Uso pratico di interferenza del RNA: consegna orale del RNA Double-stranded in elementi portanti di liposomi per scarafaggi
Summary
Questo manoscritto viene illustrato lo svuotamento dell’espressione genica in midgut il tedesco scarafaggio attraverso ingestione orale di RNA double-stranded incapsulato in liposomi.
Abstract
Interferenza del RNA (RNAi) è stato ampiamente applicato per scoprire le funzioni biologiche di numerosi geni ed è stata prevista come un parassita controllo strumento operativo tramite rottura di espressione genica essenziale. Sebbene diversi metodi, come l’iniezione, alimentazione e ammollo, sono stati segnalati per il recapito corretto del RNA double-stranded (dsRNA), l’efficienza di RNAi attraverso la consegna orale di dsRNA è altamente variabile tra i diversi gruppi degli insetti. Il tedesco scarafaggio, Blattella germanica, è altamente sensibile all’iniezione del dsRNA, come dimostrato da numerosi studi pubblicati in precedenza. Il presente studio descrive un metodo per dimostrare che il dsRNA incapsulato con vettori liposoma è sufficiente per ritardare la degradazione di dsRNA dal succo del midgut. In particolare, l’alimentazione in continuo di dsRNA incapsulato da liposomi significativamente riduce l’espressione di tubulina in midgut e ha portato alla morte di scarafaggi. In conclusione, la formulazione e l’utilizzo di dsRNA lipoplessi, che proteggono il dsRNA contro nucleasi, potrebbe essere in futuro un uso pratico di RNAi per controllo dei parassiti dell’insetto.
Introduction
RNAi è stato dimostrato come un metodo efficace per l’espressione genica atterramento attraverso un meccanismo di silenziamento post-trascrizionale via innescato da molecole di dsRNA in molti eucarioti1. Nell’ultimo decennio di studi, RNAi è diventata uno strumento utile per studiare le funzioni dei geni dallo sviluppo di comportamento che riducono l’espressione di specifici geni tramite iniezione e/o alimentazione di dsRNA in vari taxa di insetti2,3. A causa della specificità e robustezza dell’effetto di svuotamento, l’applicazione di RNAi è attualmente considerato come una strategia potenziale per pest control gestione4,5. Tuttavia, l’efficienza di RNAi varia ampiamente tra specie di insetti, a seconda di diversi geni presi di mira e i metodi di consegna. Un corpo crescente di prova suggerisce che l’instabilità del dsRNA, che è stato degradato dalla ribonucleasi, è un fattore critico per la limitata efficacia della RNAi5,6. Per esempio, la bassa sensibilità di RNAi in Manduca sexta è stata spiegata dal fatto che il dsRNA mescolato con l’emolinfa è stato rapidamente degradato entro 1 ora7. Allo stesso modo, la presenza di nucleasi alcaline in midgut, che degradano in modo efficiente dsRNA ingerito, è fortemente correlata con bassa efficienza di RNAi in diversi ordini di insetti8,9,10.
La somministrazione orale di dsRNA è particolarmente interessante per l’applicazione del RNAi in una strategia di controllo dei parassiti, ma un metodo per ritardare la degradazione di dsRNA di nucleasi a midgut non è ancora stato sviluppato, che avrebbe il potenziale per garantire un efficace RNAi attraverso l’alimentazione. Tuttavia, il problema del blocco di RNAi per consegna orale di dsRNA è stato segnalato dalla grande quantità di dsRNA, ad es. 50 µ g in Bombyx mori, o alimentazione alimentazione continuamente per 8 giorni (8 µ g dsRNA in totale) nelle specie di locusta. Il tedesco scarafaggio, germinica di Blattella, è altamente sensibile alla RNAi tramite l’iniezione del dsRNA11,12,13,14, ma non è rispondente a dsRNA attraverso l’alimentazione. Recentemente, Lin et al. (2017) hanno dimostrato che il dsRNA incapsulato con risultati di vettori liposomi in successo RNAi per atterramento l’espressione genica α-tubulina nella mortalità significativa del midgut e trigger del tedesco scarafaggio15. Come la degradazione di dsRNA in midgut è il fattore limitante per RNAi orale, i vettori di liposomi servono come veicolo di proteggere dsRNA dalla degradazione, che è facilmente applicabile in altri insetti con le attività della nucleasi forte nell’intestino. Della nota, la ragione per la scelta del reagente di transfezione particolare (Vedi Tabella materiali) abbiamo usato come vettore di liposomi nel protocollo attuale è che è stato testato per la transfezione di cellule di insetto linea con meno tossicità, secondo la istruzioni del produttore. Secondo il confronto dei sistemi di transfezione diversi liposoma Gharavi et al. (2013) 16, l’efficienza di trasfezione Short interfering RNA (siRNA) è circa la stessa tra questo e altri sistemi disponibili in commercio che sono stati utilizzati per sistemi di dsRNA in altri insetti17,18 . Inoltre, il nostro metodo di alimentazione sia abbastanza attento a garantire la corretta quantità di dsRNA è ingerita da ogni scarafaggio, e che i risultati siano robusti e confermato. In sintesi, il presente protocollo e i risultati dimostrano che utilizzando dsRNA lipoplessi migliora la stabilità di dsRNA e apre la porta alla progettazione della consegna orale strategia di RNAi, che è un approccio promettente per controllo dei parassiti in futuro.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo protocollo presenta un metodo per RNAi efficace attraverso la consegna orale di dsRNA lipoplessi, che comprende la protezione contro la digestione di ribonucleasi nel succo del midgut il tedesco scarafaggio. Come dimostrato in altri studi in varie specie di insetti, l’effetto di RNAi povero attraverso la consegna orale di dsRNA è rappresentato principalmente dalla degradazione di dsRNA8,9,10. Questo protocollo produce li…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto da sovvenzioni da Taiwan (Ministero della scienza e della tecnologia, più 100-2923-B-002-002-MY3 e 106-2313-B-002-011-MY3 a H.J.L.), Repubblica Ceca (concedere Università Agenzia della Boemia meridionale, GAJU concedere 065/2017/P a Y.H.L) e Spagna ( Ministero spagnolo dell’economia e della competitività, concede CGL2012-36251 e CGL2015-64727-P a X.B. e il governo catalano, concedere 2014 SGR 619 a X.B.); ha inoltre ricevuto il sostegno finanziario del Fondo europeo economica e lo sviluppo regionale (fondi FEDER a X.B.).
Materials
| GenJe Plus DNA in vitro Transfection reagent | SignaGen | SL100499 | for lipoplexes preparation |
| Blend Taq plus | TOYOBO | BTQ-201 | for PCR |
| Fast SYBR Green Master Mix | ABI | 4385612 | for qPCR |
| FirstChoice RLM-RACE Kit | Invitrogen | AM1700 | for 3' UTR identification |
| MEGAscript T7 Transcription Kit | Invitrogen | AMB13345 | for dsRNA synthesis |
| TURBO DNase | Invitrogen | AM2239 | remove DNA template from dsRNA |
| TRIzol | Invitrogen | 15596018 | for dsRNA or total RNA extraction |
| RQ1 RNase-Free Dnase | Promega | M6101 | remove DNA template from total RNA |
| chloroform | Sigma-Aldrich | C2432 | for dsRNA or total RNA extraction |
| 2-Propanol | Sigma-Aldrich | I9516 | for dsRNA or total RNA extraction |
| ethanol | Sigma-Aldrich | 24102 | for dsRNA or total RNA extraction |
| Diethyl pyrocarbonate, DEPC | Sigma-Aldrich | D5758 | for RNase free water preparation |
| glucose solution | Sigma-Aldrich | G3285 | for lipoplexes preparation |
| Sodium chloride, NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | insect saline buffer formula |
| Potassium chloride, KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | insect saline buffer formula |
| Calcium chloride, CaCl2 | Sigma-Aldrich | C1016 | insect saline buffer formula |
| Magnesium chloride hexahydrate, MgCl2.6H2O | Sigma-Aldrich | M2670 | insect saline buffer formula |
| EGTA | Sigma-Aldrich | E3889 | enzyme inhibitor |
| dissecting scissor | F.S.T. | cockroach dissection | |
| fine tweezers | F.S.T. | cockroach dissection | |
| flexible tweezer | F.S.T. | cockroach holding | |
| pipetman | RAININ | P10 | sample preparation |
| microcentrifuge tube | Axygen | MCT175C, PCR02C | sample preparation |
| pipette tip | Axygen | sample preparation | |
| vortexter | Digisystem | vm1000 | sample preparation |
| Minispin centrifuge | The Gruffin Group | GMC 206 | for liquid spin down |
| Centrifuge | ALC | PK121R | sample preparation |
| pH meter | JENCO | 6071 | for pH adjust |
| micro-volume spectrophotometer | Quawell | Q3000 | nucleic acid quantitative |
| PCR Thermal cycler | ABI | 2720 | for template PCR or dsRNA synthesis incubation |
| quantitative real-time PCR | ABI | StepOne plus | gene expression quantitative |
| Centrifugal Vacuum Concentrators | eppendorf | 5301 | for dsRNA or total RNA extraction |
| Multipette | eppendorf | xstream | for real-time PCR sample loading |
| Agarose I | amresco | 0710 | for nucleic acid electrophoresis |
| tub gene specfifc forward preimer | tri-I biotech | GGG ACA AGC CGG AGT GCA GA | |
| tub gene specfifc reverse preimer | tri-I biotech | TCC TGC TCC TGT CTC GCT GA | |
| dsTub template forward primer | tri-I biotech | TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA CAA GCC GGA GTG CAG | |
| dsTub template reverse primer | tri-I biotech | TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT CCT GCT CCT GTC TCG CTG | |
| dsEGFP template forward preimer | tri-I biotech | TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT ATG GTG AGC AAG GGC GAG GAG | |
| dsEGFP template reverse preimer | tri-I biotech | TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT GGC GGA TCT TGA AGT TCA CC | |
| tub qPCR forward primer | tri-I biotech | GGA CCG CAT CAG GAA ACT GGC | |
| tub qPCR reverse preimer | tri-I biotech | CCA CAG ACA GCC TCT CCA TGA GC | |
| ef1 qPCR forward primer | tri-I biotech | CGC TTG AGG AAA TCA AGA AGG A | |
| ef1 qPCRreverse preimer | tri-I biotech | CCT GCA GAG GAA GAC GAA G |
References
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