Ovogénesis en mamíferos es conocido por ser errores, particularmente debido a protooncogenes del cromosoma. Este manuscrito describe métodos de preparación de cromatina extensión de profase de ratón, metafase I y II etapas ovocitos. Estas técnicas fundamentales permiten el estudio de las proteínas de la cromatina-limite y morfología cromosómicas en mamíferos Oogénesis.
Técnicas de propagación de cromatina se han utilizado ampliamente para evaluar la localización dinámica de proteínas diferentes durante la gametogénesis, particularmente para la espermatogénesis. Estas técnicas permiten para la visualización de patrones de localización de ADN y proteína durante eventos meióticas como cromosoma homólogo emparejamiento, synapsis y ADN reparación. Mientras que en la literatura se han descrito algunos protocolos, cromatina general técnicas de propagación utilizando ovocitos de mamífero profase son limitados y difíciles debido a la sincronización de la iniciación de la meiosis en los ovarios fetales. En comparación, espermatocitos de profase se pueden recoger en ratones machos menores con rendimientos más altos sin necesidad de microdissection. Sin embargo, es difícil obtener una población sincronizada pura de células en fases específicas debido a la heterogeneidad de las poblaciones de meiótica y posterior meiosis células germinales en el testículo adulto y juvenil. Para etapas posteriores de la meiosis, es ventajoso para evaluar oocitos en meiosis I (MI) o meiosis II (MII), porque grupos de ovocitos maduros pueden ser obtenidos de ratones hembra adultas y estimulados para reanudar la meiosis en la cultura. Aquí, métodos para preparaciones de meiosis cromatina extendida utilizando ovocitos disecaron de fetal, neonatal y adulto ovarios se describen con el acompañamiento de demostraciones en video. Eventos de protooncogenes cromosoma en ovocitos mamíferos son frecuentes, especialmente en MI. Estas técnicas pueden utilizarse para evaluar y caracterizar los efectos de diversas mutaciones o exposiciones ambientales en distintas etapas de la Oogénesis. Como hay diferencias distintas entre ovogénesis y espermatogénesis, las técnicas descritas son invaluables para aumentar nuestra comprensión de la Oogénesis mamíferos y las características de dimorfa sexual de cromosoma y proteína dinámica durante la meiosis .
Durante la espermatogénesis, grandes olas semisincrónico de meiótica de las células germinales se rápidamente y continuamente reponen en el testículo en el inicio de la pubertad y a lo largo de la edad adulta1. En contraste con los varones, la meiosis de las hembras se inicia únicamente durante el desarrollo fetal. Después de nacimiento, ovocitos permanecen detenidos en una etapa prolongada dictyate de profase I con una vesícula germinal intacta (GV; envoltura nuclear) hasta la pubertad. En el inicio de la pubertad, un subconjunto de los ovocitos se seleccionan cíclicamente a experimentar crecimiento y maduración, marcando el inicio de la reanudación meiótica. Reanudación meiótica de ovocitos adulto se manifiesta por la desaparición de la GV en un proceso conocido como ruptura de vesícula germinal (GVBD). Entonces, el ovocito sufre cromosoma condensación y segregación, seguido por la protuberancia del cuerpo polar. Ovocitos pasan arrestados tras progresión a MII y son estimulados para completar la segunda y última división meiótica sólo después de la fertilización.
Fertilidad de la mujer depende el éxito de la profase meiótica I progresión. Clave para esto es la formación de un vínculo físico entre los cromosomas homólogos denominados quiasmas, que está mediada por la reparación de roturas de doble cadena inducida por ADN (distritales) via crossover recombinación2. Este proceso ocurre dentro del contexto de un andamio proteínico dinámico conocido como el Complejo Sinaptonémico (SC) que se forma entre los cromosomas homólogos para facilitar sus sinapsis3. El SC es una cremallera-como estructura tripartita que consta de dos elementos laterales paralelos conectados por las proteínas de la región central que posee homólogos juntos a lo largo de curso reparación del ADN. Antes de la sinapsis, precursores de los elementos laterales, llamados elementos axiales, forman entre cromátides hermanas. Las proteínas del Complejo Sinaptonémico como SYCP2 y SYCP3 forman elementos axiales que colocalize a los ejes de la hermana chromatid cohesión durante la profase temprana. Estos más adelante servir como sitios para la proteína del filamento transversal, SYCP1, que facilita el montaje del elemento central y sinapsis entre homólogos alineados4de Unión. En ovocitos de ratón, sinapsis completa se indican por la presencia de 20 completamente superposición de extensiones SYCP3 y SYCP1, que pueden visualizarse mediante el uso de cromatina difundir preparativos. Synapsis se ha completado al entrar en el subestadio de paquiteno, por el crossover maduro que está destinado a quiasmas forma entre homólogos está decorada con dímeros de mutL homólogo (MLH1/3) para promover su proceso exacto5,6 , 7. el mantenimiento estructural de complejos de cromosomas (SMC), incluyendo la cohesina, condensin y el SMC5/6 complejos, son importantes para la regulación de la dinámica del cromosoma y estructura a lo largo de la meiosis8,9, 10,11,12. Colectivamente, estos eventos aseguran bi-orientación adecuada de los cromosomas homólogos a polos de huso después de desmontaje de la SC. de oposición
El ciclo celular meiótico es un poderoso modelo para examinar los papeles de varias proteínas en el mantenimiento del genoma debido a la inducción programada y posterior reparación del ADN distritales. Además, mamífera meiosis es también un modelo relevante para el estudio de las modificaciones epigenéticas e impresión13. Sin embargo, es técnicamente difícil de evaluar estos acontecimientos durante la meiosis femenina, que tiene lugar en los ovarios fetales y neonatales en los mamíferos (figura 1). Profase I puedo se divide en 5 subetapas: leptonema, zygonema, pachynema, diplonema y dictyate. Adjunto, describimos cómo aislar y distinguir entre ovarios fetales y neonatales y los testículos (figura 2). Adaptado de los métodos anteriormente descritos, este manuscrito describe también un protocolo (paso 1) con video de demostración para la preparación de la profase meiótica femenina la cromatina separa14,15,16,17 . Cuando se combina con immunolabelling, tal como se describe en los pasos 6 y 7, este protocolo permite análisis microscópico detallado de profase I eventos en ovocitos.
Ovogénesis son propenso, y eventos de protooncogenes del cromosoma durante la primera división meiótica representan la fuente más común de enfermedades genéticas en la progenie de18,19. En este manuscrito (paso 2 del Protocolo), se describe un protocolo que ovocitos maduros organizado por el GV se extraen preparados ovarios de ratones hembra adultos. Condiciones de apoyo, ovocitos adulto pasan por independiente de la hormona luteinizante reanudación de la meiosis después de aislamiento y la cultura20. Tras la reanudación meiótica, ovocitos progresan a través de la meiosis I y luego arrestan en metafase II. Ovocitos siendo arrestados en metafase II, a menos que fertilizan. En los pasos 2 – 5, nos adaptamos a protocolos previamente divulgados con video de demostración para describir cómo recopilar, cultura y preparar MI y MII ovocitos cromatina difundir preparativos21. Esta cromatina separarse técnica permite immunolabelling claro de proteínas relacionadas con los cromosomas. Además, este protocolo también puede utilizarse para distinguir entre los cromosomas bivalentes y univalentes y además puede resolver sola hermana chromatids para facilitar la evaluación de la ploidía de ovocitos. Por lo tanto, además de revelar patrones de localización de proteínas meióticas, este protocolo también puede servir como una valiosa herramienta para dilucidar las causas potenciales de protooncogenes cromosoma durante MI y MII.
Preparaciones de extensión de cromatina permiten a los investigadores estudiar cronológicamente meiosis mamífera hembra y la localización dinámica de las proteínas implicadas. Las extensiones de cromatina embrionaria y neonatal permiten análisis cercano de los acontecimientos a lo largo de la profase meiótica. Metafase I y metafase II se separa de la cromatina puede utilizarse para distinguir solo hermana chromatids de emparejado hermanas y cromosomas homólogos emparejados, así como evaluar la ploidía. En comp…
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue apoyado por NIGMS (R01GM11755) a P.W.J y por una beca de beca de capacitación desde el Instituto Nacional de cáncer (NIH) (CA009110) G.H. y J.H.
10X Phosphate buffered saline (PBS) pH 7.4 | Quality Biological | 119-069-161 | |
60 mm x 15 mm petri dishes | Denville | T1106 | |
35mm x 12mm petri dishes | Denville | T1103 | |
Fine forceps | VWR | 300-050 | |
Micro dissection scissors | Ted Pella | 1340 | |
Dissecting scissors, sharp tip, 41/2" | VWR | 82027-578 | |
Watch glass square 1 5/8 | Carolina Biological Supply Company | 742300 | Autoclave before each use |
Sucrose | Sigma | S8501 | |
Trisodium Citrate Dihydrate | Sigma | S1804 | |
EDTA | Sigma | E6758 | |
Trizma Base | Sigma | T1503 | |
1,4-Dithiothreitol (DTT) | Sigma | 646563 | Add to hypotonic buffer immediately before use |
50x Protease Inhibitor | Roche | 11873580001 | Add to hypotonic buffer immediately before use |
Turberculin syringe with needle (1cc, 27 G x 1/2 in) | Becton, Dickinson (BD) | 309623 | |
Gold seal ultra frost glass slides (25X75mm, 1mm thick) | Thermo | 3063-002 | |
Super PAP pen, large (liquid blocker) | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 71310 | |
16% Paraformaldehyde aqueous | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 15710 | |
Triton X-100 | Sigma | T8787 | Detergent in manuscript |
Immuno stain moisture chamber | Evergreen | 240-9020-Z10 | |
Coplin jars | Fisher | 08-815 | |
Photo-flo 200 | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 74257 | Wetting agent in manuscript |
Pregnant mare serum gonadotropin (PMSG) | Sigma | G4877 | Store aliquots at -20C |
Human chorionic gonadotropin (HCG) | Sigma | C0434 | Store aliquots at -20C |
PYREX Spot Plates with nine concave cavities | Fisher | 13-748B | Autoclave before each use |
Glass capillary | Fisher | 22260943 | For making oocyte collection needles |
Brand Parafilm M | Sigma | BR701501 | For making oocyte collection needles |
Latex rubber tubing (3.2 mm inner diameter x 6.4 mm outer diameter) | Fisher | 14-178-5B | For making oocyte collection needles |
Latex rubber tubing (6.4 mm inner diameter x 11.1 mm outer diameter) | Fisher | 14-178-5D | For making oocyte collection needles |
Flexible silicone rubber nosepiece, hard plastic mouthpiece and 15 inches of latex tubing | Sigma | A5177-5EA | For making oocyte collection needles |
Mitutoyo micrometer head | Mituoyo | 150-208 | For making oocyte collection needles |
Syringe 5 mL | BD Biosciences | 309646 | For making oocyte collection needles |
Syringe filter 0.45 μm filter | Corning | 431220 | For making oocyte collection needles |
Glass Pasteur Pipette 5 3/4" | Fisher | 13-678-6A | For making oocyte collection needles |
83 x 0.5 mm pipette tip | Denville | P3080 | For making oocyte collection needles |
α-MEM | Invitrogen | 11415049 | |
Waymouth's media | Life Technologies | 11220035 | |
Fetal bovine serum | Fisher | A3160602 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma | A3311 | For oocyte culture media |
500ml filter units 0.22um | Denville | F5227 | |
Hyaluronidase | Sigma | H3506 | |
Tyrode’s solution | Sigma | T1788 | Store aliquots at -20C |
Horse serum | Sigma | H-1270 | For ADB/wash buffer |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma | A1470 | For ADB/wash buffer |
VECTASHIELD antifade mounting medium with DAPI | Vector Labs | H-1200 | |
Microscope cover slides (22mmx60mm) | Fisher | 12-544-G | |
Clear nail polish | Amazon | N/A | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Microscopes | |||
SteREO Discovery.V8 | Zeiss | 495015-0001-000 | |
Observer Z1 | Zeiss | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Primary Antibodies | |||
Mouse anti-MLH1 | Life Technologies | MA5-15431 | Dilution factor- 1:100 |
Rabbit anti-SYCP1 | Life Technologies | PA1-16763 | Dilution factor- 1:1000 |
Goat anti-SCP3 | Santa Cruz | sc-20845 | Dilution factor- 1:50 |
Human anti-centromere protein | Antibodies Incorporated | 15-235 | Dilution factor- 1:100 |
Rabbit anti- TOPOII | Abcam | ab109524 | Dilution factor- 1:100 |
Mouse anti-Histone H4 (di methyl K20, tri methyl K20) | Abcam | ab78517 | Dilution factor- 1:500 |
Rabbit anti-Rec8 | Courtesy of Dr. Karen Schindler | N/A | Dilution factor- 1:10,000 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Secondary Antibodies | |||
Donkey anti-goat IgG (H+L) Alexa Fluor 568 conjugate | Thermo-Fisher Scientific | A-11057 | Dilution factor- 1:500 |
Donkey anti-mouse IgG (H+L) Alexa Fluor 488 conjugate | Thermo-Fisher Scientific | A-21202 | Dilution factor- 1:500 |
Donkey anti-rabbit IgG (H+L) Alexa Fluor 647 conjugate | Thermo-Fisher Scientific | A-31573 | Dilution factor- 1:500 |
Goat anti-mouse IgG (H+L) Alexa Fluor 568 conjugate | Thermo-Fisher Scientific | A-11004 | Dilution factor- 1:500 |
Goat anti-Human IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Thermo-Fisher Scientific | A-11013 | Dilution factor- 1:500 |
Goat anti-rabbit IgG (H+L) Alexa Fluor 568 conjugate | Thermo-Fisher Scientific | A-11011 | Dilution factor- 1:500 |