Настоящий протокол описывает одну мутацию M213L в Gja1, которая сохраняет полноразмерную генерацию Connexin43, но предотвращает трансляцию меньшей изоформы GJA1-20k с внутренней трансляцией.
Методическая статья
Настоящий протокол описывает одну мутацию M213L в Gja1, которая сохраняет полноразмерную генерацию Connexin43, но предотвращает трансляцию меньшей изоформы GJA1-20k с внутренней трансляцией.
Система редактирования генов CRISPR-Cas9, основанная на механизмах восстановления генома, позволяет быстрее и проще генерировать генно-модифицированные мышиные модели по сравнению с традиционной гомологичной рекомбинацией. Система CRISPR-Cas9 особенно привлекательна, когда требуется одноточечная мутация. Белок щелевого перехода, Connexin 43 (Cx43), кодируется геном Gja1, который имеет один кодирующий экзон и не может быть сращен. Тем не менее, Gja1 производит не только полноразмерный белок Cx43, но и до шести усеченных изоформ N-конца с помощью процесса, известного как внутренняя трансляция, в результате инициации рибосомной трансляции на внутренних начальных участках AUG (метионин). GJA1-20k является наиболее часто генерируемой усеченной изоформой Cx43, инициируемой в кодоне AUG в позиции 213 мРНК Gja1. Поскольку остаток 213 встречается в конце последнего трансмембранного домена Cx43, GJA1-20k фактически является 20 кДа C-концевым хвостом Cx43 в качестве независимого белка. Предыдущие исследователи определили в клетках, что критическая роль GJA1-20k заключается в облегчении транспортировки полноразмерных гемиханнелей Cx43 с плазматической мембраной. Чтобы исследовать это явление in vivo, была сгенерирована мышь-мутант с точечной мутацией Gja1, которая заменяет ATG (метионин) в остатке 213 TTA (мутация Leucine, M213L). Результатом M213L является то, что мРНК Gja1 и полноразмерная Cx43 все еще генерируются, но трансляция Gja1-20k значительно снижается. В этом отчете основное внимание уделяется выбору сайта фермента рестрикции для разработки мышиной модели с одной аминокислотой мутированной (Gja1M213L / M213L). Этот протокол описывает генетически модифицированных мышей с помощью системы CRISPR-Cas9 и быстрого генотипирования путем комбинирования ПЦР и рестрикционных ферментов.
Полноразмерный коннексин 43 (Cx43) и N-конечная усеченная изоформа GJA1-20k, кодируемые одной и той же мРНК GJA1, но использующие разные стартовые кодоны1 для инициирования трансляции. Трансляция Cx43 происходит при первом кодоне запуска AUG, тогда как трансляция GJA1-20k инициируется в AUG при остатке 213. Ранее было обнаружено, что GJA1-20k играет важную роль в полноразмерном трафике Cx43, стабилизации актина и регуляции митохондриальной морфологии in vitro 1,2,3.
Чтобы понять роль GJA1-20k in vivo, была сгенерирована «нокаутирующая» модель мыши GJA1-20k, которая сохранила способность создавать полноразмерный Cx43. Подход заключался в использовании системы CRISPR-Cas9 для замены одиночного остатка при 213 с метионина (M) на лейцин (L) (Gja1M213L / M213L) 4. Внутренняя мутация от M до L резко снижает вероятность внутренней трансляции, но сохраняет трансляцию и функцию полноразмерного белка4. Поскольку дикий тип (WT) и мутировавший аллель имеют одинаковые размеры и почти идентичные продукты мРНК, существует значительная трудность в подтверждении генотипа у мышей. Секвенирование ДНК может идентифицировать мутацию, но слишком дорого и отнимает много времени для рутинного использования. В целом, было установлено несколько методов быстрого генотипирования, таких как полимеразная цепная реакция в реальном времени (ОТ-ПЦР), минисеквенирование-лигирование, анализ плавления с высоким разрешением и тетра-праймерная амплификационная тугобачная мутационная система ПЦР (ARMS-PCR)5,6,7,8. Тем не менее, эти альтернативные методы требуют нескольких шагов, уникальных ресурсов и / или нескольких конкретных наборов праймеров, которые могут индуцировать неспецифические продукты ПЦР.
Этот протокол вводит подробный подход к нацеливанию и редактированию генов CRISPR-Cas9 для создания одной аминокислотной мутации, и для подтверждения мутации представлено быстрое генотипирование. Идентификация генотипа включает в себя творческое использование ферментов рестрикции, использующих только один набор праймеров для идентификации гена-мишени. Читатели ссылаются на Ссылку4 , чтобы наблюдать глубокий электрофизиологический эффект внезапной сердечной смерти, вызванной мутацией замещения одного остатка Gja1M213L / M213L , которая все еще генерирует полноразмерный белок, но не может генерировать меньшую внутренне переведенную изоформу усечения. Этот протокол поможет другим моделям мышей использовать точечную мутацию для уменьшения внутренней трансляции интересующей изоформы при сохранении экспрессии эндогенного полноразмерного белка.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
«Все протоколы ухода за животными и их изучения были одобрены институциональными комитетами по уходу за животными и их использованию Медицинского центра Cedars-Sinai и Университета штата Юта. Для экспериментов использовали самок мышей C57BL/6J, полученных из коммерческих источников в возрасте 8-9 недель (см. Таблицу материалов).
1. Подготовка к генному таргетированию
2. Индукция суперовуляции, сбор яйцеклеток, пронуклеарная микроинъекция смеси CRISPR и скрининг бластоцисты
ПРИМЕЧАНИЕ: Эта процедура следует ранее опубликованному общемупротоколу 14.
3. Извлечение ДНК
ПРИМЕЧАНИЕ: Мыши на 10-й послеродовой день были использованы для этого эксперимента из-за внезапной смерти нокаутирующей мыши GJA1-20k примерно через 2-4 недели после рождения4. Более общий протокол также может быть применен после ранее опубликованного отчета18.
4. Амплификация ДНК методом ПЦР
5. Инкубация с ферментом рестрикции
6. Обнаружение полосы ДНК
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Система редактирования генов CRISPR/Cas9 производит мутацию ATG to TTA и тихую мутацию TCC to TCG при 56 264 279 до 56 264 281 и от 56 264 291 до 56 264 293 на хромосоме мыши 10 или при 869 до 871 и 881 до 883 на мРНК Gja1 соответственно. Эта мутация приводит к мутации метионина 213 к лейцину (M213L) на белке GJA1, а мутация TTC к TTG нарушает близлежащую последовательность PAM, чтобы избежать нежелательного издания гена (рисунок 1). Подробности мутации описаны в предыдущем отчете
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Генно-модифицированная модель мыши является распространенным подходом к пониманию функции генов. Однако, поскольку внутренне транслируемая изоформа GJA1-20k транслируется из той же мРНК Gja1 , что и полноразмерная Cx43, была разработана творческая стратегия для сохранения полноразмерного выражения Cx43, но подавления выражения GJA1-20k. Подход основан на мутации внутреннего стартового кодона GJA1-20k. С одноточечной мутацией M213 был переключен на L на мРНК Gja1 , которая преуспела в подавлении экспресс...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Проект был поддержан грантами Национальных институтов здравоохранения (R01HL152691, R01HL138577 и R01HL159983) для RMS.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,2 мл 8-полосковая ПЦР-пробирка | Thomas Scientific | 1148A28 | |
| 0,5 М ЭДТА pH 8,0 | Invitrogen | 15575-038 | Для пронуклеарного микроинжекционного буфера |
| 10x CutSmart Buffer | New England Biolabs | B7204S | Буфер для разложения NlaIII |
| 1 M Tris-HCl pH 7,5 | Invitrogen | 15567-027 | Для пронуклеарного микроинжекционного буфера |
| 50x TAE Буфер | Invitrogen | 24710-030 | |
| 96-луночный термоамплификатор | Applied Biosystems | Model # 9902 | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | |
| C57BL/6J | Лаборатория Джексона | 664 | линия мышей |
| Chemidoc MP система визуализации | Bio-rad | Для получения изображения геля с помощью 302 нм ультрафиолетового света | |
| белка | eSpCas9MilliporeSigma | ESPCAS9PRO-50UG | |
| Гелевый краситель фиолетового цвета (6x) | New England Biolabs | B7024S | Загрузочный буфер для электрофореза |
| Перчатки | |||
| ХГЧ (хорионический гонадотропин человека) | MilliporeSigma | 23-073-425G | |
| Гиалуронидаза | MilliporeSigma | H3884-100MG | |
| Программное обеспечение | Image LabBio-rad | Для анализа изображения геля | |
| Инвертированный стереомикроскоп с пластикойDIC | Zeiss | Axiovert A1 | |
| KAPA Наборы для генотипирования мышей | Roche Diagnostics | KK7352 | Для лизиса тканей или клеток, экстракции ДНК и мастер-микса для ПЦР |
| KSOM | LifeGlobal | ZEKS-050 | среда для культивирования эмбрионов |
| Lab coart | |||
| M2 среда | MilliporeSigma | MR015D | |
| NlaIII | New England Biolabs | R0125S | Для переваривания продукта ПЦР |
| Вода без нуклеазы | Ambion | AM9937 | Для разбавления реагентов |
| Парафиновое масло | Nacalai США | 2613785 | |
| Plugged 20 μ L тонкий наконечник для пипетки | FisherScientific | 02-707-171 | Для сбора бластоцитов |
| PMSG (супоросная кобыла' s сывороточный гонадотропин) | ProSpec-Tany | HOR-272 | |
| Sodium Chloride | Invitrogen | AM9760G | Для пронуклеарного микоринъекционного буфера |
| SYBR безопасный ДНК Gel Stain | Invitrogen | S33102 | Для обнаружения полос в геле |
| tracrRNA | Dharmacon | U-002000-120 | Guid RNA |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение