Tutaj stosujemy metodologię FISH do śledzenia retrotranspozycji LINE-1 na poziomie pojedynczych jąder w rozsiewach chromosomów linii komórkowych HepG2 stabilnie wyrażających syntetyczną LINE-1.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj stosujemy metodologię FISH do śledzenia retrotranspozycji LINE-1 na poziomie pojedynczych jąder w rozsiewach chromosomów linii komórkowych HepG2 stabilnie wyrażających syntetyczną LINE-1.
Długi przeplatany pierwiastek jądrowy-1 (Linia-1 lub L1) stanowi około 17% DNA obecnego w ludzkim genomie. Podczas gdy większość L1s jest nieaktywna z powodu obcięć 5', ~ 80-100 tych elementów pozostaje kompetentnych do retrotranspozycji i rozprzestrzenia się do różnych miejsc w całym genomie za pośrednictwem produktów pośrednich RNA. Podczas gdy uważa się, że starsze L1 celują w bogate w AT regiony genomu, cele chromosomalne nowszych, bardziej aktywnych L1 pozostają słabo zdefiniowane. Tutaj opisujemy metodologię hybrydyzacji fluorescencji in situ (FISH), którą można wykorzystać do śledzenia wzorców insercji L1 i szybkości inkorporacji ektopowego L1 na poziomie pojedynczego jądra. W tych eksperymentach sondy neomycyny znakowane izotiocyjanianem fluoresceiny/cyjaniną-3 (FITC/CY3) zastosowano do śledzenia retrotranspozycji L1 in vitro w komórkach HepG2 stabilnie eksprymujących ektopowy L1. Metodyka ta zapobiega błędom w szacowaniu wskaźników retrotranspozycji spowodowanych toksycznością i uwzględnia występowanie wielokrotnych insercji do pojedynczego jądra.
Długo przeplatany Ludzki Pierwiastek Jądrowy-1 (Linia-1 lub L1) jest autonomicznym ruchomym pierwiastkiem, który rozprzestrzenia się w obrębie genomu poprzez mechanizm retrotranspozycji "kopiuj i wklej". Typowy ludzki L1 ma ~6 kb długości i składa się z 5'UTR (Nieprzetłumaczony Region), który służy jako promotor, dwóch otwartych ramek odczytu (ORF): L1-ORF1 i L1-ORF2 oraz 3'UTR z ogonem polyA. Białko L1-ORF1 ma trzy odrębne domeny: domenę cewka-cewka, motyw rozpoznawania RNA i domenę C-końcową, podczas gdy białko L1-ORF2 ma endonukleazę, odwrotną transkryptazę i domeny bogate w cysteinę1,2,3,4,5. L1-ORF1 wykazuje aktywność opiekuńczą kwasu nukleinowego, podczas gdy L1-ORF2 zapewnia aktywność enzymatyczną, przy czym oba białka są niezbędne do retrotranspozycji1,2,6.
Cykl retrotranspozycji L1 rozpoczyna się od transkrypcji z 5'UTR mRNA bicystronicznego L1 przez polimerazę RNA II, translokacji do cytoplazmy i translacji. W cytoplazmie L1-ORF1 wykazuje albo wiązanie cis, w którym pakuje własne RNA, albo wiązanie trans, w którym pakuje inne RNA (tj. SINE / SVA / pseudogeny), tworząc cząstkę rybonukleoproteiny (RNP) z L1-ORF2p7,8. RNP przemieszczają się do jądra, gdzie aktywność endonukleazy L1-ORF2p nacina genomowe DNA (gDNA), aby odsłonić grupę OH- 9, która z kolei jest wykorzystywana przez odwrotną transkryptazę do wstępnej i odwrotnej syntezy RNA do DNA z końca 3'. Podczas syntezy odwrotnej druga nić DNA jest nacinana 7-20 pz od pierwotnego miejsca nacięcia, aby utworzyć rozłożone w czasie przerwy, które są wypełniane, tworząc charakterystyczne sekwencje insercji L1 (np. TTTTAA) zwane duplikacjami miejsca docelowego (TSD)9,10. Proces ten jest znany jako docelowa pierwotna odwrotna transkrypcja (TPRT) i prowadzi do wstawienia pełnych lub skróconych kopii L1 / innych DNA z TSD na obu końcach wstawionej sekwencji. Wykazano również, że retrotranspozycja L1 odbywa się za pośrednictwem niehomologicznego łączenia końców podobnych do TPRT w niektórych typach komórek11.
Wektor retrotranspozycji L1 zastosowany w naszych badaniach jest nieepisomalny i składa się z oznaczonych L1-ORF1&2p napędzanych przez połączone promotory CMV-L1-5'UTR (Rysunek 1)12. Wcześniejsze wersje tego konstruktu zostały opisane w badaniach z użyciem drożdży i kultur komórek ludzkich13,14,15. Dwa odrębne promotory CMV znajdujące się na końcach 5' i 3' wektora, przy czym koniec 3' umieszczony jest w odwrotnej orientacji, aby sterować ekspresją neomycyny po splicingu i integracji. Kaseta wskaźnika retrotranspozycji na końcu 3' składa się z genu neomycyny wprowadzonego antysensownie do L1-ORF i unieaktywnionego przez rozdzielenie na dwie połówki przez intron globiny z lokacjami spliced donor (SD) i spliced acceptor (SA) (Figura 1). Po integracji z chromosomem L1 jest transkrybowany ze wspólnego promotora w celu wytworzenia mRNA, które składa się z mRNA bicystronicznego i nieaktywnego mRNA neomycyny. Podczas przetwarzania RNA intron globiny jest wycinkany z genu neomycyny w celu przywrócenia w pełni funkcjonalnego genu neomycyny. Hybrydowe mRNA jest pakowane w RNP w cis i translokowane do jądra, gdzie jest integrowane z genomem jako insercja o pełnej długości lub skrócone za pomocą TPRT.
Tutaj opisujemy metodologię, która wykorzystuje fluorescencyjną hybrydyzację in situ (FISH) z sondami skierowanymi specjalnie na splicing genu neomycyny (SNeo) do śledzenia wzorców retrotranspozycji L1 i szybkości insercji na poziomie pojedynczego jądra. Skuteczność i swoistość detekcji potwierdzono przy użyciu kompetentnych i niekompetentnych konstruktów i sond do retrotranspozycji do wykrywania SNeo lub złącza intronowego16 neomycyny i globiny. Metodologia ta wyjaśnia niektóre niedociągnięcia testów retrotranspozycji opartych na hodowlach komórkowych, takie jak wielokrotne insercje, oporność kolonii i korzystna ekspansja klonu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Wszystkie kroki powinny być wykonywane w temperaturze pokojowej, chyba że określono inaczej. Zapoznaj się z sekcją Odczynniki, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat przygotowania poszczególnych odczynników.
1. Etykietowanie sond L1
UWAGA: Sondy mogą być oznaczone za pomocą etykietowania chemicznego lub PCR.
2. Przygotowanie rozkładów chromosomowych
3. Fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Schematyczny rysunek wektora retrotranspozycji L1 przedstawiono na Rysunku 1. Wektor składa się z genu neomycyny w orientacji antysensownej względem ORF-ów L1, który jest przerwany intronem globiny w orientacji sensownej i otoczony miejscami SD oraz SA. Po stabilnej integracji z chromosomem, mRNA L1 jest transkrybowane z połączonego promotora CMV i L1-5'UTR (Rysunek 1). Podczas procesu przetwarzania RNA, intron globiny jest wyci...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Do badania retrotranspozycji L1 zastosowano takie metodologie, jak sekwencjonowanie całego genomu, odwrócony PCR i southern blot. Chociaż metodologie te są niezwykle cenne w lokalizowaniu miejsc insercji L1 w genomach, wyzwaniem dla wszystkich z nich jest potrzeba programowania in-silico w celu ponownego złożenia sekwencji. Opisana tu metodologia FISH ma na celu uzupełnienie tych metod, szczególnie w przypadku badań wymagających analizy ektopowej retrotranspozycji L1 w hodowanych komór...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak potencjalnych konkurencyjnych interesów.
Ta praca była częściowo wspierana przez granty z National Institute of Environmental Health Sciences (ES014443 i ES017274) oraz AstraZeneca dla KSR.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Sondy do znakowania | |||
| Go Tag DNA polimeraza Promega | M3178 | ||
| GO Tag 10x bezbarwny bufor | Promega | M3178 | |
| Indywidualny dNTP | Sigma | DNTP10 | Dostosuj stężenie dATP, dGTP, dCTP do 2 mM i dTTP do 1,5 mM w wodzie wolnej od nukleaz. |
| dUTP-16-Biotyna (0,5 mM) | Roche | 11093070910 | |
| dUTP-FITC (0,5 mM) | Thermo Scientific | R0101 | |
| dUTP-CY3 (0,5 mM) | Sigma | GEPA53022 | |
| MIRUS FISH | MIRUS | MIR3225 | |
| NucleoSpin PCR | Qiagen | 1410/0030 | Zamiast zestawu do czyszczenia PCR NucleoSpin PCR Clean Up Kit można użyć dowolnego odczynnika |
| PCR Do | wzmocnienia produktu etykietowego można użyć dowolnego termocyklera. | ||
| Agarose | Sigma | A9539 | |
| Przygotowanie spreadów chromosomowych | |||
| Colcemid | Life Technologies | 15212-012 | Dodać Colcemid bezpośrednio do pożywki wzrostowej do końcowego stężenia 0,4 &mikro; g/ml |
| 1 M KCl | Sigma | P9541 | Rozcieńczony 1 M KCl rozwiązanie do 75 Roztwór mM do przygotowania roztworu hipotonicznego |
| utrwalający Carnoya | Wymieszaj 3 objętości metanolu i 1 objętość kwasu octowego, aby uzyskać roztwór utrwalający Carnoya. Zrób świeżość za każdym razem. | ||
| Metanol | Sigma | 322415 | |
| Kwas octowy | Sigma | 320099 | |
| Hoechst-33342 | Thermo Scientific | 62249 | Rozpuścić Hoechst-33342 w PBS do końcowego stężenia 1 mg/ml. |
| Marker Diamond Point | Thermo Scientific | 750 | |
| Matowe slajdy | Thermo Scientific | 2951-001 | |
| Trypsyna-EDTA (0,25%) | Technologie życia | R001100 | Aby zdetechizować komórki, inkubuj komórkę w trypsynie przez 5 minut i nieaktywną z równą objętością kompletnego podłoża. |
| Prowadnice pokrywy | VWR | 48366067 | |
| Coplin Jars | Thermo Scientific | 107 | |
| Blok | Do tego celu można użyć dowolnego bloku grzewczego, chociaż zalecane są bloki montowane do prowadnic grzewczych. | ||
| Zlewka (600 ml) | Sigma | CLS1003600 | Napełnij zlewkę wodą, podgrzej do wrzenia, użyj gorącej pary, aby rozerwać chromosomy. |
| Mikroskop | Nikon Nikon | 125690 | Do sprawdzenia jakości rozprowadzania można użyć dowolnego mikroskopu. |
| Odczynniki i materiały dla RYB | |||
| cytrynian trisodowy | Sigma | S1804 | |
| Sodium Chroride | Sigma | S3014 | |
| Formamid | Sigma | F9037 | |
| Tween-20 | Sigma | F1379 | |
| Detran Sulfate | Sigma | D8906 | |
| SDS | Sigma | L3771 | |
| życia DNA plemników łososia | 15632-011 | ||
| Albumina surowicy bydlęcej (BSA) | Sigma | A8531 | |
| HCl (N) | Sigma | 38283 | |
| Alkohol etylowy | Sigma | 459844 | |
| Metanol | Sigma 322415 | ||
| DPBS | Life Technologies | 14190-250 | |
| NaOH | Sigma | S8045 | |
| Rnaza A | Sigma | R4642 | |
| Pepsyna | Sigma | P6887 | |
| Paraformaldehyd (PFA) | Sigma | P6148 | |
| Hoechst-33342 | Thermo Scientific | 62249 | Rozpuścić Hoechst-33342 w PBS do końcowego stężenia 1 mg/ml. |
| Uszczelniacz z cementu gumowego/Cytobond | 2020-00-1 | ||
| Siedem słoików z kopliną | Thermo Scientific | 107 | |
| Ciemna komora nawilżana | Sigma | CLS2551 | |
| Szkiełka osłonowe | VWR | 48366067 | |
| Suchy cyfrowy blok grzewczy | VWR | 13259 | |
| Mikroskop | |||
| 20x sól fizjologiczno-cytrynian sodu (20x SSC) | Połącz 175 g NaCl i 88,2 g cytrynianu trisodowego z 800 ml klasy cząsteczkowej H2O. Mieszać, dostosowując do pH 7. Gdy wszystkie sole się rozpuszczą, dostosuj objętość do 1 l i przefiltruj przez 0,22 &mikro; m Bibuła filtracyjna. Przechowywać w temperaturze 4 stopni Celsjusza. | ||
| 1 mg/ml Rnazy A | Rozcieńczyć 20x bufor SSC do 2x bufor SSC. Rozpuścić RNazę A w 2x buforze SSC do końcowego stężenia 1 mg/ml. Za każdym razem przygotuj świeże rozwiązanie. | ||
| 1% pepsyna | Rozpuścić pepsynę (W/V) w 10 mM HCl do końcowego stężenia 1% roztworu. Zrób świeże za każdym razem. | ||
| 4% Paraformaldehyd (4% PFA) | Odważyć 4,0 g PFA w dygestorium, dodać 50 ml 1xPBS, podgrzać do 60 ° C mieszając i dostosuj pH kroplami NaOH, aż cały PFA się rozpuści, a roztwór stanie się klarowny. Dostosuj głośność do 100 ml, przefiltrować przez 0,22 i mikro; m Filtruj bibułę i przechowuj 5 ml porcji w temperaturze -20 °C. Rozmrozić podwielokrotność PFA w 37 ° C przez 10-15 minut do kolejnych zastosowań. Dostosuj rozmiar filtra w zależności od ilości paraformaldehydu. | ||
| Bufor | Połącz 100 ml formamidu (20%) z 2,5 ml 20x SSC, dostosuj do pH 7 za pomocą 1,0 M HCl i doprowadź objętość do 500 ml za pomocą klasy cząsteczkowej H2O. | ||
| hybrydyzacyjny | Połącz 50% formamidu, 10% siarczanu dekstranu, 0,1% SDS i 300 ng / ml DNA plemników łososia w 2x buforze SSC. Ilość formamidu określa stopień skupienia chromatyd; Miareczkować ilość. | ||
| Bufor | Rozcieńczyć 20x bufor SSC do 4x i dodać 0,2% Tween-20, aby utworzyć bufor detekcji. | ||
| Bufor blokujący | Połącz 5% albuminy surowicy bydlęcej (BSA) z 0,2% Tween-20 w buforze 4x SSC. | ||
| odwadniający | Wykonaj 70%, 80% i 95% roztworów etanolu. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.