تقييم المغزل الانتصافي في ماوس البويضات التي كتبها بوساطة سيرنا إسكات
Summary
هنا، نقدم بروتوكول معين استنزاف مرنا بوساطة سيرنا تليها التحليل المناعي لتقييم الجمعية المغزل الانتصافي والتنظيم في البويضات الماوس. هذا البروتوكول هو مناسبة لفي المختبر استنزاف النصوص والتقييم الوظيفي للمغزل مختلفة و / أو عوامل المرتبطة MTOC في البويضات.
Abstract
Errors in chromosome segregation during meiotic division in gametes can lead to aneuploidy that is subsequently transmitted to the embryo upon fertilization. The resulting aneuploidy in developing embryos is recognized as a major cause of pregnancy loss and congenital birth defects such as Down’s syndrome. Accurate chromosome segregation is critically dependent on the formation of the microtubule spindle apparatus, yet this process remains poorly understood in mammalian oocytes. Intriguingly, meiotic spindle assembly differs from mitosis and is regulated, at least in part, by unique microtubule organizing centers (MTOCs). Assessment of MTOC-associated proteins can provide valuable insight into the regulatory mechanisms that govern meiotic spindle formation and organization. Here, we describe methods to isolate mouse oocytes and deplete MTOC-associated proteins using a siRNA-mediated approach to test function. In addition, we describe oocyte fixation and immunofluorescence analysis conditions to evaluate meiotic spindle formation and organization.
Introduction
الانقسام الاختزالي هو عملية تقسيم الفريدة التي تحدث في الأمشاج (البويضات والحيوانات المنوية) وينطوي على قسمين متتالية دون التدخل تخليق DNA لفصل الكروموزومات المتماثلة والصبغيات الشقيقة خلال الانقسام الاختزالي-I والانقسام الاختزالي الثاني على التوالي 1. أخطاء في كروموسوم العزل خلال الميتوزي في البويضات يمكن أن يؤدي إلى عدم توازن الصبغيات، وهي التي ورثها الجنين أثناء الإخصاب. ومن الجدير بالذكر أن حدوث عدم توازن الصبغيات في الأجنة النامية يزيد مع تقدم عمر الأم وسبب رئيسي من العيوب الخلقية، فضلا عن فقدان الحمل في النساء 1،2، وبالتالي، مما يؤكد حاجة مهمة لفهم الأساس الجزيئي لعدم توازن الصبغيات أثناء الانقسام الانتصافي .
أثناء انقسام الخلية، الصبغي الفصل يعتمد بشكل حاسم على تجميع جهاز أنيبيب المغزل وإنشاء مستقرة التفاعلات كروموسوم أنيبيب لمرفق الصحيح لالمغزل المعاكسالقطبين. الأهم من ذلك، تشكيل المغزل الانتصافي في البويضات الثدييات يختلف من الانقسام في الخلايا الجسمية، وتنظمه مراكز تنظيم أنيبيب فريدة من نوعها (MTOCs) التي تفتقر centrioles 3،4. البروتينات الضرورية اللازمة لالتنوي أنيبيب وتنظيم توطين لMTOCs البويضة، بما في ذلك γ تويولين أن يحفز التجمع أنيبيب. بالإضافة إلى ذلك، pericentrin الوظائف باعتبارها بروتين السقالات الضروري، الذي يربط والمراسي γ تويولين فضلا عن عوامل أخرى في MTOCs 5. والجدير بالذكر أن تظهر دراستنا أن استنزاف من البروتينات الرئيسية MTOC المرتبطة يعطل منظمة المغزل الانتصافي ويؤدي إلى أخطاء كروموسوم الفصل في البويضات التي لم يتم حلها بشكل كامل من قبل حاجز الجمعية المغزل (SAC) 6،7. ولذلك، عيوب في الاستقرار المغزل، التي لا تؤدي إلى اعتقال الانتصافي، تشكل خطرا كبيرا في المساهمة في عدم توازن الصبغيات. وعلى الرغم من دورها الأساسي في التجمع المغزل والتنظيم، بروت البويضة MTOCتكوين عين وظيفة تزال غير مفهومة تماما.
اختبار وظيفة البروتينات المستهدفة المحددة في البويضات الثدييات هي صعبة، إذ تصبح الخلايا هادئة transcriptionally قبل استئناف الانقسام الاختزالي 8،9 قريبا. وبالتالي، البويضات ما قبل التبويض تعتمد على مخازن مرنا الأمهات لاستئناف الانقسام الاختزالي ودعم الميتوزي فضلا عن الانقسامات انشقاق الأولى بعد الإخصاب 10،11. وراسخة فعالية تدخل الحمض النووي الريبي (رني) تدهور بوساطة من النصوص مرنا في البويضات الثدييات والرنا الأمهات تجنيدهم للترجمة خلال نضوج الانتصافي قابلة بشكل خاص لسيرنا استهداف 12-14. ولذلك، Microinjection من الرنا التدخل قصيرة (الرناوات siRNAs) إلى البويضات يوفر نهجا قيما لتستنزف من mRNAs المستهدفة للاختبار وظيفي.
هنا، نحن تصف طرق لعزل البويضات الماوس واستنزاف بوساطة سيرنا من transcri محددةنقطة لاختبار وظيفة البروتين الضروري MTOC المصاحب، pericentrin. وبالإضافة إلى ذلك، نحن تصف الظروف التحليل المناعي لتقييم تكوين المغزل الانتصافي في البويضات.
Protocol
Representative Results
Discussion
في حين أن هناك أساليب متعددة لنقل خارجي حامض النووي في الخلايا الجسدية، مثل Electroporation للوترنسفكأيشن، microinjection هو الأسلوب الأمثل للتسليم من جزيئات الحمض النووي الريبي في البويضات الماوس هادئة transcriptionally. وينص البروتوكول الحالي نهج فعال لفي المختبر استنزاف من mRNAs م?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported in part by the University of Georgia, and a grant (HD071330) from the National Institutes of Health to MMV.
Materials
| Reagents | |||
| Pregnant Mare's Serum Gonadotropin (PMSG) | EMD Biosciences | 367222 | |
| Minimal Essential Medium (MEM) | *Recipe outlined in Table 1 | ||
| Earle's Balanced Salt Solution (10x) | Sigma | E-7510 | |
| Sodium Bicarbonate | Sigma | S-5761 | |
| Pyruvic Acid, sodium salt | Sigma | P-5280 | |
| Penicillin G, potassium salt | Sigma | P-7794 | |
| Streptomycin Sulfate | Sigma | S-9137 | |
| L-Glutamine | Sigma | G-8540 | |
| EDTA, disodium salt dihydrate | Sigma | E-4884 | |
| Essential Amino Acids (50x) | Gibco | 11130-051 | |
| MEM Vitamin Mixture (100x) | Sigma | M-6895 | |
| Phenol Red solution | Sigma | P-0290 | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A1470 | |
| Milrinone | Sigma | M4659 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Hyclone | SH30070.01 | |
| EmbryoMax M2 Media with Hepes | EMD Millipore | MR-015-D | |
| siRNAs targeting Pericentrin | Qiagen | GS18541 | |
| Negative control siRNAs | Qiagen | SI03650318 | |
| Paraformaldehyde (16% solution) | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
| Triton-X | Sigma | T-8787 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Hyclone | SH30028.02 | |
| Anti-Pericentrin (rabbit) | Covance | PRB-432C | |
| Anti-acetylated a-tubulin (mouse) | Sigma | T-6793 | |
| Goat anti-rabbbit Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-21430 | |
| Goat anti -mouse Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A-11017 | |
| Major Equipment | |||
| Stereomicroscope (SMZ 800) | Nikon | ||
| Upright Fluorescent Microscope | Leica Microsystems | ||
| Inverted Microscope | Nikon | ||
| Femtojet Micro-injections System | Eppenforf | ||
| Micro manipulators | Eppendorf | ||
| Micro-injection needles (femtotips) | Eppendorf | 930000035 | |
| Holding pipettes (VacuTip) | Eppendorf | 930001015 | |
| Plasticware | |||
| 35mm culture dishes | Corning Life Sciences | 351008 | |
| 4-well plates | Thermo Scientific | 176740 | |
| 96 well plates | Corning Life Sciences | 3367 | |
| 0.45 mm CA Filter System | Corning Life Sciences | 430768 |
References
- Nagaoka, S. I., Hassold, T. J., Hunt, P. A. Human aneuploidy: mechanisms and new insights into an age-old problem. Nat Rev Genet. 13 (7), 493-504 (2012).
- Hassold, T. J., Hunt, P. A. To err (meiotically) is human: the genesis of human aneuploidy. Nat Rev Genet. 2 (4), 280-291 (2001).
- Szollosi, D., Calarco, P., Donahue, R. P. Absence of Centrioles in the First and Second Meiotic Spindles of Mouse Oocytes. J Cell Sci. 11 (2), 521-541 (1972).
- Manandhar, G., Schatten, H., Sutovsky, P. Centrosome Reduction During Gametogenesis and Its Significance. Biol Reprod. 72 (1), 2-13 (2005).
- Zimmerman, W. C., Sillibourne, J., Rosa, J., Doxsey, S. J. Mitosis-specific anchoring of gamma tubulin complexes by pericentrin controls spindle organization and mitotic entry. Mol Biol Cell. 15 (8), 3642-3647 (2004).
- Ma, W., Baumann, C., Viveiros, M. M. NEDD1 is crucial for meiotic spindle stabilty and accurate chromosome segregation in mammalian oocytes. Dev Biol. 339 (439-450), (2010).
- Ma, W., Viveiros, M. M. Depletion of pericentrin in mouse oocytes disrupts microtubule organizing center function and meiotic spindle organization. Mol Reprod Dev. 81 (11), 1019-1029 (2014).
- Bouniol-Baly, C., et al. Differential Transcriptional Activity Associated with Chromatin Configuration in Fully Grown Mouse Germinal Vesicle Oocytes. Biol Reprod. 60 (3), 580-587 (1999).
- De La Fuente, R., Eppig, J. J. Transcriptional Activity of the Mouse Oocyte Genome: Companion Granulosa Cells Modulate Transcription and Chromatin Remodeling. Dev Biol. 229 (1), 224-236 (2001).
- Hodgman, R., Tay, J., Mendez, R., Richter, J. D. CPEB phosphorylation and cytoplasmic polyadenylation are catalyzed by the kinase IAK1/Eg2 in maturing mouse oocytes. Development. 128 (14), 2815-2822 (2001).
- De La Fuente, R. Chromatin modifications in the germinal vesicle (GV) of mammalian oocytes. Dev Biol. 292 (1), 1-12 (2006).
- Wianny, F., Zernicka-Goetz, M. Specific interference with gene function by double-stranded RNA in early mouse development. Nat Cell Biol. , 270-275 (2000).
- Svoboda, P., Stein, P., Hayashi, H., Schultz, R. M. Selective reduction of dormant maternal mRNAs in mouse oocytes by RNA interference. Development. 127 (19), 4147-4156 (2000).
- Svoboda, P. Renaissance of mammalian endogenous RNAi. FEBS Letters. 588 (15), 2550-2556 (1016).
- Behringer, R., Gertsenstein, M., Nagy, K., Nagy, A. . Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual. , (2014).
