1. Programmazione dalle avversità Vita in anticipo Separazione materna (MS) viene eseguita per indurre fasi di vita stress (ELS) in cuccioli forniti da timed-gravidanza topi C57BL/6N giorno dopo la nascita (0 (P0) il giorno di nascita). Cucciolate individuali vengono messi in gabbie pulite (con pad riscaldamento) per 3 ore tutti i giorni dalle P1-10. Di controllo (non-ELS) cuccioli rimangono indisturbati nel nido materno in tutto. Pups sono mantenuti con le loro madri fino allo svezzamento (P21), dopo di che sono alloggiati in gruppi sesso trovati (3-5 topi per gabbia) in condizioni standard di laboratorio di ricovero per animali. 2. L'isolamento e la dissezione del tessuto cerebrale I topi vengono uccisi in età desiderati dalla nota dislocazione cervicale:. Perché questo protocollo comporta un paradigma di stress, senza anestesia viene data prima dislocazione cervicale, per evitare di interferire con la normale regolazione fisiologica degli ormoni dello stress. Skulls sono aperti ecervelli sono attentamente rimossi e immediatamente snap-congelato mediante immersione in ghiaccio-iso-pentano secco, prima di essere conservati a -80 ° C. I cervelli sono cryosectioned (10 um di spessore); sezioni sono montati su vetrini SuperFrost e mantenuta a -20 ° C. Riferimento a un mouse standard stereotassico atlante (es Paxinos 6) è utilizzato per verificare la precisione anatomica e per garantire l'inclusione della regione di interesse (ad esempio per neuroni nel nucleo paraventricolare – PVN – raccogliere sezioni a partire dal livello della rostrale PVN, bregma -0,75 a -0,85). Le sezioni sono colorate con violetto cresolo per facilitare l'identificazione delle strutture cerebrali diverse. Punzoni (0,8 mm) delle regioni di interesse (ad es PVN) sono ottenuti in microdissezione loco. 3. Estrazione Nucleic Acid dai punzoni del cervello Un protocollo ottimizzato per assicurare al contempo l'estrazione del DNA e l'RNA dalla piccola neuroanatomicamente definita del cervello regioni bisolfito per analisi di espressione genica ed è descritta 7. Nota: Considerando che l'RNA è meno stabile del DNA nel GTC-Buffer, si consiglia il trattamento di RNA prima. L'omogenato utilizzato per la purificazione del DNA può essere conservato a temperatura ambiente (RT) durante quel tempo. Omogeneizzare punzoni con una pipetta e vortex in 400 pl di guanidinio tiocianato (GTC) tampone (4,5 M tiocianato di guanidinio, 2% N-lauroylsarcosine, 50 mM EDTA pH 8,25 mM Tris-HCl pH 7,5, 0,1 M beta-mercaptoetanolo, 0,2% antischiuma A) a RT, passando più volte attraverso una siringa ipodermica (29G) (Figura 2). Dividere lisato in parti uguali, sia RNA che DNA può essere estratto contemporaneamente o separatamente, a seconda dei particolari esigenze sperimentali. Per purificazione dell'RNA aggiungere volume 1/10 di NaOAc, 1 AquaPhenol volume (Appligene) (pH 4) e volume 1/2 di cloroformio: isoamilico (24:1) di lisato. Energicamente dopo ogni passo eincubare su ghiaccio per 10 min, centrifuga (20 min a 10.000 g a 4 ° C); aggiungere un volume equivalente di 70% EtOH alla fase aequous. Trasferire miscela a una colonna di spin RNA (ad esempio Nucleospin RNA II da Macherey-Nagel) ed eseguire on-column DNasi-digestione ed i lavaggi (seguire il protocollo di fabbricazione); eluire RNA in 25 microlitri H 2 O. Per la purificazione del DNA di un protocollo ottimizzato del Sangue Qiagen DNeasy e Kit viene utilizzato il tessuto. Equilibrare lisato con volumi uguali di Buffer AL e EtOH al 100%, il carico su una centrifuga Spin Column (1 min a 10.000 g a temperatura ambiente) ed eliminare flow-through. Aggiungere 500 pl tampone AW1 cui 5 pl RNAsi (1 mg / ml) a colonna e incubare 10 minuti a RT. Spin (1 min a 10.000 g, RT) ed eliminare flow-through. Lavare la colonna con 500 microlitri AW2 Buffer, scartare flow-through e lo spin-dry colonna vuota (1 min a 15000 g). Aggiungi preriscaldato (70 ° C) Buffer AE e le colonne incubare per 10 min a 70 ° C. Eluire mediante centrifugazione (1 min, 10.000 g), si applicano re-flow-through e ripetere fase di centrifugazione. Utilizzare uno spettrofotometro per determinare concentrazioni di DNA e RNA. Un tipico PVN punzone rese ~ 600 ng del DNA e RNA ~ 400 ng. Per l'analisi dell'espressione genica mediante PCR quantitativa (qPCR), si utilizzano in genere ~ 100 ng di RNA nella reazione di trascrizione inversa. 4. Bisolfito di conversione Bisolfito di sodio è usato per convertire i non-metilati cytosines a uracils. Al contrario, citosine metilate sono protetti dalla conversione. Di conseguenza, tutte cytosines che vengono rilevati nella sequenza finale del bisolfito PCR-amplicone rappresentano cytosines metilati. Conversione bisolfito provoca sostanziale degradazione del DNA che può essere un fattore limitante nella analisi PCR. Condizioni di reazione di conversione ottimizzati che massimizzano la citosina, ridurre la frammentazione del DNA e mantenere DNA a singolo filamento, anche a basse temperature può essere raggiunto utilizzandoBisolfito Qiagen Kit EpiTect. Nelle nostre mani ~ 200 ng di DNA purificato da micropunches fornire una quantità sufficiente di materiale di partenza per la reazione bisolfito. Per evitare differenze di efficienza della reazione di conversione, la quantità di DNA stampo deve essere mantenuta costante tra tutti i campioni esaminati durante un esperimento. Inoltre, la sequenza si legge dovrebbe essere esaminata per l'efficienza di conversione esaminando il tasso di non-convertiti non-CpG. Tale tasso dovrebbe superare il 98%. I valori più bassi indicano la conversione bisolfito incompleta o inefficace e le sequenze sottostanti dovrebbero essere esclusi dall'analisi. 5. Bisolfito PCR Bisolfito design sequenza primer specifici per DNA bisolfito convertito (vedi la discussione); Methyl Primer Express software ( https://products.appliedbiosystems.com/ab/ En / US / adirect / ab? Cmd = catNavigate2 & catid = 602121) sarà di aiuto questo e contribuiscono a determinare ottimali temperature di ricottura in esperimenti pilota. Preparare-PCR Master-Mix (per una reazione) come segue: 2,5 microlitri tampone PCR 10x 0,5 pl 10 mM dNTPs 1 pl 10 pM innesco in avanti 1 pl 10 pM primer reverse 0,125 ul Qiagen Hotstart Taq Plus. riempire fino a 23 microlitri con H 2 O Aggiungere 2 microlitri bisolfito trattato con DNA a reazione. Amplificare utilizzando le seguenti condizioni: 1 ciclo 6 min 95 ° C 45-50 cicli di 1 minuto a 95 ° C, 1 minuto a temperatura di ricottura ottimale, 1 min a 72 ° C 1 ciclo 5 min 72 ° C Analizzare 7 microlitri di prodotto di PCR mediante elettroforesi su gel di agarosio per verificare dimensione dell'amplicone e purificare rimanente reazione di PCR per la legatura successiva utilizzando un commercialmente disponibile PCR clean-up kit (ad esempio Macherey-NaNucleospin gel estratto). In caso ulteriori prodotti indesiderati PCR sono ottenuti, purificazione gel è raccomandato. 6. Bisolfito Sequencing Ad alta risoluzione profili di metilazione del DNA dedotte dalle letture singolo clone in grado di rilevare piccole variazioni di metilazione del DNA e identificare le regioni normative che sono sensibili al trattamento (programmazione ambientale). Il processo di sequenziazione bisolfito comprende tre fasi successive di lavoro. In primo luogo, i prodotti PCR ottenuti da bisolfito prima PCR sono ligati in un vettore e trasformati in batteri. In secondo luogo, colonia PCR da cloni singoli viene impiegata per determinare la dimensione corretta dell'inserto. In terzo luogo, PCR delle colonie positive sono ripuliti e sottoposti a Big-Dye reazione di sequenziamento. Dopo un clean-up passo, i prodotti sono ad elettroforesi su un sequenziatore capillare. 6,1 Ligation e trasformazione Nota: di routine utilizzare il pGEM-T vector cloning kit (Promega). Nella nostra esperienza, l'efficienza di clonazione dipende criticamente l'inserto di essere legato. Differenti vettori devono essere testati in caso basso numero di cloni ricombinanti sono ripetutamente ottenuti. Impostare reazione di ligazione: Buffer 5 pl Ligation 2x 1 pl pGEM-T Vector 1 pl-T4 ligasi 3 pl ripulito PCR prodotto Mescolare reazione pipettando e incubare durante la notte a 4 ° C. Nota: legatura può anche essere eseguita per 1 ora a RT pure. Per aumentare il numero di cloni ricombinanti, oltre ligazione notte a 4 ° C è preferito. Pulire-up di prodotti legatura di precipitazione con etanolo: Aggiungere 1 glicogeno pl, 1 pl 3M NaAc ed EtOH 25% a 100 pl la reazione di ligazione e precipitato per 1 min in azoto liquido. Centrifugare (15,0000 g per 30 min a 4 ° C) e scartare surnatante. Lavare con 300 ml70% EtOH e centrifugare (15.000 g per 20 minuti a 4 ° C), il surnatante e secco pellet a RT (10 min). Risospendere il pellet in 10 microlitri H 2 O. 6,2 Trasformazione dei prodotti di ligazione in batteri elettrocompetenti Preraffreddare cuvette di elettroporazione (1 mm di larghezza) su ghiaccio e aliquota del disgelo elettrocompetenti batteri DH5alfa su ghiaccio. Aggiungi 45 pl batteri DH5alfa a 10 microlitri ripulito legatura del prodotto (vedi sopra) e trasferimento in cuvetta. Trasforma i batteri a 1,5 kV, 200 Ω, 15 uF e aggiungere 1 ml di terreno SOB preriscaldato direttamente dopo la consegna del polso. Recupero batteri per 1 ora a 37 ° C, diffusione 100 pl di sospensione su piastre LB / ampicillina rivestite con IPTG / X-Gal. Incubare le piastre per una notte a 37 ° C. 6,3 Colony PCR Nota: Colony PCR da singoli cloni vengono effettuati per garantire che gli inserti sonodi dimensione prevista. Lo sviluppo del colore ritardata dallo screening blu / bianco, eventi di ricombinazione indesiderati durante la legatura, l'incorporazione di coppie di primer oligomeriche o troncato prodotti di PCR potrebbero altrimenti portare a risultati di sequenziamento difettosi. Noi abitualmente uso T7 e SP6 primers per amplificare inserti clonati, questo approccio si traduce in sequenze vettoriali supplementari di circa 150 bp. Primer T7 viene utilizzato nella reazione di sequenziamento in un passaggio successivo. Impostare colonia di reazione PCR in piastra a 96 pozzetti. Per usare una reazione: 3 pl 2,5 mM MgCl 2 2,5 microlitri di buffer Taq 10x 1,5 microlitri 10 mM dNTP 2 microlitri 2,5 mM T7 innesco 2 microlitri 2,5 mM SP6 innesco 1 pl Fermentas Taq Polymerase riempire fino a 25 pl con H 2 O Pipettare 25 pl / pozzetto di master mix in ciascun pozzetto di una piastra a 96 pozzetti. Scegli positivo (bianco) clone dalla piastra con la punta della pipetta e tuffo in una reazione PCR. Amplificare utilizzando Folle condizioni seguenti: 1 ciclo 4 min a 95 ° C 10 cicli di 30 sa 94 ° C, 30 s a 56 ° C e 30 s a 72 ° C 30 cicli di 30 sa 94 ° C, 30 s a 48 ° C e 30 s a 72 ° C 1 ciclo 5 min a 72 ° C Caricare 5 microlitri di colonia PCR su un gel di agarosio e determinare reazioni che contengono la giusta dimensione dell'inserto. PCR Colony contenenti gli ampliconi desiderati vengono eliminati utilizzando un kit disponibile in commercio (Machery Nagel Nucleofast). 6,4 Big-Dye terminator reazione e sequenziamento Preparare mix master per Big-Dye reazione. Per usare una reazione: 1 ml H 2 O 0,5 microlitri Big-Dye reagente 1,5 microlitri di buffer Sequencing Erogare 3 pl / pozzetto in ogni pozzetto di una piastra a 96 pozzetti, aggiungere a ciascun pozzetto 2 microlitri del prodotto colonia ripulito PCR ed eseguire la reazione in un termociclatore con i seguenti parametri: <p class="jove-content"> 1 del ciclo 1 min a 96 ° C 35 cicli di 10 s a 96 ° C, 5 s a 50 ° C e 4 minuti a 60 ° C Il Big-Dye reazione viene pulito usando un kit commerciale (Millipore Montage 96 Sequencing Clean-Up Kit) ed elaborati in un sequencer capillare (ad esempio, ABI 3100 DNA). Le sequenze vengono analizzati utilizzando l'analizzatore Biq ( http://biq-analyzer.bioinf.mpi-sb.mpg.de/ ) o lo strumento online Bisma ( http://biochem.jacobs-university.de/BDPC/BISMA/ ) derivare la configurazione di metilazione della regione del DNA studiato (Figura 4). 7. Risultati rappresentativi Al fine di conoscere l'influenza delle ELS sull'espressione Avp e lo stato di metilazione, i topi C57BL/6N sono stati elaborati in base al flusso di lavoro sopra descritto. Brevemente, un gruppo di topi C57BL/6N era subjected al ELS, mentre il gruppo di controllo è stato lasciato indisturbato. Il PVN e il nucleo supraoptic (SON) sono stati pugni e DNA e RNA sono stati isolati contemporaneamente da i colpi singoli. RNA è stato inversamente trascritto ed i livelli di trascritti avp sono state misurate mediante analisi qPCR e normalizzato per l'espressione di geni housekeeping HPRT e GAPDH. DNA è stato trattato bisolfito, amplificata con primer specifici per l'enhancer Avp (Figura 4a) ed i prodotti di PCR sono stati clonati e sequenziati. Almeno 20 cloni ricombinanti da ciascun topo / PCR sono stati analizzati per determinare le frequenze di metilazione per i CpG contenute nel PCR (Figura 4b). Rispetto ai controlli, ELS ha indotto un significativo ipometilazione CpG10, CpG12, CpG13 e Cpg14 del enhancer Avp (p <0.05, n = 6-8 animali) suggerisce la marcatura epigenetica di questa regione regolatrice fino ai primi di esperienze di vita. In contrasto con la metilazione PVN, dil'enhancer Avp è stata influenzata dalla ELS nella specificità SON illustrare tessuto di marcatura epigenetica (Fig. 4c). Analisi dello stato di metilazione del DNA in CpG10 e Avp espressione genica in animali di controllo (n = 6) hanno evidenziato una correlazione negativa che punta ad un ruolo della metilazione del DNA nel fine-tuning di espressione del gene AVP (Figura 4d). Micropunches Figura 1. Sono ottenute da cervelli sezionati dal controllo e topi stressati precoce della vita. A seguito di DNA e RNA isolamento, l'espressione genica è determinato dal qRT-PCR mentre il DNA bisolfito trattata viene amplificato e prodotti purificati vengono clonati in un vettore adatto di identificazione che permette di cloni ricombinanti da blu / bianco selezione. Dimensioni degli inserti corretti sono stati verificati dacolonia PCR prima di eseguire Big Dye-reazione e l'elaborazione in sequencer capillare. Modello di metilazione sono visualizzati da strumenti software adeguati. Clicca qui per ingrandire la figura . Figura 2. Timeline dal DNA / RNA di estrazione sequenziamento bisolfito. Figura 3. Workflow per l'estrazione simultanea di DNA e RNA. Il punzone del nucleo ipotalamico paraventricularis, un gene che esprime Avp piccola regione del cervello, viene posto in 400 microlitri tampone di GTA, vorticare fino interrotto e ulteriormente omogeneizzato passando attraverso una siringa (29G). L'omogeneizzato è poi diviso per la purificazione di RNA e DNA. La divisione può essere 1:1 o di proporzioni diverse a secondasulla questione particolare sperimentale. Omogenati devono essere processati entro poche ore. Figura 4. Metilazione CpG a livello del locus di controllo Avp in 6 settimane e animali ELS. (A) Schema di coda Avp e geni ossitocina orientato a coda e separati dalla regione intergenica (IGR). Gli esoni sono rappresentati da open (numerati) scatole. La distribuzione dei residui CpG è indicato e dimensione e la posizione dell'amplicone rispettivo PCR contenente CpG 10 a CpG14 è caratterizzato da una linea in grassetto. (B) metilazione del enhancer Avp nel PVN in animali di controllo e ELS (n = 6-8). (C) Metilazione del enhancer Avp nel Figlio di controllo e di animali ELS (n = 8-10). (D) l'espressione genica Avp è stata correlatacon la metilazione a CpG10 (n = 6). Clicca qui per ingrandire la figura .