南しみが付くことおよびポリメラーゼの連鎖反応を使用してマウス胚性幹細胞での相同組換えイベントの識別
Summary
南しみが付くことおよび/または PCR を用いたマウス胚性幹細胞に発生した相同組換えイベントを識別するための詳しいプロトコルを紹介します。このメソッドは、伝統的な胚性幹細胞を用いた相同組換えを介したターゲット技術を使用して非ミオシン II 遺伝子交換マウス モデルの生成によって例証されます。
Abstract
オフターゲット効果の問題やゲノムの編集、萌芽期の茎のデザイナーの核酸分解酵素のアプリケーションで長い DNA 断片を挿入することの難しさに相対パス (ES) 細胞を用いた遺伝子ターゲティング技術これらの欠点を持たないし、広く動物/マウスのゲノムに至る大規模な削除/挿入単一のヌクレオチドの置換を変更するために使用。特に、比較的少数の相同組換え (HR) イベントを取得する必要を識別する希望 ES クローンです重要なステップ、正確かつ信頼性の高い方法を要求します。南しみが付くことおよび/または従来の PCR がしばしばこの目的に用いられます。ここでは、内因性 Myh9 遺伝子が中断しその他非ミオシン重鎖 IIs (NMHC IIs) をコードする Cdna を置き換え、マウス ES 細胞に発生した HR イベントを識別するためにこれらの 2 つの方法を使用しての詳細な手順について述べる。南しみが付くことの全体の手順は、vector(s)、エレクトロポレーション、医薬品の選択、拡大および ES 細胞/クローン、準備、消化のストレージをターゲットとゲノム DNA (gDNA) 交配のしみが付くことの建設を含む、渦、および x 線フィルムの放射線写真法の最後のステップの洗浄。PCR は、準備および希薄化後 gDNA を直接実行できます。理想的な結果を得るためには、プローブと制限酵素 (再) 南にしみが付くことのための切断サイトと PCR のためのプライマーを慎重に計画した必要があります。南しみが付くことおよび PCR による迅速スクリーニングによって正確に識別が説明されているこれらの方法の単独または複合アプリケーションを許可する南にしみが付くことの実行は時間のかかり、労働集約的な PCR の結果が偽陽性を持つも、本稿で広く使用され、ES 細胞の遺伝子は遺伝子型同定のほとんどの演習で相談する動物を変更しました。
Introduction
人事によるマウス ES 細胞のターゲット遺伝子の技術は、特定の遺伝の突然変異の1,2の細胞の結果を解剖するための強力なツールを提供します。この技術の意義と重要性は生理学または薬3,4の 2007 年のノーベル賞の認識に反映されます。一方、遺伝子工学5のモダンな時代の到来を表します。Hr ターゲット遺伝子は、マウス ES 細胞6、7のゲノムの大規模な染色体再配列に点突然変異に至るあらゆる変化を設計する利用できます。よく知られている遺伝子ノックアウト マウスの世代は、いわゆるゲノム編集ツールの出現前に、ES 細胞8,9,10の遺伝子ターゲティング技術の応用も必要です。過去 20 年間、5,000 以上の遺伝子をターゲットとしたマウスはヒトの病気のモデル化や遺伝子機能11を勉強してこのアプローチによって生成されました。ゲノム ノックアウト努力標的遺伝子ベクトル、目標とされた ES 細胞クローン、および科学界2,12,13,14に生きたマウスを配布するために設立されました,15. 確かに、ES 細胞を用いた人事を介した標的遺伝子技術は大きく進歩遺伝子生理学的または病理学的コンテキストで再生の機能の私達の理解。
マウス ES 細胞のターゲット遺伝子起因の突然変異で、いくつかのクローンを識別するための多数の ES 植民地を分析することです時間は哺乳類で比較的頻度の低いイベント16,17、重要な細胞し、次の次のステップターゲット ベクトル18HR。南しみが付くことおよび PCR19,20金 HR イベントを識別する方法があります。アプローチのメリットは、南しみが付くこと正しく目標とされた ES のクローンを識別することができ、コンストラクトの単一コピー挿入の確認など、遺伝子をターゲットとしたイベントの構造を解析する研究者を許可しながら、PCR に基づく戦略人事イベント21,22のより迅速なスクリーニングを許可します。これらのメソッドが、欠点など、彼らは時間がかかると、ことができますが、それらの組合せの使用の偽陽性、幅広く受け入れられ HR イベントの識別のほとんどの演習で適用、特に ES 細胞で遺伝子の生成の変更動物。
哺乳類で、それぞれ 3 つの異なる遺伝子 (名前付き Myh9、Myh10、および Myh14) と軽鎖の 2 つのペアでエンコードされた 2 つの同一の NMHC IIs で構成される非ミオシン II (NM II) の 3 つのアイソ フォームは、NM II、II B、および II C23と呼ばれます。以前研究が少なくともそれを示されている NM II、II B のアイソ フォームは、これらのアイソ フォームの生体内でアブレーションの結果胚性致死24,25,26マウスの開発のために不可欠です。採用された戦略の ES 細胞を用いた人事を介した遺伝子ターゲット技術を使用してこの問題を回避し、マウス開発、遺伝子交換の後の段階で NM II、II B のアイソ フォームに固有の機能に新しい洞察力を得るマウス モデル27のシリーズを生成します。希望の ES クローンを識別する過程で南にしみが付くことおよび PCR 法が活かされてとこれらが効率的かつ信頼性の高い27,28をあることを証明しました。
本稿は、南しみが付くことおよび PCR、vector(s)、渦、プライマー、および HR イベントの識別に代表される結果の分析だけでなく、実験の実行をターゲットのデザインなどの詳細な説明を提供するためにしようとします。ES 細胞モデルと代表的なデータ、遺伝交換 NM II マウスを作成するために発生します。ここに示す 2 つのメソッドのプロトコルは、遺伝子組み換え細胞や動物の遺伝子型を識別するためも採用できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
現在、ゲノム編集デザイナー核酸は、オフターゲット効果の長い DNA フラグメント30,31を挿入の難しさの問題のため ES 細胞を用いた遺伝子ターゲティング技術をも置き換えることはできません。人事イベントが発生したマウス ES 細胞を識別するため黄金のメソッドとしては、このレポートは、フィールドの南にしみが付くことおよび PCR の詳細なプ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作業は、一般的なプログラム、研究財団の教育局の湖南省、人間地方自然科学基金、中国の (許可番号 2015JC3097)、国家自然科学基金、中国の (許可番号 31571432) からの支援を受けてください。中国、省 (許可第 15 号 054 K)
Materials
| BAC CLONE | BACPAC Resources Center (BPRC) | bMQ-330E21 | |
| QIAGEN Large-Construct Kit | QIAGEN | 12462 | |
| QIAquick Gel Extraction Kit | QIAGEN | 28704 | |
| QIAquick PCR Purification Kit | QIAGEN | 28104 | |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | QIAGEN | 27104 | |
| QIAGEN Plasmid Plus Maxi Kit | QIAGEN | 12963 | |
| PfuUltra High-Fidelity DNA Polymerase | Agilent | 600382 | |
| T-easy vector | Promega | A1360 | |
| Nuclei Lysis Solution | Promega | A7941 | |
| Protein Precipitation Solution | Promega | A7951 | |
| DNA Denaturing Solution | VWR | 351-013-131 | |
| DNA Neutralizing Solution | VWR | 351-014-131 | |
| Ready-To-Go DNA Labeling Beads (-dCTP) | VWR | 27-9240-01 | |
| UltraPure SSC, 20X | Thermo Fisher | 15557036 | |
| UltraPur Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol (25:24:1, v/v) | Thermo Fisher | 15593031 | |
| G418 | Thermo Fisher | 10131035 | |
| Salmon Sperm DNA Solution | Thermo Fisher | 15632011 | |
| Platinu Taq DNA Polymerase High Fidelity | Thermo Fisher | 11304029 | |
| Not I | Thermo Scientific | ER0592 | |
| Dra I | Thermo Scientific | ER0221 | |
| EcoR I | Thermo Scientific | ER0271 | |
| Ganciclovir | Sigma | G2536 | |
| Whatman TurboBlotter Transfer System, Large Kits | Fisher Scientific | 09-301-188 | |
| [α32P]dCTP | PerkinElmer | NEG013H100UC | |
| ProbeQuan G-50 Micro Columns | GE Healthcare | 28-9034-08 | |
| Hybrisol I Hybridization Solution | Millipore | S4040 | |
| Kodak X-Ray Film | Z&Z Medical | 844 5702 |
References
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