감수 분열 동안 인간 유전자 기능을 평가 하기 위해 마우스 Oocytes를 사용 하 여 나
Summary
인간의 질병과 관련 된 유전자 변종 발견 될 하기 시작, 그것은 점점 더 빠르게 그 확인 된 이체의 생물학적 의미를 평가 하는 시스템을 개발 하는 것이 중요 되고있다. 이 프로토콜에는 인간 유전자 기능 여성 감수 분열 동안 마우스 oocytes를 사용 하 여 나로 평가 하는 방법을 설명 합니다.
Abstract
배아 이수성은 인간에서 불모의 주요 유전 원인입니다. 이러한 이벤트의 대부분 여성 감수 분열 동안 시작 하며 나이 혼자 항상 aneuploid 배아 생성의 위험 예측은 긍정적으로 산 모 나이 상관, 이기는 하지만. 따라서, 유전자 변형 oogenesis 동안 잘못 된 염색체 분리에 대 한 계정 수 있습니다. 인간의 oocytes에 대 한 액세스는 제한 된 연구 목적을 위해, 분석 실험의 시리즈 마우스 oocytes를 사용 하 여 내가 감수 분열 동안 인간 유전자 기능을 공부에 개발 되었다. 첫째, 유전자 및 유전자 변형 관심의 메신저 RNA (mRNA) 의향 나 체포 마우스 oocytes에 microinjected 있다. 후 식에 대 한 시간을 허용, oocytes 동기적으로 감수 분열을 완료 meiotic 성숙에 출시 되 나. 형광 기자, 녹색 형광 단백질 (Gfp) 등의 순서로 mRNA에 태그를 추가 하 여 인간의 단백질의 지역화 phenotypic 변경 뿐만 아니라 평가 수 있습니다. 예를 들어 이득 또는 기능의 손실 meiotic 오류를 해결 하기 위해 유전자 제품에 도전 하는 실험 조건을 설정 하 여 조사 수 있습니다. 이 시스템은 유리한 oogenesis 동안 인간의 단백질 기능을 조사, 결과의 적절 한 해석 이루어져야 한다 단백질 표정은 내 생 수준에서 그에 주어진 고 (즉, 절에 대 한 제어 하지 않는 한 밖으로 또는 아래로), murine homologs 시스템에 있습니다.
Introduction
불 임은 재생산 나이 1에서 거의 절반 추구 치료 2인간의 인구의 10-15%에 영향을 미치는 조건이 다. 많은 경우 multifactorial 및 불 임 증의 병 인은 다양 한 인간에서 가장 흔한 유전 이상이 배아 이수성 3입니다. 이수성은 염색체 셀에 올바른 수의 편차 (이득 또는 손실)로 정의 됩니다. 인간 태아의 이수성의 현상 일반적 이며 진보 된 임산부 나이 4,5증가. 이 전략 증가 주입 속도, 낮은 유산 률과에 대 한 짧은 시간에 결과 때문에 자 궁 전송만 chromosomally 정상 (euploid) 배아 선택의 혜택을 강조 하는 4 개의 무작위 통제 실험 임신 6,7,,89를 달성. 따라서, 도움된을 재생산에 중요 한 의미를 가질 수 있습니다 인간의 이수성의 병 인을 이해.
Aneuploidies에 대 한 사전 주입 유전자 검사 하는 것이 불 임 치료에 도움이 있지만 aneuploidies 시작 하는 방법에 대 한 철저 한 이해는 여전히 부족 한. 그러나 Meiotic aneuploidies (생식 체 생산 동안 유래)와 산 모 나이,, 일부 여성 현재 배아 이수성 속도 그들의 주어진된 나이 4에 대 한 평균 속도에서 이탈 하는 긍정적인 상관관계가 있다는 것을 널리 받아들여진다. 이러한 경우는 혼자 나이 항상 aneuploid 배아 생성의 위험 예측 하지 것이 좋습니다. 다른 요인 배아 이수성, 유전자 변형 등의 위험 증가에 역할을 재생할 수 있습니다.
빠르게 meiotic 유전자 기능을 평가 하는 시스템 설계 조사 oocyte 감수 분열 동안 이수성을 유전자 이체의 잠재적인 기여의 핵심 요소가입니다. 윤리적 제약 및 제한 된 액세스, 인간의 계란을 사용 하 여이 실험을 수행 하는 실용적입니다. 마우스 oocytes를 사용 하 여 이러한 문제를 피할 수 있으며 여기 감수 분열 동안 인간 유전자 기능을 평가 하기 위해 분석 실험의 시리즈 나 설명. 관심사의 유전자 변형에 대 한 코딩 하는 메신저 RNA (mRNA) microinjecting에 의해 마우스 달걀에서 인간 단백질의 지역화 시각 고 수 경우는 야생 형 및 돌연변이 인간 단백질의 소성 식에서 결과 확인 하는 데 사용 이수성 이어질 수 있는 phenotypic 변경 Kinetochore 그리고 중요 한 것은 감수 분열 나의 분열에서 염색체 맞춤 지원 못하는 동생에 게 부적 절 한에 연결 하는 microtubules에 증가 포함 하는이 고기, 이득 및 기능의 상실을 조사 하이 프로토콜을 사용할 수 있습니다. 도전 oocyte 감수 분열의 키 이벤트와 같은 특정 실험 조건 설정 하 여 유전 이체는 건물 및 염색체 정렬 10스핀 들.
Protocol
1. 분자 클로닝 관심과 전사 (pIVT) 벡터11 생체 외에서 플라스 미드의 유전자의 전체 길이 코딩 시퀀스를 가져옵니다.참고: 전장 cDNA 클론 상업적으로 다양 한 공급 업체에서 제공 또는 반전 녹음 방송 연쇄 반응 (RT-PCR)을 통해 생성 될 수 있습니다. 생물 공학 정보 (NCBI) 온라인 리소스에 대 한 국립 센터는 뉴클레오티드에서 유전자에 대 한 사본을 시퀀스를 제공 합…
Representative Results
생체 외에서 후 전사 고품질 RNA (1.8-2.2) A260/A280 비율과 A260/A230 비율 ≥1.7은 분 광 광도 계를 사용 하 여 측정 하는 때 있을 것 이다. 그림 1 에서 그림 보여준다 생체 외에서의 마이그레이션-변성 agarose 젤 전기 이동 법 후 RNA 생성. 패턴 또는 여러 크기의 밴드는 샘플에 얼룩져 밴드 오염 또는 샘플의 저하를 나타낼 수 있습니다. 또는, 여러…
Discussion
질병과 관련 된 인간의 유전 이체의 신속 하 고 증가 식별, 때문에 그들의 생물 학적 중요성을 평가 하기 위해 시스템 설립은 필수적 이다. 때문에 인간의 oocytes 소중한 희귀 하 고 인간의 정자는 의무가 유전자 조작 인간 감수 분열 포즈 특정 과제에서 단백질 기능을 이해. 마우스 oocytes는 인간의 meiotic 유전자 기능 10,23를 평가 하기 위한 귀중 한 포유류 …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품 미국 생식 의학 협회와 찰스와 요한 나 부시 기념 기금 Rutgers에 연구 보조금에 의해 지원 되었다에 주립 대학 뉴저지 K.S. A.L.N.에 N.I.H. (F31 HD0989597)에서 교부 금에 의해 지원 되었다.
Materials
| 0.2 mL Seal-Rite PCR tube | USA Scientific | 1602-4300 | |
| 1 kb DNA Ladder | Thermo Scientific | SM0313 | |
| 100 bp DNA Ladder | Thermo Scientific | SM0243 | |
| 6X DNA loading Dye | Thermo Scientific | R0611 | |
| 9-well glass spot plate | Thomas Scientific | 7812G17 | |
| Agarose | Sigma Aldrich | A9539 | |
| Albumin from bovine serum | Sigma-Aldrich | A3294 | |
| Alexa-fluor-568 conjugated anti-mouse IgG | Thermo Scientific | A21050 | 1:200 dilution |
| Alexa-fluor-633 conjugated anti-human IgG | Thermo Scientific | A21091 | 1:200 dilution |
| Ampicillin | VWR | AA0356 | |
| Anti-vibration table | Technical Manufacturing Corp | any standard model | |
| Anti-Acetylated Tubulin antibody | Sigma Aldrich | T7451 | 1:100 diution |
| Anti-centromeric (CREST) antibody | Antibodies Incorportated | 15-234 | 1:30 dilution |
| Barrier (Filter) Pipette tips | Thermo Scientific | AM12635 | Make sure compatable with your brand of pipettors. These are compatible with Eppendorf brand pipettors. |
| BD Difco Dehydrated Culture Media: LB Agar, Miller (Luria Bertani) | Fisher Scientific | DF0445-07-6 | |
| BD Difco Dehydrated Culture Media: LB Broth, Miller (Luria Bertani) | Fisher Scientific | DF0446-07-5 | |
| Capillary tubing | Sutter | B100-75-10 | |
| Center Well organ culture dish | VWR | 25381-141 | |
| CO2 tank | For incubator | ||
| Confocal microscope | Zeiss | any standard model | |
| Centrifuge (With cooling ability) | Thomas Scientific | any standard model | |
| Cover Glass 11 x 22 mm | Thomas Scientific | 6663F10 | |
| Coverslips | Thomas Scientific | 6663-F10 | thickness will vary for particular microscopes |
| DAPI | Sigma Aldrich | D9542 | |
| DEPC H20 | Life Technologies | AM9922 | |
| Digital Dry Bath | Thermo Scientific | 888700001 | |
| Easy A high fidelity cloning enzyme | Agilent | 600400 | For DNA cloning |
| Enzymes for linearizing pIVT | New England Biolabs | NdeI or KasI can be used | |
| Ethidium Bromide | Thermo Scientific | 155585011 | |
| Fluorescent Microscope | Any Fluorescent microscope may be used | ||
| Formaldehyde (37%) | Thermo Fisher Scientifc | 9311 | |
| Formaldehyde RNA loading dye | Ambion | 8552 | |
| Frosted Microscope Slides (Uncharged) 25X75 mm | Fisher Scientific | 12-544-3 | |
| Full Length cDNA Clones | Can be obtained from any vendor that supplies open reading frame clones | ||
| Gel electrophoresis apparatus | Bio-Rad | any standard model | |
| Glass Pasteur Pipets | Fisher Scientific | 13-678-200 | |
| Globin Forward Primer for pIVT Construct | 5'- GAA GCT CAG AAT AAA CGC -3'. Can be purchased from any company that generates custom oligonucelotides | ||
| Globin Reverse Primer for pIVT Construct | 5'- ATT CGG GTG TTC TTG AGG CTG G -3' Can be purchased from any company that generates custom oligonucelotides | ||
| Holding pipettes | Eppendorf | 930001015 | Vacutip |
| Humidified Chamber | Tupperware can be used | ||
| Illustra Ready-To-Go RT-PCR beads | GE Life Sciences | 27925901 | |
| Incubator | any standard model with CO2 and water jacketed technology | ||
| Inverted Microscope | Nikon instruments | Any Standard model | |
| Image J (NIH) Software | NIH | Image Analysis software | |
| Lid of 96 well plate | Nalgene Nunc International | 263339 | |
| Low Adhesion 0.5 mL microcentrifgue tube | USA Scientific | 1405-2600 | |
| MacVector | MacVector | Sequence analysis software | |
| MG132 | Selleckchem | S2619 | |
| Microscope slides | Fisher Scientific | 12-544-3 | |
| Millenium RNA Markers-Formaldehyde | Ambion | AM7151 | |
| Milrinone | Sigma-Aldrich | M4659 | Resuspend in DMSO at 2.5mM |
| Mineral Oil | Sigma-Aldrich | M5310 | Only used embryo-tested, sterile-filtered |
| Monastrol | Sigma-Aldrich | M8515 | Resuspend in DMSO at 100 mM |
| Mouthpiece | Biodiseno | MP-001-Y | |
| N2 tank | for antivibration table | ||
| Nail Polish; Clear | Any clear nailpolish can be used | ||
| NanoDrop Microvolume UV-Vis Spectrophotometer | Thermo Scientific | any standard model | |
| NorthernMax 10X Denaturing Gel Buffer | Life Technologies | AM8676 | |
| NorthernMax 10X Running buffer | Life Technologies | AM8671 | |
| NuPAGE MOPS SDS Running buffer | Thermo Scnentific | NP0001 | |
| Organ Culture Dish 60x15mm | Life Technologies | 08-772-12 | |
| Paraformaldehyde | Polysciences, Inc. | 577773 | |
| PCR Thermal Cycler | Thermo Fisher Scientific | 4484075 | |
| Petri Dish 139 mm | Thermo Fisher Scientifc | 501V | |
| Petri dish 35 mm | Thermo Fisher Scientifc | 121V | |
| Petri Dish 60 mm | Falcon BD | 351007 | |
| Picoinjector | XenoWorks Digital Microinjector | any standard model | |
| Pipette puller | Flaming-Brown Micropipette puller | Model P-1000 | |
| pIVT plasmid | AddGene | 32374 | Empty vector suitable for oocyte expression. |
| Pregnant Mare Serum Gonadotropin | Lee BioSolutions | 493-10 | |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27104 | purification of up to 20 uL of plasmid DNA |
| QIAquick PCR purification kit | Qiagen | 28104 | |
| Quikchange II site directed mutagenesis kit | Agilent | 200523 | mutagenesis kit for insertions and deletions |
| Quikchange lightning multi-site directed mutagenesis kit | Agilent | 210512 | mutagenesis kit for single site changes |
| Scissors (Fine point) | Fine science tools | 14393 | |
| Scissors (Medium point) | Fine science tools | WP114225 | |
| Seal-Rite 1.5 mL microcentrifuge tube | USA Scientific | 1615-5500 | |
| Slide Warmer | any standard model | ||
| Spectrophotometer (Nanodrop) | Thermo Fisher Scientific | ND-ONE-W | |
| Stereomicroscope | any standard model | ||
| Subcloning Efficiency DH5a Competent Cells | Thermo Fisher Scientifc | 18265017 | |
| Syringe | BD Bioscienes | 309623 | 1 ml, 27G(1/2) |
| T4 DNA Ligase | New England Biolabs | M0202L | |
| T7 mMessage Machine high-yield capped RNA transcription kit | Life Technologies | AM1340 | |
| TritonX-100 | Sigma-Aldrich | x-100 | |
| Tween-20 | Sigma-Aldrich | 274348 | |
| Tweezer (Fine point- Size 5) | Fine science tools | SN.743.12.1 | |
| UltraPure Dnase/Rnase-Free Distilled Water | Thermo Fisher Scientifc | 10977015 | |
| UltraPure Ethidium Bromide 10mg/mL | Thermo Fisher Scientifc | 15585011 | |
| UVP UV/White lite transilluminator | Fisher Scientific | UV95041501 | |
| Vectashield Mounting Medium | Vector Laboratories | H-1000 |
Referencias
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Citar este artículo
Marin, D., Nguyen, A. L., Scott, Jr., R. T., Schindler, K. Using Mouse Oocytes to Assess Human Gene Function During Meiosis I. J. Vis. Exp. (134), e57442, doi:10.3791/57442 (2018).