$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
В то время как использование меланина для фотозащиты несколько раз развивалось в животном мире, позвоночные, по-видимому, усовершенствовали этот процесс. Специальные пигментные продуцирующие клетки со сложным механизмом синтеза и содержания меланина сохраняются от рыбы к человеку1. Тем не менее, результат пигментации сильно варьируется, варьируясь от цвета до взаимности и проявляясь в виде ярких узоров на кожных покровах, коже и волосах2. Несмотря на разнообразие, репертуар генов, участвующих в реакции пигментации, поразительно консервативен. Основные компоненты меланин-синтезирующего механизма, такие как ключевые меланин-синтезирующие ферменты, компоненты меланосом и восходящая связь с сигнальным путем, остаются по существу идентичными для всех организмов. Тонкие генетические различия приводят к резким изменениям в характере пигментации, наблюдаемых у разных видов3. Следовательно, обратный генетический подход в организме низших позвоночных, рыбок данио-рерио (Danio rerio), дает прекрасную возможность расшифровать участие генов в передаче пигментированного состояния4.
Эмбрионы рыбок данио-рерио развиваются от одноклеточной оплодотворенной зиготы до личинки в течение ~ 24 ч после оплодотворения (HPF)5. Поразительно, что клетки, эквивалентные меланоцитам - меланофоры - представляют собой крупные клетки, которые присутствуют в дерме и бросаются в глаза из-за содержания темного меланина6. Эти клетки, полученные из нервного гребня, излучают ~ 11 hpf и начинают пигментировать ~ 24 hpf 6,7. Консервативные модули экспрессии генов позволили идентифицировать ключевые факторы, которые управляют функциями меланоцитов, и привели к разработке трансгенных флуоресцентных репортерных линий Tg (sox10: GFP), Tg (mitfa: GFP) и Tg (ftyrp1: GFP) 8,9,10, которые маркируют селективные стадии развития меланоцитов. Использование этих трансгенных рыбных линий позволяет исследовать клеточную биологию меланоцитов на уровне организма в тканевом контексте с соответствующими сигналами в соответствии с временными линиями развития. Эти репортеры дополняют количественное определение меланоцитов на основе пигментов и позволяют четко оценить количество меланоцитов независимо от содержания меланина.
В этой статье представлен подробный протокол расшифровки биологии меланоцитов путем оценки двух критических параметров, а именно содержания меланина и количества меланоцитов. В то время как первый является общим функциональным считыванием, исходящим из реакции гипопигментации, второй связан со снижением спецификации или выживаемости меланоцитов и часто связан с генетическими или приобретенными состояниями депигментации. Общая стратегия этого обратного генетического скрининга состоит в том, чтобы заставить замолчать выбранные гены с помощью морфолино и исследовать специфические для меланоцитов результаты. Содержание меланина анализируется с использованием количественного определения средних значений серого на основе изображений с последующим подтверждением с помощью анализа содержания меланина. Количество меланоцитов на различных стадиях созревания анализируется с помощью количественного определения на основе изображений и дополнительно подтверждается с помощью анализа FACS. Здесь протокол скрининга демонстрируется с использованием двух генов-кандидатов, а именно карбоангидразы 14, участвующей в меланогенезе, и варианта гистона H2AFZ.2, участвующего в спецификации меланоцитов из популяции предшественников нервного гребня. В то время как первый изменяет содержание меланина, а не количество меланоцитов, второй изменяет количество определенных меланоцитов и, следовательно, содержание меланина в эмбрионе. В целом, этот метод предоставляет подробный протокол для определения роли гена-кандидата в пигментации и различения его роли в контроле количества меланоцитов по сравнению с содержанием меланина.