Waiting
Login processing...

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

Genetics

Kwantitatieve analyse van alternatieve Pre-mRNA-Splicing in muis hersenen secties met behulp van RNA In Situ hybridisatie Assay

Published: August 26, 2018 doi: 10.3791/57889

Summary

Een in situ hybridisatie (ISH) protocol dat gebruikmaakt van korte antisense oligonucleotides voor alternatieve pre-mRNA-splicing patronen kunt ontdekken in muis hersenen secties wordt beschreven.

Abstract

Alternatieve splicing (AS) treedt op in meer dan 90% van menselijke genen. Het expressiepatroon van een alternatief afgesplitste exon wordt vaak geregeld in een cel type-specifieke mode. Als expressie patronen zijn doorgaans geanalyseerd door RT-PCR en RNA-seq geïsoleerd met behulp van RNA monsters van een bevolking van cellen. In situ als voor een bepaalde biologische structuur-expressiepatronen kunnen worden onderzocht door RNA in situ hybridisatie (ISH) met behulp van de exon-specifieke sondes. Echter, dit bepaald gebruik van ISH beperkt gebleven omdat alternatieve exons zijn over het algemeen te kort om te ontwerpen exon-specifieke sondes. In dit verslag is het gebruik van BaseScope, een onlangs ontwikkelde technologie die gebruikmaakt van korte antisense oligonucleotides in RNA ISH, om te analyseren als expressiepatronen in muis hersenen secties beschreven. Exon 23a van Neurofibromatose type 1 (Nf1) wordt gebruikt als een voorbeeld om te illustreren dat korte exon-exon junction sondes robuuste hybridisatie signalen met hoge specificiteit in RNA ISH analyse op muis hersenen secties exposeren. Nog belangrijker, kunnen signalen gedetecteerd met exon integratie - en overslaan-specifieke sondes worden gebruikt voor het op betrouwbare wijze berekenen van het percentage verbinding aan de randen in waarden van Nf1 exon 23a expressie in verschillende anatomische gebieden van de hersenen van een muis. De experimentele protocol en de methode voor de berekening als analyse worden gepresenteerd. De resultaten wijzen erop dat BaseScope biedt een krachtige nieuwe tool om te beoordelen als expressie patronen in situ.

Introduction

Alternatieve splicing (AS) is een algemeen voorkomend proces dat zich tijdens de rijping van de pre-mRNA voordoet. In dit proces kan een exon differentieel worden opgenomen in volwassen mRNA. Dus, door middel van AS, één gen kunt vele mRNAs die code genereren voor verschillende eiwitproducten. Geschat wordt dat 92 – 94% van menselijke genen ondergaan alternatieve splicing1,2. Het gevolg van abnormale alternatieve splicing patronen van genetische mutaties zijn gekoppeld aan een groot aantal ziekten, waaronder kanker3,4, Amyotrofische laterale sclerose en myotone dystrofie. Het is dus van cruciaal belang om te onderzoeken en alternatieve splicing regulerende mechanismen in een poging om te vinden van nieuwe behandelingen van ziekten bij de mens beter te begrijpen.

ZOALS vaak in een cel type-specifieke manier wordt geregeld. Het is belangrijk om te bepalen van het AS-expressiepatroon van een specifiek gen in een bepaald biologisch systeem. Dit wordt echter ingewikkeld wanneer een complex orgaan dat veel verschillende soorten cellen, zoals de hersenen of het hart bevat, wordt bestudeerd. In dit geval is een ideale keuze van assay systeem RNA in situ hybridisatie (ISH) met behulp van weefsel secties zodat het AS-expressiepatroon van een specifiek gen kan worden opgespoord in veel celtypen tegelijk. Inderdaad, exon-specifieke sondes zijn gebruikt voor de beoordeling van de niveaus van de expressie van een alternatieve exon5,6,7. Deze aanpak is echter niet geschikt voor als patroon analyse om de volgende redenen. Eerste, conventionele ISH methoden gebruiken meestal langer dan 300 sondes bp, terwijl de gemiddelde grootte van gewervelde interne exons (niet eerste of laatste exon) 170 nucleotiden8,9 is. Ten tweede, wanneer een exon-specifieke sonde wordt gebruikt voor het onderzoeken van de splicing patroon van een interne alternatieve exon, de enige mRNA isovorm gedetecteerd door de sonde is degene die de exon, terwijl de isovorm van het mRNA bevat zonder de exon kan niet worden gedetecteerd. Berekening van het percentage verbinding aan de randen (PSI) waarde voor de alternatieve exon is zo ingewikkeld. Bovendien combineert conventionele TL ISH vaak ISH met immunokleuring, waardoor de detectie efficiëntie en robuustheid. Bijvoorbeeld, in een studie die de stress-geïnduceerde onderzocht splicing isovorm over te schakelen van de acetylcholinesterase (AChE) mRNA, heksenkruid werd opgenomen in de sonde ISH en gedetecteerd met behulp van anti-heksenkruid antilichaam. Als alternatief, Biotine-geëtiketteerden sonde werd ontdekt door een conjugaat alkalische fosfatase/daar en een substraat voor alkalische fosfatase10. Noch methode maakt gebruik van elke strategie versterking te verhogen van de gevoeligheid van detectie. Dientengevolge, is het uitdagend om te detecteren van mRNA afschriften die op een laag niveau worden uitgedrukt. Dus is een eenvoudiger en robuuster ISH assay systeem nodig om te analyseren als expressie patronen in situ.

BaseScope onlangs werd ontwikkeld op basis van het platform van RNAscope, een gevestigde en ISH assay systeem op grote schaal gebruikt. Beide assay-systemen gebruiken een doelgroepen gerichte versterking-technologie die een toename van de gevoeligheid van detectie11,12. Wat onderscheidt van elkaar, is de lengte van de reeks van de doelgroep, die zo 50 nucleotiden voor BaseScope en 300-1000 nucleotiden voor RNAscope kort. Het is dus mogelijk om ontwerp-sondes die gericht zijn op exon-exon kruispunten te sporen specifieke alternatieve mRNA isoforms. In de huidige studie, werd een procedure opgericht te onderzoeken zoals expressiepatronen van Neurofibromatose type 1 (Nf1) exon 23a, een alternatieve exon uitgebreid bestudeerd in de dezelfde laboratorium13,14,15 , 16 , 17, in muis hersenen secties. De resultaten tonen aan dat BaseScope is een ideaal systeem om te studeren-expressiepatronen van Nf1 exon 23a in situ. Zoals dit assay-systeem aangepast om te analyseren als expressiepatronen van vele alternatieve exons worden kan, vormt het een krachtige nieuwe tool in de studies van AS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle van de experimenten die hier beschreven die betrekking hebben op muizen zijn door de Case Western Reserve University institutionele Animal Care en gebruik Comité goedgekeurd. De titel van het protocol 2016-0068 (PI: Hua Lou) is "Rol van alternatieve pre-mRNA-splicing in gewervelde ontwikkeling".

Opmerking: Informatie van alle apparatuur, reagentia en toebehoren gebruikt in dit protocol is opgenomen in Tabel van materialen.

1. Prepareer formaline vaste paraffine-ingebedde secties (FFPE)

  1. Euthanaseren 1 CD1 mouse en 1 C57BL/6J mouse door cervicale dislocatie. Zorgvuldig opengesneden de schedel met een chirurgische schaar en pincet. Verwijder de hersenen met een primeur.
    Opmerking: 5-maand-oude CD1 mannelijke muizen en 3-maand-oude C57BL/6J mannelijke muizen werden gebruikt en vergelijkbare resultaten toonde.
    1. Wassen van de hersenen met PBS. Fix de hele hersenen met een oplossing die 10% formaline bij kamertemperatuur (RT) voor 30 h door de gehele hersenen aanbrengend 50 mL van de oplossing van formaline.
    2. Wijzig de fixing oplossing PBS en Incubeer de hersenen in PBS's nachts bij 4 ° C. Dehydrateren en inbedden van de hersenen met xyleen en paraffine met behulp van standaardprocedures18.
  2. Gebruik een microtoom te snijden ingesloten weefsel in 5 µm delen. Zet de paraffine lint in een waterbad RT eerste, en vervolgens in een waterbad van 45 ° C te verspreiden het lint.
    1. Wanneer de rimpels en plooien in het lint verdwijnen, moet u onmiddellijk secties op glas dia's koppelen. Lucht droog dia's 's nachts op RT. Bake-dia's gedurende 1 uur bij 60 ° C vóór gebruik.

2. voorbeeld voorbehandeling

  1. Deparaffinize weefselsecties. Uitvoeren van deze stappen in een zuurkast.
    1. Vul twee afwassen (figuur 1A) met 250 mL verse xyleen en twee met 250 mL ethanol 100%. Weefsel dia's invoegen in een wassen rack (figuur 1A) en plaats het wassen rack in afwassen na de bestelling en incubatie tijd aangegeven in tabel 1.
    2. Tijdens elke incubatie, til het wassen rek op en neer meer dan 3 keer in de schotel wassen. Na elke incubatie, verplaatsen snel het wassen rek in de volgende wassen schotel om te voorkomen dat de weefselsecties uitdrogen.
    3. Na het voltooien van de stappen van de incubatie, door het wassen rek met dia's te verwijderen door de schotel wassen. Plaats het rek in een incubator van 60 ° C gedurende 5 minuten of totdat de dia's volledig droog zijn.
  2. Teken een 0,75 '' x 0,75 '' barrière rond de weefselsectie met een hydrofobe barrière-pen. Lucht drogen de barrière voor 3 min op RT.
  3. Voorbehandeling van de segmenten
    1. Bereiden van reagentia en apparatuur
      1. Zet de oven hybridisatie (figuur 1B) en selecteer temperatuur tot 40 ° C 30 min vóór gebruik.
      2. NAT de luchtbevochtiging papier (figuur 1E) volledig met gedestilleerd water en zet het in dienblad (Figuur 1 d, links) van de controle van de vochtigheid. Houd de lade van de control vochtigheid in de kruising oven.
      3. 700 mL vers 1 x Target ophalen reagentia voor te bereiden door toevoeging van 630 mL dH2O 70 ml 10 x Target ophalen reagentia.
    2. Toepassing van waterstofperoxide.
      1. De deparaffinized van de dia's op de bank zetten. Voeg 5-8 druppels waterstofperoxide naar een sectie voor het volledig bedekt het weefsel. Incubeer gedurende 10 min op RT.
      2. Tik op de dia's op een stuk van absorberend papier de waterstofperoxide-oplossing, één dia tegelijk verwijderen. Onmiddellijk de dia invoegt in een rack van het wassen en het rack naar een wassen schotel gevuld met dH2O.
      3. Wassen van de dia's door het rek omhoog en omlaag te verplaatsen in gedestilleerd water gedurende 3-5 keer. Verplaats het wassen rek naar een wassen schotel gevuld met vers gedestilleerd water en wassen dia's nog een keer.
    3. Uitvoeren van doel ophalen
      1. Plaats een bekerglas van 1000 mL glas op een hete plaat. Voeg 700 mL vers 1 x Target ophalen reagentia af in het bekerglas en bedek het met folie. Plaats een thermometer in het bekerglas door de folie cover (Figuur 1 c). Zet de verwarmingsplaat en selecteer op hoog voor 10-15 min.
      2. Wanneer de temperatuur van ophalen reagentia 98 ° C bereikt, schakelt u de temperatuurcontrole van de hete plaat van hoog tot laag om een milde kook. Kook niet meer dan 15 min.
      3. Ondertussen, zorgvuldig de folie open en zetten van het rek wassen met segmenten binnen de regent ophalen. Dek het bekerglas af opnieuw en incubeer gedurende 15 minuten.
      4. Gebruik pincet te verwijderen van het rek van het bekerglas naar een wassen schotel gevuld met 200 mL dH2O en spoelen voor 15 s.
      5. Het rack naar een wassen-schotel met 100% verse ethanol en laat zitten voor 3 min. dia's te verwijderen en hen te drogen in een incubator 60 ° C gedurende 10 minuten.
    4. Toepassen van Protease III
      1. Plaats de dia's op de vlek rek (Figuur 1 d, rechts). Voeg 5 druppels Protease III ter dekking van het weefsel. Voorzichtig zetten van het rek in de vochtigheid controle lade (Figuur 1 d, links) en schuif de lade in de oven 40 ° C hybridisatie. Incubeer gedurende 30 min.
      2. Verwijder het dia-rek en zet het Dienblad terug in de oven. Tik op de dia's als u wilt verwijderen van de overtollige vloeistof, één dia tegelijk. De dia invoegt in een rack wassen en plaats het rek in een wassen schotel gevuld met dH2O. zet het rek op en neer om te wassen van de dia's voor 3 - 5 keer.

3. ISH Assay

  1. Bereiden van materialen
    1. Vooraf warm 50 x was buffer in een 40 ° C incubator voor 20 min. Mix 2,94 L van dH2O en 60 mL 50 x was buffer te maken 1 x wassen buffer.
    2. Voorbereiding 50% Haematoxyline kleurstofoplossing door toevoeging van 100 mL Gill Haematoxyline I tot en met 100 mL dH2O. voorbereiden 0,02% (m/v) ammoniak water door toevoeging van 1,43 mL 1 N ammoniumhydroxideoplossing toe aan 250 mL dH2O. Mix goed in een container.
    3. De sondes en AMP 0 – 6 reagentia op RT 30 min vóór gebruik. Houd de lade van de control vochtigheid in de oven 40 ° C hybridisatie.
  2. ISH procedure
    Opmerking: Om te bekijken de expressie van de Nf1 splicing isoforms en bereken het percentage verbinding aan de randen (PSI) waarde voor exon 23a, drie verschillende ISH sondes die gericht zijn op exon 23a-inbegrepen isovorm, exon 23a-uitgesloten isovorm of beide isoforms zijn gebruikte (Figuur 2 ). De sondes worden gebruikt op adjacently gesneden weefselsecties. Om ervoor te zorgen de nauwkeurigheid van de berekening, is het van cruciaal belang dat de drie weefselsecties worden behandeld precies hetzelfde in de kruising, versterking en signaal detectie stappen.
    1. Sonde hybridisatie.
      1. De dia's te verwijderen uit het rek wassen en tik op de overtollige vloeistof uit de dia's. Plaats de dia's in de rek van de vlek.
      2. Gebruik een potlood op het etiket van de dia's met de naam van de sonde. Zet de drie adjacently gesneden hersenen weefsel dia's samen met drie verschillende Nf1 sondes (Figuur 2) worden gekruist. De opeenvolgende stappen in dezelfde volgorde van dia's uitvoeren.
      3. Voeg 4 druppels sonde ter dekking van het weefsel. Doe dit één dia tegelijk om te voorkomen dat de secties uitdrogen. Plaats de vlek rek in het Dienblad van de controle van vochtigheid en plaatst u deze in de oven 40 ° C gedurende 2 uur.
      4. Het wassen van de dia's tweemaal met het wassen van de buffer. Voor elke wassen, vul de kleuring schotel met 200 mL 1 x wassen buffer en plaats een rek wassen in het. Tik op overtollige vloeistof op een papieren handdoek één dia tegelijk en snel invoegen in het rack wassen. De rek van de dia omhoog en omlaag in de schotel voor 3-5 keer voor 2 min op RT.
      5. Gebruik voor de tweede wash, verse was buffer.
    2. Signaal versterking.
      1. Tik op de overtollige was buffer van de dia's en plaats ze in de rek van de vlek. Voeg 4 druppels AMP 0 ter dekking van het weefsel. Plaats de vlek rek in het Dienblad van de controle van vochtigheid en plaats deze in de oven voor 30 min op 40 ° C.
      2. Het wassen van de dia's tweemaal met wassen buffer zoals hierboven beschreven.
      3. Herhaal deze stap met AMP 1 – 6 na de bestelling en de conditie van tabel 2. Het wassen van de dia's tweemaal na elke stap van de kruising.
    3. Signaal detectie
      1. Tik op de overtollige was buffer van de dia's en plaats ze in vlek rek. Voeg 2 µL van snel rood B naar 120 µL van snel rood een (1:60-verhouding) in een microcentrifuge buis. Meng goed en voeg toe aan de weefselsectie volledig te dekken.
        Opmerking: Het totale volume van rode A / B mix is gebaseerd op het aantal en de grootte van weefselsecties. 120 µL is voor een 0,75 '' x 0,75 '' gebied, genoeg voor één sectie. Gebruik het mengsel binnen 5 min en Vermijd blootstelling van de mix aan direct zonlicht of UV-licht.
      2. Sluit de lade en incubeer gedurende 10 minuten verwijderd van de RT. de oplossing voor een afval container en onmiddellijk de dia's invoegen in een rack wassen en plaats het rek in een wassen schotel gevuld met leidingwater. Weer afspoelen met vers leidingwater.
  3. Counterstaining van de dia 's
    1. Verwijder het wassen rek uit leidingwater en snel kraan op absorberend papier om extra water te verwijderen. Zet het rek in een 50% Haematoxyline kleurstofoplossing en onmiddellijk het rek op en neer meerdere malen verplaatsen. Incubeer gedurende 2 min op RT.
    2. Breng het dia-rek terug in de schotel van leidingwater. 3-5 keer wassen door het rek op en neer bewegen en vers leidingwater te wijzigen totdat de dia's duidelijk, terwijl de hersenen weefsels paars blijven geworden.
    3. Het rack naar een schotel met 0,02% ammoniak water verplaatsen. Het rek omhoog en omlaag 2 tot 3 keer totdat de weefsels blauw. Wassen van de dia's 3 tot 5 keer met vers leidingwater in een kleuring schotel.
  4. Montage van de monsters
    1. De rek van de dia uit de kleuring schotel naar een 60 ° C incubator en incubeer gedurende minstens 15 minuten totdat de dia's volledig droog zijn.
    2. Plaats 40 µL medium op de dia en zorgvuldig te monteren plaats een dekglaasje 24 x 50 mm aan over de weefselsectie. Lucht droog dia's voor 30 min op RT.

4. de gegevensverzameling en analyse

Opmerking: Gebruik een dia scanner voor het scannen van de beelden op de 40 X vergroting.

  1. Positieve en negatieve controles
    1. Voor elk experiment, zijn positieve en negatieve controles (Figuur 3). Als een goede positieve controle, moet signaal worden zichtbaar als punctate stippen bij 20-40 X vergroting.
    2. Gebruik de muis (Mm) - PPIB - 1ZZ als positieve controle. Deze sonde is gericht op een gemeenschappelijke huishouding gen PPIB. Voor de negatieve controle is één stip naar elke 20 cellen weergeven achtergrond kleuring per 20 X Microscoop veld aanvaardbaar.
    3. Gebruik de DapB-1ZZ sonde als een negatieve controle. Deze sonde richt zich op de bacteriële gene dapB. Deze controle-sondes zijn gebruikt in vele ISH assays19.
  2. Signaal detectie en analyse van als expressiepatronen van Nf1 exon 23a
    1. Zoals de kruising signalen zijn aangegeven als punctate stippen, tellen de punten handmatig. Het aantal dots is gecorreleerd met het niveau van de afschriften die door een specifieke sonde is gedetecteerd. Merk op dat het aantal stippen kan ook door ImageJ of SpotStudio software worden geanalyseerd.
    2. Gebruik drie sondes te kruisen exon 23a-bevattende, exon 23a-ontbreekt isoforms of totale Nf1 afschriften (Figuur 2). Zoals de drie sondes kunnen niet gelijktijdig worden gebruikt, kunt drie aangrenzende hersenen weefselsecties elke sonde te vermengen.
      1. Als u wilt berekenen procent voor exon 23a verbinding aan de randen in (PSI), het aantal cellen en stippen in verschillende hersengebieden. Voor elk gebied van belang, door meer dan 400 cellen van verschillende subregio's zoals aangegeven in Figuur 4te tellen.
      2. Gegevens verzamelen van de dezelfde subregio's voor elk van de drie sondes. PSI berekenen als het aantal beeldpunten per cel met de exon 23a opneming sonde / (aantal puntjes per cel met de exon 23a opneming sonde + aantal dot per cel met het exon23a overslaan van de sonde) x 100%.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

BaseScope ISH werd uitgevoerd met behulp van de drie stammen van de muis: CD1 wild type muizen, C57BL/6J wild type muizen en de mutant muizen Nf123aIN/23aIN in de C57BL/6J achtergrond, in welke exon 23a is opgenomen in alle celtypes als gevolg van gemanipuleerde splice site mutaties14,15.

Als een eerste stap, het ISH assay systeem werd getest met behulp van de onderneming die reagentia: dia's 3T3 cellen, en negatieve en positieve ISH sondes. Zoals blijkt uit Figuur 3, werd geen signaal gevonden toen de negatieve controle sonde werd gebruikt, terwijl de hele punctate puntjes werden ontdekt toen de positieve controle sonde werd gebruikt.

Vervolgens ISH werd uitgevoerd met behulp van de muis hersenen secties en Nf1-specifieke sondes die zijn ontworpen voor het opsporen van Nf1 afschriften die exon 23a bevatten, overslaan exon 23a of beide isoforms (Figuur 2). Deze sondes richten op specifieke exon-exon kruispunten. Twee hersengebieden werden geselecteerd om het AS-expressiepatroon van Nf1 exon 23a onderzoeken: cortex en hippocampus CA3 (Figuur 4). Rekenen voor elke regio, drie subregio's, zoals aangegeven in Figuur 4, zowel de cel als de stip nummers opnemen. Voor elke regio, waren ongeveer 400 cellen geteld in totaal en voor de berekening van de verhouding tussen de puntjes/cel. De AS-expressiepatroon voor Nf1 exon 23a wordt berekend als de PSI.

De ISH signalen verkregen met de drie Nf1 sondes in de cortex en hippocampus CD1 muizen worden weergegeven in figuur 5A-5F en tabel 3. De cortex-regio van C57BL/6J Nf1+/ + en Nf123aIN/23aIN muizen was ook geanalyseerd (Figuur 6).

Het resultaat van deze experimenten leidde tot verschillende conclusies. Ten eerste, de som van signalen, weergegeven als puntjes/cel, gedetecteerd door exon 23a integratie-specifieke en overslaan-specifieke sondes is gelijk aan dat gedetecteerd door de sonde kwekers aan beide isoforms (tabel 3), die suggereert dat de drie sondes met de gekruist Nf1 chat-kopieën met vergelijkbare efficiëntie. Ten tweede, de PSI-waarde van exon 23a in cortex, 10%, komt overeen met de eerder gemelde RT-PCR-resultaat, waarin cortex werd ontleed van volwassen C57BL/6J muis hersenen gevolgd door totale RNA isolatie en RT-PCR analyse14,15. Dit resultaat suggereert dat de ISH BaseScope kan worden gebruikt voor het analyseren van kwantitatief als expressiepatronen naast transcript niveaus in weefselsecties. Ten derde, de resultaten verkregen met de Nf123aIN/23aIN mutant hersenen weefsels, waarin alle van de transcripten Nf1 exon 23a14,15 bevatten, toonde vergelijkbare niveaus van signalen wanneer integratie-specifieke en Nf1 totale sondes werden gebruikt en geen signaal toen overslaan-specifieke sonde werd gebruikt (Figuur 6), die aangeeft dat de twee sondes gericht op integratie van de exon of overslaan zeer specifiek zijn.

Figure 1
Figuur 1: apparatuur gebruikt in ISH. (A) wassen schotel en wassen rek. (B) kruising oven. (C) richten ophalen bekerglas en hete plaat set. (D) vochtigheid bepalen lade en vlek rek. (E) bevochtigen papier aangeduid met een rode pijlpunt in de lade van de control vochtigheid. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2: Sondes gebruikt voor speurder Nf1 exon 23a zoals expressiepatronen. Alle van de sondes bevatten één ZZ paar oligonucleotide. De opname-specifieke sonde (rood) richt zich op het kruispunt van de exons 23a en 24, de overslaan-specifieke sonde (groen) richt zich op het kruispunt van de exons 23 en 24, en de totale sonde van Nf1 (blauw) richt zich op het kruispunt van de exons 26 en 27. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3: ISH met negatieve (A-B) en positieve (C-D) controles op 3T3 cellen. Een controle-dia met 3T3 cellen werd verwerkt door middel van stap 2 (voorbehandeling van het monster) en 3 (ISH procedure) in het protocol. Positieve signalen worden weergegeven als rode punctate stippen aangegeven door rode pijlen. B en D worden ingezoomd beelden van A en C, respectievelijk. Schaal bar = 20 µm (A en C); 5 µm (B en D). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 4
Figuur 4: afbeelding van een muis hersenen coronale sectie. De rode vakken geven aan de gebieden geselecteerd voor het tellen van de cel en signaal nummers in de cortex en hippocampus CA3-regio's. Schaal bar = 1 mm. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 5
Figuur 5: RNA ISH signalen gedetecteerd met behulp van Nf1-specifieke sondes en muis brain secties. CD1 hersenen werden verwerkt door stappen 1-4 van het protocol. Rode punctate punten geven aan positieve signalen wanneer de drie Nf1-specifieke sondes (afgebeeld in Figuur 3) worden gebruikt. Cortex (A-C) en hippocampus (D-F) worden weergegeven. NF1 totale sonde werd gebruikt in A en D, integratie-specifieke sonde in B en E, en overslaan-specifieke sonde in C en F. schaal bar = 40 µm (A-C); 400 µm (D-F). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 6
Figuur 6: RNA ISH signalen gedetecteerd Nf1+/ + en Nf123aIN/23aIN hersenen secties. Beide muis-stammen zijn in de C57BL/6J-achtergrond. De hersenen werden verwerkt door stappen 1-4 van het protocol. A-C. Nf1+/ + cortex. D-F. Nf123aIN/23aIN de cortex. Nf1 totale sonde werd gebruikt in A en D, integratie-specifieke sonde in B en E, en overslaan-specifieke sonde in C en F. schaal bar = 40 µm. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Volgorde van incubatie Chemische stoffen in TT schotel Tijd
1 250 mL xyleen 5 min
2 250 mL xyleen 5 min
3 250 mL ethanol 100% 2 min
4 250 mL ethanol 100% 2 min

Tabel 1: Incubatie procedure voor stap 2.1.1.

AMP oplossing Incubatietijd Incubatietemperatuur
AMP 1 15 min 40 ° C
AMP 2 30 min 40 ° C
AMP 3 30 min 40 ° C
AMP 4 15 min 40 ° C
AMP 5-ROOD 30 min Kamertemperatuur
AMP 6-ROOD 15 min Kamertemperatuur

Tabel 2: Signaal versterking procedure voor stap 3.2.2.

Regio overslaan integratie Springtouw + opname totaal PSI
cortex 2.9±0.1 0.32±0.03 3,21 3.22 10
CA3 5.37±0.2 0.2±0.04 5,56 5,65 3.71

Tabel 3: RNA ISH resultaten berekend op basis van de afbeelding die is afgebeeld in Figuur 5. De cijfers, weergegeven in stippen/cel, werden berekend aan de hand van meer dan 400 cellen die zijn opgenomen in de drie subregio's in de cortex en CA3 (Figuur 4). Standaardfouten zijn opgenomen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Deze mededeling wordt verslag uitgebracht het gebruik van BaseScope RNA ISH te onderzoeken als uitdrukking patronen in muis hersenen secties. Het is aangetoond dat anti-zin exon-exon junction sondes korter dan 50 nucleotiden richten kunnen exon integratie en isoforms krachtig en specifiek overslaan. Bovendien kunnen de resulterende signalen worden gebruikt voor het berekenen van de PSI van een alternatieve exon.

Een paar variaties werden getest in de procedure. Bijvoorbeeld, werden bevroren weefselsecties gegenereerd door de cryostaat afdelen getest en aangetoond dat lukken voor gebruik in dit protocol ISH. In dit geval echter werd de stap van de deparaffinization in punt 2.1 veranderd naar de wassen van LGO met PBS voor 5 min. Bovendien, hoewel het erg handig in het gebruik van de oven van de kruising geboden door ACD, geeft gebruik van een eenvoudige incubator vastgesteld op 40 ° C, gecombineerd met een dia kleuring lade gebruikt voor immunohistochemistry vergelijkbare resultaten. Het belangrijkste is om te houden van het vocht in het vak door natte filtreerpapier gedurende de hele procedure.

Er is een beperking in deze procedure. Momenteel, is het niet haalbaar om uit te voeren Multi-Color labelen op dezelfde dia. weefsel. Dus kunnen verschillende sondes alleen worden gebruikt op adjacently cut, verschillende secties. Voor het verkrijgen van nauwkeurige PSI-waarden, is het van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de incubatietijd van sonde hybridisatie, signaal versterking en opsporing is hetzelfde voor elke weefselsectie. In de toekomst zullen ter uitvoering van het gebruik van meerdere kleuren sondes op dezelfde dia. weefsel, zoals gebruikt in de RNAscope procedures, zeer wenselijk.

Het RNA-ISH in dit verslag beschreven biedt een krachtige nieuwe tool om kwantitatief analyseren als expressie patronen in situ. Deze technologie kan worden toegepast om te bestuderen van vele alternatieve exons. In een recent rapport, werd het met succes gebruikt om het onderzoeken van de expressiepatronen van de differentiële van de vier ErbB4 splicing isoforms in neuronen en oligodendrocyten cellulaire resolutie20. Zoals blijkt uit dit en diverse andere rapporten, zullen combinatie van BaseScope RNA ISH met Immunochemie een krachtige aanpak van de studie van de lokalisatie en de functie van de differentially uitgedrukte splicing isoforms6,20.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Dit werk werd gesteund door de American Heart Association [Grant-in-Aid 0365274B naar H.L.], National Cancer Institute [GI SPORE P50CA150964 aan Z.W.], National Institutes of Health [Office van onderzoek infrastructuur gedeeld Instrumentation Grant S10RR031845 aan de lichte microscopie Imaging faciliteit aan de Case Western Reserve University], en China Scholarship Raad [X.G.].
De auteurs danken Richard Lee in de lichte microscopie Imaging Core voor zijn hulp met dia scannen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Hybridization Oven Advanced Cell Diagnostics 241000ACD
Humidity Control Tray (with lid) Advanced Cell Diagnostics 310012
Stain Rack Advanced Cell Diagnostics 310017
Hot plate Fisher Scientific 1160049SH
Imperial III General Purpose Incubator Lab-Line 302
Slide Scanner Leica SCN400
Name Company Catalog Number Comments
Reagents
Pretreatment kit Advanced Cell Diagnostics 322381
Hydrogen Peroxide Advanced Cell Diagnostics 2000899
Protease III* Advanced Cell Diagnostics 2000901
10x Target Retrieval Advanced Cell Diagnostics 2002555
BaseScope Detection Reagent Kit Advanced Cell Diagnostics 332910
AMP 0 Advanced Cell Diagnostics 2001814
AMP 1 Advanced Cell Diagnostics 2001815
AMP 2 Advanced Cell Diagnostics 2001816
AMP 3 Advanced Cell Diagnostics 2001817
AMP 4 Advanced Cell Diagnostics 16229B
AMP 5-RED Advanced Cell Diagnostics 16229C
AMP 6-RED Advanced Cell Diagnostics 2001820
Fast RED-A Advanced Cell Diagnostics 2001821
Fast RED-B Advanced Cell Diagnostics 16230F
50x Wash Buffer Advanced Cell Diagnostics 310091
Negative Control Probe- Mouse DapB-1ZZ Advanced Cell Diagnostics 701021
Positive Control Probe- Mouse (Mm)-PPIB-1ZZ Advanced Cell Diagnostics 701081
Control slide-mouse 3T3 cell pellet Advanced Cell Diagnostics 310045
Name Company Catalog Number Comments
Other supplies
Humidifying Paper Advanced Cell Diagnostics 310015
Washing Rack American Master Tech Scientific 9837976
Washing Dishes American Master Tech Scientific LWS20WH
Hydrophobic Barrier Pen Vector Laboratory H-4000
Glass Slides Fisher Scientific 12-550-15
Cover Glass, 24 mm x 50 mm Fisher Scientific 12--545-F
Name Company Catalog Number Comments
Chemicals
Ammonium hydroxide Fisher Scientific 002689
100% ethanol (EtOH) Decon Labs 2805
formalde solution Fisher Scientific SF94-4
Hematoxylin I American Master Tech Scientific 17012359
Mounting Medium Vector Labs H-5000
Xylene Fisher Scientific 173942

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wang, E. T., et al. Alternative isoform regulation in human tissue transcriptomes. Nature. 456, 470-476 (2008).
  2. Pan, Q., Shai, O., Lee, L. J., Frey, B. J., Blencowe, B. J. Deep surveying of alternative splicing complexity in the human transcriptome by high-throughput sequencing. Nature Genetics. 40, 1413-1415 (2008).
  3. Cieply, B., Carstens, R. P. Functional roles of alternative splicing factors in human disease. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA. 6, 311-326 (2015).
  4. Xiong, H. Y., et al. RNA splicing. The human splicing code reveals new insights into the genetic determinants of disease. Science. 347, 1254806 (2015).
  5. Shirai, Y., Watanabe, M., Sakagami, H., Suzuki, T. Novel splice variants in the 5'UTR of Gtf2i expressed in the rat brain: alternative 5'UTRs and differential expression in the neuronal dendrites. Journal of Neurochemistry. 134, 578-589 (2015).
  6. Cui, Y., Liu, J., Irudayaraj, J. Beyond quantification: in situ analysis of transcriptome and pre-mRNA alternative splicing at the nanoscale. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology. 9, (2017).
  7. Trifonov, S., Yamashita, Y., Kase, M., Maruyama, M., Sugimoto, T. Glutamic acid decarboxylase 1 alternative splicing isoforms: characterization, expression and quantification in the mouse brain. BMC Neuroscience. 15, 114 (2014).
  8. Hollander, D., Naftelberg, S., Lev-Maor, G., Kornblihtt, A. R., Ast, G. How Are Short Exons Flanked by Long Introns Defined and Committed to Splicing? Trends in Genetics. 32, 596-606 (2016).
  9. Cassidy, A., Jones, J. Developments in in situ hybridisation. Methods. 70, 39-45 (2014).
  10. Meshorer, E., et al. Alternative splicing and neuritic mRNA translocation under long-term neuronal hypersensitivity. Science. 295, 508-512 (2002).
  11. Wang, F., et al. RNAscope: a novel in situ RNA analysis platform for formalin-fixed, paraffin-embedded tissues. Journal of Molecular Diagnostics. 14, 22-29 (2012).
  12. Wang, H., et al. RNAscope for in situ detection of transcriptionally active human papillomavirus in head and neck squamous cell carcinoma. Journal of Visualized Experiments. , (2014).
  13. Zhu, H., Hinman, M. N., Hasman, R. A., Mehta, P., Lou, H. Regulation of neuron-specific alternative splicing of neurofibromatosis type 1 pre-mRNA. Molecular and Cellular Biology. 28, 1240-1251 (2008).
  14. Hinman, M. N., Sharma, A., Luo, G., Lou, H. Neurofibromatosis type 1 alternative splicing is a key regulator of Ras signaling in neurons. Molecular and Cellular Biology. 34, 2188-2197 (2014).
  15. Nguyen, H. T., et al. Neurofibromatosis type 1 alternative splicing is a key regulator of Ras/ERK signaling and learning behaviors in mice. Human Molecular Genetics. 26, 3797-3807 (2017).
  16. Zhou, H. L., et al. Hu proteins regulate alternative splicing by inducing localized histone hyperacetylation in an RNA-dependent manner. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, E627-E635 (2011).
  17. Sharma, A., et al. Calcium-mediated histone modifications regulate alternative splicing in cardiomyocytes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111, E4920-E4928 (2014).
  18. Adzemovic, M. Z., et al. Immunohistochemical Analysis in the Rat Central Nervous System and Peripheral Lymph Node Tissue Sections. Journal of Visualized Experiments. , (2016).
  19. Shokry, I. M., Callanan, J. J., Sousa, J., Tao, R. Rapid In Situ Hybridization using Oligonucleotide Probes on Paraformaldehyde-prefixed Brain of Rats with Serotonin Syndrome. Journal of Visualized Experiments. , (2015).
  20. Erben, L., He, M. X., Laeremans, A., Park, E., Buonanno, A. A Novel Ultrasensitive In Situ Hybridization Approach to Detect Short Sequences and Splice Variants with Cellular Resolution. Molecular Neurobiology. , (2017).

Tags

Genetica kwestie 138 In situ hybridisatie Neurofibromatose type 1 exon 23a muis hersenen alternatieve splicing
Kwantitatieve analyse van alternatieve Pre-mRNA-Splicing in muis hersenen secties met behulp van RNA <em>In Situ</em> hybridisatie Assay
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Guo, X., Zhao, Y., Nguyen, H., Liu,More

Guo, X., Zhao, Y., Nguyen, H., Liu, T., Wang, Z., Lou, H. Quantitative Analysis of Alternative Pre-mRNA Splicing in Mouse Brain Sections Using RNA In Situ Hybridization Assay. J. Vis. Exp. (138), e57889, doi:10.3791/57889 (2018).

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