В этой работе описывается протокол модульной системы трансгенеза Tol2, метода клонирования на основе шлюза для создания и введения трансгенных конструкций в эмбрионы рыбок данио.
Методическая статья
В этой работе описывается протокол модульной системы трансгенеза Tol2, метода клонирования на основе шлюза для создания и введения трансгенных конструкций в эмбрионы рыбок данио.
Расстройства алкогольного спектра плода (FASD) характеризуются сильно варьирующимся набором структурных дефектов и когнитивных нарушений, которые возникают из-за пренатального воздействия этанола. Из-за сложной патологии ФАСН животные модели оказались критически важными для нашего нынешнего понимания дефектов развития, вызванных этанолом. Рыбки данио-рерио оказались мощной моделью для изучения дефектов развития, вызванных этанолом, из-за высокой степени сохранения как генетики, так и развития между рыбками данио-рерио и людьми. Как модельная система, рыбки данио-рерио обладают многими атрибутами, которые делают их идеальными для исследований развития, включая большое количество внешне оплодотворенных эмбрионов, которые генетически поддаются обработке и полупрозрачны. Это позволяет исследователям точно контролировать время и дозировку воздействия этанола в нескольких генетических контекстах. Одним из важных генетических инструментов, доступных у рыбок данио, является трансгенез. Однако создание трансгенных конструкций и установление трансгенных линий может быть сложным и трудным. Чтобы решить эту проблему, исследователи рыбок данио-рерио создали систему трансгенеза Tol2 на основе транспозонов. Эта модульная система использует многосайтовый подход клонирования шлюза для быстрой сборки полных трансгенных конструкций на основе транспозонов Tol2. Здесь мы описываем гибкий набор инструментов системы Tol2 и протокол для создания трансгенных конструкций, готовых к трансгенезу рыбок данио, и их использования в исследованиях этанола.
Пренатальное воздействие этанола приводит к континууму структурных дефицитов и когнитивных нарушений, называемых расстройствами алкогольного спектра плода (FASD)1,2,3,4. Сложные взаимосвязи между несколькими факторами затрудняют изучение и понимание этиологии ФАСН у людей. Для решения этой проблемы были использованы самые разные модели животных. Биологические и экспериментальные инструменты, доступные в этих моделях, оказались решающими в развитии нашего понимания механистической основы тератогенности этанола, и результаты этих модельных систем удивительно согласуются с тем, что было обнаружено в исследованиях этанола на людях 5,6. Среди них рыбки данио-рерио стали мощной моделью для изучения тератогенезаэтанола 7,8, отчасти из-за их внешнего оплодотворения, высокой плодовитости, генетической обрабатываемости и полупрозрачных эмбрионов. Эти сильные стороны в совокупности делают рыбок данио-рерио идеальными для исследований ФАСН в реальном времени с использованием трансгенных линий рыбок данио.
Трансгенные рыбки данио-рерио широко используются для изучения многочисленных аспектов эмбрионального развития9. Однако создание трансгенных конструкций и последующих трансгенных линий может быть чрезвычайно трудным. Стандартный трансген требует активного промоторного элемента для управления трансгеном и поли-А-сигнала или «хвоста», и все это в стабильном бактериальном векторе для общего поддержания вектора. Традиционная генерация многокомпонентной трансгенной конструкции требует нескольких трудоемких этапов субклонирования10. Подходы, основанные на ПЦР, такие как сборка Гибсона, могут обойти некоторые проблемы, связанные с субклонированием. Тем не менее, уникальные праймеры должны быть разработаны и испытаны для генерации каждой уникальной трансгенной конструкции10. Помимо конструирования трансгенов, геномная интеграция, передача зародышевой линии и скрининг на надлежащую интеграцию трансгенов также были затруднены. Здесь мы описываем протокол использования системы трансгенеза Tol2 на основе транспозонов (Tol2Kit)10,11. Эта модульная система использует многосайтовое клонирование шлюза для быстрого создания нескольких трансгенных конструкций из постоянно расширяющейся библиотеки векторов «входа» и «назначения». Интегрированные переносимые элементы Tol2 значительно увеличивают скорость трансгенеза, обеспечивая быстрое построение и геномную интеграцию нескольких трансгенов. Используя эту систему, мы показываем, как генерация трансгенной линии эндодермы данио-рерио может быть использована для изучения тканеспецифических структурных дефектов, лежащих в основе FASD. В конечном счете, в этом протоколе мы показываем, что модульная установка и построение трансгенных конструкций значительно помогут исследованиям ФАСН на основе рыбок данио.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эмбрионы рыбок данио, используемые в этой процедуре, были выращены и разведены в соответствии с установленными протоколами IACUC12. Эти протоколы были одобрены Университетом Луисвилля.
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом исследовании использовались штамм рыбок данио-рерио дикого типа, AB, и двойная мутантная линия bmp4st72; smad5b1100 . Вся вода, используемая в этой процедуре, была стерильной водой обратного осмоса. Конфокальные изображения были получены под лазерно-сканирующим конфокальным микроскопом. Измерения энтодермы были сделаны с помощью инструмента измерения в ImageJ. Все статистические анализы проводились с использованием статистического программного обеспечения.
1. Создание решений и медиа
2. Формы для литья эмбрионов под давлением
3. Инъекционные пипетки
4. Транспозазная подготовка мРНК
5. Клонирование Multisite Gateway для создания векторов входа для трансгенеза
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол модифицирован из Kwan et al.10, при этом реакция LR записана как реакция полуLR и имеет общий объем 5 мкл. Для генерации новых входных элементов необходимо использовать реакции АД с использованием 5', средних и 3'-донорных векторов10,13.


6. Введение трансгена эмбрионам
7. Скрининг эмбрионов для трансгенной вставки
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для генерации трансгенных конструкций мы использовали систему трансгенеза Tol2. Три входных вектора, в том числе p5E, который содержит элементы промотора/энхансера гена, pME, который удерживает ген, экспрессируемый элементами промотора/энхансера, и p3E, который, как минимум, удерживает хвост полиА, были использованы для создания трансгенной конструкции с помощью клонирования LR с несколькими сайтами. Вектор назначения, pDest, обеспечивает повторы Tol2 для геномной вставки трансгенной конструкции в эмбрионы рыбок...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Рыбки данио-рерио идеально подходят для изучения влияния воздействия этанола на развитие и болезненные состояния 7,8. Рыбки данио-рерио производят большое количество полупрозрачных, оплодотворенных, генетически обрабатываемых эмбрионов, что позволяет одновременно визуализировать в реальном времени несколько тканей и типов клеток, меченных трансгенами, в различных контекстах окружающей среды19,20. Эти силь...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам раскрывать нечего.
Исследование, представленное в этой статье, было поддержано грантом Национального института здравоохранения / Национального института по борьбе со злоупотреблением алкоголем (NIH / NIAAA) R00AA023560 для C.B.L.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Addgene Tol2 toolbox | https://www.addgene.org/kits/cole-tol2-neuro-toolbox/ | ||
| Air | Предоставлено непосредственно университетом | ||
| Ampicillin | Fisher Scientific | BP1760 | |
| Аналитические весы | VWR | 10204-962 | |
| Borosil 1,0 мм OD x 0,75 мм ID Капилляр | FHC | 30-30-0 | |
| Хлорид кальция | VWR | 97062-590 | |
| Хлорамфеникол | BioVision | 2486 | |
| Флуоресцентный препарирующий микроскоп | |||
| Канамицин | Fisher Scientific | BP906 | |
| Fluoview FV1000 | |||
| Lawson Lab Препарат для донорской плазмиды | https://www.umassmed.edu/lawson-lab/reagents/lawson-lab-protocols/ | ||
| LB Агар | Фишер Сайнфикал | BP9724 | |
| LB Бульон | Фишер Сайнтикал | BP1426 | |
| Низкоээо/Многоцелевой/Молекулярно-биологический класс Агароза | Фишер Сайнфик | BP160-500 | |
| LR Clonase II Plus Фермент | Fisher Scientific | 12538200 | |
| сульфата магния (гептагидрат) | Fisher Scientific | M63-500 | |
| Прикладная научная аппаратура | MIMPH-M-PIP | ||
| Микроцентрифужная трубка 0,5 мл | VWR | 10025-724 | |
| Микроцентрифужная пробирка 1,5 мл | VWR | 10025-716 | |
| Микроманипулятор | Прикладная научная аппаратура | MM33 | |
| Наконечники для микропипеток 10 μ Л | Fisher Scientific | 13611106 | |
| Наконечники для микропипеток 1000 μ Л | Fisher Scientific | 13611127 | |
| Наконечники для микропипеток 200 μ Л | Fisher Scientific | 13611112 | |
| mMESSAGE mMACHINE SP6 Набор для транскрипции | Fisher Scientific | AM1340 | |
| Mosimann Lab Tol2 Расчетный лист | https://www.protocols.io/view/multisite-gateway-calculations-excel-spreadsheet-8epv599p4g1b/v1 | ||
| NanoDrop Спектрофотометр | NanoDrop | ND-1000 | |
| NcoI | NEB | R0189S | |
| NotI | NEB | R0189S | |
| Чашки Петри 100 мм | Fisher Scientific | FB012924 | |
| Фенол Красная натриевая соль | Sigma Aldrich | P4758-5G | |
| Pipetman L p1000L Микропипетка | Gilson | FA10006M | |
| Pipetman L p200L Микропипетка | Gilson | FA10005M | |
| Pipetman L p2L Микропипетка | Gilson | FA10001M | |
| хлорид калия | Fisher Scientific | P217-500 | |
| Фосфат калия (двухосновный) | VWR | BDH9266-500G | |
| Инжектор давления | Прикладные научные приборы | MPPI-3 | |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27106 | |
| Бикарбонат натрия | VWR | BDH9280-500G | |
| Хлорид натрия | Fisher Scientific | S271-500 | |
| фосфат натрия (двухосновный) | Fisher Scientific | S374-500 | |
| Stericup .22 &m; m Вакуумная система фильтрации | Millipore | SCGPU11RE | |
| tol2 Wiki | Страница http://tol2kit.genetics.utah.edu/index.php/Main_Page | ||
| Топ10 химически компетентных E. coli | Fisher Scientific | C404010 | |
| Вертикальный пуллер пипеттеров | David Kopf Instruments | 720 | |
| Форма для микровпрыска данио-рерио | Adaptive Science Tools | i34 |
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