5-etinil-uridin (5-EU) kullanılarak Xenopus erken embriyolarında transkriptom analizi için yeni başlayan transkriptleri metabolik olarak etiketlemek ve saflaştırmak için ayrıntılı yöntemler sunuyoruz.
Yöntem makalesi
5-etinil-uridin (5-EU) kullanılarak Xenopus erken embriyolarında transkriptom analizi için yeni başlayan transkriptleri metabolik olarak etiketlemek ve saflaştırmak için ayrıntılı yöntemler sunuyoruz.
Erken embriyogenez, döllenmeden sonra başlangıçta uykuda olan zigotik genomdan yeni bir zigotik genlerin transkripsiyonunu gerektirir. Büyük bir zorluk, yeni transkriptleri doğru şekilde tespit etmek ve zigotik genom aktivasyonu (ZGA) sırasında ifade sürelerini belirlemek olmuştur. Burada, erken Xenopus laevis embriyolarında 5-etinil-uridin (5-EU) ile yeni başlamış transkriptlerin metabolik etiketlenmesi için ayrıntılı prosedürler sunuyoruz. Döllenmeden sonra, 5-EU, ZGA sırasında yeni transkribe edilen RNA'ları metabolik olarak etiketlemek için 1-hücre evresi embriyolarına mikroenjekte edilir. Yeni başlayan EU-RNA'lar, tık kimyasına aracılı reaksiyonlarla biyotinilasyondan sonra saflaştırılır ve yeni oluşan transkriptom yeni nesil dizileme ile belirlenir. Önemli olarak, bu yöntem düşük aktif genlerin karakterizasyonuna olanak tanıyan yüksek hassasiyet ve özgüllüktedir. Bu nedenle, bu yaklaşım erken gelişim sırasında gen transkripsiyonunun dinamiklerini incelemek için güçlü bir araç sağlar ve diğer embriyonik sistemlere veya dokulara genellenebilir.
Döllenmeden sonra embriyo, yumurtada biriktirilen anne faktörlerinin kontrolü altındadır, zigotik genom ise bir süre transkripsiyonel olarak sessiz kalır; Hücre kaderi belirtimi ve germ tabakaoluşumu 1,2,3,4,5,6 dahil olmak üzere sonraki gelişim için gerekli olan yüzlerce ila binlerce genin transkripsiyonu için aktive edilir. Aneden zigota geçiş (MZT) sırasında zigotik genom aktivasyonu (ZGA) olgusu, tüm metazoan türlerde yüksek derecede korunmuştur, ancak ZGA zamanlamasıtürler 1,2,3,4,5,6 arasında değişiklik gösterir. ZGA'nın nasıl düzenlendiğini anlamak, sadece erken gelişimin temel ilkelerini anlamamız için önemli olmakla kalmaz, aynı zamanda gelişimsel bozuklukların teşhisi ve tedavisi ile üreme sağlığını artırmak için yeni stratejiler geliştirme potansiyeli sunar.
ZZA'yı incelemenin en büyük zorluklarından biri, yeni transkriptleri doğru şekilde tespit etmek ve zigotik genom aktivasyonu (ZGA) sırasında başlama sürelerini belirlemek olmuştur. Erkenembriyolarda anne transkriptlerinin baskın olması nedeniyle, bu transkriptlerin yüksek seviyeleri, özellikle düşük aktifleşen genler için, geleneksel toplu RNA-seq kullanılarak ZGA sırasında yeni transkriptlerin tespitini gizleyebilir. Bu zorluğu aşmak için, yeni başlamış transkriptomu 5-etinil-uridin (5-EU) ile metabolik etiketleme kullanarak ölçme yöntemi geliştirdik; ardından yeni başlayan EU-RNA'ların klik kimyası ile biyotinilasyonu ve dizileme için arındırılması (EU-RNA-seq)8,9,10. 4-tiouridin (4sU)11,12 gibi diğer yeni başlayan transkript profilleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, 5-EU etiketleme tıklama kimyası yoluyla oldukça özgüldür, hem görüntüleme hem de dizileme için kullanılabilir ve kimyasal dönüşüm gerektirmez. Ayrıca, yeni kurulan EU-RNA-dizisi son derece hassastır ve yüzlerce geni tespit eder; bunların aktivasyonu geleneksel topluRNA-seq 8 tarafından tespit edilemez. Bu yaklaşım ayrıca, bireysel zigotik gen aktivasyonunun başlangıcını doğru şekilde belirlememizi ve erken embriyogenezde ZGA'nın belirgin uzaylı-zaman desenlerini profillememizeolanak sağladı 8.
Burada, Xenopus laevis erken embriyolarını model olarak kullanarak yeni başlayan transkriptomun profilini çıkarmak amacıyla EU-RNA-seq için örneklerin hazırlanmasına yönelik ayrıntılı prosedürleri açıklıyoruz. Bu protokol, önceki biryöntem 10,13'ten uyarlanmıştır ve prosedürlerde küçük optimizasyonlar yapılmıştır; bunlar arasında 5-EU'nun 1-hücre aşaması embriyolarına mikroenjeksiyonu, yeni yaranan EU-RNA'ların tık reaksiyonu ile biyotinilasyonu ve dizileme için arıtılması (Şekil 1). Tekrarlanabilirliği sağlamak için, erken embriyoların evrelerine bağlı olarak, yeni transkriptlerin bolluğuna bağlı olarak, 1–10 μg toplam RNA giriş olarak kullanılmalıdır, ancak daha düşük miktar hâlâ kullanılabilir. Bu protokol, Drosophila14 ve zebrafish15 gibi diğer embriyonik sistemlerde ve diğerdokularda 13 uygulanabilir. Bu yöntem, gen transkripsiyonu ve çeşitli biyolojik süreçlerdeki düzenleyici mekanizmaları anlamamızda güçlü bir araçtır; erken embriyogenezin yeni prensiplerini ortaya çıkarır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmada tanımlanan hayvan çalışmaları, Güney Carolina Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. Laboratuvar güvenliği ve atık bertarafı kurumsal düzenlemelere uymalıdır.
1. Reaktiflerin ve Tamponların Hazırlanması
2. 5-EU'nun 1-hücreli embriyolara mikroenjeksiyonu
3. Toplam RNA Ekstraksiyonu ve Konsantrasyon Ölçümü
NOT: Erken embriyolardan toplam RNA'ları izole etmek için silika membranı bazlı toplam RNA çıkarma kiti ve RNA konsantrasyonlarını belirlemek için floresans tabanlı yüksek duyarlılıklı RNA nicelik kiti kullanın. Kitin verdiği talimatları takip edin ve aşağıdaki adımlar kılavuzdan biraz değiştirilmiştir. Aşağıdaki adımlarda kullanılan tüm çözeltiler ve reaktifler RNase içermemelidir.
4. Gelişmekte olan EU-RNA Biyotinilasyonu ve Arındırılması
NOT: Tıklama kimyasına dayalı yeni başlayan RNA yakalama kiti, yeni başlayan EU-RNA'ları biotinilasyon ve aşağı çekmek için kullanılır. Kit tarafından verilen talimatları takip edin ve aşağıdaki adımlar biraz değiştirilir. Enjekte edilmemiş embriyolardan alınan RNA'lar ile biyotinilasyon olmayan EU-RNA'lar, pulldown özgüllüğü için arka plan kontrolü olarak kullanılabilir.
5. RNA Kütüphanesi Hazırlığı ve Dizilemesi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Xenopus laevis embriyoları (dört biyolojik çoğalanma), döllenme sonrası 5 ila 9 saat arasındaki evrelerde 22 °C'de, yani 5. aşamadan (az büyük ölçekli ZGA) evreden 9. evreye (yüksek ZGA) kadar olan evreleri kapsıyor ve8 üzerindeki protokole göre işlendi. Toplam RNA'lar, saflaştırılmış yeni başlayan EU-RNA'lar ve geçiş RNA'ları kütüphanelerin hazırlanmasında kullanıldı ve sıralandı. Şekil 2'de gösterildiği gibi, 6–9 hpf'deki y...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada, erken embriyogenezde yeni ortaya çıkan transkriptomun metabolik etiketlenmesi için ayrıntılı bir protokol sunduk; bunlar arasında 5-EU'nun 1-hücreli embriyolara mikroenjekte edilmesi, toplam RNA'ların çıkarılıp konsantrasyonlarının ölçülmesi ve yeni ortaya çıkan EU-RNA'ların kütüphane hazırlığı ve dizileme için biyotinilasyonu ve arındırılması (EU-RNA-Dizi) dahil (Şekil 1). Yaklaşımın toplam RNA-dili ile karşılaştırıldığında yüksek hassasiyet ve özgü...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazar, rekabet eden bir çıkar olmadığını belirtir.
Pennsylvania Üniversitesi'ndeki Matthew Good laboratuvarına eğitim verdikleri için teşekkür ediyoruz. Bu çalışma, kısmen Eunice Kennedy Shriver Ulusal Çocuk Sağlığı ve İnsan Gelişimi Enstitüsü (R03HD105802) tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| µ PUPM Mikroenjektör | Dünya Hassas Aletleri | UPUMP | Mikroenjeksiyon (basınçla mikroenjeksiyon) için |
| 5-ehtynyl uridin | Thermo Fisher Scientific | E10345 | Mikroenjeksiyon için (yeni başlayan traknscriptlerin etiketlenmesi) |
| ACCU-SCOPE 3075 Zoom Stereomikroskopları | VWR | 470351-130 | Mikroenjeksiyon için (embriyoların görselleştirilmesi) |
| Amonyum asetat | Sigma-Aldrich | A2706 | RNA çökeltmesi için |
| Askorbin asit | Sigma-Aldrich | A7506 | Tıklama tepkisi için |
| Borosilikat Cam Kapaklar | Dünya Hassas Aletleri | TW100-4 | Mikroenjeksiyon (cam iğne yapma) için |
| Santrifüj | Eppendorf | 5425R | Santrifüj için |
| Click-iT Kisan RNA Yakalama Kiti | Thermo Fisher Scientific | C10365 | Biyotinleştirme ve yeni başlayan RNA'yı arındırmak için |
| CuSO4 | Sigma-Aldrich | 61230 | Tıklama tepkisi için |
| DNase I | Roche Diagnostics | 4716728001 | RNA ekstraksiyonu için |
| Ficoll 400 | Sigma-Aldrich | GE17-0300-10 | Mikroenjeksiyon için (embriyoların kuluçka aşaması) |
| Cam Petri Kabı (60 mm) | VWR | 75845-542 | Döllenme için |
| Glikojen | Thermo Fisher Scientific | AM9510 | RNA çökeltmesi için |
| Halokarbon Yağı 27 | Sigma-Aldrich | H8773 | Mikroenjeksiyon için (enjeksiyon hacminin kalibrasyonu) |
| L-sistein | Sigma-Aldrich | 168149 | Embriyoların jellizasyonundan arındırılması için |
| Mikroloader uçları | Calibre Scientific | EPE-5242956003 | Mikroenjeksiyon için (cam iğneye 5-EU yükleme) |
| Illumina için NEBNext Kütüphanesi Quant Kiti | NEB | E7630 | Kütüphane niceliklendirmesi için |
| NSQ 500/550 Hi Output KT v2.5 (75 CYS) | Illumina | 20024906 | Dizileme için |
| Qubi Flex Florometre | Thermo Fisher Scientific | Q33327 | RNA konsantrasyonu ölçmek için |
| Kubit RNA HS Bağlama Kiti | Thermo Fisher Scientific | Q32852 | RNA konsantrasyonu ölçmek için |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | RNA ekstraksiyonu için |
| Aşama Mikrometresi | Ward'ın Bilimi | 470175-914 | Mikroenjeksiyon için (enjeksiyon hacminin kalibrasyonu) |
| NuQuant ile evrensel RNA-dizisi | NuGEN | 0364 | Kütüphane hazırlığı için |
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