에서 태그가 핵의 선호도 기반 격리<em> 초파리</em유전자 발현 분석을위한> 조직
Summary
초파리의 조직은 종종 세포 유형의 이종 혼합물을 포함한다. 특정 조직으로부터 특정 세포 유형에서의 유전자 발현을 조사하기 위해, 핵 유전자 태그이어서 궁합 기반 접근 방식을 사용하여 단리 할 수있다. 격리 핵은 유전자 발현 분석 및 면역 침전과 같은 염색질 하류 애플리케이션에 사용될 수있다.
Abstract
초파리의 melanogaster 배아와 유충 조직은 종종 이들 조직에서의 유전자 발현 분석을 복잡하게 세포 유형의 고도로 이종 혼합물을 함유한다. 따라서, 초파리 조직으로부터 세포 특정 유전자 발현 프로파일을 분석하는, 높은 순도와 같은 전사 프로파일 링 및 염색질 면역 하류 어플리케이션에 충분한 수율에서 특정 세포 유형을 분리 할 필요가있다. 그러나 이러한 조직의 특정 세포 유형의 희귀 인구와 결합 등의 중추 신경계와 같은 조직의 불규칙한 세포의 형태는, 정렬, 레이저 미세 절제와 형광 활성화 된 세포로 세포 분리의 전통적인 방법에 대해 (FACS)에 도전을 제기 할 수 있습니다 . 여기서, 태그 핵의 궁합 기반 격리보다는 전체 세포를 사용하여 셀 고유의 유전자 발현 프로파일을 특징 화하는 대안 적 접근법이 설명된다. 특정 C의 핵관심 엘 유형은 유전 Gal4/UAS 진 발현 시스템을 이용하여 핵 봉투 지역화 EGFP 태그로 표시되어 있습니다. 이 EGFP-태그 된 핵은 자성 비드에 결합된다 GFP에 대한 항체를 사용하여 단리 할 수있다. 이 프로토콜에서 설명하는 방법은 이러한 세포 유형에서 전체 세포 집단의 2 % 미만을 포함하는 경우에도, 고순도 초파리 유충의 중추 신경계와 발현 분석을위한 충분한 수준에서 특정 세포 유형의 핵의 일관된 분리를 가능하게 조직. 이 접근법은 초파리 배아 특정 인 Gal4 드라이버를 사용 유생 세포 유형의 다양한 핵을 분리하기 위해 사용될 수 있으며, FACS 또는 레이저 미세 절제를 위해 적당하지 않은 종류의 세포에서 핵을 분리하는 데 유용 할 수있다.
Introduction
이러한 중추 신경계로서 초파리 조직 세포 유형의 복합 혼합물을 포함한다. 따라서, 초파리 조직으로부터 세포 특정 유전자 발현 프로파일을 분석하는데, 이는 다운 스트림 애플리케이션을 활성화하기에 충분한 양으로 특정한 세포 균질 집단을 분리하는 제 필요하다. 손상 조직에서 세포를 분리하는 방법은 레이저 미세 절제하고, 전체 세포 (FACS)를 정렬 형광 활성화 된 셀 (가) 있습니다. FACS는 1-3 프로파일 유전자 발현과 크로 마틴에 초파리의 배아에서와 예쁜 꼬마 선충의 세포와 핵을 분리하는 데 사용되었지만, FACS 및 레이저 미세 절제는 매우 혼합 세포 유형 또는 해당 포함 세포를 포함하는 조직에서 성공적으로 수행하기가 어려울 수 있습니다 뉴런과 같은 불규칙한 형태. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 오히려 세포보다 핵은 특정 세포 유형에서 분리 및 후속 세대를 위해 사용될 수있다전자 발현 프로파일 링. 중요한 것은, 핵 RNA 샘플을 사용하여 마이크로 어레이 기반의 mRNA 발현 분석은 그 전체 RNA 4, 5를 이용하여 수행 일반적으로 대등 한 결과를 나타낸다. 더욱이, 핵 RNA를 이용한 유전자 발현 분석은 성공적 C. 등 여러 유기체에서 유전자 발현을 연구하기 위해 사용되었다 엘레, 애기 장대, 초파리, 인간 4, 5, 2, 3.
여러 가지 방법이 최근 유전자 발현 분석 및 / 또는 염색질 면역 침전에 적합한 초파리 조직으로부터 레이블 핵의 특정 집단의 분리를 위해 설명되었다. 면역 (비트 칩) 방법에 대한 조직 특정 염색질의 배치 격리 핵 지역화 GFP 2의 세포 유형 특정 표현에 기초하여 고정 핵을 분리하기 위해 FACS를 사용합니다. 이 접근법은 SU왔다ccessfully 초파리 배아 2 중배엽으로부터 고립 핵 염색질 면역 침전을 사용하여 히스톤 변형 및 전사 인자의 분포를 분석하기 위해 사용했다. 그러나, FACS 기반의 접근 방식으로 인해 다운 스트림 애플리케이션에 적합한 번호를 얻기 위해 필요한 증가 정렬 시간에 혼합 인구의 작은 비율을 구성하는 표시 핵을 분리 덜 적합 할 수있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 여러 그룹은 특정 세포 유형의 특정 항원에 표시되어 핵을 정화하는 선호도 기반 격리 기술을 활용했다. 애기 장대 (6, 7)에 사용하기 위해 개발 된 특정 세포 유형 (를 본래) 방법에 태그 핵의 분리는 최근 초파리 8에 사용하기 위해 적응하고있다. 이 방법에서는, 생체에 대한 바이오 티 닐화 기질 인 핵 엔벨로프 융합 단백질이다 coexpres특정 세포 유형에서 대장균 비오틴 리가 피라와 SED. 비오틴 – 표지 된 핵이어서 스트렙 타비 딘 – 기반 선호도 분리를 이용하여 혼합 집단으로부터 정제 될 수있다. 이 방법을 사용하여, 핵이 성공적 핵막 융합 단백질 중배엽 특정 인핸서 8의 제어하에 발현되는 초파리 배아 중배엽으로부터 표지와 분리 하였다. 저자는 또한 인 Gal4 조절 서열, UAS (9)의 제어하에 임의의 세포 유형에서 발현 될 수 핵막 융합 단백질을 생성. 이 방법은 빠른 속도로 혼합 인구에서 레이블 핵의 하위 집합을 분리 할 수 있지만, 별도의 세 가지 유전자 구조를 필요로하며, 따라서 특정 유전자 응용 프로그램에 적합하지 않은 경우가 있습니다. 최근 접근법은 SUN (S AD1 및 UN C-84) 핵막의 내막에 집중 도메인 – 함유 단백질이 태그로 된 설명되었다형광 단백질과 Gal4/UAS 시스템 (10)의 제어하에 표현. 핵은 핵막의 외막을 제거하는 비이 온성 세제의 존재 하에서 단리하고, 항-GFP 항체에 결합 된 자성 비드를 이용하여 친 화성 정제 하였다. 이 접근법은 성공적 초파리 (10)의 성인의 뇌 신경 세포 내의 특정 아형에서 표지 된 핵의 작은 집단을 분리하기 위해 사용되었다.
여기에, 초파리 유충의 조직에서 세포의 혼합 인구에서 레이블 핵의 분리를위한 프로토콜을 설명한다. 이 방법은 독립적으로 개발하지만, 헨리 등. 10 첫째로 기술 된 방법과 유사하고, 핵은 혼합 인구에서 태그 핵의 후속 분리를 용이하게하기 위해 만 초파리 melanogaster의 특정 세포 유형에 표현되는 형광 물질로 표지 된 선호도 기반의 접근 방식을 사용하여. 핵 레이블을하려면,KASH (K의 larsicht / NC-1 / S의 yne H는 omology) 도메인을 활용 하였다. KASH 도메인은 핵 주변 공간 (11) 내에서 SUN 도메인 함유 단백질과의 상호 작용을 통해 부분에있는 핵 봉투의 외부 막에 지역화 횡단 도메인입니다. 자신의 N-말단 도메인과 같은 세포질 12-14에서 액틴 세포 골격 또는 미세 소관과 같은 단백질과 상호 작용하는 동안 같은 초파리 MSP-300 및 Klarsicht 같은 단백질의 C-말단 도메인은 KASH, 아우터 핵막으로 이들 단백질을 고정. 구문이있는 초파리 MSP-300의 KASH 도메인이 pUAST-attB 벡터 15, 16 인 Gal4 조절 서열, UAS의 제어하에, EGFP의 C-말단에 융합 된 생성 된. phiC31 사이트 별 통합을 사용하여 형질 전환 초파리는 생성 된 UAS-EGFP :: MSP-300 KASH의 유전자가 염색체에 attP2 궤적에 삽입 된에3L 17. UAS-EGFP :: MSP-300 KASH는 파리 관심의 세포 유형의 외부 핵 막에 EGFP의 대상 표현의 결과로, 특정 세포 유형의 인 Gal4 드라이버를 표현 파리 교차 할 수있다. 표지 된 핵은 자성 비드에 결합 GFP에 대한 항체를 사용하여 혼합 된 세포 집단으로부터 정제 될 수있다. 이 방법에서는, 비이 온성 세제의 사용은 EGFP 태그가 외측 핵막의 세포질 측에 지역화 때문에 필요하며, 따라서 항체가 액세스되지 않는다.
후술 프로토콜은 순도와 절연 핵의 수율 정량화, 초파리 애벌레 조직의 특정 세포 유형에서 EGFP-표지 핵 농축 / 분리, 및 (정량적 역전사 중합 효소 연쇄 반응에 적합한 핵 RNA를 추출하기 위해 사용될 수있다 QRT -PCR) 유전자 발현 분석. 핵의 분리 및 친 화성 정제 (Tissu은 제외E 해부)는 한 시간 이내에 수행 될 수있다. 결과는 신경교 핵 성공적 유생 광섬유 엽과 눈 가상적인 디스크로부터 단리하고, 이후의 유전자 발현 분석을 위해 사용될 수 있음을 나타내는 표시된다. 이것은이 방법은 대상 세포가 전체 인구의 5 % 미만을 구성하는 배아와 유충 조직으로부터 레이블 핵의 분리 / 농축하는 데 유용 할 것으로 예상된다. 이 연구에서 생성 된 모든 초파리 주식과 플라스미드는 요청시 저자에서 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜은 Drosophila의 배아 또는 애벌레 조직에서 혼합 된 세포 집단에서 특히 태그 핵을 분리 또는 매우 풍부하게하는 데 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜을 사용하여, 핵은 약 1 시간에 해부 조직으로부터 단리 할 수있다. 고립 된 핵의 순도와 수율은 실험적으로 각 세포 유형에 대해 결정해야합니다. 이 때문에 시료 내에 존재 구슬 혈구를 사용하여 프로토콜의 후 분리 단계에서 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 UAS-EGFP :: MSP-300 KASH 플라스미드를 제공하는 제니스 피셔 감사합니다. mAB24B10 항체는 NICHD의 후원하에 개발 된 발달 연구 브리 도마 은행에서 얻은 아이오와 대학 생물학과에 의해 유지되었다. REPO-GAL4 재고 (BL7415)는 인디애나 대학 블루밍턴 증권 센터로부터 얻은 것입니다. 암 연구를위한 퍼듀 대학 센터 미국 암 학회 (American Cancer Society) 기관 연구비 (IRG # 58-006-53)의 지원은 기꺼이 인정합니다. Jingqun 엄마는 퍼듀 대학에서 식품 및 농업 퍼듀 조교의 농업 연구에 의해 지원됩니다.
Materials
| Anti-chaoptin antibody (mouse, monoclonal) | Developmental Studies Hybridoma Bank | mAB24B10 | |
| Anti-GFP antibody (mouse, monoclonal) | Roche | 11814460001 | This specific antibody is recommended for this protocol. However, alternative antibodies could also be used. |
| 2X Bullseye EvaGreen qPCR Mastermix with ROX | MidSci | BEQPCR-R | |
| DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole, dihydrochloride salt) | Biotium | 40011 | |
| Dounce Homogenizer (1 ml) | VWR | 62400-595 | |
| Dumont #5 Tweezers, 11 cm | World Precision Instruments | 14095 | |
| Dynabeads Protein G for Immunoprecipitation | Invitrogen | 10003D | This specific brand of magnetic beads is recommended for this protocol. |
| EpiScript Reverse Transcriptase | Epicentre | ERT12910K | http://www.epibio.com/docs/default-source/protocols/episcript-reverse-transcriptase.pdf |
| Falcon cell strainers, 40 μm pore size | VWR | 21008-949 | Alternative pore sizes could be used, depending on the size of the target cell nuclei. |
| Magnetic stand (8 x 1.5 ml tubes) | Millipore | LSKMAGS08 | |
| Mini tube rotator | Genemate | H-6700 | |
| Qubit starter kit | Life Technologies | Q32871 | Similar fluorescence-based methods for quantifying RNA yield could be used. http://tools.invitrogen.com/content/sfs/manuals/mp32852.pdfZ |
| RNAsecure (Ambion) | Life Technologies | AM7010 | The use of this reagent to inactivate RNAses is optional. |
| RT-PCR machine Thermal Cycler | BioRad | CFX Connect Thermal Cycler | |
| Siliconized 9 well glass plate | Hampton Research | HR3-134 | |
| Stereomicroscope Fluorescence Adapter (Royal Blue (440 – 460nm) excitation + yellow barrier | Nightsea | This adaptor enables GFP fluorescence to be examined using a typical dissecting microscope (eg Nikon) | |
| StereoZoom Microscope 83604 Set with 10X Wide Field Eyepieces and Universal Boom Stand | Nikon | SMZ 745 | |
| Thermal Cycler | BioRad | T100 | |
| Trizol reagent | Life Technologies | 15596018 | CAUTION; Alternative RNA extraction methods can be used. http://tools.invitrogen.com/content/sfs/manuals/trizol_reagent.pdf |
| Tween 20 | Amresco | 0777-1L |
References
- Weake, V. M., et al. Post-transcription initiation function of the ubiquitous SAGA complex in tissue-specific gene activation. Genes Dev. 25, 1499-1509 (2011).
- Bonn, S., et al. Cell type-specific chromatin immunoprecipitation from multicellular complex samples using BiTS-ChIP. Nat. Protoc. 7, 978-994 (2012).
- Haenni, S., et al. Analysis of C. elegans intestinal gene expression and polyadenylation by fluorescence-activated nuclei sorting and 3′-end-seq. Nucleic Acids Res. 40, 6304-6318 (2012).
- Barthelson, R. A., Lambert, G. M., Vanier, C., Lynch, R. M., Galbraith, D. W. Comparison of the contributions of the nuclear and cytoplasmic compartments to global gene expression in human cells. BMC Genom. 8, 340 (2007).
- Zhang, C., Barthelson, R. A., Lambert, G. M., Galbraith, D. W. Global characterization of cell-specific gene expression through fluorescence-activated sorting of nuclei. Plant Physiol. 147, 30-40 (2008).
- Deal, R. B., Henikoff, S. The INTACT method for cell type-specific gene expression and chromatin profiling in Arabidopsis thaliana. Nat. Protoc. 6, 56-68 (2011).
- Deal, R. B., Henikoff, S. A simple method for gene expression and chromatin profiling of individual cell types within a tissue. Dev Cell. 18, 1030-1040 (2010).
- Steiner, F. A., Talbert, P. B., Kasinathan, S., Deal, R. B., Henikoff, S. Cell-type-specific nuclei purification from whole animals for genome-wide expression and chromatin profiling. Genom. Res. 22, 766-777 (2012).
- Brand, A. H., Perrimon, N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development. 118, 401-415 (1993).
- Henry, G. L., Davis, F. P., Picard, S., Eddy, S. R. Cell type-specific genomics of Drosophila neurons. Nucleic Acids res. 40, 9691-9704 (2012).
- Starr, D. A. KASH and SUN proteins. Curr Biol. 21, 414-415 (2011).
- Fischer, J. A., et al. Drosophila klarsicht has distinct subcellular localization domains for nuclear envelope and microtubule localization in the eye. 유전학. 168, 1385-1393 (2004).
- Patterson, K., et al. The functions of Klarsicht and nuclear lamin in developmentally regulated nuclear migrations of photoreceptor cells in the Drosophila eye. Mol. Biol. Cell. 15, 600-610 (2004).
- Yu, J., et al. The KASH domain protein MSP-300 plays an essential role in nuclear anchoring during Drosophila oogenesis. Dev. Biol. 289, 336-345 (2006).
- Bischof, J., Maeda, R. K., Hediger, M., Karch, F., Basler, K. An optimized transgenesis system for Drosophila using germ-line-specific phiC31 integrases. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 3312-3317 (2007).
- Kracklauer, M. P., Banks, S. M., Xie, X., Wu, Y., Fischer, J. A. Drosophila klaroid encodes a SUN domain protein required for Klarsicht localization to the nuclear envelope and nuclear migration in the eye. Fly. 1, 75-85 (2007).
- Markstein, M., Pitsouli, C., Villalta, C., Celniker, S. E., Perrimon, N. Exploiting position effects and the gypsy retrovirus insulator to engineer precisely expressed transgenes. Nat. Genet. 40, 476-483 (2008).
- Sepp, K. J., Schulte, J., Auld, V. J. Peripheral glia direct axon guidance across the CNS/PNS transition zone. Dev. Biol. 238, 47-63 (2001).
- Fujita, S. C., Zipursky, S. L., Benzer, S., Ferrus, A., Shotwell, S. L. Monoclonal antibodies against the Drosophila nervous system. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 79, 7929-7933 (1982).
