Aqui, mostramos o processo de criação de uma linha de zebrafish do repórter de tensão elétrica celular para visualizar o desenvolvimento embrionário, movimento, e células de tumor de peixe em vivo.
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Aqui, mostramos o processo de criação de uma linha de zebrafish do repórter de tensão elétrica celular para visualizar o desenvolvimento embrionário, movimento, e células de tumor de peixe em vivo.
Bioeletricidade, sinalização eléctrica endógeno mediada por canais iônicos e bombas localizadas na membrana celular, desempenha papéis importantes na sinalização de processos das células neuronais e musculares excitáveis e muitos outros processos biológicos, tais como embrionárias padronização do desenvolvimento. No entanto, há uma necessidade na vivo monitoramento da atividade elétrica em vertebrados embriogênese. Os avanços dos indicadores de voltagem fluorescente geneticamente codificado (GEVIs) tornaram possível fornecer uma solução para este desafio. Aqui, descrevemos como criar um indicador de tensão transgénicos zebrafish usando o indicador de tensão estabelecida, ASAP1 (acelerado Sensor de potenciais de ação 1), por exemplo. O kit de Tol2 e um promotor de zebrafish onipresente, ubi, foram escolhidos neste estudo. Nós também explicar os processos de clonagem de site-specific Gateway Tol2 baseados em transposon zebrafish transgênese e o processo de imagem para tumores de embriões e peixes peixes fase inicial usando regular epifluorescente microscópios. Usando esta linha de peixe, achamos que há mudanças de tensão elétrica celular durante a embriogênese de zebrafish e movimento de larvas de peixes. Além disso, observou-se que em alguns zebrafish tumores de bainha de nervo periférico maligno, o tumor de células foram geralmente polarizadas em comparação com os tecidos normais circundantes.
Bioeletricidade refere-se a sinalização eléctrica endógeno mediada por canais iônicos e bombas localizadas na membrana celular1. Intercâmbio iônico através da membrana celular e as acoplado mudanças atuais e potenciais elétricas, é essencial para a sinalização de processos das células neuronais e musculares excitáveis. Além disso, bioeletricidade e gradientes de íons têm uma variedade de outras funções biológicas importantes, incluindo o armazenamento de energia, biossíntese e transporte do metabólito. Sinalização bioelétrica também foi descoberto como um regulador de formação embrionária padrão, tais como machados do corpo, o ciclo celular e de diferenciação celular1. Assim, é fundamental para a compreensão de muitas doenças congênitas humanas que resultam do Regulamento mis deste tipo de sinalização. Embora a braçadeira do remendo tem sido amplamente utilizada para gravação de células únicas, é ainda longe do ideal para o monitoramento simultâneo de várias células durante o desenvolvimento embrionário em vivo. Além disso, pequenas moléculas sensíveis de tensão também não são ideais para aplicações em vivo devido às suas especificidades, sensibilidades e toxicidades.
A criação de uma variedade de geneticamente codificado fluorescente tensão indicadores (GEVIs) oferece um novo mecanismo para superar este problema e permite a fácil aplicação estudar o desenvolvimento embrionário, mesmo que eles foram originalmente destinados para monitoramento neural células de2,3. Dentre os GEVIs atualmente disponíveis é o acelerado Sensor de potenciais de ação 1 (ASAP1)4. É composto por um loop extracelular de um domínio sensor de tensão de tensão sensível fosfatase e uma circular permutada proteína verde fluorescente. Portanto, ASAP1 permite a visualização de alterações de potenciais elétricas celulares (polarização: verde brilhante; despolarização: verde-escuro). ASAP1 tem 2 ms sobre-e-off cinética e pode seguir abaixo do limite potencial mudança4. Assim, esta ferramenta genética permite um novo nível de eficácia no monitoramento em tempo real bioelétrica em células vivas. Mais compreensão dos papéis de bioeletricidade no desenvolvimento embrionário e muitas doenças humanas, tais como câncer, derramará nova luz sobre os mecanismos subjacentes, que é fundamental para a prevenção e tratamento da doença.
Zebrafish provaram um poderoso modelo animal para estudar a biologia do desenvolvimento e doenças humanas, incluindo o câncer5,6. Eles compartilham genes ortólogos de 70% com os humanos, e eles têm biologia vertebrada semelhante7. Zebrafish fornecer cuidados relativamente fácil, um tamanho de embreagem grande de ovos, genética tractable, transgênese fácil e desenvolvimento embrionário externo transparente, que faz com que um sistema superior na vivo de imagem5,6. Com uma grande fonte de linhas de peixes mutantes já presentes e um genoma completamente sequenciado, zebrafish fornecerá uma variedade relativamente ilimitada de descoberta científica.
Para investigar na vivo em tempo real atividade elétrica das células, aproveitamos o sistema modelo de zebrafish e ASAP1. Neste artigo, descrevemos como incorporar o biosensor fluorescente tensão ASAP1 no genoma da zebrafish usando Tol2 transposon transgênese e visualizar a atividade elétrica celular durante o desenvolvimento embrionário, movimento larvas de peixe e no tumor ao vivo .
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O zebrafish estão alojados em instalações animais AAALAC-aprovado, e todos os experimentos foram realizados de acordo com os protocolos aprovados pelo cuidado do Animal de Purdue e Comissão de utilização (PACUC).
1. Tol2 Transposon plasmídeo construção preparação
Nota: Tol2, um transposon que foi descoberto no peixe medaka, tem sido amplamente utilizado na Comunidade de investigação o zebrafish8,9. Foi com sucesso adoptado para o Gateway site-specific recombinação sistema baseado em clonagem e conhecido como o Tol2 do kit10. O kit Tol2 permite uma maneira mais conveniente de criar construções personalizadas de expressão, enquanto também aumenta a eficiência da transgênese. Assim, foi uma decisão fácil para tirar vantagem deste sistema e criar uma linha onipresente de zebrafish expressão ASAP1 usando um promotor validado ubiquitin para conduzir ASAP111.
2. prepare Tol2 Transposase mRNA e injeção de solução
3. microinjection
4. a criação de peixes transgênicos ASAP1, Tg (ubi: ASAP1)
5. imaging
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Em uma injeção bem sucedida, mais do que embriões de peixe 50% injetado irão exibir algum grau de fluorescência verde nas células somáticas, e a maioria deles será positiva por meio de ensaio Tol2 transposon impostos especiais de consumo (Figura 2). Após 2-4 gerações de para fora-Cruz com sua peixes (até que o peixe fluorescente chegar a 50%, a proporção mendeliana esperada), os peixes transgênicos foram utilizados para o experimento de imagem para controlar ...
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Embora as atividades elétricas nível celular e tecidos durante o desenvolvimento embrionário e doença humana foram descobertas há muito tempo atrás, na vivo elétrica mudanças dinâmicas e seus papéis biológicos ainda permanecem em grande parte desconhecidos. Um dos maiores desafios é Visualizar e quantificar as alterações elétricas. Tecnologia de braçadeira do remendo é um quebra-through para acompanhamento de células únicas, mas sua aplicação aos embriões vertebrados é limitada, porque eles são compostos de muit...
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Os autores não têm nada para divulgar.
O trabalho de pesquisa reportado nesta publicação foi apoiado pelo Instituto Nacional de General Medical Ciências, do institutos nacionais da saúde sob o prêmio número R35GM124913, programa de incentivo de PI4D Universidade de Purdue e PVM interno competitivo Programa de fundos de pesquisa básica. O conteúdo é exclusivamente da responsabilidade dos autores e não representa necessariamente a opinião oficial dos agentes de financiamento. Agradecemos a construção Tol2, Michael Lin para a construção de ASAP1, Koichi Kawakami e Leonard Zon para a promotora ubi construir através de Addgene.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Tubos de cultura de células de 14mL | VWR | 60818-725 Tanque de | |
| eletroforese de agarose | Thermo Scientific | Owl B2 | DNA eletroforese |
| Agarose RA | Amresco | N605-500G | Para fazer os géis de injeção |
| Attb1-ASAP1-F primer | IDT DNA | GGGGACAAGTTTGTACAAAAA GCAGGCTTCACCATGGAGACGA CTGTGAGGTATGAACA | Amplificação da região codificante ASAP1 para subclonagem |
| Attb2-ASAP1-R primer | IDT DNA | GGGGACCACTTTGTACAAGAAA GCTGGGTCTTAGGTTACCACTTC AAGTTGTTTCTTCTGTGAAGCCA | Amplificação da região codificadora ASAP1 para subclonagem |
| Escopo de dissecção de campo claro | Nikon | SMZ 745 | Descorionação, microinjeção, montagem |
| Câmera colorida | Zeiss | AxioCam MRc | Embrião de peixe |
| Lâmina côncava | VWR | 48336-001 | Para segurar embriões de peixe durante o processo de imagem |
| Pipeta de transferência descartável 3,4 ml | Thermo Scientific | 13-711-9AM | Embriões de peixe e transferência de água |
| Enzima endonuclease, não I | NEB | R0189L | Para plasmídeo linearizante DNA |
| Escopo composto epifuorescent | Zeiss | Axio Imager.A2 | Fish imagem embrionária |
| Escopo de dissecção estéreo epifuorescent | Zeiss | Stereo Discovery.V12 | Imagem embrionária de peixe |
| Fonte de luz fluorescente Dinâmica | lúmen | X-cite seris 120 | Fonte de luz para microscópios de fluorescência |
| Fórceps #5 | WPI | 500342 | Decorionação e quebra de agulha |
| Gateway BP Clonase II Mistura enzimática | Thermo Scientific | 11789020 | Clonagem de recombinação Gateway BP |
| Gateway LR Clonase II Plus enzima | Thermo Scientific | 12538120 | Clonagem de recombinação Gateway LR |
| Kit de recuperação de DNA em gel | Zymo Research | D4002 | Purificação de gel de DNA |
| Ponta de carregamento | Eppendorf | 930001007 | Para carregar solução de injeção em agulhas capilares |
| Metilcelulose (1600cPs) | Alfa Aesar | 43146 | Montagem de embriões de peixe |
| Azul de metileno | Sigma-Aldrich | M9140 | Suprime surtos de fungos em placas de Petri |
| Molde de microinjeção | Ferramentas de ciência adaptativa | TU-1 | Para preparar a bandeja de molde de agaorse para segurar embriões de peixe durante a injeção |
| Microinjetor | WPI | Pneumático Picopump PV820 | Injetor de microinjeção |
| Micro-manipulador | WPI | Microinjetor MM3301R | Operação de |
| microinjeção Extrator de micropipeta | Instrumento | Sutter P-1000 | Para preparar agulha capilar |
| Óleo mineral | Amresco | J217-500ml | Para calibrar o volume de injeção |
| mMESSAGE mMACHINE SP6 Kit de transcrição | Thermo Scientific | AM1340 | mRNA transcrição in vitro |
| Câmera monocolor | Zeiss | AxioCam MRm | Gravação de imagens de embriões de peixes |
| Plasmid Miniprep Kit | Zymo Research | D4020 | Preparar pequena quantidade de DNA plasmidial |
| Placas de Petri de plástico | VWR | 25384-088 | Para segurar peixes ou embriões de peixes durante o processo de imagem |
| RNA Clean & Concentrador-5 | Zymo Research | R1015 | mRNA limpeza após transcrição in vitro |
| Espectrofotômetro | Thermo Scientific | NanoDrop 2000 | Para medir as concentrações de DNA e RNA |
| Micrômetro de estágio | Am Scope | MR100 | Calibração de volume de microinjeção |
| Termociclador | Bio-Rad | T100 | Amplificação de DNA para clonagem de genes |
| Parede fina capilares de vidro | WPI | TW100F-4 | Vidro cru para fazer agulha cappilar |
| Tol2-exL1 primer | IDT DNA | GCACAACACCAGAAATGCCCTC | Tol2 ensaio de consumo Tol2-exR |
| primer | IDT DNA | ACCCTCACTAAAGGGAACAAAAG | Tol2 ensaio de consumo |
| TOP10 E. coli quimicamente competente | Thermo Scientific | C404006 | Usado para transformação durante a clonagem de genes |
| Mesilato de tricaína | Sigma-Aldrich | A5040 | Para anestesiar peixes ou embriões de peixes |
| Trans-iluminador UV 302nm | UVP | M-20V | Visualização de DNA |
| Thermo Scientific | 2853 | Para processo de transformação de clonagem de genes |
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