Summary

rna 干扰的实际应用: 口服双链 rna 在脂质体载体为蟑螂

Published: May 01, 2018
doi:

Summary

本手稿通过口服双链 RNA 包裹在脂质体中, 证明了德国蟑螂中肠内基因表达的耗竭。

Abstract

rna 干扰在揭示众多基因的生物学功能方面得到了广泛的应用, 并被设想为一种害虫控制工具, 其主要基因表达被打乱。虽然报告了不同的方法, 如注射, 喂养和浸泡, 成功地交付双链 RNA (dsRNA), 通过口服 dsRNA 的 rna 干扰的效率在不同的昆虫群中是高度可变的。德国蟑螂, 德国的大, 对 dsRNA 的注射高度敏感, 正如此前发表的许多研究显示的那样。本研究描述了用脂质体载体包裹 dsRNA 的方法, 足以延缓中肠果汁对 dsRNA 的降解。值得注意的是, 脂质体包覆的 dsRNA 的连续喂养大大降低了中肠蛋白的表达, 导致了蟑螂的死亡。总之, dsRNA lipoplexes 的配制和利用, 保护 dsRNA 免受核酸的危害, 是今后害虫防治的一种实用方法。

Introduction

rna 干扰已被证明是一种有效的方法来击倒基因表达通过一个机制的转录后沉默途径触发的 dsRNA 分子在许多真核生物1。在过去的十年中, rna 干扰已经成为一个有用的工具来研究基因从发展到行为的功能, 通过消耗特定基因的表达, 通过注射和/或喂养 dsRNA 在昆虫的各种分类器2,3。由于损耗效应的特殊性和鲁棒性, 目前正在将 rna 干扰的应用视为害虫控制管理的潜在策略4,5。然而, 在昆虫种类之间, rna 干扰的效率差别很大, 这取决于不同基因的靶向和传递方法。越来越多的证据表明, 由 ribonucleases 降解的 dsRNA 的不稳定性是 rna 干扰56的有限功效的一个关键因素。例如, Manduca 天蛾中的低干扰敏感度被解释为: 与血淋巴混合的 dsRNA 在1小时的7中迅速退化。同样, 中肠碱性核酸的存在, 有效地降低了摄取 dsRNA, 在不同的昆虫顺序中与低 rna 干扰效率有很强的相关性8,9,10

dsRNA 的口头交付对于在害虫防治战略中应用 rna 干扰特别有趣, 但尚未开发出一种延缓中肠核酸降解 dsRNA 的方法, 这将有可能确保有效通过喂食进行 rna 干扰。然而, dsRNA 的口服的对停止响应是通过喂养大量的 dsRNA ,例如50µg家蚕, 或连续喂养8天 (总共8µg dsRNA) 的蝗虫物种。德国蟑螂,德国 germinica, 对通过 dsRNA11,12,13,14的注入而对 rna 的干扰非常敏感, 但对 dsRNA 通过喂食没有响应。最近, 林。(2017) 证明了脂质体载体封装的 dsRNA 成功地进行了 rna 干扰, 以击倒中肠中的α蛋白基因表达, 并触发德国蟑螂15的显著死亡率。由于中肠 dsRNA 的降解是口服 rna 干扰的限制因素, 脂质体载体作为一种保护 dsRNA 免受降解的载体, 在肠道内具有较强核酸酶活性的其他昆虫中很容易被应用。值得注意的是, 选择特定转染试剂的原因 (参见材料表) 我们作为脂质体载体在目前的协议是, 它已被测试的昆虫细胞线转染较少的毒性, 根据制造商的说明。通过对不同脂质体转染系统的比较 Gharavi et 。(2013)16中, 转染小干扰 RNA (siRNA) 的效率大约与其他昆虫17、18中用于 dsRNA 传送系统的其他商用系统之间的效果大致相同..此外, 我们的喂养方法是足够小心, 以确保每只蟑螂摄取适量的 dsRNA, 结果是稳健的和确认的。总之, 本协议和结果表明, 使用 dsRNA lipoplexes 提高了 dsRNA 的稳定性, 为 rna 干扰的策略设计开辟了大门, 这是今后害虫防治的一个有前途的途径。

Protocol

1. dsRNA 的合成和制备 确定目标基因 3 ‘ 未翻译区域中的 dsRNA 目标点。dsTub 用于靶向α蛋白 (盆) 基因 (基因库加入号: KX228233), dsEGFP 作为负 dsRNA 控制是设计从序列的增强绿色荧光蛋白 (EGFP;基因库加入号码: LC311024)。 进行标准 PCR 扩增, 合成 dsRNA 模板与基因特异引物包含 T7 启动程序序列 (5 ‘-TAATACGACTCACTATAGGG-3 ‘)。PCR 扩增条件和引物信息是由林et报告的。(2017)12 (?…

Representative Results

在图 1中介绍了 dsRNA 口头交付协议的简化方案, 其中显示了准备 dsRNA lipoplexes 的关键步骤。 为了研究脂质体载体对 dsRNA 降解的保护作用, 对B……………….dsTub lipoplexes 在中肠果汁中进行了一种前体检测, dsRNA随后对1.5% 琼脂糖凝胶进行了分析。图 2显示了在B. 小蠊…

Discussion

本协议提出了一种有效的 rna 干扰方法, 通过口服 dsRNA lipoplexes, 包括防止核糖核酸消化在中肠果汁的德国蟑螂。正如在其他昆虫种类的研究中所显示的, 通过口服 dsRNA 的干扰效应很差, 主要是由于 dsRNA8,9,10的退化。该协议产生脂质体, 作为保护性的工具, 在口头交付 dsRNA 抗降解的肠道。此外, dsRNA lipoplexes 的制备方法简单, 易于应…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项研究得到了台湾的赠款 (科学技术部, 多数 100-2923-002-002-MY3 和 106-2313-b-002-011-MY3 H.J.L.)、捷克共和国 (南波希米亚大学赠款机构、GAJU 赠款 065/2017/P y.h. L) 和西班牙 (西班牙经济和竞争力部, 赠款 CGL2012-36251 和 CGL2015-64727-P 王啸波和加泰罗尼亚政府, 赠款 2014 SGR 619 王啸波);它还得到欧洲经济和区域发展基金 (菲德基金王啸波) 的财政支助。

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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Citer Cet Article
Huang, J., Liu, Y., Lin, Y., Belles, X., Lee, H. Practical Use of RNA Interference: Oral Delivery of Double-stranded RNA in Liposome Carriers for Cockroaches. J. Vis. Exp. (135), e57385, doi:10.3791/57385 (2018).

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