Desenvolvimento de cílios é vital para a organogênese adequada. Este protocolo descreve um método otimizado para rotular e Visualizar células ciliadas do zebrafish.
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Desenvolvimento de cílios é vital para a organogênese adequada. Este protocolo descreve um método otimizado para rotular e Visualizar células ciliadas do zebrafish.
Nos últimos anos, o embrião de zebrafish tem emergido como um modelo popular para estudar a biologia do desenvolvimento, devido a características como ex utero desenvolvimento do embrião e transparência óptica. Em particular, o embrião de zebrafish tornou-se um organismo importante estudar organogênese de vertebrados nos rins, bem como desenvolvimento de célula multiciliated (MCC). Para visualizar as MCCs no rim embrionário zebrafish, temos desenvolvido um protocolo combinado de hibridação toda montagem fluorescente em situ (FISH) e montar toda a imunofluorescência (IF) que permite a geração de imagens de alta resolução. Este manuscrito descreve nossa técnica para localização de transcritos de RNA e proteína co como uma ferramenta para entender melhor o Regulamento dos programas de desenvolvimento através da expressão de vários fatores de linhagem.
Ao longo das últimas décadas, o peixe-zebra (Danio rerio) tem emergido como um organismo modelo principal para estudar a biologia do desenvolvimento. Os embriões desenvolvem-se fora da mãe e são opticamente transparentes. Além disso, ocorre a formação de órgãos vitais como o olho, rim e cérebro anterior rapidamente, com estruturas formadas por apenas 24h pós fertilização (hpf). Importante, o genoma de zebrafish é altamente conservado com mamíferos1,2,3. Além disso, o zebrafish e órgãos de mamíferos têm anatomia e fisiologia similares. O zebrafish rim embrionário, ou pronephros, demonstra o valor do sistema modelo para examinar a função dos genes durante a nephrogenesis precoce e determinação do destino das populações de células epiteliais conservada do néfron vertebrados4, 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10. da mesma forma, o embrião de zebrafish tornou-se cada vez mais importante ao analisar a ontogenia dos MCCs11,12,13,14,15, 16 , 17.
Como seu nome sugere, MCCs são células epiteliais, caracterizadas por um conjunto de cílios motile localizado sobre a superfície apical17. No zebrafish, MCCs funcionam no fluxo de fluido em são dispersos em um "sal e pimenta" como a moda em todo o meio de cada néfron do pronephros por 24 hpf11,12,13,14, 15 , 16 , 17. embora eles só foram anotados em um punhado de rim humano doença casos,18,19,20,21, MCCs são predominantes em outros tecidos de mamíferos como o cérebro e traqueia22,23,24, que apresenta uma série de desafios para o projeto experimental. Estudos elegantes em vários modelos de vertebrados, incluindo o zebrafish demonstraram uma via conservada do destino do MCC, com o entalhe de sinalização via como inibidor da MCC desenvolvimento12,17,25 ,26,,27. Portanto, o zebrafish pronephros fornece um modelo facilmente acessível para estudar os mecanismos genéticos de MCC desenvolvimento na vivo11,12,13,14, 15 , 16 , 17.
Transparência e fácil manipulação genética de embriões de zebrafish provaram para ser inestimáveis traços ao estudar as vias genéticas e moleculares que regulam o destino da célula, crescimento do tecido e o desenvolvimento do início embrião1,2 ,3. Como tais, as técnicas tradicionais Visualizar transcrições da proteína e do gene, tais como a hibridação in situ e toda montagem se, tem sido aplicado a e otimizado para o zebrafish16,28,29, 30,31,32,33,34,35,36,37,38. Combinando protocolos populares para peixe e se, é possível rotular e analisar MCCs na vivo16,28,37,38.
O seguinte protocolo usa adultos zebrafish mantido e cuidadas pelo centro para a pesquisa de Zebrafish na Universidade de Notre Dame. Todos os métodos para trabalhar com embriões e zebrafish adultos foram aprovados pelo Comitê de uso e cuidado institucional do Animal.
1. o embrião fixação
2. hibridação e preparação do embrião
3. hot lavagens e bloqueio
Nota: Lava quente é executadas, colocando a solução adequada sobre os embriões e então incubar em estufa a 70 ° C. hibridação Para manter as soluções de lavagem a 70 ° C, coloque os tubos de 50 mL de cada solução no forno hibridação quando a sonda / Hyb + mistura é adicionada.
4. anticorpo incubação e lavagens tampão de ácido maleico
Nota: Manter protegidos da luz ambiente de embriões.
5. sonda deteção e remoção de Peroxidase
Nota: Manter protegidos da luz ambiente de embriões.
6. imunofluorescência
Nota: Manter protegidos da luz ambiente de embriões.
7. secundário anticorpo
Nota: Manter protegidos da luz ambiente de embriões.
8. DAPI coloração
Nota: Manter protegidos da luz ambiente de embriões.
9. montagem e imagens para Pronephros de Zebrafish
Zebrafish do selvagem-tipo embriões foram fixados em 24 hpf e imediatamente preparado como descrito acima. Figura 1 mostra um fluxo de trabalho experimental juntamente com fases ilustrados selecionados. O fluxo de trabalho descrito nas etapas 1-8 engloba os processos de aquisição de amostra, fixação e manipulação do tecido fixo para rotular transcrições endógenas com antisentido riboprobes seguido por imunofluorescência para rótulo somáticas de interesse. Etapa 9 do fluxo de trabalho refere-se a montagem imagem e técnicas desenvolvidas especificamente para otimizar a visualização do tronco embrionárias zebrafish. Nos desenhos que acompanham a etapa 9, ilustraremos o método de manipulação para posicionamento do tecido em uma lâmina de vidro. Nesta etapa, a bola de cabeça e gema de embrião são removidos, deixando a cauda deve ser posicionado lateralmente entre uma lâmina de vidro e lamela. Remoção de gema bola de cabeça é sugerida para a melhor imagem da população residente de MCC no pronephros, como a bola de gema autofluorescente e obstruir o processo de montagem.
Obtidos usando um microscópio confocal de imagens representativas são fornecidas na Figura 2, que mostra o mesmo embrião do selvagem-tipo ampliação de 60 X e um zoom digital com a mesma ampliação. Os painéis superiores fornecem imagens de cada canal individual, enquanto os parte inferior dois painéis são a composto sobreposição destes dados de imagem. Caixa branca (na imagem da coluna da esquerda) descreve a área que é o foco do zoom digital (a imagem da coluna da direita). Destaque no painel final do zoom digital, núcleos foram rotulados em DAPI e MCCs foram detectados com base em um riboprobe antisentido projetado para reconhecer odf3b, onde os anticorpos de γ-tubulina denotam os corpos basais e α-tubulina denota os cílios. O zoom digital da sobreposição composto, o círculo amarelo tracejado indica o perímetro de uma MCC, que foi identificada devido a posse de transcrições de odf3b , vários corpos basais e cílios. Célula adjacente mono-ciliadas, marcada com um círculo pontilhado amarelo, foi identificada baseia o fenótipo de possuir um único corpo basal e um único cílio.

Figura 1: esquemático do fluxograma experimental. Este fluxograma mostra um fluxo de trabalho experimental, acompanhados de ilustrações de estágios críticos em que o floco de neve indica incubação fria, as três linhas curvas representam o calor e o relógio representa tempos de incubação longa. O fluxo de trabalho pode ser executado em um mínimo de 6 dias (número de dias no canto superior direito de cada fase do processo), embora algumas etapas podem ser executadas durante períodos de tempo mais longos, como observado no protocolo. Uma descrição detalhada do processo de montagem é retirada, demonstrando a cauda do embrião montado final entre a lâmina de vidro e lamela. Uma preta caixa tracejada descreve a área que é fotografada na ampliação de X 60. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: representante resultados para poder visualizar MCCs de pronephros o zebrafish. Projeções de imagem máxima de um embrião de zebrafish do selvagem-tipo 24 hpf em 60 X de ampliação, bem como sobre a ampliação de 60 X do embrião mesmo confocal, um zoom digital. As caixas brancas indicam a área voltada para o zoom. Manchas individuais de DAPI (núcleos), odf3b (MCC), γ-tubulina (corpos basais) e α-tubulina (cílios) são etiquetadas e então fundiram-se os painéis de fundo dois. O zoom digital, nós fornecemos aproximações dos locais de célula como segue: um MCC é descrito pelo tracejado círculo amarelo, e o círculo pontilhado amarelo descreve uma célula mono-ciliadas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
O protocolo detalhado acima é otimizado para a rotulagem MCCs na pronephros com transcrições de odf3b e α-tubulina em 24 embriões de zebrafish hpf. Para os melhores resultados, é recomendável usar embriões recém fixos e preparados. Os embriões que foram fixados e armazenados em MeOH ou Hyb + a-20 ° C por mais de uma semana podem ser usados, mas a probabilidade de fundo indesejado coloração aumenta com o tempo que os embriões são mantidos no armazenamento.
Modificações e solução de problemas desta técnica são necessários para adaptar esse método para outros conjuntos de marcadores particulares, por exemplo, outros riboprobes antisentido e outros anticorpos. Muitos métodos para ajustar os parâmetros das etapas no processo de hibridação de toda montagem in situ têm sido documentadas anteriormente pelo nosso grupo e outros31,34,36,38, 39. Da mesma forma, cada anticorpo da proteína vai exigir um pouco de solução de problemas em termos de coloração vezes e intervalos aproximados de diluições e tempos de incubação para cada anticorpo primário são melhor estimados pela avaliação de resultados documentados28, 35. para embriões mais jovens do que 24 hpf, tratamento de pK deve ser inferior a 2 min, onde mais de 24 embriões hpf deve ser tratados com pK por mais de 2 min. Além disso, os embriões mais velhos do que 24 hpf deve ser branqueada de pigmento antes do tratamento de pK.
Após a coloração com a solução de coloração fluorescente, é fundamental para remover qualquer mancha remanescente, anticorpo e peroxidases, realizando a série de lavagens de metanol e água oxigenada. As lavagens de PBS imediatamente a seguir são vitais para remover o metanol em excesso de embriões. Importante, antes de prosseguir com os anticorpos se, encontramos que a acetona e água desionizada lavagens fazem os menos propensos a aderir a um outro e/ou os tubos de centrífuga de embriões. Em nossa experiência, anticorpos para fatores de transcrição específicos e outros genes, embora eles podem trabalhar eficientemente borrões ocidentais, não funcionam bem pelo IF o zebrafish. No entanto, proteínas altamente conservadas e abundantes, como α-tubulina e β-catenina, funcionam bem no zebrafish para se16,37.
Com peixes, é possível visualizar os transcritos de RNA de genes que ainda não tem anticorpos específicos no zebrafish. Combinando peixes com se, como demonstrado pelo presente protocolo, localização co de transcritos de RNA e proteína pode ser visto na vivo (Figura 2). A natureza flexível do protocolo permite a rápida resolução de problemas para a visualização de diversas transcrições de RNA e proteínas em diversos tecidos e pontos de tempo. Quando combinado com os traços já respeitados de embriões de peixe-zebra, este protocolo de peixe + se oferece outra ferramenta para explorar a expressão dos genes e proteínas importantes para o Regulamento do caminho do desenvolvimento.
Os autores não têm nada para divulgar.
Este trabalho foi financiado em parte pela subvenção R01DK100237 para RAW e o não nacional ciência Fundação pós-graduação Research Fellowship. DGE-1313583 para A.N.M. Agradecemos também a faculdade de ciência graduação pesquisa Fellowship programa de verão para suporte para Magal Gostaríamos de agradecer o centro Zebrafish pesquisa na Universidade de Notre Dame para seus cuidados dedicado de nosso zebrafish. Também gostaríamos de agradecer o departamento de ciências biológicas, bem como os membros do nosso laboratório para todos de apoio e informações valiosas.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| solução de mistura de protease não específica | Roche | 11459643001, pronase de Streptomyces griseus | Diluir em E3 sem azul de metileno para fazer solução estoque de 50mg/mL; armazenar a -20° Solução C |
| E3 | Diluir 50X E3 (250 mM NaCl, 8,5 mM KCl, 16,5 mM CaCl2, 16,5 mM MgSO4 em água destilada) em água destilada; adicionar 1 x 10-5 M azul de metileno (sigma M9140) para inibir a contaminação | ||
| tricaína (etil 3-aminobenzoato metanossulfonato) | Fluka | A5040-250G | Para fazer uma solução estoque a 0,2%, dissolva 1 g de pó de tricaína em 10 mL de Tris, pH 9,5 e água destilada até 500 mL |
| placas de embriões | VWR | 351029 | |
| frascos de vidro de 5 mL Pipetas | de plástico | Wheaton | |
| VWR | 414004-004 | ||
| Solução de paraformaldeído (PFA) a 4% Serviços de | microscopia eletrônica | 19210 | Dissolva 4% de PFA em 1X PBS e leve para ferver sob uma coifa. Esfrie e alíquota e armazene a -20 graus C. Não congele novamente depois de descongelado para uso. |
| 10X PBS | American Bioanalytical | AB11072 | Dilua em água destilada para fazer um estoque 1X |
| Tween-20 estoque | American Bioanalytical | AB02038 | Faça um estoque Tween-20 de 0,1% diluindo em água destilada. |
| 1X solução salina tamponada com fosfato com 0,1% Tween 20 (PBST) | Sigma | P9416 | 0,1% Tween-20 em 1X |
| PBS metanol (MeOH) | Sigma | 34860-4L | |
| proteinase K | Roche | 3115879001 | Dissolva em água destilada para fazer um estoque de 10 mg / mL; alíquota e armazene a -20 graus; C |
| tubos de microcentrífuga de fundo plano | VWR | 87003-300; 87003-298 | |
| formamida | American Bioanalytical | AB00600 | armazenar a -20° Solução de |
| hibridização C (HYB+) | 50% formamida, 5X SSC, 0,1% Tween-20, 5 mg/mL de RNA de torula de levedura, 50 μ g/μ L heparina; loja a -20° C | ||
| Forno de hibridização | Fisher Scientific | 13-247-10Q | |
| 20X solução tampão de citrato de sódio-sódio (SSC) | American Bioanalytical | AB13156 | diluir em água destilada para fazer 2X e 0,2X estoques |
| bloqueando a solução reagente | . A Roche | 11096176001 | diluir em tampão de ácido maleico para fazer uma solução estoque a 10%; armazenar a 4° C |
| solução tampão de ácido maleico | Sigma | M0375 e S7653 | 150mM ácido maleico, 100mM NaCl (pH 7.5) |
| anti-Digoxigenina-POD, fragmentos de Fab | Roche | 11207739910 | armazenar a 4° Solução |
| de coloração fluorescente C Cy3 | PerkinElmer, Inc. | NEL744001KT, TSA Plus Cyanin3 sistema | de armazenamento em 4° C; prepare a solução de coloração fresca fazendo uma diluição de 1:50 do reagente TSA (dissolvido em 60 uL de DMSO) no tampão do kit |
| Peróxido de hidrogênio (H2O2) | Sigma | H1009-500mL | armazene a 4° |
| Água destilada de grau molecular C (ddH2O) | Mediatech | 25-055-CM | |
| acetona | American Bioanalytical | AB00636-01000 | armazena uma alíquota a -20° C |
| DMSO | American Bioanalytical | AB00435-01000 | |
| soro fetal bovino (FBS) | Gibco | 10438-034 | alíquota e armazenar a -20° C |
| monoclonal anti-acetilada tubulina clone 6-11B-1 | Sigma-Aldrich | T6793 | alíquota e armazenar a -20° C |
| anti-&gama;-tubulina anitbody produzido em alíquota | Sigma-Aldrich | T5192 | e armazenar a -20° C |
| odf3b clone de cDNA MGC:63985 | OpenBiosystems | IMAGEM:6792478 | armazenar estoque de glicerol bacteriano a -80° C |
| NaCL | American Bioanalytical | AB01915-05000 | |
| Alexa farinha 647 cabra anti-coelho IgG | Life Technologies | A21245 | loja em 4° C; proteger da luz |
| Alexa fluor 488 cabra anti-rato IgG | Life Technologies | A11029 | loja em 4° C; proteger da luz |
| DAPI | Life Technologies | D1306 | alíquota e armazenar a -20° |
| Corrediça de vidro | Thermo-Fisher | 4445 | |
| lamínula de vidro | Thermo-Fisher | 12-540A | 18 x 18 mm |
| pinça fina | Roboz | RS-1050 | Dumont Pinça Padrão #55 |
| mídia de montagem | Polysciences, Inc. | 18606, loja Aqua-Poly/Mount | em 4° C |
| e software | Usamos um microscópio confocal Nikon C2plus com elementos NIS-software | ||
| AR rocker | Bio-Rad | 1660710EDU |
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