写真漂白後のココヤシの蛍光回復により、完全な長期的開発クロマチン緩みの解析
Summary
クロマチンの緩みは卵割球の進化の潜在性に関与することが表示されます。ただし、クロマチンの緩みを胚の発達の可能性を信頼性の高い指標として使用ことができるかどうかは知られていません。ここでは、クロマチン緩み評価受精卵が生じる完全な言葉こと実験的システムが記載されています。
Abstract
ライブ イメージングは、個体発生時分子事象の分析を可能にする強力なツールです。最近では、クロマチンの緩みや開放性多能性胚性幹細胞の細胞分化に関与する示されています。それは以前を比較した報告された胚性幹細胞と受精卵港の全能性との関連を示唆している非常にゆるめられた chromatin の構造。しかし、今までは、それが解決されていないこの非常に緩和/オープン クロマチン構造は萌芽期の進化の潜在性のために重要かどうか。本研究ではこの仮説を調べる蛍光によって分析されたどの受精卵の写真漂白後の回復の重要な損傷なしに開発することが実験的システムが開発されました。重要なは、この実験システムには、共焦点レーザー走査型顕微鏡に加えて魔法瓶プレート ヒーターのみが必要があります。この研究の調査結果は、写真漂白 (FRAP) 解析は, クロマチンの分子のイベントは完全な長期的開発のために重要かどうかを調査する使用ことができます後の蛍光回復をお勧めします。
Introduction
受精後クロマチン構造を動的に変更し、, クロマチン構造は最終的に確立された1,2。この間、父方の前核の支配的なクロマチン蛋白はヒストンにプロタミンから変更されます。結果クロマチンは精子と女性の卵子 (例えば、ヒストン バリアント組成、ヒストン修飾) いくつかの点で非常に異なる。したがって、形成された胚性クロマチンはその後の胚発生に重要であると考えられます。ただし、長期間にわたって, クロマチン構造の詳細を明らかにするための努力にもかかわらず受精卵の質を評価するまたは彼らのクロマチン構造を分析することによって 1 セル段階で完全な長期的開発を予測する方法はなかった設立。
以前の研究では、受精卵が非常に緩んでクロマチン構造3ある発見します。現在、クロマチンの緩みや開放性は、胚性幹 (ES) 細胞4潜在的な細胞の分化の重要な要因であると考えられています。ES 細胞、本質的に同質性を示さないが、むしろ異種;ES 細胞コロニーのいくつかは一過性高い微分の潜在性の 2 つのセル段階の胚の割球に匹敵するを取得します。この過渡期状態のような 2 つのセルに ES でクロマチン緩みセル 2 細胞期胚5と同等であるかに変更をします。したがって、クロマチンの緩みは、重要である細胞微分の潜在性、それは受精のクロマチンを広く開くことが可能とはココヤシの進化の潜在性の評価に有用なようです。
ライブ イメージングは、以来、このメソッドは、後続の開発とも完全な長期的開発6個体発生時分子事象の分析を可能にする強力なツールです。ライブ イメージングの方法のひとつとして、FRAP 解析は、着床前の胚や ES 細胞3,4,5におけるクロマチンの緩みを確認する使用されています。FRAP 解析による胚性クロマチン緩みを完全な長期的開発に悪影響を及ぼすことがなく分析する場合、1 セル段階の胚の質の評価のための貴重なツールがあります。しかし、この実験法によって完全な長期的発達に及ぼす影響を行った。最近では、ココヤシのクロマチンの緩みを評価する FRAP を用いた実験機が開発されました。これは、受精卵のための新しい観測システムは、ので、ココヤシ FRAP (zFRAP) と名付けられました。zFRAP は完全な長期的開発を批判的に影響しなかったし、されている7は別途報告します。本報告ではこの実験法のプロトコルの説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究で明らかになった、zFRAP 解析は完全な長期的開発、このメソッドが分子イベントと胚の発育能の関係を明らかにする非常に有用なツールに重大な損傷を発生しません。それらの細胞の差動電位になる 2 つのセル段階の胚のほどまで ES 細胞の状態のような 2 つのセルにプログラムし直す時にクロマチン緩みは 2 細胞期胚5と対等であるに変わります。したがって、, クロ…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
批判的なコメントおよびテクニカル サポートを提供するためかな岸田、上村聡明長友さやか和歌山聡岸上をありがとうございます。この仕事; ミズーリ州に国立大学の改革を促進するため文部省、文化、スポーツ、科学技術プログラムによって資金が供給された部分的に会科学 (16 H 02593) の昇進、浅田科学財団および t. w. に武田科学振興財団資金提供者には、研究デザイン、データ収集と分析、意思決定を発行し、または原稿の準備の役割はなかった。
Materials
| Confocal laser scaning microscope | Olympus | FV1200 | FV1000 can be also used for FRAP analysis (reference #7) |
| Thermo plate | Tokai Hit | TP-110RH26 | |
| Inverted microscope | Olympus | IX71 | |
| Micro manupilator | Narishige | MMO-202ND | |
| Pieze Micro Micromanipulator | Prime tech | PMAS-CT150 | |
| 35 mm culture dish | Falcom | 351008 | 35 x 100 mm style; for IVF |
| 60 mm culture dish | Falcom | 351007 | 60 x 15 mm style; for embryo culture |
| 50 mm culture dish | Falcom | 351006 | 50 x 9 mm style; for manipulation on the stage |
| 50 mm glass bottom dish | Matsunami | D910400 | 50 mm dish, 27 mm φ hole size; for FRAP analysis |
| Mineral oil | Organic spceiality chemicals | 625071 | For FRAP analysis on the glass bottom dishes |
| Mineral oil | Sigma | M8410-1L | For IVF and embryo culture |
| glass capillary | Drummond | 1-000-1000 | For handling mouse zygotes |
| Borosilicate glass | Prime tech | B100-75-10-PT | For microinjection of mRNA |
| Micropipett puller | Sutter instrument | P-97/IVF | For preparation of the injection or holding neadle (out side diameter: 80 µm, inner diameter: 10 µm) |
| Microforge | Narishige | MF-900 | |
| mMESSAGE MACHINE SP6 Transcription kit | Thermo Fisher scientific |
AM1340 | |
| Poly (A) tailing kit | Thermo Fisher scientific |
AM1350 | |
| PVP solution 10% (PVP-HTF) | IrvineSceientific | 99311 | HEPES buffered HTF containing 10% PVP |
| Sodium HEPES | Sigma | H3784 | |
| pTOPO eGFP-H2B | Template plasmid for eGFP-H2B mRNA (reference #6) | ||
| NorthernMax Gly Sample loading Dye | Thermo Fisher scientific |
AM8551 | For electrophoresis of in vitro transcribed mRNA |
| Phenol chloroform isamyl alcohol | nacalai tesque | 25970-14 | |
| Chloroform | nacalai tesque | 08401-65 | |
| Not I | TOYOBO | NOT-111X | |
| Ethachinmate | WAKO | 318-01793 | |
| 3664 Otical power meter | Hioki | 3664 | Power meter for laser power |
| Stereomicmicroscope | Olympus | SZX16 |
Riferimenti
- Burton, A., Torres-Padilla, M. E. Epigenetic reprogramming and development: a unique heterochromatin organization in the preimplantation mouse embryo. Brief Funct Genomics. 9, 444-454 (2010).
- Okada, Y., Yamaguchi, K. Epigenetic modifications and reprogramming in paternal pronucleus: sperm, preimplantation embryo, and beyond. Cell Mol Life Sci. 74, 1957-1967 (2017).
- Ooga, M., Fulka, H., Hashimoto, S., Suzuki, M. G., Aoki, F. Analysis of chromatin structure in mouse preimplantation embryos by fluorescent recovery after photobleaching. Epigenetics. 11, 85-94 (2016).
- Meshorer, E., et al. Hyperdynamic plasticity of chromatin proteins in pluripotent embryonic stem cells. Dev Cell. 10, 105-116 (2006).
- Boskovic, A., et al. Higher chromatin mobility supports totipotency and precedes pluripotency in vivo. Genes Dev. 28, 1042-1047 (2014).
- Yamagata, K., Ueda, J. Long-term live-cell imaging of mammalian preimplantation development and derivation process of pluripotent stem cells from the embryos. Dev Growth Differ. 55, 378-389 (2013).
- Ooga, M., Wakayama, T. FRAP analysis of chromatin looseness in mouse zygotes that allows full-term development. PLoS One. 12, e0178255 (2017).
- Quinn, P., Begley, A. Effect of human seminal plasma and mouse accessory gland extracts on mouse fertilization in vitro. Australian journal of biological sciences. 37, 147-152 (1984).
- Chatot, C. L., Lewis, J. L., Torres, I., Ziomek, C. A. Development of 1-cell embryos from different strains of mice in CZB medium. Biology of reproduction. 42, 432-440 (1990).
- Bae, J., Sung, B. H., Cho, I. H., Song, W. K. F-actin-dependent regulation of NESH dynamics in rat hippocampal neurons. PLoS One. 7, e34514 (2012).
- Dieteren, C. E., et al. Defective mitochondrial translation differently affects the live cell dynamics of complex I subunits. Biochim Biophys Acta. 1807, 1624-1633 (2011).
- Subramanian, V., et al. H2A.Z acidic patch couples chromatin dynamics to regulation of gene expression programs during ESC differentiation. PLoS Genet. 9, e1003725 (2013).
- Hayashi-Takanaka, Y., et al. Tracking epigenetic histone modifications in single cells using Fab-based live endogenous modification labeling. Nucleic Acids Res. 39, 6475-6488 (2011).
- Yamazaki, T., Yamagata, K., Baba, T. Time-lapse and retrospective analysis of DNA methylation in mouse preimplantation embryos by live cell imaging. Dev Biol. 304, 409-419 (2007).
- Puschendorf, M., et al. PRC1 and Suv39h specify parental asymmetry at constitutive heterochromatin in early mouse embryos. Nat Genet. 40, 411-420 (2008).
