の共焦点分析を用いました<em>アフリカツメガエル</em> WntおよびShhのモルフォゲン勾配の調節を調査するために、
Summary
ここで原稿がアフリカツメガエルにおける蛍光タグ付きリガンドの分泌と普及を分析するための方法の簡単なセットを提供します。これは、リガンドの分布を変更するための他のタンパク質の能力を試験し、モルフォゲン勾配を調節するメカニズムへの洞察を与えることが実験を可能にするためのコンテキストを提供します。
Abstract
このプロトコルは、電池の分野にわたって分散リガンドを可視化する方法を説明しています。一緒に初期胚での細胞のサイズが大きいと、外因性タンパク質を発現の容易さは、 アフリカツメガエルは 、GFPタグ付きリガンドを可視化するための有用なモデルを アフリカツメガエル 作ります。合成mRNAは効率的に早期 アフリカツメガエル胚に 注入した後に翻訳され、注射は、単一の細胞を標的とすることができます。このような膜つながRFPとして系統のトレーサーと組み合わせると、過剰発現されたタンパク質を産生している細胞注入（とその子孫）を容易に追跡することができます。このプロトコルは、注入されたmRNAからWntおよびShhのリガンドをタグ付けされた蛍光を製造するための方法を説明します。方法はマイルを伴います外胚葉外植（アニマルキャップ）と、複数のサンプル中のリガンド拡散の解析のCRO解剖。共焦点イメージングを用いて、細胞のフィールド上のリガンドの分泌および拡散についての情報を得ることができます。共焦点画像の統計分析は、リガンド勾配の形で定量的データを提供します。これらの方法は、モルフォゲン勾配の形状を調節することができる因子の効果を試験する研究に有用であり得ます。
Introduction
初期胚発生時には、細胞が徐々に分化の特定の系統に従うことを約束されています。これは、全能性（または多能性）の基を意味し、細胞が徐々に一つの細胞型を生じると判断前駆細胞の集団を確立するに限定となります。細胞間シグナル伝達は、胚発生時の系統仕様の規制の中心です。これらの信号の操作は、新規な治療法をサポートするために、特定の運命に向かって直接幹細胞に必要とされます。
シグナル伝達経路の比較的小さな数は、TGFスーパーファミリー（nodalsとのBMP）1-2、FGFの3、4のWnt、およびハリネズミ5への応答経路を含め、開発中に繰り返されます。これらの分泌されたタンパク質は、それによって遺伝子発現および/または細胞の挙動を変化させるシグナル伝達を活性化する細胞膜に存在する受容体に結合します。細胞標識の厳しい規制エイリングは、細胞系譜の仕様と正常な発達に不可欠です。これらの経路の間でのクロストークは、細胞の運命を決定するのに重要であるが、単一のリガンドは、それ自体、異なる濃度で異なる応答を誘発することができます。モルフォゲン勾配は細胞型はセル 6の分野から派生することができますどのように異なる説明する理論として100年以上前に説明しました。細胞の一つのグループによって生成シグナリング分子は、ソースからの長い距離と濃度の減少、一定の範囲で拡散することができます。信号に曝露された細胞は、異なる位置での細胞が信号の異なるレベルに対して異なる応答すると、電池の分野での位置で局所濃度に応答します。モルフォゲンの存在の証拠は、初期のショウジョウバエ胚7と翼のディスク 8と同様に、脊椎動物の四肢9と神経管10の研究から来ています。
方法は、中に必要とされています確立され、これらの勾配を調節する上で重要な他の分子を同定する方法をモルフォゲン勾配vestigate。異なる遺伝的背景との関連で、インビボで内因性タンパク質を可視化するために免疫組織化学を用いた上品な実験は、モルフォゲン勾配11-12を研究するために使用されています。しかし、優れた抗体および特定の変異体は、常に利用可能ではないので、我々は、代替、外因性遺伝子産物が細胞のフィールド全体でのリガンドの分布に影響を与えることができる方法を詳細に分析するための簡単な方法を提供することで、アフリカツメガエルにおける蛍光リガンドの過剰発現を使用して、ここでのプロトコルを記述します。 アフリカツメガエルは、彼らが最も初期の段階でアクセス可能であるので、その胚は、外部開発する実験のこれらのタイプに着手するための優れたシステムを提供します。サイズが大きい（直径1〜1.5ミリメートル）は、マイクロインジェクションおよび外科操作を簡素化し、胞胚によって、彼らはまだ約20（比較的大きいですように、細胞は、画像に簡単ですステージ81;）全体でmは。アフリカツメガエルにおける過剰発現の研究を行うのは簡単である：mRNAは、初期胚に注入し、特定の細胞を標的とすることができ、効率的に翻訳されています。
蛍光タグ付けWnt8a / Wnt11b-HA-EGFP構築物は、PCS2 Wnt8a-HA 13、PCS2 Wnt11b-HA 14およびEGFPを用いて作製しました。 HAペプチドは、追加の分子タグを提供するだけでなく、含まれることが重要であるが、それは両方の遺伝子産物が機能することを可能にするのWntおよびEGFPタンパク質を分離するスペーサーとして作用すると考えられるからです。 Shhの可視化のために使用される構築物は、以前のShh-EGFP融合タンパク質15を発現するトランスジェニックマウスを生成しました。これは親切にアンディ・マクマホンによって提供されました。重要なことは、すべての構築物について、GFPタグは、それが処理した後に保持されるようなシグナル配列の3 '側にクローニングされます。そのようなadditio、最終タンパク質は、修正するために必要な配列を含むことを確実にするためにも不可欠です脂質のnが合成mRNAのprodution用に最適化されPCS2 +発現ベクターにサブクローニングしたのShhおよびWnt ligands.TheのcDNAの場合です。それは、SP6プロモーターおよびポリアデニル化シグナル（http://sitemaker.umich.edu/dlturner.vectors）を含みます。
ここで説明する作業は、分泌および蛍光の拡散を比較するための単純なプロトコルがWntとのShhは、リガンドをタグ付けタグ付けています。合成mRNAの規定量を注入することにより、プロトコルが異なるプロモーターを使用して、異なるベクターからの変数式に関連するすべての問題を一周します。これらのメソッドは、最近のShh-EGFPおよびWnt8a /アフリカツメガエル16-17でWnt11b-HA-EGFP分泌および拡散にヘパラン硫酸endosulfatase Sulf1の影響を調査するために適用されています。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコールの重要な部分は、通常、加工分泌され、結合した蛍光部分を有するにもかかわらず、受容細胞における応答を誘発することができる生物学的に活性なリガンドを生成しています。これは、蛍光タグを付けた遺伝子産物は、適切なアッセイを用いて生物学的に活性であることを確立することが重要です。 Shh-GFPについては、PTC1の発現を活性化する能力は、16を確…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、MEP（BB / H010297 / 1）、SARにBBSRCクォータの学生の身分、およびSWFへのMRC学生の身分にBBSRCの助成金によって賄われていました。
Materials
| Agarose | Melford | MB 1200 | |
| Ammonium acetate | Ambion | From Megascript SP6 Kit AM 1330 | |
| Bicarbonate | VWR International | RC-091 | |
| Calcium nitrate | Sigma | C13961 | |
| Cap analog (m7G(5')) | Applied Biosystems | AM 8050 | |
| Chloroform | Sigma | C 2432 | |
| L-Cysteine hydrochloride monohydrate | Sigma | C7880 | |
| dNTPs | Invitrogen | 18427-013 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma | O3690 | |
| Ethanol | VWR International | 20821.33 | |
| Ficoll 400 | Sigma | F 4375 | |
| Fiji image J software | N/A | N/A | Free download http://fiji.sc/Fiji |
| Gentamycin | Melford | G 0124 | |
| Glacial acetic acid | Fisher Scientific | A/0400/PB17 | |
| Glass cover slips, No.1.5 | Scientific Laboratory Supplies | 22X22-SGJ3015. 22X50-SGJ3030 | |
| Glass needle puller | Narishige | Narishige PC -10 | |
| Glass pull needles | Drummond Scientific | 3-000-203-G/X | |
| Human chronic gonadotropin (HCG) | Intervet | ||
| Isopropanol | Fisher Scientific | P/7500/PB17 | |
| Lithium chloride (LiCl) | Sigma | L-7026 | |
| LSM710 and Zen software (2008-2010) | Carl Zeiss | ||
| Matlab software | Mathworks | http://uk.mathworks.com/ | |
| Molecular grade water | Fisher Scientific | BP 2819-10 | |
| Nail varnish | Boots | Bar code 3600530 373048 | |
| Spectrophotometer | Lab.tech International | ND-1000 / ND8000 | |
| Petri dish (55mm) | VWR International | 391-0865 | |
| Phenol-chloroform | Sigma | P3803 | |
| Photoshop software | Adobe | N/A | http://www.photoshop.com/products |
| High fidelity DNA polymerase and buffers | Biolabs | M0530S Buffer – M0531S | |
| Potassium chloride (KCl) | Fisher Scientific | P/4280/53 | |
| PVC insulation tape | Onecall | SH5006MPK | |
| Gel extraction kit | Qiagen | S28704 | |
| Restriction enzymes buffers | Roche | SuRE/CUT Buffer Set 11082 035 001 | |
| RNAse-free DNAse | Promega | ME10A | |
| Steel back single edge blades | Personna | 66-0403-0000 | |
| Sodium chloride (NaCl) | Fisher Scientific | 27810.364 | |
| SP6 transcription kit | Ambion | AM1330 | |
| Glass slides | Thermo Fisher | SHE 2505 | |
| Tris base | Invitrogen | 15504-020 | |
| Tungsten needles | N/A | N/A | homemade |
| Zen lite software | Carl Zeiss | N/A | Free download http://www.zeiss.co.uk/microscopy/en_gb/downloads/zen.html |
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