische signalen werd ook ontdekt als een regulator van embryonale patroonformatie, zoals lichaam assen, de celcyclus en cel differentiatie1. Het is dus cruciaal voor het begrip van vele aangeboren ziekten bij de mens die uit de verkeerde regulering van dit type van signalering voortvloeien. Hoewel patch-clamp wijd verbeid gebruikt is voor het opnemen van de afzonderlijke cellen, is het nog steeds verre van ideaal voor de gelijktijdige bewaking van meerdere cellen tijdens de embryonale ontwikkeling in vivo. Spanning gevoelige kleine moleculen zijn bovendien ook niet ideaal voor in vivo toepassingen als gevolg van hun specifieke kenmerken, gevoeligheden en toxicities.
De oprichting van een verscheidenheid van genetisch gecodeerd fluorescerende spanning indicatoren (GEVIs) biedt een nieuw mechanisme om deze kwestie te overwinnen, en zorgt voor gemakkelijke toepassing te bestuderen van de embryonale ontwikkeling, hoewel zij oorspronkelijk waren bedoeld voor het toezicht op neurale cellen2,3. Een van de momenteel beschikbare GEVIs is de versnelde Sensor van actie Potentials 1 (ASAP1)4. Het is samengesteld uit een extracellulaire lus van een spanning-sensing domein van spanning gevoelige fosfatase en een circulair permuted groen fluorescent proteïne. Daarom, ASAP1 kunt visualisatie van cellulaire elektrische potentiële veranderingen (polarisatie: heldergroen; depolarisatie: donkergroen). ASAP1 heeft 2 ms op-en-off kinetiek en subthreshold potentiële verandering4kunt bijhouden. Dus, deze genetische tool zorgt voor een nieuw niveau van werkzaamheid in real-time bioelectrische bewaking in levende cellen. Verder begrip van de rol van bioelectriciteit in de embryonale ontwikkeling en vele menselijke ziekten, zoals kanker, zal nieuwe licht werpen op de onderliggende mechanismen, die is van cruciaal belang voor de behandeling van de ziekte en preventie.
Zebravis hebben bewezen een krachtige diermodel ontwikkelingsbiologie en menselijke ziekten waaronder kanker5,6te gaan studeren. Zij 70% orthologous genen delen met mensen, en ze hebben soortgelijke gewervelde biologie7. Zebravis bieden relatief gemakkelijk te onderhouden, de grootte van een grote koppeling van eieren, hanteerbare genetica, gemakkelijk Transgenese en transparante externe embryonale ontwikkeling, waardoor ze een superieur systeem voor in vivo imaging5,6. Met een grote bron van mutant vis lijnen al aanwezig en een volledig gesequenceerd genoom zorgt zebravis voor een relatief onbeperkt scala aan wetenschappelijke ontdekking.
Om te onderzoeken de in vivo real-time elektrische activiteit van cellen, profiteren we van de zebravis modelsysteem en ASAP1. In deze paper, we beschrijven hoe de fluorescerende spanning biosensor ASAP1 geïntegreerd in het genoom van de zebravis met behulp van Tol2 transposon Transgenese en visualiseren van cellulaire elektrische activiteit tijdens de embryonale ontwikkeling, vis larvale beweging, en in levende tumor .
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De zebravis zijn gehuisvest in een AAALAC-goedgekeurd dier faciliteit, en alle experimenten werden uitgevoerd volgens de protocollen die zijn goedgekeurd door de Purdue Animal Care en gebruik Comité (PACUC).
1. Tol2 Transposon plasmide Construct voorbereiding
Opmerking: Tol2, een transposon die werd ontdekt in medaka, vis is wijd gebruikt in de zebravis onderzoek Gemeenschap8,9. Het is met succes aangenomen om de site-specifieke recombinatie gebaseerde klonen gatewaysysteem en bekend als de Tol2 kit10. De Tol2 kit voorziet in een handige methode voor het maken van aangepaste expressie constructies, terwijl het ook het verhogen van de efficiëntie van Transgenese. Dus was het geen gemakkelijke beslissing om te profiteren van dit systeem, en maak een alomtegenwoordige ASAP1 expressie zebrafish regel met behulp van een gevalideerde ubiquitin promotor te rijden ASAP111.
2. Tol2 Transposase mRNA en injectie oplossing voorbereiden
3. microinjection
4. vaststellen van de transgene ASAP1 vis, GS (ubi: ASAP1)
5. beeldvorming
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
In een succesvolle injectie, meer dan 50% geïnjecteerd vis embryo's verschijnt een zekere mate van groene fluorescentie in de lichaamscellen, maar de meeste van hen zullen positief door Tol2 transposon accijnzen assay (Figuur 2). Na 2-4 generaties van uitgaande kruis met wildtype vis (totdat de fluorescerende vis 50 procent, de verwachte Mendelian verhouding tot), werden de transgene vis gebruikt voor de beeldvorming experiment om bij te houden van de celmemb...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Hoewel de cellulaire en weefsel niveau elektrische activiteiten tijdens de embryonale ontwikkeling en ziekten bij de mens lang geleden ontdekt waren, nog de in vivo dynamische elektrische veranderingen en hun biologische rollen grotendeels onbekend. Een van de grootste uitdagingen is het visualiseren en kwantificeren van de elektrische veranderingen. Patch-clamp-technologie is een doorbraak voor het bijhouden van afzonderlijke cellen, maar de toepassing ervan op gewervelde embryo's is beperkt, omdat ze samengest...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Het onderzoekswerk gemeld in deze publicatie werd gesteund door de National Institute of General Medical Sciences van de National Institutes of Health onder de Award nummer R35GM124913, Purdue University PI4D incentive programma en PVM interne concurrerende Basisonderzoek fondsen programma. De inhoud is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigt niet noodzakelijk de officiële standpunten van de financiering agenten. Wij danken Koichi Kawakami voor de Tol2 constructie, Michael Lin voor constructie voor de ASAP1 en Leonard Zon voor de ubi -promotor bouwen via Addgene.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 14mL cell culture tubes | VWR | 60818-725 | E.Coli culture |
| Agarose electrophoresis tank | Thermo Scientific | Owl B2 | DNA eletrophoresis |
| Agarose RA | Amresco | N605-500G | Voor het maken van de injectie gels |
| Attb1-ASAP1-F primer | IDT DNA | GGGGACAAGTTTGTACAAAAAA GCAGGCTTCACCATGGAGACGA CTGTGAGGTATGAACA | ASAP1 coderingsgebied versterking voor subcloning |
| Attb2-ASAP1-R primer | IDT DNA | GGGGACCACTTTGTACAAGAAA GCTGGGTCTTAGGTTACCACTTC AAGTTGTTTCTTCTGTGAAGCCA | ASAP1 coderingsgebied versterking voor subcloning |
| Bright field dissection scope | Nikon | SMZ 745 | Dechorionation, micro-injectie, montage |
| Color camera | Zeiss | AxioCam MRc | Vis embryo beeldopname |
| Concave slide | VWR | 48336-001 | Voor het vasthouden van vis embryo's tijdens het beeldvormingsproces |
| Disposable transfer pipette 3.4 ml | Thermo Scientific | 13-711-9AM | Vis embryo's en wateroverdracht |
| Endonuclease enzyme, Not I | NEB | R0189L | Voor het lineariseren van plasmide DNA |
| Epifuorescent compound scope | Zeiss | Axio Imager.A2 | Vis embryo beeldvorming |
| Epifuorescent stereo dissection scope | Zeiss | Stereo Discovery.V12 | Vis embryo beeldvorming |
| Fluorescent light source | Lumen dynamics | X-cite seris 120 | Lichtbron voor fluorescentie microscopen |
| Forceps #5 | WPI | 500342 | Dechorionation en naald breken |
| Gateway BP Clonase II Enzyme mix | Thermo Scientific | 11789020 | Gateway BP recombinatie kloning |
| Gateway LR Clonase II Plus enzyme | Thermo Scientific | 12538120 | Gateway LR recombinatie kloning |
| Gel DNA Recovery Kit | Zymo Research | D4002 | DNA gel zuivering |
| Loading tip | Eppendorf | 930001007 | Voor het laden van injectie oplossing in capillaire naalden |
| Methylcellulose (1600cPs) | Alfa Aesar | 43146 | Vis embryo montage |
| Methylene blue | Sigma-Aldrich | M9140 | Drukt schimmeluitbraken in petrischalen tegen |
| Microinjection mold | Adaptive Science Tools | TU-1 | Om een agarose mal lade voor het vasthouden van vis embryo's tijdens injectie voor te bereiden |
| Microinjector | WPI | Pneumatic Picopump PV820 | Micro-injectie injector |
| Micro-manipulator | WPI | Microinjector MM3301R | Micro-injectie operatie |
| Micropipette puller | Sutter instrument | P-1000 | Voor het bereiden van capillaire naald |
| Mineral oil | Amresco | J217-500ml | Voor het kalibreren van injectie volume |
| mMESSAGE mMACHINE SP6 Transcription Kit | Thermo Scientific | AM1340 | mRNA in vitro transcriptie |
| Monocolor camera | Zeiss | AxioCam MRm | Vis embryo beeldopname |
| Plasmid Miniprep Kit | Zymo Research | D4020 | Kleine hoeveelheid plasmide DNA voorbereiden |
| Plastic Petri dishes | VWR | 25384-088 | Voor het vasthouden van vis of vis embryo's tijdens het beeldvormingsproces |
| RNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | R1015 | mRNA schoonmaken na in vitro transcriptie |
| Spectrophotometer | Thermo Scientific | NanoDrop 2000 | Voor het meten van DNA en RNA concentraties |
| Stage Micrometer | Am Scope | MR100 | Micro-injectie volume kalibratie |
| Thermocycler | Bio-Rad | T100 | DNA versterking voor gen klonering |
| Thin wall glass capillaries | WPI | TW100F-4 | Ruwe glas voor het maken van capillaire naald |
| Tol2-exL1 primer | IDT DNA | GCACAACACCAGAAATGCCCTC | Tol2 excisie assay |
| Tol2-exR primer | IDT DNA | ACCCTCACTAAAGGGAACAAAAG | Tol2 excisie assay |
| TOP10 Chemically Competent E. coli | Thermo Scientific | C404006 | Gebruikt voor transformatie tijdens gen klonering |
| Tricaine mesylate | Sigma-Aldrich | A5040 | Voor het anesthetiseren van vis of vis embryo's |
| UV trans-illuminator 302nm | UVP | M-20V | DNA visualisatie |
| Water bath | Thermo Scientific | 2853 | Voor het transformatieproces van gen klonering |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission