Bu yazıda, bozulmamış zebra balığı embriyolarında normal ve anormal sitozin metilasyonunun hızlı ve verimli spatiotemporal izlenmesi için bir protokol açıklanmaktadır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu yazıda, bozulmamış zebra balığı embriyolarında normal ve anormal sitozin metilasyonunun hızlı ve verimli spatiotemporal izlenmesi için bir protokol açıklanmaktadır.
Sitozin metilasyonu, omurgalı türleri arasında oldukça korunmuştur ve epigenetik programlama ve kromatin durumunun önemli bir itici gücü olarak, erken embriyonik gelişimde kritik bir rol oynar. Enzimatik modifikasyonlar, aktif metilasyonunu ve sitozinin 5-metilsitozine (5-mC) demetilasyonunu ve ardından 5-mC'nin 5-hidroksimetilsitozin, 5-formilsitozin ve 5-karboksilyosin içine oksidasyonunu yönlendirir. Epigenetik yeniden programlama, in utero gelişim sırasında kritik bir dönemdir ve annenin kimyasallara maruz kalması, yavrulardaki epigenomu yeniden programlama potansiyeline sahiptir. Bu potansiyel olarak acil fenotipik sonuçlar, yetişkin hastalık duyarlılığı üzerinde uzun vadeli etkiler ve kalıtsal epigenetik işaretlerin nesiller arası etkileri gibi olumsuz sonuçlara neden olabilir. Bisülfit bazlı dizileme, araştırmacıların baz çifti çözünürlüğünde sitozin metilasyonunu sorgulamasına izin vermesine rağmen, dizileme tabanlı yaklaşımlar maliyet engelleyicidir ve bu nedenle, gelişimsel aşamalar boyunca sitozin metilasyonunu izleme yeteneğini, kimyasal başına çoklu konsantrasyonları ve tedavi başına embriyoları çoğaltma yeteneğini engeller. Otomatik in vivo görüntüleme, genetik manipülasyonlar, hızlı ex utero gelişim süresi ve embriyogenez sırasında yetiştiriciliğin kolaylığı nedeniyle, zebra balığı embriyoları, erken embriyonik gelişim sırasında olumsuz sonuçlara katkıda bulunan ksenobiyotik aracılı yolakları ortaya çıkarmak için fizyolojik olarak bozulmamış bir model olarak kullanılmaya devam etmektedir. Bu nedenle, ticari olarak temin edilebilen 5-mC'ye özgü antikorları kullanarak, istatistiksel analizden önce programlama dilini kullanarak bütüne monte immünohistokimya, otomatik yüksek içerikli görüntüleme ve verimli veri işlemeden yararlanarak bireysel, bozulmamış zebra balığı embriyolarında sitozin metilasyonunun hızlı ve verimli mekansal zamansal izlenmesi için uygun maliyetli bir strateji açıklıyoruz. Mevcut bilgilere göre, bu yöntem, erken gelişim sırasında zebra balığı embriyolarında 5-mC seviyelerini yerinde olarak başarılı bir şekilde tespit eden ve ölçen ilk yöntemdir. Yöntem, hücre kütlesi içindeki DNA metilasyonunun tespit edilmesini sağlar ve ayrıca maternal-zigotik geçiş sırasında yumurta sarısı lokalize maternal mRNA'ların sitozin metilasyonunu tespit etme yeteneğine sahiptir. Genel olarak, bu yöntem, epigenetik yeniden programlama sırasında sitozin metilasyonunu in situ olarak bozma potansiyeline sahip kimyasalların hızlı bir şekilde tanımlanması için yararlı olacaktır.
Enzimatik modifikasyonlar, sitozinin aktif metilasyonunu ve demetilasyonunu 5-metilsitozin (5-mC) içine ve ardından 5-mC'nin 5-hidroksimetilsitozin, 5-formilsitozin ve 5-karboksilsitozin 1,2'ye oksidasyonunu yönlendirir. Tris (1,3-dikloro-2-propil) fosfat (TDCIPP), Amerika Birleşik Devletleri'nde yaygın olarak kullanılan ve daha önce döllenme sonrası 0.75 saat sonra (hpf) erken gastrulasyona (6 hpf) kadar erken embriyonik maruziyeti takiben sitozin metilasyonunun yörüngesini değiştirdiği daha önce kanıtlanmış bir alev geciktiricidir 3,4,5,6,7,8 . Omurgalılarda, 5-mC ve modifiye edilmiş türevleri, erken embriyonik gelişimi düzenlemek için kritik öneme sahiptir9. Bir embriyonun döllenmesi, ebeveyn DNA'sının demetilasyonunu tetikler, bunu maternal mRNA bozunması, zigotik genom aktivasyonu ve zigotik genomun remetilasyonuizler 9. Sitozin metilasyonunu kullanan biyolojik olarak ilgili süreçler arasında histon modifikasyonu, transkripsiyonel makinelerin işe alınması, RNA metilasyonu, epigenetik yeniden programlama ve kromatin yapısının belirlenmesi10,11 sayılabilir. Sitozin metilasyonu, omurgalı türleri arasında da korunmaktadır ve anormal sitozin metilasyonunun bir organizmanın gelişiminin yörüngesini nasıl etkileyebileceğini anlamanın ve araştırmanın önemini vurgulamaktadır11. Ayrıca, in utero gelişim maternal maruziyete duyarlıdır ve acil fenotipik sonuçlar, yetişkin hastalık duyarlılığı üzerinde uzun vadeli etkiler ve kalıtsal epigenetik işaretlerin nesiller arası etkileri gibi olumsuz sonuçlara neden olma potansiyeline sahiptir12,13,14.
Sitozin-guanin çiftlerinin veya CpG adalarının uzun uzantıları, genom15,16,17 boyunca sitozin metilasyonunun dinamiklerini karakterize etmeyi amaçlayan araştırmacıların birincil odakları olmuştur. Tüm genom bisülfit dizilimi, azaltılmış temsili bisülfit dizilimi ve bisülfit amplikon dizilimi gibi bisülfit bazlı stratejiler, baz çifti çözünürlüğünde sitozin metilasyonunu sorgulamak için altın standardı temsil eder. Bununla birlikte, dizilemeye dayalı yaklaşımlar maliyet engelleyicidir ve bu nedenle, gelişimsel aşamalarda sitozin metilasyonunu, kimyasal başına çoklu konsantrasyonları izleme ve tedavi başına embriyoları çoğaltma yeteneğini engeller. Ek olarak, dizileme tabanlı yaklaşımlar, gelişmekte olan bir embriyo içindeki potansiyel olarak etkilenen hücre tiplerini ve alanlarını anlamak için kritik olan mekansal lokalizasyon hakkında bilgi sağlamaz. Benzer şekilde, metilasyona bağımlı kısıtlama analizi, 5-mC enzime bağlı immünotahliller (ELISA'lar) ve 5-metil-2'-deoksisitidin (5-mC) sıvı kromatografisi-kütle spektrometresi (LC-MS) gibi küresel DNA metilasyon testleri, hücre veya doku homojenatlarına dayanır ve bu nedenle, bozulmamış örnekler12,18 içinde sitozin metilasyonunun uzay ve zaman üzerindeki lokalizasyonunu ve büyüklüğünü izleme yeteneğini engeller.
Otomatik in vivo görüntüleme, genetik manipülasyonlar, hızlı ex utero gelişim süresi ve embriyogenez sırasında hayvancılığın kolaylığı nedeniyle, zebra balığı embriyoları, erken embriyonik gelişim sırasında olumsuz sonuçlara katkıda bulunan ksenobiyotik aracılı yolları ortaya çıkarmak için fizyolojik olarak bozulmamış modeller olarak yaygın olarak kullanılmaya devam etmektedir. Bu nedenle, 5-mC'ye özgü ticari olarak temin edilebilen antikorları kullanarak, aşağıdaki protokol, istatistiksel analizden önce programlama dilini kullanarak bütün-monte immünohistokimyadan (IHC), otomatik yüksek içerikli görüntülemeden ve verimli veri işlemeden yararlanarak bireysel, bozulmamış zebra balığı embriyolarında sitozin metilasyonunun hızlı ve verimli bir şekilde mekansal zamansal izlenmesi için uygun maliyetli bir stratejiyi açıklamaktadır.
Mevcut bilgilere göre, bu yöntem bozulmamış zebra balığı embriyolarında 5-mC'yi izleyen ilk yöntemdir. Yöntem, hücre kütlesi içindeki DNA metilasyonunun tespit edilmesini sağlar ve ayrıca maternal-zigotik geçiş sırasında yumurta sarısı lokalize maternal mRNA'ların sitozin metilasyonunu tespit etme yeteneğine sahiptir. Genel olarak, bu yöntem, epigenetik yeniden programlama sırasında sitozin metilasyonunu in situ olarak bozma potansiyeline sahip kimyasalların hızlı bir şekilde tanımlanması için yararlı olacaktır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yetişkin yetiştiriciler, Riverside'daki Kaliforniya Üniversitesi'nde Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesi (IACUC) onaylı bir hayvan kullanım protokolüne (#20180063) uygun olarak ele alındı ve tedavi edildi.
1. Zebra balığı embriyo toplama ve kimyasal maruziyet
2. Embriyoların dekoryonasyonu
3. 5-mC-spesifik antikor kullanan immünohistokimya
4. 96 kuyucuklu plakalar içindeki embriyoların otomatik görüntülenmesi
5. Veri analizi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokolün genel amacı, sabit ve etiketli zebra balığı embriyolarındaki floresanın toplam alanını ve göreceli yoğunluğunu değerlendirerek bir tedavinin 5-mC'nin göreceli bolluğunu etkileyip etkilemediğini belirlemektir. Protokolü tamamladıktan sonra, ilk önce tüm montajlı IHC'nin başarılı olup olmadığını belirlemek için bir floresan stereomikroskop kullanılabilir. Etiketlenmiş embriyolar bir FITC veya GFP filtresi altında gözlendiğinde, pozitif bir sonuç embriyo içinde pozitif bir FITC sinyali ile gösterilirken, negat...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokol sırasında, kritik olan birkaç adım vardır. İlk olarak, embriyoları dekoryonize ederken, gelişmekte olan embriyonun bu kısımları çok kırılgan ve delinmesi kolay olduğundan, iğneyi embriyo / yumurta sarısı kesesi / hücre kütlesinin dokusundan uzağa yönlendirmek önemlidir. İkincisi, etiketli embriyoları bireysel kuyucuklara aktarırken, plastik bir pipete yapışacakları için embriyoları transfer etmek için bir cam pipet kullanın. Üçüncüsü, tam montajlı IHC yaparken, plakanın ışıktan korunduğundan emin olun. Son ol...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar, bu makalede bildirilen çalışmayı etkilemiş gibi görünebilecek bilinen hiçbir rakip finansal çıkarları veya kişisel ilişkileri olmadığını beyan etmektedir.
Araştırma desteği, SAB'a UCR Lisansüstü Bölüm Bursu, SAB'a NRSA T32 Eğitim Programı Bursu (T32ES018827) ve DCV'ye Ulusal Sağlık Enstitüleri hibesi (R01ES027576) ve USDA Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü Hatch Projesi (1009609) tarafından sağlanmıştır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL mikrosantrifüj tüpleri | Fisher Scientific | 540225 | |
| 10-&mikro; L cam mikrokılcal pipet | Fisher Scientific | 211762B | |
| 100 mm plastik Petri kabı | Fisher Scientific | 08757100D | |
| 10x fosfat tamponlu tuzlu su | Fisher Scientific | BP399500 | |
| 1 mL pipet& | Fisher Scientific | 13690032 | |
| 250 mL Erlenmeyer şişesi | Fisher Scientific | FB501250 | |
| 5 mL pipet | Fisher Scientific | 13690033 | |
| 60 mm kapaklı cam petri kapları | Fisher Scientific | 08747A | |
| 96 oyuklu plaka | Fisher Scientific | 720089 | |
| AlexaFluor 488 konjuge keçi anti-fare IgG antikor | Fisher Scientific | A21121 | |
| Sığır serum albümini | Fisher Scientific | BP67110 | |
| DMSO | Fisher Scientific | BP2311 | |
| Ocak Gözü ve nbsp; | Fisher Scientific | 1110016SH | |
| Tank içi üreme tuzakları | Sucul Habitatlar | N/A | Bu ürün, Aquatic Habitats'ın Pentair tarafından satın alınmasının ardından artık mevcut değildir. Araştırmacılar, birden fazla satıcıdan temin edilebilen standart sistem dışı yetiştirme tanklarını kullanabilirler. |
| ImageXpress Micro XLS Geniş Alan Yüksek İçerikli Tarama Sistemi | Moleküler Cihazlar | N/A | İletilen ışık ve FITC filtresi ile donatılmış herhangi bir yüksek içerikli tarama sistemi uygun olacaktır. |
| İmmünokimya (IHC) sepeti | N/A | N/A | Konik kısmı çıkarılmış ve alt kısmı ağ ile donatılmış, 24 veya 48 oyuklu plakalar için boyutlandırılmış mikrosantrifüj tüpleri kullanılarak şirket içinde üretilmiştir. |
| MetaXpress 6.0.3.1658 | Moleküler Cihazlar | N/A | Toplam alanı ve entegre floresan yoğunluğunu ölçebilen herhangi bir yazılım uygun olacaktır. |
| Microspatula | Fisher Scientific | 2140115 | |
| Monoklonal fare anti-5-mC antikoru | Millipore Sigma | MABE146 | |
| NaOH | Fisher Scientific | BP359-500 | |
| Orbital çalkalayıcı | Fisher Scientific | 50998290 | |
| Parafilm | Fisher Scientific | 1337412 | |
| Paraformaldehit | Fisher Scientific | 18612139 | |
| Plastik transfer pipeti | Fisher Scientific | 1368050 | |
| Rstudio | RStudio | N/A | RStudio açık kaynaklı bir yazılımdır ve https://www.rstudio.com adresinden indirilebilir. |
| Koyun serumu | Millipore Sigma | S3772-5ML | |
| Stereomikroskop | Leica | 10450103 | |
| Sıcaklık kontrollü inkübatör | Fisher Scientific | PR505755L | |
| Ara-20 | Fisher Bilimsel | P7949-500ML |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.