1. Preparação de cromossomos politênicos de alta pressão a partir de células-nursas ovarianas
- Disseque fêmeas de Anopheles meio-grávidas 25 horas após a alimentação com sangue sob um microscópio de dissecação e fixe os ovários em solução de Carnoy modificada fresca com metanol (metanol 100%: ácido acético glacial, 3:1). Nesta fase, os ovários estão no estágio III de Christophers de desenvolvimento, quando os folículos têm forma oval e uma área transparente com células-nursa dentro dos folículos apresenta forma arredondada13. Coloque os ovários de aproximadamente cinco fêmeas em 500 μl de solução de Carnoy modificada em um tubo Eppendorf de 1,5 ml e mantenha-os à temperatura ambiente por 24 horas. Transfira os ovários para -20 °C para armazenamento de longo prazo.
- Prepare a solução de Carnoy modificada com etanol (etanol 100%: ácido acético glacial, 3:1) e ácido propiônico a 50% logo antes de preparar as lâminas. Coloque um par de ovários sobre uma lâmina livre de poeira em uma gota de solução de Carnoy modificada. Divida os ovários em aproximadamente seis seções com agulhas de dissecação e coloque-os em gotas de ácido propiônico a 50% sobre lâminas limpas sob um estereomicroscópio Leica MZ6. Utilize uma lâmina separada para cada seção.
- Seccione os folículos com agulhas e remova os tecidos residuais com papel filtro ou papel toalha sob um microscópio de dissecação. Adicione uma nova gota de ácido propiônico a 50% aos folículos e deixe repousar por 3-5 minutos à temperatura ambiente. Coloque uma lamínula sobre a gota de ácido propiônico a 50%. Deixe a lâmina repousar por aproximadamente 1 minuto.
- Envolva a lâmina com papel filtro e plástico. Usando uma ferramenta rotativa Dremel 200 com acoplamento de haste flexível e ponta de plástico macio ajustada entre 3000-5000 RPM, esprema os folículos girando a ponta em círculos e pressionando levemente a lamínula para espalhar uniformemente os núcleos. Este passo deve durar aproximadamente 1 minuto. Verifique a qualidade do espalhamento com um microscópio de contraste de fase Olympus CX41 utilizando uma objetiva de 20x.
- Monte um "sanduíche" colocando uma lamínula adicional ao lado da lamínula que cobre os cromossomos e cubra ambos com uma segunda lâmina de microscopia. Isso reduz a chance de esmagar a lâmina na morsa. Envolva as lâminas com uma folha plástica proveniente de recipientes de lâminas de vidro e papel filtro para manter o conjunto fixo e proteger a lâmina contra arranhões causados pela morsa.
- Aplicar pressão às lâminas por meio de uma morsa mecânica. Uma pressão de 85-120 polegadas-libra é suficiente e pode ser alcançada usando uma chave de torque. Este passo é necessário para achatamento máximo dos cromossomos.
- Remova a segunda lâmina de microscopia e a lamínula adicional. Aqueça a lâmina com a lamínula cobrindo os cromossomos a 55 °C em um sistema de desnaturação/hibridização de lâminas por 10-15 minutos para achatá-los ainda mais. Mergulhe a lâmina em nitrogênio líquido por pelo menos 15 segundos e, quando as bolhas cessarem, remova rapidamente a lamínula com uma lâmina de barbear. Coloque imediatamente as lâminas em etanol a 50% frio por 5 minutos. Desidrate as lâminas em etanol a 70%, 90% e 100%, por 5 minutos cada. Deixe as lâminas secar ao ar.
2. FISH Utilizando um Sistema Automatizado de Coloração de Lâminas
O programa é configurado com o sistema automatizado de coloração de lâminas Xmatrx para executar os seguintes passos, exceto a marcação da sonda. O protocolo detalhado de marcação por nick-translation está descrito na documentação fornecida com a DNA polimerase da Fermentas.
- Antes da FISH, prepare as sondas fluorescentes marcando o DNA genômico de BAC com um fluorocromo usando um protocolo de nick-translation. Misture 1 μg de DNA, 0,05 mM de cada dATP, dCTP e dGTP não marcado e 0,015 mM de dTTP, 1 μl de dUTP marcado com Cy3 ou Cy5, 0,05 mg/ml de BSA, 5 μl de tampão 10x para nick-translation, 20 unidades de DNA polimerase I, 0,0012 unidades de DNase I e água livre de nucleases até completar 25 μl. A proporção entre DNA polimerase I e DNase I é escolhida empiricamente para obter sondas com tamanho entre 300 e 500 pb. Incube a mistura a 15 °C por 1 hora.
- Coloque as lâminas e os reagentes no sistema automatizado de coloração de lâminas Xmatrx e inicie o programa para executar os seguintes passos. Aplique 800 μl de PBS 1x por 20 min. Seque as lâminas com ar. Realize a fixação com formalina aplicando 450 μl de formalina 4% em PBS 1x por 1 min, seguido de lavagens com etanol 100% por 1 segundo duas vezes e por 2 minutos uma vez. Seque as lâminas com ar.
- Aqueça as lâminas a 45 °C por 2 min para evitar formação de bolhas ao aplicar as sondas. Aplique 20 μl das sondas de DNA, adicione gotas de óleo mineral para evitar evaporação da solução de hibridização e coloque uma lamínula sobre a lâmina. Desnature os cromossomos e as sondas de DNA aquecendo as lâminas a 90 °C por 10 min.
- Para hibridização, incube as lâminas a 42 °C por 14 horas com as lamínulas posicionadas. A solução de hibridização consiste em 2x SSC, 100 mM de fosfato de sódio, solução Denhardt's 1x, 100 μg/ml de azida de sódio e 10% de sulfato de dextrana em formamida.
- Para as lavagens de stringência, aqueça as lâminas a 42 °C por 2 min, remova as lamínulas e lave as lâminas em SSC 2x por 1 segundo quatro vezes. Seque as lâminas com ar. Aplique 800 μl de SSC 0,4x a 42 °C por 10 min duas vezes. Lave as lâminas em SSC 2x a 25 °C por 10 min.
- Realize a coloração cromossômica aplicando 50 μl de YOYO-1 1 μM em PBS 1x. Adicione gotas de óleo mineral para evitar evaporação da solução de coloração, coloque lamínulas e incube a 25 °C por 10 min. Remova as lamínulas, lave as lâminas em SSC 2x por 1 segundo quatro vezes. Seque as lâminas com ar. Aplique 15 μl do agente antifade ProLong Gold. Coloque lamínulas.
3. Leitura de lâminas com um sistema automatizado de imagem fluorescente
Esta seção detalha o uso do software Duet, que acompanha padrão com o sistema de digitalização automatizado ACCORD PLUS. As instruções iniciam-se após ligar nesta ordem: fonte de alimentação Olympus U-RFL-T para lâmpada de halogênio, computador Dell Precision T3500, microscópio Olympus BX61 com câmera conectada Olympus U-CMAD3.
- Para configurar a pré-análise em 10x, abra o software Duet no sistema de digitalização automatizado ACCORD PLUS. Clique no botão "Online". Insira um novo ID de caso e atribua um ID de lâmina. Clique no ponto marcado como "BF". Esta é a opção de campo claro. Defina a opção de digitalização como "10x Prescan". Use "2500x circle", "10000x circle" ou "rectangle". Clique em "Set&run" para iniciar a pré-análise em 10x.
- Clique no botão "OK" para executar a pré-análise em 10x. Siga as instruções para ajustar corretamente a digitalização. Clique em "Finish" para iniciar a varredura. Pressione a aba "Main" para retornar à tela principal. Clique no botão "Offline". Localize o ID de caso e o ID de lâmina atribuídos e clique em "Offline Scan". Na caixa preta na área superior esquerda, clique em uma seta e selecione "10x Prescan". Utilizando as setas (< || Δ >, também conhecidas como botões "voltar", "pausar", "reproduzir", "avançar"), percorra as imagens digitalizadas.
- Após encontrar uma imagem de interesse, clique duas vezes no centro da região-alvo na tela e pressione "Snap". Isso marcará a imagem para captura posterior. Após selecionar todos os alvos, clique em "Classify". Selecione "10x Prescan". Clique com o botão direito em uma imagem e terá a chance de classificá-la. Selecione "Polytene".
- Configure a pré-análise em 40x no software Duet. Clique em "Main" para retornar ao menu principal. Selecione novamente "Online". Escolha uma lâmina. Altere "BF" para "FL". Mude o nome da tarefa para "Revisit-X40-RG". Altere a seção logo abaixo da última configuração para "Revisit-ALL". Clique em "Set&Run". Pressione "OK". Siga novamente as instruções para configurar a automação. Clique no botão "Start matching views" para alinhar as imagens em 10x e 40x. Clique em "Finish" para iniciar a digitalização. Após concluída, clique em "Classify" e examine as imagens.
4. Resultados Representativos
Figura 1 representa graficamente o esquema do preparo de cromossomos em alta pressão. Esta etapa envolve o processo de esmagamento e achatamento dos cromossomos utilizando uma ferramenta Dremel e uma morsa mecânica, bem como a visualização dos cromossomos por meio de microscópio de contraste de fase. Figura 2 ilustra a hibridização de uma sonda marcada com fluoróforo ao DNA-alvo em lâminas de cromossomos, utilizando um sistema automatizado de coloração de lâminas, o uso de um microscópio de varredura automatizado para visualizar e mapear as sondas após o experimento de FISH, e o posicionamento e orientação de scaffolds genômicos nos cromossomos.
Preparações de cromossomos politênicos de células nodrizas ovarianas de fêmeas de An. gambiae foram realizadas utilizando a técnica de alta pressão. Este método não danifica nem altera a maior parte da estrutura cromossômica (Figura 3). Ele aplaina cromossomos curvados e, assim, revela finas bandas ocultas que não são visíveis em preparações convencionais (Figura 4).
As sondas utilizadas neste protocolo são clones de DNA BAC genômicos obtidos de uma biblioteca BAC ND-TAM gerada a partir do DNA da linhagem PEST de An. gambiae. O DNA genômico para esta biblioteca foi extraído de larvas recém-eclodidas do primeiro estágio de ambos os sexos. Figura 5 mostra os resultados da hibridização in situ fluorescente (FISH) utilizando clones BAC hibridizados a cromossomos politênicos de An. gambiae. Este procedimento foi realizado utilizando o sistema automatizado de coloração de lâminas Xmatrx. Utilizando um fotomapa citogenético para An. gambiae10, dois clones BAC, 102B24 (GenBank: BH372701, BH372694) e BAC 142O19 (GenBank: BH368703, BH368698), foram localizados nas subdivisões 16C e 16D do braço 2R, respectivamente. No entanto, a busca BLAST contra o conjunto AgamP3 da linhagem PEST de An. gambiae14 identificou as sequências homólogas a 102B24 e 142O19 nas subdivisões 16B e 17A do braço 2R, respectivamente (Tabela 1). Portanto, a correspondência entre as coordenadas genômicas e as subdivisões citogenéticas pode agora ser ajustada de acordo com nossos dados de mapeamento. A busca BLAST contra os conjuntos genômicos das formas M e S de An. gambiae revelou que os dois clones BAC estão localizados em contigs diferentes, mas nos mesmos scaffolds dentro de cada forma (Tabela 1). Os contigs identificados podem agora ser associados a localizações cromossômicas específicas. Além disso, os scaffolds identificados podem agora ser corretamente orientados dentro das subdivisões citológicas 16CD. Curiosamente, as distâncias entre as sequências 102B24 e 142O19 nos scaffolds são de 1.892.981 pb, 1.658.391 pb e 1.688.426 pb nas montagens genômicas da linhagem PEST, forma M e forma S, respectivamente. Como a linhagem PEST é um híbrido entre as formas M e S, essa diferença provavelmente se deve à montagem incorreta do genoma PEST.
BAC
(aceder) | Estirpe PEST
AgamP3
Coordenadas | Contigs do
forma M
Coordenadas | Scaffolds do
forma M
Coordenadas | Contigs do
forma S
Coordenadas | Scaffolds do
forma S
Coordenadas |
102B24
(BH372694) | 2R:AAAB0100
8844_26 (16B)
43,681,342-
43,681,874 | ABKP020247
53.1
32,513-
33,045 | EQ090167.1
1,858,377-
1,858,909 | ABKQ010123
32.1
4,299-
4,832 | EQ099711.1
215,891-
216,424 |
102B24
(BH372701) | 2R:AAAB0100
8844_28 (16B)
43,788,213-
43,788,969 | ABKP020247
51.1
24,816-
25,575 | EQ090167.1,
1,772,683-
1,773,442 | ABKQ010123
35.1
27,782-
28,540 | EQ099711.1,
305,514-
306,272 |
142O19
(BH368698) | 2R:AAAB0100
8805_5 (17A)
45,428,580-
45,429,264 | ABKP020247
01.1
2,499-
3,185 | EQ090167.1
315,806-
316,492 | ABKQ010123
76.1
49,242-
49,942 | EQ099711.1
1,791,625-
1,792,325 |
142O19
(BH368703) | 2R:AAAB0100
8805_8 (17A)
45,560,099-
45,574,323 | ABKP020220
17.1
30,971-
32,469 | EQ090167.1
200,518-
202,016 | ABKQ010123
79.1
27,760-
28,508 | EQ099711.1
1,903,569-
1,904,317 |
Tabela 1. Resultados do BLAST das sequências das extremidades do BAC contra os montagens do genoma de An. gambiae.

Figura 1. Representação esquemática da preparação de cromossomos sob alta pressão. Ovários de mosquito são mostrados no estágio correto de desenvolvimento.

Figura 2. Esquema representando a FISH automatizada, varredura de lâmina e mapeamento cromossômico de scaffolds genômicos.

Figura 3. Um espalhamento do cromossomo politênico 3 de An. gambiae obtido utilizando a técnica de alta pressão. 3L e 3R marcam os braços esquerdo e direito em seus telômeros. PH e IH indicam heterocromatina pericêntrica e intercalar, respectivamente.

Figura 4. Comparação dos cromossomos politênicos de An. gambiae preparados utilizando a técnica tradicional (superior) e a técnica de alta pressão (inferior). As imagens abrangem as subdivisões 29A-30E do braço 3R (A) e 43D-46D do braço 3L (B).

Figura 5. FISH de clones BAC em cromossomos politênicos de An. gambiae. A) Hibridização de 102B24 (sinal vermelho) com o braço 2R. B) FISH em dupla coloração de 102B24 (sinal vermelho) e 142O19 (sinal azul) nas subdivideções 16C e 16D do braço 2R esticado, respectivamente. Setas indicam os sinais de hibridização dos clones BAC marcados com Cy3 (vermelho) e Cy5 (azul). C – região centromérica. a/+ mostra a inversão heterozigota 2La. Os cromossomos foram contrastados com o fluoróforo YOYO-1.