RNA-Seq Analisi di espressione genica differenziale in elettroporate Chick embrionali del midollo spinale
Summary
This video shows the basic steps for performing whole transcriptome analysis on dissected chick embryonic spinal cord samples after transfection with in ovo electroporation.
Abstract
In ovo electroporation of the chick neural tube is a fast and inexpensive method for identification of gene function during neural development. Genome wide analysis of differentially expressed transcripts after such an experimental manipulation has the potential to uncover an almost complete picture of the downstream effects caused by the transfected construct. This work describes a simple method for comparing transcriptomes from samples of transfected embryonic spinal cords comprising all steps between electroporation and identification of differentially expressed transcripts. The first stage consists of guidelines for electroporation and instructions for dissection of transfected spinal cord halves from HH23 embryos in ribonuclease-free environment and extraction of high-quality RNA samples suitable for transcriptome sequencing. The next stage is that of bioinformatic analysis with general guidelines for filtering and comparison of RNA-Seq datasets in the Galaxy public server, which eliminates the need of a local computational structure for small to medium scale experiments. The representative results show that the dissection methods generate high quality RNA samples and that the transcriptomes obtained from two control samples are essentially the same, an important requirement for detection of differential expression genes in experimental samples. Furthermore, one example is provided where experimental overexpression of a DNA construct can be visually verified after comparison with control samples. The application of this method may be a powerful tool to facilitate new discoveries on the function of neural factors involved in spinal cord early development.
Introduction
Gli studi genetici sugli organismi viventi utilizzano spesso l'embrione di pollo come modello perché de elettroporazione ovo rappresenta un modo veloce ed economico per transfettare parzialmente strutture embrionali in vivo con il DNA costruisce 1-5. Vettori di espressione bicistronico che codificano una trascrizione contenente un reporter fluorescente insieme con il gene di interesse, quali pCIG 6 o pMES 7, consentono un rapido controllo di qualità trasfezione regione specifica allo stereomicroscopio prima di elaborare embrioni per l'analisi a valle.
Con i recenti progressi nel sequenziamento del DNA, è ora possibile ottenere interi profili di espressione del trascrittoma digitali da campioni di RNA utilizzando RNA-Seq 8,9. Pertanto, invece di metodi richiede tempo che consentono l'analisi di pochi prodotti genici in parallelo, come ibridazione in situ, immunoistochimica e qPCR, preparazione di librerie di cDNA perhigh-throughput sequencing in grado di fornire le informazioni di tutto il trascrittoma. L'osservazione degli effetti sperimentali sui livelli di espressione di ogni singolo gene può a sua volta fornire potenti approfondimenti sui percorsi alterati dal costrutto utilizzato. Ciò è particolarmente facile se un gruppo genomico per l'organismo utilizzato è disponibile, pertanto l'embrione pulcino è ancora un modello adatto.
Se l'utente ha accesso ad un affidabile centro di sequenziamento del genoma, il problema principale è l'ottenimento di campioni di RNA di alta qualità. Questo lavoro illustra un metodo per ottenere campioni di RNA da tubi neurali transfettate idonee per l'RNA-Seq, nonché le fasi a valle per analisi in silico delle serie di dati risultanti. Dopo l'elettroporazione in HH12-13 seguito da 48 ore di incubazione, tronco transfettate metà del midollo spinale sono stati sezionati in condizioni di assenza di ribonucleasi, immediatamente lisate e ulteriormente protetto dalla degradazione da ultra-low di congelamento fino purificazione dell'RNA e la biblioteca preparation.
Il server pubblico Galaxy 10 fornisce l'accesso alle risorse gratuite per l'analisi di dati di sequenziamento high-throughput. La quantità di spazio offerto agli utenti registrati è sufficiente per piccoli esperimenti, eliminando così la necessità di infrastrutture computazionale locale. Analisi dei dati di RNA-Seq include il filtraggio, l'allineamento e la quantificazione / confronto dell'espressione genica. Anche se ci sono linee guida generali per l'analisi dei dati di RNA-Seq, parametri di filtraggio dipenderà in larga misura la qualità della sequenza e devono essere determinate dopo l'analisi di controllo della qualità dei dati grezzi.
Questo protocollo descrive la procedura per ottenere e confrontare i profili di RNA-Seq da pollo embrionale midollo spinale trasfettate in vivo. Di conseguenza rappresentante, confronto di set di dati provenienti da due campioni di controllo indipendenti transfettate con un vettore vuoto ha mostrato che il metodo è riproducibile e dovrebbe permettere di identificare expres differenzialmentetrascrizioni sed in campioni sperimentali. Pertanto, l'applicazione di questo metodo ha il potenziale di aumentare notevolmente il numero di scoperte dopo un solo esperimento e fornire così una grande quantità di dati per successive indagini.
Protocol
Representative Results
Discussion
Qui forniamo linee guida per l'analisi degli effetti dopo l'elettroporazione del pollo midollo spinale. Anche se l'elettroporazione di vettori di DNA viene più spesso utilizzato per iperespressione di un gene di interesse, si può anche usare costrutti codificanti dominanti negativi, proteine quimeric o precursori per siRNA per generare condizioni di funzione del gene knock-down 19-21. In realtà, il confronto dei profili trascrittoma derivanti sia da GAIN- e analisi di perdita-di-funzione …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
CYIY is supported by FAPESP (2012/14421-5) and FMV is supported by a fellowship from FAPESP (2009/53695-0). We thank the DNA Technologies Core at University of California, Davis for preparation and sequencing of the RNA-Seq libraries used in this work, the Galaxy team for providing an excellent and free interface for high-throughput sequencing data analysis tools and Dr. Marianne Bronner for allowing us to film in her laboratory space.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Indian ìnk | Any supplier | ||
| 18G x 1 1/2 needle | BD | 305196 | |
| 3 ml syringe | BD | 309657 | |
| Tris | MP Biomedicals | 819620 | |
| F D & C Blue 1 | Spectra Colors Corporation | 5.FC.0010P0 | Food Dye used to visualize DNA injection |
| Ringer's solution (1 L) | |||
| – 7.2 g NaCl | Sigma-Aldrich | S-9888 | |
| – 0.37 g KCl | Sigma-Aldrich | P-4504 | |
| – 0.225 g CaCl2.2H2O | Fisher Scientific | 10043-52-4 | |
| – 0.217 g Na2HPO4.7H2O | Sigma-Aldrich | S-9390 | |
| – 0.02 g KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P-5379 | |
| – ddH2O to 800 ml and adjust pH to 7.4 | |||
| – ddH2O to 1 L | |||
| – Filter and autoclave | |||
| PBS (Phosphate Buffered Solution) (1 L) | |||
| – 8 g NaCl | Sigma-Aldrich | S-9888 | |
| – 0.2 g KCl | Sigma-Aldrich | P-4504 | |
| – 1.15 g Na2HPO4.7H2O | Sigma-Aldrich | S-9390 | |
| – 0.2 g KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P-5379 | |
| – ddH2O to 800 ml and adjust pH to 7.2 | |||
| – ddH2O to 1 L and filter | |||
| – 1 ml DEPC (Diethylpyrocarbonate) | Sigma-Aldrich | D-5758 | |
| – Shake vigorously and let stand overnight at room temperature | |||
| – Autoclave | |||
| Sieved spoon | Any supplier | ||
| Sterile 60 x 15 mm polystirene Petri dishes | Corning Life Sciences | 351007 | |
| RNaseZap RNase decontamination solution | Life Technologies | AM9780 | |
| Fine point surgical scissors | Any supplier | ||
| Straight fine point tweezers | Any supplier | ||
| Pulled glass needle made from 1.1 x 75 mm glass capillary tubes | Kimble Chase | 40A502 | |
| 9'' glass Pasteur pipette | Any supplier | ||
| Manual pipette pump | Any supplier | ||
| Clear 1.5 ml microcentrifuge polypropilene tubes | Corning Life Sciences | MCT-150-C | |
| Microcentrifuge | Any supplier | ||
| RNAlater solution for RNA stabilization | Life Technologies | AM7020 | |
| RNAqueous total RNA isolation kit | Life Technologies | AM1912 | |
| Molecular Biology Grade Ethanol | Any supplier | ||
| RNA 6000 Nano Kit | Agilent Technologies | 5067-1511 | |
| 2100 Electrophoresis Bioanalyzer Instrument | Agilent Technologies | G2939AA | |
| Truseq RNA Sample Preparation Kit v2 | Illumina | RS-122-2001/RS-122-2002 |
References
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