$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Fotokonversiyon Testi için Embriyo Elde Edilmesi
PCFP'yi eksprese eden transgenik zebra balığının çaprazlanması üzerine, en parlak olanları homozigot embriyolar seçilir ve istenen embriyonik aşama15'e kadar 28.5 °C'de büyütülür.
Not 1: Bu ön seçim, embriyoların düşük lazer gücü ile taranmasına olanak sağlayarak fototoksisiteyi ve fotobleachingi önleyecektir.
Not 2: Kaede ve KikGR gibi PCFP'lerin gün ışığı da dahil olmak üzere ışığa maruz kalmaya karşı yüksek hassasiyeti nedeniyle, embriyoları görselleştirirken düşük yoğunluklu ışık kullanmanızı ve onları karanlık koşullarda tutmanızı öneririz.
2. Gömme
- Yumurta suyu ile cam bir kapta, forseps kullanarak stereomikroskop altında embriyoları dekoryonat.
- Dekoryonlanmış bir embriyoyu 0.16 mg / ml Trikain (3-amino benzoik asitilester, Sigma-Aldrich) çözeltisine (1 ml E3 ortamı 1X içinde 40μl 4 mg / ml stok çözeltisi) transfer ederek embriyoları uyuşturun.
Not 1: Embriyolara zarar verme riskini en aza indirmek için embriyoları bir cam pipet veya kesik uç (P1000) ile transfer edin.
Not 2: Dekoryonlu genç embriyolar havaya maruz bırakılmamalı veya su/hava arayüzüne kaldırılmamalıdır, çünkü yumurtalar mekanik strese maruz kaldıklarında kolayca yırtılırlar.
- Anestezi uygulanmış embriyoyu bir kültür kabının kapağına aktarın ve embriyoyu mümkün olan en küçük ortam hacminde tutun.
- Embriyoyu 30 ° C'de 0.16 mg / ml Trikain içeren% 1 düşük erime sıcaklığına sahip agaroz (LMA, Lonza) ile pipetleyerek embriyoyu agaroza aktarın ve kapak camı tabanlı bir kültür kabının (MatTek Corp. Ashland MA USA) kapak camına yerleştirin. Daha sonra, embriyoyu pürüzsüz bir plastik uç (örneğin kesilmiş bir Mikro Yükleyici Pipet Ucu, Eppendorf) yardımıyla yönlendirin ve LMA polimerize olduğunda, agarozu 0.16 mg / ml Trikain çözeltisi ile örtün.
Not 1: %1 LMA'yı 60 °C'de eritin ve erimiş agarozu 30 °C'de tutun.
3. Fotoğraf dönüştürme
- Zeiss LSM 710 gibi 405 nm, 488nm ve 561nm lazer kaynağı ile donatılmış ters konfokal bir mikroskopta, numuneyi fotodönüştürülecek numunenin tüm yapısını kapsayan bir z-Stack taraması ile görselleştirin ve daha sonra 488 nm lazer (yani, 30 mW Ar lazer,% 5-7 yoğunlukta, dedektör 493-540 nm'ye ayarlanmış) ve 561 nm lazer (örn., 10 mW DPSS 561 lazer, %7-9 yoğunlukta, dedektör 587-651'e ayarlanmış) doku/organı sırasıyla fotokonvertibl proteinlerin yeşil ve kırmızı floresansı için taramak için.
Not 1: Foto dönüştürme öncesi tarama için bir Plan Apochromat 20x/NA 0.8 objektif kullandık.
Not 2: Yanlışlıkla oluşturulmuş herhangi bir kırmızıya dönüştürülmüş PCFP'nin mevcut olup olmadığını dışlamak için deneyden önce her zaman kırmızı floresan tarayın.
- Zaman serisi aracını seçin ve aralıksız 2 döngü için ayarlayın (biri foto dönüştürme öncesi ve diğeri fotodönüştürme sonrası için).
- Bölgeler aracını seçin ve fotoğraf dönüştürme için bir veya daha fazla ilgi alanı (ROI) tanımlayın.
Not 1: Öncelikle, hücre veya protein hareketinin beklendiği sabit bir örnekte, her üçünde de (xy ve z yönünde) fotodönüştürülmüş doku/hücrelerin alanını ölçerek, ROI'de tarama lazeri tarafından gerçekten foto-dönüştürülen bölgenin yazılımda seçilen ROI ile eşleştiği hassasiyeti belirlemenizi öneririz. Bu uygulamada açıklanan ayarlar için, ROI, fotodönüştürülen bölgeyle büyük bir hassasiyetle eşleşti, ancak bu, kullanılan hedefe ve foto dönüştürme için uygulanan lazer miktarına bağlıdır. ROI'nin boyutu, objektifin sayısal açıklığına, yakınlaştırma faktörüne ve fotodönüştürme için kullanılan lazer ışığı miktarına bağlı olarak tek bir hücrenin boyutuna indirgenebilir.
- Ağartma aracını seçin ve 1/2 taramasından sonra ağartmayı başlat olarak ayarlayın. Foto dönüşüm için 30 mW 405 nm diyot lazer kullandık ve çoğunlukla lazer ışığının yoğunluğunu, ROI'nin tarama yinelemelerini ve piksel süresini (yani tarama hızı) değiştirerek elde edilen tam fotodönüşüm için gerekli olan minimum lazer ışığı miktarı için dikkatlice optimize ettik.
Not 1: Fotodönüşüm için Plan Apochromat 20x/NA 0.8 objektif kullandık.
Not 2: Lazerin gücü ve yineleme sayısı, her deney ayarı için ampirik olarak belirlenmeli ve fototoksisiteyi azaltmak için gereken minimum miktarda lazer ışığı ile ROI içinde yeşilden kırmızıya PCFP'ye tam fotodönüşümü sağlamalıdır. Düşük yineleme sayılarıyla (örneğin 20) birlikte düşük lazer gücü (örneğin, hedef planında 0,03 mW'a karşılık gelen %3) kullanarak testleri başlatmanızı ve ardından elimizdeki lazer gücünde (hedef planda 0,1 mW'a karşılık gelen) tam fotodönüşüm elde edilene kadar lazer gücünü artırmanızı öneririz. Bu koşullar altında, test edilen tüm embriyolar tedavi planından kurtuldu. Bununla birlikte, yolk zarının lazer darbelerine karşı hassas olduğunu ve embriyonun ölümüne neden olacak şekilde kolayca zarar görebileceğini gözlemledik. Bu nedenle, fotokonversiyon sonrası embriyo ölümcüllüğü, hedef dokunun pozisyonunun yumurta sarısı gövdesine yakın olması durumunda ortaya çıkabilir.
- PCFP'nin kalan yeşilini ve fotodönüştürülmüş kırmızı floresansını görselleştirmek için 488 nm ve 561 nm lazerler kullanarak numuneyi bir z-Stack ile tarayın.
Not 1: Foto dönüştürme sonrası tarama için bir Plan Apochromat 20x/NA 0.8 kullandık.
4. Agarozdan Embriyoyu Çıkarın
- Solüsyonu atın ve embriyoyu bir iğne veya pürüzsüz bir plastik uç yardımıyla %1'lik LMA'dan dikkatlice çıkarın.
- İstenilen gelişim aşamasına kadar embriyoyu karanlıkta 28.5 ° C'de yumurta suyunda tutun.
Not 1: Embriyoların, özellikle gelişimin ilk günlerinde, embriyonik vücudun genişlemesi sırasında, yumurta suyunda gelişimlerini sürdürmeleri önemlidir. Gerçekten de, bazı embriyonik dokular/organlar gelişim sırasında pozisyon değiştirir ve bu nedenle gömme sırasında ilgilenilen belirli dokuya/organa ve analizin istenen gelişimsel aşamasına bağlı olarak özel yönelimler gerektirir.
5. Yeniden gömme
- Bu protokolün 2. maddesindeki gibi devam edin.
6. Daha Sonraki Embriyonik Aşamalarda Fotokonvertif Doku İzleme
- Yeşil ve kırmızı floresan sinyaller için sırasıyla 488 nm ve 561 nm lazerler kullanılarak ilgilenilen bölgenin (z-Stack) taranması.
Not 1: Fotodönüşümden x saat sonraki tarama için bir Plan Apochromat 20x/NA 0.8 kullandık.
Not 2: Bu protokol embriyonun normal gelişimini etkilemediğinden, fotokonvertif embriyoyu gelişimin sonraki aşamalarında gözlemlemek mümkündür (bunun için 4. - 6. maddelerde belirtildiği gibi ilerleyin).
7. Temsili Sonuçlar
Fotodönüşüm testinin bir örneği Şekil 1'de gösterilmiştir. Zebra balığı gelişimi sırasında endotel hücrelerini izledik (gelişmekte olan zebra balığının vasküler anatomisinin gözden geçirilmesi için bkz.16). Buna göre, endotel çekirdeği17 içinde KikGR'yi eksprese eden bir zebra balığı Tg(kdrl:nlsKikGR)hsc7 raportör hattı kullandık. Homozigot ve parlak eksprese eden embriyolar, döllenmeden 48 saat sonrasına (hpf) kadar 28.5 ° C'de büyütüldü. Dekoriyonasyon üzerine, embriyolar uyuşturuldu ve baş damarların daha iyi görüntülenmesi için embriyonun ön-dorsal tarafını kapak camına doğru konumlandırarak LMA'ya gömüldü. 405 nm, 488 nm ve 561 nm'de çalışan lazerlerle donatılmış ters konfokal bir mikroskop (Zeiss LSM 710 Meta) ve fotokonversiyon testi ve fotokonversiyon testi ve fotokonvertif proteinin daha fazla izlenmesi için bir Plan Apochromat 20x/NA 0.8 objektifi kullanıyoruz. Şekil 1A'da gösterildiği gibi, fotokonversiyondan önce, KikGR endotel dokusu içinde eksprese edildi ve sadece 488 nm Argon lazer kullanılarak yeşil floresan olarak tespit edilebildi. Kırmızı floresan için 561 nm DPSS 561-10 lazerle yapılan kontrol taramaları, fotokonversiyondan önce herhangi bir fotokonversiyonlu KikGR tespit etmedi (Şekil 1A). Daha sonra, ROI 405 nm Diyot lazer ( yoğunlukta, 20 yineleme) kullanılarak tamamen fotodönüştürüldü ve baş damarlar 488 nm ve 561 nm lazerler kullanılarak tekrar tarandı (Şekil 1B). Şekil 1B'de gösterildiği gibi, yeşil KikGR, ROI içinde tamamen kırmızıya dönmüştü. Fotokonversiyon testinden sonra, embriyo agarozdan çıkarıldı ve yumurta suyunda 28.5 ° C'de büyütüldü. Son olarak, embriyo, fotokonversiyondan 24 saat sonra, daha sonraki aşamalarda fotokonversiyon endotel hücrelerini izlemek için yaklaşık 72 hpf tekrar gözlendi (Şekil 1C). Böylece, embriyo LMA'ya gömüldü ve örnek 488 nm ve 561 nm lazerler kullanılarak yeniden tarandı. Şekil 1C'de gösterildiği gibi, fotokonvertif ROI'den kaynaklanan endotel dokusu içinde, kırmızı floresan fotokondüktörlü KikGR'nin stabilitesi ve yeni yeşil fotokonversiyonsuz KikGR'nin yeniden sentezi nedeniyle hem fotokonversiyonlu hem de fotokonversiyonlu olmayan KikGR proteinleri gözlenmiştir.

Şekil 1. Zebra balığı gelişimi sırasında KikGR'nin fotodönüşümü. (A,B) Endotel başı vaskülatürünün spesifik bir bölgesi, Tg(kdrl:nlsKikGR)hsc7 transgenik embriyolarda 48 hpf'de fotokonversiyon ve (C) fotokonversiyondan 24 saat sonra tekrar gözlendi (yaklaşık 72 hpf). KikGR (yeşil), fotoconvertlenmiş KikGR (kırmızı) ve birleştirilmiş kanalların floresansı gösterilir. Noktalı daireler, foto dönüşüm öncesi, sonrası ve 24 saat sonrası yatırım getirisini gösterir. Görüntüler, zebra balığı embriyosunun dibe doğru ön kısımdaki dorsal görünümleridir. Ölçek çubukları: 50 μm.
Protein (kısaltma)
Eski (nm)
Em (nm)
Ec
QY (Türkçe)
Kuaterner Yapı
parlaklık
uygulama
Ref
Kaede_G
508
518 adet
99
0,9
tetramer
259
Hücre izleme
2,6
Kaede_R
572
580 adet
60
0,3
tetramer
59
KikGR_G
507
517
54
0,7
tetramer
112
Hücre izleme
3,6,8-10
KikGR_R
583
593
35
0,6
tetramer
68
mKikGR_G
505
515
49
0,7
monomer
101
Dinamik izleme Süper çözünürlüklü görüntüler
13
mKikGR_R
580 adet
591
28
0,6
monomer
53
EosFP_G
506
516 adet
72
0,7
tetramer
150
Hücre izleme
5,20
EosFP_R
571
581
41
0,5
tetramer
67
tdEos_G
506
516 adet
34
0,7
Tandem Dimer
165
Süper çözünürlüklü görüntüler
12,14,21
tdEos_R
569
581
33
0,6
Tandem Dimer
59
mEos2_G
506
519
56
0,7
monomer
140
Dinamik izleme Süper çözünürlüklü görüntüler
11,18
mEos2_R
573
584
46
0,7
monomer
90
Dendra2_G
490
507
45
0,5
monomer
67
Dinamik izleme Süper çözünürlüklü görüntüler
4,11
Dendra2_R
553
573
35
0,55
monomer
57
Tablo I. Fotokonvertibl floresan proteinlerin özellikleri. Her PCFP'nin ortak adı ve/veya kısaltması ile birlikte, tepe uyarma (Ex) ve emisyon (Em) dalga boyları, molar sönme katsayıları (EC, 10-3 M-1 cm-1 ), kuantum verimi (QY), fizyolojik olarak ilgili kuaterner yapı, bağıl parlaklık (EGFP'nin %'si olarak), uygulama ve referanslar tabloda gösterilmektedir. Day ve Davidson, 2010'dan uyarlanan tablo1.
PCFP (PCFP)
Zebra balığı transgenik hatları
kaynak
Kaede
Tg(elavl3:Kaede)
rw0130a
Okamoto Laboratuvarı
Tg(EPV. TP1-Mmu.Hbb:Kaede)
Tg(ins:Kaede)
Tg(isl1:Gal4-VP16,14xUAS:Kaede)
Tg(lhx5:Kaede)
b1204/+
ZIRC (Türkçe)
Tg(myl7:kaede)
Tg(olig2:Kaede)
Tg(UAS-E1b:Kaede)
s1999t
ZIRC (Türkçe)
Tg(UAS:Kaede)
rk8
ZIRC (Türkçe)
Tg(vsx2:Kaede)
nns2
Higashijima Laboratuvarı
KikGR
Tg(kdrl:nlsKikGR)
Tg(krt4:NTR-KikGR)
Tg(myl7:nlsKikGR)
Tg(sox10:KikGR)
Tg(UAS:KikGR)
EosFP
Tg(sox10:EosFP)
Tg(sox10:nlsEosFP)
Dendra
Tg (-8mpx: Dendra2)
Tg(UAS:Dendra-kras)
Tablo II. PCFP'leri ifade eden zebra balığı transgenik çizgileri. Zebra Balığı Model Organizma Veritabanında (ZFIN, http://zfin.org/) elde edilen veriler. Zebra Balığı Uluslararası Kaynak Merkezi'nde (ZIRC, http://zebrafish.org/zirc/) hatların kullanılabilirliği belirtilmiştir.