Ten protokół umożliwia wizualizację ekspresji genów u embrionalnych ryb jaskiniowych Astyanax. Podejście to zostało opracowane w celu maksymalizacji sygnału ekspresji genów, przy jednoczesnej minimalizacji niespecyficznego barwienia tła.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół umożliwia wizualizację ekspresji genów u embrionalnych ryb jaskiniowych Astyanax. Podejście to zostało opracowane w celu maksymalizacji sygnału ekspresji genów, przy jednoczesnej minimalizacji niespecyficznego barwienia tła.
W ostatnich latach opublikowano szkic genomu ślepej meksykańskiej ryby jaskiniowej (Astyanax mexicanus), ujawniający tożsamość sekwencji tysięcy genów. Wcześniejsze badania nad tym wyłaniającym się systemem modelowym opierały się na kompleksowych badaniach całego genomu, które zidentyfikowały liczne loci cech ilościowych (QTL) związane z różnymi fenotypami związanymi z jaskiniami. Jednak zdolność do łączenia genów będących przedmiotem zainteresowania z dziedziczną podstawą zmian fenotypowych pozostaje poważnym wyzwaniem. Jedną z technik, która może ułatwić głębsze zrozumienie roli rozwoju w ewolucji troglomorficznej, jest hybrydyzacja in situ w całości wierzchowanej. Technika ta może być wykorzystana do bezpośredniego porównania ekspresji genów między formami jaskiniowymi i powierzchniowymi, nominacji genów kandydujących leżących u podstaw ustalonego QTL, identyfikacji genów będących przedmiotem zainteresowania na podstawie badań sekwencjonowania nowej generacji lub opracowania innych podejść opartych na odkryciach. W niniejszym raporcie przedstawiamy prosty protokół, wsparty elastyczną listą kontrolną, który może być szeroko zaadaptowany do użytku znacznie wykraczającego poza prezentowany system badania. Mamy nadzieję, że ten protokół może służyć jako szerokie źródło informacji dla społeczności Astyanax i nie tylko.
Hybrydyzacja in situ jest powszechną metodą barwienia utrwalonych tkanek w celu wizualizacji wzorców ekspresji genów1. Technika ta jest stosowana od lat w innych tradycyjnych systemach modelowych 2 i nietradycyjnych3, dla różnych badań biologicznych. Jednak do pomyślnego wykonania tej procedury konieczne jest wykonanie kilku kroków i odczynników. Dla badaczy, którzy nigdy nie stosowali tej techniki, zainicjowanie procesu może być onieśmielające ze względu na wiele związanych z nim kroków. Co więcej, długotrwały charakter tej procedury sprzyja błędom technicznym, które mogą być trudne do rozwiązania.
Ogólnym celem tego artykułu jest przedstawienie prostej i nieskomplikowanej metody, która sprawi, że ta technika hybrydyzacji stanie się dostępna dla szerokiego grona odbiorców. Aby ograniczyć wprowadzanie błędów, prezentujemy proste podejście, które zapewnia wysokiej jakości barwienie ekspresji genów i minimalizuje niespecyficzny sygnał tła. Procedura ta jest podobna do innych podejść opracowanych w tradycyjnych systemach modelowych, takich jak Danio rerio4. W tym przypadku staramy się ułatwić staranne wdrożenie każdego kroku za pomocą listy kontrolnej do pobrania (Plik Uzupełniający 1), aby promować staranne wdrożenie protokołu. Uzasadnieniem takiego postępowania jest ułatwienie organizacji przez wiele etapów związanych z tą procedurą. Ten artykuł jest odpowiedni dla badaczy zainteresowanych przeprowadzeniem pełnej hybrydyzacji in situ w rozwijających się zarodkach, ale jeszcze nie wykonali tej procedury. Zaletą wybranego podejścia dla badaczy Astyanax jest to, że zostało ono przetestowane i sprawdzone zarówno na rybach jaskiniowych, jak i powierzchniowych, co ułatwia porównawcze analizy ekspresji. Przedstawiona metoda może być wykorzystana przez badaczy w badaniach nad Astyanaxem i innymi systemami.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) Uniwersytetu w Cincinnati (Protokół #10-01-21-01).
1. Fiksacja
2. Odwodnienie
3. Dzień 1: Nawodnienie
4. Dzień 1: Trawienie i utrwalanie
5. Dzień 1: Prehybrydyzacja
6. Dzień 2: Hybrydyzacja
7. Dzień 3: Przygotowanie roztworu
8. Dzień 3: Usunięcie sondy
9. Dzień 3: Blokowanie
10. Dzień 4: Płukanki MABT
11. Dzień 5: Wizualizacja sondy
12. Obrazowanie
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W niniejszym raporcie przedstawiamy prostą i bezpośrednią metodę znakowania embrionów Astyanax w celu przeprowadzenia wysokiej jakości analizy ekspresji genów. Technikę tę można zrealizować w ciągu czterech lub pięciu dni, a każdy główny etap procedury został przedstawiony na schemacie z kodowaniem kolorystycznym (Rysunek 1). Po zakończeniu procesu zabarwione embriony powinny wykazywać ciemnofioletowy znak chromatyczny w tkankach wykazujących ekspres...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ze względu na podatność RNA na degradację, jednym z najbardziej krytycznych etapów protokołu jest sterylna synteza sondy RNA. Jeśli jednak sonda zostanie starannie wygenerowana i zapewni dobre wyniki, może być ponownie wykorzystana w kolejnych reakcjach barwienia. Drugim kluczowym krokiem jest staranna produkcja wszystkich odczynników używanych w całym protokole. Ponieważ protokół ten obejmuje kilka dni i wiele małych kroków, ważne jest, aby wszystkie odczynniki były dokładnie produkowane i przechowywane w sterylny sposó...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy pragną podziękować członkom laboratorium Grossa za pomocne komentarze do tego manuskryptu. Pragniemy podziękować czterem uczniom szkół średnich, którzy korzystali z tego protokołu podczas letnich staży w 2017 i 2018 roku, w tym Christine Cao, Michaelowi Wardenowi, Aki Li i Davidowi Nwankwo. HL był wspierany przez UC Biology STEM Fellowship latem 2017 roku. Prace te były wspierane przez granty z National Science Foundation (DEB-1457630 dla JBG) oraz National Institutes of Dental and Craniofacial Research (NIH; DE025033 do JBG).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Pipeta serologiczna 10 ml | VWR | 89130-888 | |
| 1000 ml Jednostka filtracyjna | VWR | 89220-698 | |
| 15 ml Pipeta | VWR-Greiner | 82050-278 | |
| 25 ml | VWR | 89130-890 | |
| 250 ml Jednostka filtrująca | VWR | 89220-694 | |
| Pipeta serologiczna 5 ml | VWR | 89130-886 | |
| 50 ml stożkowy | VWR-Falcon | 21008-940 | |
| 500 ml Jednostka filtracyjna | VWR | 89220-696 | |
| Anty-Digoxigenin-AP, fragmenty Fab | Sigma-Roche | 11093274910 | |
| BCIP | Sigma-Aldrich | B8503-1G | 1 g |
| Roztwór blokujący | Sigma-Roche | 11 096 176 001 | 50 g |
| Kwas cytrynowy | Fisher Scientific | A104-500 | 500 g |
| Zestaw do etykietowania DIG RNA (SP6/T7) | Sigma-Roche | 11175025910 | |
| probówki Eppendorf | VWR | 20170-577 | |
| Etanol | Fisher-Decon | 04-355-223 | 1 Gal |
| Formamid | Thermo Fisher Scientific | 17899 | 100 mL |
| Szklane fiolki do depilacji | VWR | 66011-041 | szklane Dr |
| Fisher Scientific | 13-678-8A | ||
| HCl | Thermal-ScientificPharmco-AAPER | 284000ACS | 500 mL |
| Heparyna | Sigma | H3393-25KU | |
| Chlorek magnezu krystaliczny | Fisher Scientific | M33-500 | 500 g |
| Kwas maleinowy | Sigma | M0375-100g | 100g |
| Metanol | Fisher Scientific | A452-4 | 4L |
| Woda molekularna (bez RNaz) | VWR | 7732-18-5 | 500 ml |
| NaCl | Fisher Scientific | S271-3 | 3 kg |
| granulki NaOH | Fisher Scientific | S318-500 | 500 g |
| Podłoże NBT w proszku | ThermoFisher Scientific | 34035 | 1 g |
| Normalna surowica kozia | Fisher-Invitrogen | 31873 | |
| Mikser nutujący | VWR | 82007-202 | |
| Paraformaldehyd | Sigma | 158127-500g | 500 g |
| PBS 10x | Fisher Scientific | BP399-20 | 20L |
| Proteinaza K (200mg/10ml) | Qiagen | 19133 | 10 mL |
| Pipety plastikowe | VWR-SAMCO | 14670-147 | |
| RNAzywa | Sigma | R2020-250mL | 250 mL |
| Kąpiel wodna z wytrząsaniem 12 l | VWR | 10128-126 | 12 L |
| Standardowa wytrząsarka analogowa | VWR | 89032-092 | |
| Tris | Sigma Millipore-OmniPur | 9210-500GM | 500 g |
| tRNA Drożdże | Fisher-Invitrogen | 15401011 | 25 mg |
| Tween 20 | Sigma | P9416-50mL | 50 ml |
| Vortex-Genie 2 | Fisher Scientific-Scientific Industries, Inc | 50-728-002 | |
| Chlorek litu (LiCl) | Sigma-Aldrich | 203637-10G | 10 g |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.