Изучение клеток и тканей с помощью флуоресцентной в гибридизация (FISH) с момента своего появления в конце 1970-х 1, позволило исследователям изучить гены, организации хроматина и экспрессии генов на субклеточном уровне. РЫБЫ ДНК часто используется в цитогенетики, кариотипирование 2, диагностики рака 3 и предимплантационной генетического скрининга 4, и имеет важную роль в молекулярных исследований 5-6, так как это позволяет обнаружить нуклеиновых кислот в их родной среде. Одноместный анализ экспрессии клеток РНК FISH может обнаружить родные первичных транскриптов и некодирующие РНК транскрибируется от хромосом, и дает преимущества с другими методами, которые оценивают экспрессию генов на уровне населения, в том числе, например, количественной ОТ-ПЦР, геном широкий анализ экспрессии или Северная блоттинга . Визуализируя РНК-транскриптов, происходящих непосредственно со своих сайтов происхождения, он, например, былзаметил, что экспрессия гена является стохастической 7, а иногда может быть аллельспецифический 8. Улучшения в технике даже позволяли обнаружение и количественное определение отдельных молекул мРНК в клетках 9-11.
Основной принцип состоит из FISH-гибридизации нуклеиновых кислот в клетке с зондом нуклеиновой кислоты с помощью высоко специфического Уотсон и Крик спаривания оснований. Зонд может быть прямо или косвенно обнаружено, что приводит к сигналу, который может быть визуализированы под микроскопом. Первоначальные попытки состоял из радиоактивно меченых зондов, которые имели недостатки основе по вопросам безопасности, ограниченного пространственного разрешения и способности обнаружить только один цель одновременно 12-14. Последующее развитие нерадиоактивных меток, включая флуорохромами, гаптенами и ферментов, позволило широкое распространение использование рыбы, как рутинной техники молекулярной биологии. РЫБЫ зонд либо могут быть непосредственно помечены fluorochROMES по химическому связыванию флуоресцентных молекул нуклеиновой кислоты в последовательности 15 и интеграции флуоресцентно меченых нуклеотидов 16-19, или зонд может быть косвенно визуализированных после интеграции гаптенов (в том числе биотин и дигоксигенин) и иммунологической детекции гаптенов на гаптен специфических антител, конъюгированных с люминесцентные репортер молекул 20-21. Последний подход позволяет усиление сигнала с помощью нескольких слоев флуоресцентно меченых антител, которые используются для повышения исходный сигнал, и позволяет обнаруживать РНК видов, которые экспрессируются на низких уровнях. Комбинируя прямые и косвенные методы маркировки и различные гаптенов, несколько целей могут быть одновременно визуализировать в пределах одной ячейки.
Одним из наиболее важных шагов в протоколах рыба гибридизация зонда к своей цели. Хотя теоретически, зонд специфически связываются только с его мишенью, на практике это специфичностьне всегда достигается, в качестве зондов могут связываться с гомологичными участками, и условия гибридизации не всегда будет идеальным для конкретного региона ДНК или РНК видов. После гибридизации моет, следовательно, особенно важное значение, поскольку они могут увеличивать строгость процедуры рыба, и может предотвратить неспецифическое связывание рыбы зондов, что приведет к высокому уровню фонового шума. Как Молекулы РНК одноцепочечную они могут быть легко гибридизуют с зондом FISH. В противоположность этому, двухцепочечной молекулы ДНК сначала должен стадии денатурации, после чего зонд может гибридизоваться. Это обычно достигается путем нагревания образца, что приводит к денатурации ДНК. Тем не менее, в этих тяжелых условиях, хрупкие, одноцепочечные молекулы РНК могут быть потеряны. Таким образом, в сочетании ДНК-РНК FISH требует значительного оптимизацию условий, и более технически сложным по сравнению с отдельной обнаружения только РНК или ДНК.
Здесь мы изложета Подробный протокол комбинированного, одновременного ДНК-РНК FISH, который позволил нам изучить Х-хромосома инактивации (XCI) в дифференциации женский мышиных эмбриональных стволовых клеток 22-24. XCI является одним из важнейших эпигенетические механизм женского эмбрионального развития 25, и приводит к хроматина и, следовательно, заставить замолчать одного из двух Х-хромосом в женских особей 26-27. Существенное значение для этого процесса является некодирующих РНК Xist 28-30, который регулируется RNF12 22-23 и Rex1 24 белков. Xist экспрессия становится активируется на будущей неактивной Х-хромосоме (Xi) во время эмбрионального развития или по дифференциации клеток ES в пробирке , и может распространяться по Х-хромосоме и тем самым привлечь хроматина ферменты, которые приводят к транскрипции закрытия Х-хромосоме 31. Это распространение Xist РНК могут быть визуализированы РНК FISH в виде покрытия на хромосоме Xнекоторых, который также упоминается как Xist облака. Поскольку женские стволовые клетки могут потерять один из своих Х-хромосом из-за нестабильности генома, мы и другие использовали комбинированную ДНК-РНК FISH учиться XCI, чтобы убедиться, что только кариотипически стабильные клетки оцениваются в анализе этого важного процесса 22,32 -34. Как и в любом молекулярной техники биологии, несколько различных отличные протоколы были опубликованы 35-38. Здесь мы представляем наш метод, начиная с индукции дифференцировки в ЭС клеток мыши, для фиксации клеток, маркировки рыбы зонды ник-трансляции, предварительной обработки основных клеток, чтобы позволить пермеабилизации и последующее поглощение зонд, гибридизация зонда мишенью, и, наконец, обнаружение зонда по флуоресцентно меченых антител. Протокол здесь представлены позволяет верный обнаружение Xist РНК и Х-хромосомы в течение двух дней, и основы этого метода, вероятно, могут быть адаптированы к аее системы и направления исследований.