Mevcut protokol, Gja1'de tam uzunlukta Connexin43 jenerasyonunu koruyan, ancak daha küçük GJA1-20k dahili olarak çevrilmiş izoformun translasyonunu önleyen tek bir M213L mutasyonunu tanımlamaktadır.
Yöntem makalesi
Mevcut protokol, Gja1'de tam uzunlukta Connexin43 jenerasyonunu koruyan, ancak daha küçük GJA1-20k dahili olarak çevrilmiş izoformun translasyonunu önleyen tek bir M213L mutasyonunu tanımlamaktadır.
Genom onarım mekanizmalarına dayanan CRISPR-Cas9 gen düzenleme sistemi, gen modifiye fare modellerinin geleneksel homolog rekombinasyona göre daha hızlı ve kolay bir şekilde üretilmesini sağlar. CRISPR-Cas9 sistemi, tek noktalı bir mutasyon istendiğinde özellikle çekicidir. Boşluk bağlantı proteini Connexin 43 (Cx43), tek bir kodlayan ekzona sahip olan ve eklenemeyen Gja1 geni tarafından kodlanır. Bununla birlikte, Gja1 sadece tam uzunlukta Cx43 proteini üretmekle kalmaz, aynı zamanda iç AUG (Metiyonin) başlangıç bölgelerinde ribozomal translasyonun başlatılmasının sonucu olan iç çeviri olarak bilinen bir işlemle altı N-terminus kesilmiş izoform üretir. GJA1-20k, Gja1 mRNA'nın 213 pozisyonunda AUG kodonunda başlatılan Cx43'ün en yaygın olarak üretilen kesilmiş izoformudur. Kalıntı 213, Cx43'ün son transmembran alanının sonunda meydana geldiğinden, GJA1-20k, bağımsız bir protein olarak Cx43'ün 20 kDa C-terminus kuyruğudur. Önceki araştırmacılar, hücrelerde, GJA1-20k'nın kritik bir rolünün, tam uzunlukta Cx43 boşluk bağlantı hemikanallarının plazma zarına ticaretini kolaylaştırmak olduğunu tespit ettiler. Bu fenomeni in vivo olarak incelemek için, kalıntı 213'teki ATG'yi (Metiyonin) TTA (Lösin, M213L mutasyonu) ile değiştiren Gja1 nokta mutasyonuna sahip mutant bir fare üretildi. M213L'nin sonucu, Gja1 mRNA ve tam uzunlukta Cx43'ün hala üretilmesidir, ancak Gja1-20k'nın translasyonu önemli ölçüde azalır. Bu rapor, bir amino asit mutasyona uğramış (Gja1M213L / M213L) fare modeli geliştirmek için kısıtlama enzim bölgesini seçmeye odaklanmaktadır. Bu protokol, CRISPR-Cas9 sistemi tarafından genetiği değiştirilmiş fareleri ve PCR ve restriksiyon enzim tedavilerini birleştirerek hızlı genotiplemeyi tanımlar.
Tam uzunluktaki Connexin 43 (Cx43) ve N-terminus kesilmiş izoform, GJA1-20k, aynı GJA1 mRNA tarafından kodlanır, ancak translasyonu başlatmak için farklı başlangıç kodonları1 kullanır. Cx43 çevirisi ilk AUG başlangıç kodonunda gerçekleşirken, GJA1-20k çevirisi AUG'da kalıntı 213'te başlar. Daha önce GJA1-20k'nın tam uzunlukta Cx43 kaçakçılığı, aktin stabilizasyonu ve mitokondriyal morfolojinin in vitro 1,2,3 düzenlenmesi için önemli rollere sahip olduğu bulunmuştur.
GJA1-20k'nın in vivo rolünü anlamak için, tam uzunlukta Cx43 oluşturma yeteneğini koruyan bir GJA1-20k "nakavt" fare modeli oluşturuldu. Yaklaşım, 213'teki tek kalıntıyı bir Metiyonin'den (M) bir Lösin (L) 'ye (Gja1 M213L / M213L) (Gja1M213L / M213L) 4 ikame etmek için CRISPR-Cas9 sistemini kullanmaktı. Bir iç M'den L'ye mutasyon, iç translasyonun meydana gelme olasılığını önemli ölçüde azaltır, ancak tam uzunlukta protein4'ün translasyonunu ve işlevini korur. Vahşi tip (WT) ve mutasyona uğramış alel aynı boyutlara ve neredeyse aynı mRNA ürünlerine sahip olduğundan, farelerde genotipi doğrulamada önemli zorluklar vardır. DNA dizilimi mutasyonu tanımlayabilir, ancak rutin kullanım için çok pahalı ve zaman alıcıdır. Genel olarak, Gerçek Zamanlı Polimeraz Zincir Reaksiyonu (RT-PCR), minisekanslama-ligasyon, yüksek çözünürlüklü erime analizi ve tetra-primer amplifikasyon refrakter mutasyon sistemi PCR (ARMS-PCR)5,6,7,8 gibi birkaç hızlı genotipleme yöntemi oluşturulmuştur. Yine de bu alternatif yöntemler, spesifik olmayan PCR ürünlerini indükleyebilecek birden fazla adım, benzersiz kaynaklar ve / veya birkaç spesifik primer seti gerektirir.
Bu protokol, tek bir amino asit mutasyonu oluşturmak için CRISPR-Cas9 tarafından ayrıntılı bir gen hedefleme ve düzenleme yaklaşımı sunar ve mutasyonu doğrulamak için hızlı genotipleme sunulur. Genotip tanımlama, hedef geni tanımlamak için sadece tek bir primer seti kullanan kısıtlama enzimlerinin yaratıcı kullanımını içerir. Okuyucular, hala tam uzunlukta protein üreten, ancak daha küçük bir dahili olarak çevrilmiş kesme izoformu üretemeyen bir kalıntıGja1 M213L / M213L ikame mutasyonunun neden olduğu ani kardiyak ölümün derin elektrofizyolojik etkisini gözlemlemek için Referans4'e yönlendirilmektedir. Bu protokol, diğer fare modellerinin, endojen tam uzunluktaki proteinin ekspresyonunu korurken, ilgilenilen bir izoformun iç translasyonunu azaltmak için bir nokta mutasyonu kullanmasına yardımcı olacaktır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
"Tüm hayvan bakımı ve çalışma protokolleri, Cedars-Sinai Tıp Merkezi ve Utah Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komiteleri tarafından onaylandı. Deneyler için 8-9 haftalıkken ticari kaynaklardan elde edilen C57BL/6J dişi fareler (bakınız Malzeme Tablosu) kullanılmıştır.
1. Gen hedefleme için hazırlık
2. Süperovülasyonun indüklenmesi, yumurtaların toplanması, CRISPR karışımının pronükleer mikroenjeksiyonu ve blastosist taraması
NOT: Bu yordam, daha önce yayımlanmış bir genel protokol14'ü izler.
3. DNA ekstraksiyonu
NOT: Doğum sonrası 10. gündeki fareler, doğumdan yaklaşık 2-4 hafta sonra GJA1-20k nakavt faresinin ani ölümü nedeniyle bu deney için kullanıldı. Daha önce yayınlanan rapor18'i takiben daha genel bir protokol de uygulanabilir.
4. PCR ile DNA amplifikasyonu
5. Kısıtlama enzimi ile inkübasyon
6. DNA bandı tespiti
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
CRISPR / Cas9 gen düzenleme sistemi, sırasıyla 56.264.279 ila 56.264.281 ve fare kromozomu 10'da 56.264.291 ila 56.264.293 veya Gja1 mRNA'da 869 ila 871 ve 881 ila 883'te bir ATG'den TTA'ya mutasyon ve TCG mutasyonuna sessiz bir TCC üretir. Bu mutasyonlar, GJA1 proteini üzerinde bir Metiyonin 213 ila Lösin (M213L) mutasyonu ile sonuçlanır ve TTC'den TTG'ye mutasyon, istenmeyen gen baskısını önlemek için yakındaki bir PAM dizisini bozar (Şekil 1). Mutasyonun ayrıntıları önceki bir rapor
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Gen modifiye edilmiş bir fare modeli, gen fonksiyonunu anlamak için yaygın bir yaklaşımdır. Bununla birlikte, GJA1-20k dahili olarak çevrilmiş izoform, tam uzunluktaki Cx43 ile aynı Gja1 mRNA'sından çevrildiğinden, tam uzunlukta Cx43 ekspresyonunu korumak ancak GJA1-20k ekspresyonunu bastırmak için yaratıcı bir strateji geliştirilmiştir. Yaklaşım, GJA1-20k'nın iç başlangıç kodonunun mutasyonuna dayanmaktadır. Tek noktalı bir mutasyonla M213, GJA1-20k ekspresyonunu baskılamayı başaran, ancak tam uzunlukta Cx43 ek...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.
Proje, RMS'ye Ulusal Sağlık Enstitüleri hibeleri (R01HL152691, R01HL138577 ve R01HL159983) tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 0.2 mL 8-Şerit PCR tüpü | Thomas Scientific | 1148A28 | |
| 0.5 M EDTA pH 8.0 | Invitrogen | 15575-038 | Pronükleer mikorenjeksiyon tamponu |
| için 10x CutSmart tamponu | New England Biolabs | B7204S | NlaIII 1 |
| M Tris-HCl pH 7.5 | Invitrogen | 15567-027 | için sindirim tamponu Pronükleer mikorenjeksiyon tamponu |
| için 50x TAE Tampon | Invitrogen | 24710-030 | |
| 96 kuyulu Termal döngüleyici | Uygulamalı Biyosistemler | Model # 9902 | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | |
| C57BL / 6J | Jackson Laboratuvarı | 664 | fare suşu |
| Chemidoc MP görüntüleme sistemi | Bio-rad | 302 nm UV ışığı | |
| ile jel görüntüsü almak içinMilliporeSigma | ESPCAS9PRO-50UG | ||
| Jel Lading Boya Mor (6x) | New England Biolabs | B7024S | Elektroforez için yükleme tamponu |
| Eldivenler | |||
| hCG (insan koryonik gonadotropini) | MilliporeSigma | 23-073-425G | |
| Hyaluronidaz | MilliporeSigma | H3884-100MG | |
| Görüntü Laboratuvarı yazılımı | Bio-rad | Jel görüntüsünü analiz etmek için | |
| PlasDIC ile ters çevrilmiş stereo mikroskop | Zeiss | Axiovert A1 | |
| KAPA Fare Genotipleme Kitleri | Roche Diagnostics | KK7352 | Doku veya hücre lizisi, DNA ekstraksiyonu ve PCR ana karışımı için |
| KSOM | LifeGlobal | ZEKS-050 | embriyo kültürü ortamı |
| Lab coart | |||
| M2 ortamı | MilliporeSigma | MR015D | |
| NlaIII | New England Biolabs | R0125S | PCR ürününü sindirmek için |
| Nükleaz İçermeyen Su | Ambion | AM9937 | Reaktifleri seyreltmek için |
| Parafin yağı | Nacalai USA | 2613785 | |
| Plugged, 20 & mu; L ince pipet ucu | FisherScientific | 02-707-171 | Blastositleri almak için |
| PMSG (hamile kısrak' s serum gonadotropin) | ProSpec-Tany | HOR-272 | |
| Sodyum Klorür | Invitrogen | AM9760G | Pronükleer mikorenjeksiyon tamponu |
| için SYBR güvenli DNA Jel Leke | Invitrogen | S33102 | bantları tespit etmek için |
| Dharmacon | U-002000-120 | Guid RNA |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste