Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Floresan kullanarak mRNA Moleküllerin Görselleştirme ve Analiz doi: 10.3791/50382 Published: June 14, 2013

Summary

Bu protokol, Flüoresans gerçekleştirmek için deneysel bir işlem anlatılmaktadır

Abstract

In situ Hibridizasyon Floresans (FISH) yöntemi bir yerli hücresel ortamda nükleik asitler algılamasını sağlar. Burada tek maya hücrelerinde mRNA sayısı ölçmek için FISH kullanmak için bir protokol sağlar. Hücreler ilgi herhangi bir durumda yetişen ve daha sonra sabit ve geçirgen yapılabilir. Daha sonra, floresan boyalar ile konjuge birden fazla tek sarmallı deoxyoligonucleotides mRNA etiket ve görselleştirmek için kullanılır. Tek mRNA moleküllerden kırınım-sınırlı floresan hücre başına mRNA sayısını belirlemek ve saymak için bir nokta algılama algoritması kullanılarak ölçülür. Kuzey benekleri, RT-PCR ve gen ekspresyonu microarrays daha standart ölçme yöntemleri toplu popülasyondaki ortalama mRNA hakkında bilgi sağlamak da, balık tek molekül çözünürlükte tek bir hücre içinde sayım ve bu mRNA lokalizasyonu hem de kolaylaştırır.

Introduction

Toplu ölçüm teknikleri kullanarak, bu tahlil tek hücre içinde 1 transkriptleri veya transkripsiyonel aktivitesinin sayısını mümkün değildir. Gen ifadesinin gazetecilere gibi ilgi rehberleri tarafından yönlendirilen floresan proteinleri kullanarak bir ölçüde bu sorunu gidermek, ancak kat floresan proteinleri için gerekli zaman erken dinamikleri gizler olabilir. Uzun ömürlü floresan proteinleri de mRNA yaşam rapor edemez. FISH yöntemi ve tek molekül çözünürlüğe sahip, çekirdekte transkripsiyon başlangıcından itibaren tek bir hücre içinde daha sonraki olgunlaşma ve çürümeye, onun bütün ömrü boyunca tahlilinde mRNA için kullanılabilir.

DNA elemanları soruşturma radyoaktif RNA prob kullanılan nükleik asitlerin görselleştirmek için yerinde deneylerde orijinal. Bu kurbağa Xenopus laevis 2 ve fare doku 3 uydu DNA yumurtalıklarda ribozomal DNA görselleştirme dahil. Yerinde exper ilk floresaniment Özellikle DNA dizilerinin 4 soruşturma için bir fluorofor ile işaretlenmiş bir RNA molekülü kullanılır. In situ RNA görselleştirmek için floresan probları ilk uygulama tavuk kas dokusu kültürü 5 aktin geni ifade görselleştirme oldu. Daha yakın zamanlarda, tomurcuklanan maya, BALIK maya metabolik döngüsü 6 sırasında transkripsiyon salınımlar araştırmak için kullanılmıştır, hücre döngüsü ilerlemesi 7 ve mitoz 8 sırasında mRNA transkript mekansal lokalizasyonu sırasında mRNA'ların çürüme. BALIK daha fazlasını maya genlerinin yarısından oluşturan yapısal olarak transkripsiyonu gen bölgesi ilintisiz dalgalanmalar ilintisiz transkripsiyon başlatma 9 ortaya olduğunu göstermek için maya kullanılmaktadır. Olmayan maya türlerde, BALIK fare bağırsak 10 kök-hücre belirteçleri tanımlamak için ve hücre kaderi eksik penetrans C. Stokastik gen hareketlerinden kaynaklanabilecek olabilir belirlemek için kullanılmıştırelegans embriyolar 11.

Burada anlatılan yöntem FISH mesajları mRNA'ya dye-etiketli, tek iplikli DNA probları ile hibridize çalışır. Hücreler görüntülü ve mRNA bir nokta tespit algoritması kullanılarak sayılır. Tek sarmallı sondalar bir DNA synthesizer ile oluşturulan ve daha sonra etiketli (Singer probları olarak anılmaktadır) veya ön-etiketli sondalar (Stellaris probları) 12,13 olarak ticari sipariş edilebilir. Singer Stellaris problar arasındaki önemli bir fark, Stellaris sondalar (yaklaşık 20 bp) olarak Raj ve arkadaşları tarafından tarif prob başına sadece tek bir etiket ile kısa süre Singer probları daha uzundur (~ 50 bp) ve multi-etiketli olmasıdır 14. Buna ek olarak, Stellaris yaklaşım Singer (sırasıyla, gen başına yaklaşık 30 karşılık 5 sondaları) daha gen başına çok fazla sonda kullanır. Aşağıda prob ya tip kullanımını açıklayan bir protokol sağlar. Bölüm 2'de, biz amino-alil timidin içeren problar w etiketleme için bir protokol sağlarseçilmiş bir Cy boya ith. MRNA'ya noktaları belirlemek için gereken bilgi işlem adımlarının bir bakış Bölüm 7'de verilmektedir.

Protocol

Şekiller 1 ve 2, FISH deney prosedürleri ve FISH görüntü ölçülmesi için kullanılan bir görüntü analiz boru hattı arasında şemalardır.

1. Hazırlanır Çözümler

Aşağıda * çözümler Singer probları ile kullanım içindir. Stellaris sondalar kullanıyorsanız, Hibritleşme Tampon ve Yıkama Tampon hem de "% 10 formamid" ile "% 40 formamid" değiştirin. Hibridizasyon Tampon ek değişiklikler Stellaris problar kullanılarak (1) 1 g Dekstran Sülfat ekleyin ve (2) 10 mg ssDNA içermez bulunmaktadır.

Tampon B

8 ml 1 M KH 2 PO 4
41.5 ml 1M K 2 HPO 4
Sorbitol 109.3 g

Spheroplasting Tampon

890 ul Tampon B
100 ul VRC
10 ul 25.000 U / ml Lyticase
2 ul β-merkaptoetanol

<Güçlü> hibridizasyon tamponu (10 mL, nihai hacim)

10 mg E. coli tRNA
10 mg ssDNA *
100 ul 200 mM VRC stok
50 mg / ml BSA, 40 ul
1 mi 20X SSC
4 ml% 40 Formamid *
Nükleazlar su (10 ml nihai hacme kadar)
1 g Dekstran Sülfat '*

* Melezleme tamponu kolaylık sağlamak için -20 ° C'de 0.5 ml alikotları muhafaza edilebilir.

(50 mi, nihai hacim) tampon yıkaması

5 ml 20X SSC
20 mi% 40 Formamid *
Nükleazlar su (50 ml nihai hacme kadar)

Tampon Etiketleme

1.06 gr sodyum karbonat
100 ml su DEPC
pH 9'a

2. Probe-etiketleme (Singer Sondalar Sadece)

Biz, bir ABI oligonükleotid sentezi aygıtı kullanılarak içi sentez ile elde edilir, bu problar. Typicortağı, 4-5 ~ 50 bp oligonükleotidler, tercihen 10, en az 8 + bp aralıklı birkaç thymidines, amino-alil timidin yerine, ilgilenilen genin homolog olduğu sentezlenir. CY boyalar kullanırken Çünkü ozon onların duyarlılık, biz bir ozon-free çalışır.

  1. ~ 5 prob elde ve 100 ul suda tekrar süspansiyon - Nanodrop üzerinde kontrol konsantrasyonları.
  2. Kaç prob / gen, 10 mg oligonükleotid / geninin toplam birleştirmek bağlı olarak (örneğin 5 prob / gen, daha sonra 2 mg / prob istiyorsanız varsa).
  3. QIAquick Nükleotid Kazıma Seti Protokole göre problar arındırmak için QIAquick sütunları kullanın.
  4. Tampon PN Birleştirilen prob ve karışım hacmi toplam 10 hacim ekleyin.
  5. QIAquick sütuna örnek uygulama - toplam hacmi 750 ul büyükse, her spin hacim yarısını kullanarak iki kez aşağı doğru döndürün
  6. 1 dakika bekletin.
  7. 6,000 rpm'de 1 dakika santrifüj.
  8. 750 ul Tampon PE ile yıkayın.
  9. Santrifüj6,000 rpm'de 1 dk.
  10. Kuru 13.000 rpm'de 1 dakika akışı ve yeniden spin kolon atın.
  11. H 2 O pH 7.0 ve 8.5 içinde ve membran doğrudan yerleştirildiğinden emin olun - yeni mikrosantrifüj tüp ve 50 ul H 2 O ile Zehir DNA yerleştirin QIAquick sütun.
  12. 1 dakika bekletin.
  13. DNA Zehir 13.000 rpm'de 1 dakika santrifüj.
  14. 45 ° C'de DNA'nın Lyophilize
  15. Yeniden süspanse 10 ul tampon içinde etiketleme pelet ve boya dokunmadan boya tüp ekleyin.
  16. Başka bir 10 ul etiketleme tamponu ile tekrarlayın.
  17. Vortex ve boya ve DNA tüp aşağı doğru döndürün.
  18. Alüminyum folyo ile tüpler kapak ve etiket RT O / N karanlıkta tutmak.
  19. QIAquick Nükleotid Kazıma Seti Protokolü tekrarlayın. Iki fark ile gerçekleştirin:
    - Sensörler için 200 ul PN tampon ekleyin ve sütunlar 2x ile etiketli probları koydu.
    - Elüsyon önce herhangi bir serbest boya aşındırmak için tampon PE ile 3 yıkar gerçekleştirin.
  20. After elüsyon Nanodrop ile konsantrasyonu elde. Etiketleme verimliliği genellikle tek iplikli DNA ~ 0.25 pmol / ng.

3. Lamel Hazırlık

  1. Plazma-kendine çeki düzen vermek vakum odası (slaytlar yer lamelleri http://www.plasmapreen.com/ ) (daha merkeze yakın).
  2. Mikrodalga vakum odası koyun ve kapalı olduğundan emin olun.
  3. Pompa açın ilk önce pompa çalıştırıldığında sadece bir kez vakum açın.
  4. Mikrodalga açın ve plazma görünür sonra 5 saniye dur.
  5. Pompa daha sonra vakum kapatın.
  6. Vakum odası çekin ve forseps (düşmüş olanlar tekrar temizlenmesi gerekir) ile lamelleri çıkarın.
  7. Sıra 12-kuyucuğu temizlenir tarafı yukarı lamelleri.

4. Tespit Prosedürü

  1. Asgari medya etrafında 0.1-0.2 bir OD 600 maya büyütün. Hücreler, 10 ml kadar FO verimlerir ~ 10 ayrı döllemeler.
  2. Büyüme ortamı (kültür 10 ml +, 1 ml% 37 formaldehit) ile doğrudan 1/10 hacim% 37 formaldehid ilave edin ve 45 dakika bekletin.
  3. Bir mikrosantrifüj tüp (1 dakika 13.000 rpm dönüş olabilir) 1 ml buz Tampon B ile 2x yıkayın.
  4. Spheroplasting tampon 1 ml ilave edilir.
  5. 15 dakika boyunca 37 ° C'de inkübe edin. En hücreleri (yani faz-parlak değil) siyah kadar hücreleri mikroskop altında birkaç dakikada kontrol edin.
  6. Düşük hızda (~ 3500 rpm) iplik, buz Tampon B ile 2x yıkayın.
  7. ,% 70 EtOH 1 ml ekleyin yavaşça tekrar süspansiyon ve 4 gece bekletin ° C (-20 ° C'de süresiz saklayabilirsiniz).

5. Hibridizasyon Prosedürü

  1. , Hibridizasyon çözeltisi hazırlayın: hibridizasyon tamponu 100 ul, daha sonra prob 1-3 ul, girdap ve santrifüj ekleyin. Şarkıcı prob prob set başına 8-10 ng toplam (yani başına gen) kullanın. Biz 3 dif aynı anda 3 genler kadar görüntülü varlara etiketli prob ayarlar.

Açmadan önce oda sıcaklığına hibridizasyon çözüm ısıtmak için emin olun.

Stellaris probları için, 1 ul 1:10 her 1:20, 01:50 ve bir iyi olduğunu görmek için prob 1:100 çalışma seyreltme ekleyerek 4 ayrı hibridizasyon reaksiyonları başlatmak için önerilir. Stellaris probları çalışma seyreltileri hibridizasyon tamponu içinde hazırlanmıştır.

  1. Santrifüj (sonraki tüm adımlar için, 3.500 rpm, 5 dakika) sabit hücreler (örneğin 200 ul) ve etanol uzak aspire.
  2. Yavaşça hibridizasyon tamponu ile aynı oranda formamid içeren 1 ml yıkama tamponu tekrar süspansiyon. 2-5 dakika bekletin.
  3. Örnek ve aspirat yıkama tamponu santrifüj, ardından hibridizasyon solüsyonu ekleyin. Nazik çalkalama ile karanlıkta inkübe, 37 O / N ° C

Not: aşağıdaki yordamı lamelleri / görüntüleme hücreleri uygulamak içindir. Wgörmek alternatif reaktif oksijen türleri tutucu çözümü de dahil olmak üzere 96-tabak, içinde / görüntüleme hücreleri külleme http://www.biosearchtech.com/stellarisprotocols.

  1. Ertesi gün, ya da önceden, temiz (prosedür) ve 5 dakika boyunca 150 ul% 0.01 Poli-L-lisin ile kapak slipleri tedavi. Aspire, dH 2 O ile 3x yıkayın ve kurumaya bırakın, kurumaya bırakın.
  2. Sabah, numune, yıkama tamponu 1 ml yavaşça tekrar süspansiyon, santrifüj ve aspire, sonra 30 dakika boyunca 37 ° C'de yıkama tamponu ve inkübe başka bir 1 ml süspansiyon haline getirin.
  3. 2X SSC +% 0.1 çalkalayıcıda oda sıcaklığında Triton X-100, 15 dakika ile yıkayınız.
  4. Bu montaj önce RT gelip izin dondurucu orta dışarı montaj atın.
  5. Çalkalayıcı RT 15 dk 1X SSC ile yıkayın.
  6. PBS (0.1 ug / ml nihai) ve 150 ul içinde tekrar süspansiyon hücreleri içine DAPI seyreltilir.
  7. Temizlenir / poli-lys-Trea üzerine yer çözümü12-plaka ted kapak fişleri; en az 30 dakika rahatsız.
  8. Çözüm çıkarın (bir yedek olarak yedek bir kapak kayma yerleştirin olabilir) ve 1 ml 1X PBS ile 3x yıkayın.
  9. Bir slayt (Invitrogen P36934) üzerine Altın montaj orta uzatmak 3 ul yerleştirin. Eğer orta montaj kurumasını önlemek için birden fazla kapak fişleri varsa bir zamanda bu birini yapın.
  10. Cımbız ile tutarak 12-plaka lamel ~ 0.5 ml etanol ekleyin, kuru kapak kayma ve hava çıkarın.
  11. Orta montaj üzerine kayma hücre tarafı kapağını aşağı ve karanlıkta sertleşmesine birkaç saat ya da O / N izin yerleştirin.
  12. Oje ile kenarları mühür ve görüntüleme geçin.

6. Olympus IX-81 Ters Mikroskop Genel Bakış Hücre Görüntüleme

  1. Görüntü elde etmek için biz Slidebook (akıllı-imaging.com) yazılımı ve 100X, 1.45 NA, TIRFM yağ objektif kullanmaktadır. Chroma filtre setleri (reaktif bakınız): Seri GFP, DAPI, Cy3, Cy3.5 ve Cy5 görüntüleme için.
  2. DAPI filtre kullanınbulmak ve hücreler odaklanmak.
  3. Referans noktası olarak bu ayarlayın.
  4. Toplam mesafe 0.2 mcM boyutu (25 uçakları) ile 5 mcM olan referans noktasının çevresinde görüntülerin bir z-yığını alın. Her boya kanal (yani her sonda seti) için tekrarlayın.
  5. Görüntü analizi için bir 16-bit TIFF olarak ihracat.

7. Görüntü Analiz Genel Bakış (Singer Sondalar)

Aşağıda biz MATLAB FISH görüntüleri analiz için kullanılacak hesaplama yöntemleri bir taslak sağlar. Kullanılan ilgili MATLAB fonksiyonları sağda parantez vardır. Algoritmalar ve eşikleri şu anda Singer tarzı problar veri için ayarlanmış. Stellaris tarzı problar kullanılarak özellikle son filtreleme adım (7.8) bazı ayarlama, gerektirecektir.

Hücre Tanımlama 15

  1. DAPI görüntüleri 16 küresel bir eşik kullanarak arka plan ayrı hücrelere [graythresh].
  2. Genişletilmiş maksimum fonksiyonu [im kullanarak çekirdekleri tanımlamakextendedmax].
  3. Bir havza algoritması için tohum olarak çekirdekleri kullanarak Bölüm hücreleri [havza].

Her bir floresan kanal noktaları bulmak

  1. Arka plan normalleştirmek ve gürültü oranı sinyal geliştirmek için tophat dönüşüm yapın [bwmorph].
  2. Her nokta için in-odak katman (z-düzleminde) tanımlamak için maksimum bul [imregionalmax].
  3. Bir radyal degrade için doğrusal bir uyum modeli kullanılarak potansiyel noktalar Filtre.

Tedbir nokta yoğunluğu ve filtre tek vs çoklu yoklama sinyalleri

  1. Önceden tanımlanmış in-odak tabakası ve tahmin yoğunluğu 17 noktaya bir 2D Gauss profile uyan.
  2. Bir eşik (histogram dayalı) kullanarak zayıf noktaları filtre. Şarkıcı tipi problar için bu önemlidir, ama Stellaris problar için daha az böyledir.
  3. Her hücrede noktalar sayın.

Representative Results

Şekil 3 BALIK görüntülerden hesaplanır ve tek hücre mevcut mRNA sayısını belirlemek için kullanılan tipik histogramlar gösterir. Mikroskopi tabanlı RNA miktar en önemli avantajı bir transkript lokalizasyonu hakkında bilgi alabilirsiniz olmasıdır. Örneğin, bir uyarılabilir CBF1 alel (Şekil 4) ile birlikte tek bir hücre içinde mRNA tanımlamak için kullanılır BALIK. Birçok mRNA moleküllerinin transkripsiyon yerinde mevcut olduğu için, biz çekirdek içinde transkripsiyon sitelerin varlığı ve konumu tespit edebiliyoruz.

Farklı genler etiket mRNA için farklı boya kullanarak, bir aynı hücrelerde birden mRNA türleri ölçmek olabilir. Bunu göstermek için, maya hücreleri α-faktörü ve sorbitol mevcudiyetinde kuluçkalanmıştır. FUS1 transkripsiyon (Quasar670 boya, kırmızı) α-faktörü ile meydana gelir. STL1 transkripsiyon (Quasar 570 boya, yeşil) hücre dışı osmolaritesi artışlar tarafından indüklenir ( Şekil 4, Singer probları ile balık bir örnektir. Şekil 5, Stellaris probları ile FISH bir örnektir.

Şekil 1
Şekil 1. FISH deneysel işlemin şematik. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .

Şekil 2,
Şekil 2. Görüntü analiz boru hattı şematik. Son noktalar sağdaki şekilde belirlenir.

Şekil 3,
Şekil 3,. Şarkıcı problar kullanarak belirli bir gen için nokta yoğunluğu Histogram

Şekil 4,
Şekil 4. Şarkıcı FISH prosedürünün Temsilcisi sonuçları. Bu deneyde, CBF1 transkripsiyon indüklenebilir bir promotör 18 ile aktive edilir. Çekirdekler DAPI ile mavi boyandı. CBF1 mRNA Cy3-etiketli probları ile etiketlenir. Beyaz oklar çekirdeğinde CBF1 transkripsiyon sitelerinin varlığı vurgulamaktadır. Tek mRNA transkript sitoplazma görülebilir.

Şekil 5,
Şekil 5,. Stellaris FISH prosedürünün Temsilcisi sonuçları. Mata maya hücreleri aynı anda 30 ng / ml α-faktörü ve 10 dakika sorbitol 0.75 M maruz kalan ve aynı anda FUS1 (Quasar 670, kırmızı) ve STL1 (Quasar 570, yeşil) transkript için probed edildi. Vurgulanan kutusunda, biz bir hücre feromon sadece yanıt (FUS1 başlangıç ​​sitesi, kırmızı) ve başka ağırlıklı olarak (yeşil, STL1 başlangıç ​​sitesi) sorbitol yanıt görebilirsiniz.

Discussion

Bugüne kadar, BALIK öncelikle düşük verimli yöntem olmuştur. Cy3, Cy3.5 ve Cy5 boyaların kullanımı bir anda üç tek hücrelerde araştırabilirsiniz genlerin sayısını sınırlar. Bazı ek problar geliştirilmiştir (Stellaris) ama ayırt prob sayısı hala en yedi yer almaktadır. Bu sınırlama aşmak için, birden fazla fluorophores kullanarak kombinasyon etiketleme stratejileri farklı mRNA türleri 19,20 için barkod oluşturmak için kullanılmıştır. En son, Lübeck ve Cai tek maya hücreleri 19 FISH ile eş zamanlı olarak 32 farklı türler ölçmek için optik ve spektral barkod kullanılır. Bu son Kombinatoryal yaklaşımın bir sınırlama süper çözünürlüklü mikroskopi kullanımını gerektirir. Barkodlu probları ayırt etmek için gerekli analiz de oldukça karmaşıktır.

Biz, Cy3 ve Cy3.5 FISH deneyleri için Cy5 tercih olduğunu bulduk. Cy5 boya sınırlamaları biri de duyarlılığı olanphotobleaching için. Ancak, Stellaris son zamanlarda photobleaching karşı daha dayanıklı olarak ilan edilir Cy5 türevleri geliştirdi, ve bu teknik sorunu hafifletmek olabilir. Ticari problar için fiyatları gelecekte azalması gerektiği halde, prob set başına $ 1,000 - Ayrıca bu BALIK dikkati çekiyor uygulamak için pahalı bir yöntemdir ve Singer ve Stellaris hem probları genellikle 700 $ mal olduğunu. Reaktifler ve verimli etiketleme koruyucu fiyat alt aralığı aşağı Singer probları getiriyor.

Büyük teknik zorluklardan biri gelişmiş nokta belirleyici algoritmalarının uygulanmasını gerektirir tek veya çoklu prob noktalar, ayrılmasıdır. Bu özel deney kurulumları için görüntü analiz parametreleri ayarlamak için kapsamlı manuel yorum alabilir. Ilgili MATLAB fonksiyonları ile hesaplama boru hattı bir taslak protokol Bölüm 7'de verilmiştir. Bu sorun biraz sadece var Stellaris sondaları tarafından azaltılabilir edilir prob başına bir etiket. Bu nedenle, bir sinyal görmek için birden fazla prob ko gerektirir.

BALIK hücre sabitleme gerektirir çünkü, zaman içinde izleme tek tek hücrelerin kolaylaştırmak değildir. Daha önce, bireysel metabolik bisiklet maya nüfus 6 gen ifadesinin dinamiklerini yeniden BALIK anlık verileri kullanılmıştır. Metabolik bisiklet önceden aç bırakılmış, sürekli kültürlerde görülmektedir, ve oksijen tüketimi nüfus-çapında bir toplu titreşimler ile karakterize edilir. Bu salınımlar oksijen tüketimi farklı aşamalarında her maya genlerinin yarısını meydana transkript genom titreşimler ile ilişkilidir. Biz metabolik bisiklet eşitlenmemiş sürekli maya kültürleri mevcut olup olmadığını belirlemek için çalıştı. Varsa, senkron nüfus anti-ilişkili olan transkript de ilişkili transkript için eşitlenmemiş tek hücre, ve tersi anti-ilişkili olmalıdır.

ent "zaman içinde mRNA üretiminin dinamiklerini yeniden için>, gözlenen anlık veri temel davranış modeli beklenen ne karşılaştırılmalıdır. gibi ne zaman teorik sınırlamalar vardır" gen ifadesi veri anlık "belirlemek için kullanılabilir temel gen dinamikleri ve hangi modelleri çeşitleri 21 ayırt edilebilir. metabolik döngüsü veri, yerine doğrudan geçici salınımlar varlığını gösteren için, istatistiksel ölçümler toplu mikroarray ile uyumlu bir hücre özerk salınım programı gerçekten var olduğunu kanıtlamak için uygulanmıştır ölçümleri.

Disclosures

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarının var beyan ederim.

Acknowledgments

Bu araştırma hibe GM046406 (DB) tarafından ve Sayısal Biyoloji Genel Tıp Bilimleri Merkezi (GM071508) Ulusal Enstitüsü tarafından desteklenmiştir. RSM NSF Yüksek Lisans Araştırma Bursu fon kabul eder. MNM bir Lewis-Sigler Bursu tarafından desteklenmektedir. Biz metabolik döngüsü projeye katkılarından dolayı yararlı tartışmalar ve eski üyeleri Allegra Petti ve Nikolai Slavov için Botstein laboratuar üyeleri kabul etmek istiyorum. Biz bize FISH yöntemi ile başladı almak için Daniel Zenklusen ve Robert Singer teşekkür ederim.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Vanadyl Ribonucleoside Complex NEB S1402S
Lyticase Sigma L5263
E. coli tRNA Roche 1010954001
BSA (RNase free) Ambion
Beta-mercapt–thanol Fisher 03446l
DAPI, dilactate Sigma D9564
PBS 10X (RNase free) Ambion AM9624
Triton X-100 Shelton Scientific
Dextran sulfate Sigma D6001 Or equivalent
Saline-sodium citrate (SSC) 20X VWR 82021-484
Formamide (deionized) Ambion AM9342
Nuclease-free water Ambion AM9932
Alpha-D-glucose Sigma 158968 For GLOX solution
1 M Tris-HCl, pH 8.0 Ambion AM9855G
100% Ethanol
Glucose oxidase Sigma G0543 For GLOX solution
Catalase Sigma C3155 For GLOX solution
Concanavalin A MP Biomedicals 150710
Polylysine (0.01%) Sigma P8920
Coverslips Warner Instruments Cs-18R15
Prolong Gold Mounting Medium Invitrogen P36934
QIAquick Nucleotide Removal Kit QIAGEN 28304
FISH Probes Biosearch Technologies Custom order for your desired mRNA sequence
Glass bottom 96-well plates Nunc 265300 Alternative to coverslips
12-well plates BD Falcon 351143
Cy3, Cy3.5, Cy5 dyes GE Healthcare monofunctional NHS-ester
EQUIPMENT
Plasma-Preen I Cleaner Terra Universal 9505-00 Controller (Cat #9505-17 optional)
Vacuum Pump Alcatel 205SDMLAM For operating Plasma-Preen
Widefield Fluorescence Microscope Olympus IX81 Or equivalent
100X objective Olympus 1-UB617R
Light Source X-Cite XCT 10-A Or equivalent
Filter Sets Chroma U-NSP100V2-SPR, U-NSP101V2-SPR, U-NSP102V2-SPR, U-NSP103V2-SPR,U-NSP104V2-SPR.
Cooled CCD or EMCCD Camera Hamamatsu C4742-98-24ER

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Femino, A. M., Fay, F. S., Fogarty, K., Singer, R. H. Visualization of single RNA transcripts in situ. Science. 280, 585-590 (1998).
  2. Gall, J. G., Pardue, M. L. Formation and Detection of Rna-DNA Hybrid Molecules in Cytological Preparations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 63, 378 (1969).
  3. Jones, K. W. Chromosomal and Nuclear Location of Mouse Satellite DNA in Individual Cells. Nature. 225, 912 (1970).
  4. Bauman, J. G., Wiegant, J., Borst, P., van Duijn, P. A new method for fluorescence microscopical localization of specific DNA sequences by in situ hybridization of fluorochromelabelled RNA. Exp Cell Res. 128, 485-490 (1980).
  5. Singer, R. H., Ward, D. C. Actin gene expression visualized in chicken muscle tissue culture by using in situ hybridization with a biotinated nucleotide analog. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 79, 7331-7335 (1982).
  6. Silverman, S. J., et al. Metabolic cycling in single yeast cells from unsynchronized steady-state populations limited on glucose or phosphate. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 6946-6951 (2010).
  7. Trcek, T., Larson, D. R., Moldon, A., Query, C. C., Singer, R. H. Single-molecule mRNA decay measurements reveal promoter- regulated mRNA stability in yeast. Cell. 147, 1484-1497 (2011).
  8. Bertrand, E., et al. Localization of ASH1 mRNA particles in living yeast. Mol Cell. 2, 437-445 (1998).
  9. Gandhi, S. J., Zenklusen, D., Lionnet, T., Singer, R. H. Transcription of functionally related constitutive genes is not coordinated. Nat. Struct. Mol. Biol. 18, 27-34 (2011).
  10. Itzkovitz, S., et al. Single-molecule transcript counting of stem-cell markers in the mouse intestine. Nature Cell Biology. 14, 106-U193 (2012).
  11. Raj, A., Rifkin, S. A., Andersen, E., van Oudenaarden, A. Variability in gene expression underlies incomplete penetrance. Nature. 463, 913-U984 (2010).
  12. Raj, A., Tyagi, S. Detection of individual endogenous RNA transcripts in situ using multiple singly labeled probes. Methods Enzymol. 472, (10), 365-386 (2010).
  13. Trcek, T., et al. Single-mRNA counting using fluorescent in situ hybridization in budding yeast. Nature Protocols. 7, 408-419 (2012).
  14. Raj, A., vanden Bogaard, P., Rifkin, S. A., van Oudenaarden, A., Tyagi, S. Imaging individual mRNA molecules using multiple singly labeled probes. Nature Methods. 5, 877-879 (2008).
  15. Cell segmentation | Steve on Image Processing [Internet]. The MathWorks, Inc.. Available from: http://blogs.mathworks.com/steve/2006/06/02/cell-segmentation/ (2006).
  16. Otsu, N. A Tlreshold Selection Method from Gray-Level Histograms. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. 9, 62-66 (1979).
  17. Thompson, R. E., Larson, D. R., Webb, W. W. Precise nanometer localization analysis for individual fluorescent probes. Biophys J. 82, 2775-2783 (2002).
  18. McIsaac, R. S., et al. Fast-acting and nearly gratuitous induction of gene expression and protein depletion in Saccharomyces cerevisiae. Molecular biology of the cell. 22, 4447-4459 (2011).
  19. Lubeck, E., Cai, L. Single-cell systems biology by super-resolution imaging and combinatorial labeling. Nature Methods. 9, 743-U159 (2012).
  20. Levsky, J. M., Shenoy, S. M., Pezo, R. C., Singer, R. H. Single-cell gene expression profiling. Science. 297, 836-840 (2002).
  21. Wyart, M., Botstein, D., Wingreen, N. S. Evaluating Gene Expression Dynamics Using Pairwise RNA FISH Data. Plos Computational Biology. 6, (2010).
Floresan kullanarak mRNA Moleküllerin Görselleştirme ve Analiz<em&gt; Yerinde</emIn&gt; Hibridizasyon<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

McIsaac, R. S., Silverman, S. J., Parsons, L., Xu, P., Briehof, R., McClean, M. N., Botstein, D. Visualization and Analysis of mRNA Molecules Using Fluorescence In Situ Hybridization in Saccharomyces cerevisiae. J. Vis. Exp. (76), e50382, doi:10.3791/50382 (2013).More

McIsaac, R. S., Silverman, S. J., Parsons, L., Xu, P., Briehof, R., McClean, M. N., Botstein, D. Visualization and Analysis of mRNA Molecules Using Fluorescence In Situ Hybridization in Saccharomyces cerevisiae. J. Vis. Exp. (76), e50382, doi:10.3791/50382 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter