Summary

अलगाव और तंत्रिका Progenitors की खेती के बाद क्रोमेटिन-Immunoprecipitation के citrullinated 3 Lysine ७९ Dimethylation निशान

Published: January 26, 2018
doi:

Summary

हम एक प्रभावी और प्रतिलिपि विधि को अलग और संस्कृति क्रोमेटिन immunoprecipitation (चिप) के लिए भ्रूण और प्रसव मस्तिष्क ऊतक से तंत्रिका जनक कोशिकाओं citrullinated 3 lysine ७९ dimethylation (H3K79me2)-एक citrullinated के भीतर स्थित निशान के लिए मौजूद गोलाकार डोमेन ऑफ citrullinated ३.

Abstract

मस्तिष्क विकास एक जटिल प्रक्रिया है, जो morphogens और अलग transcriptional कार्यक्रमों की ढाल द्वारा एक temporo-स्थानिक तरीके से नियंत्रित किया जाता है । इसके अतिरिक्त, epigenetic क्रोमेटिन संशोधनों, जैसे citrullinated मिथाइल, स्थापित करने और इस प्रक्रिया के भीतर विशिष्ट कोशिका भाग्य को बनाए रखने के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका है । citrullinated मिथाइल का विशाल बहुमत लचीली citrullinated पूंछ पर होता है, जो citrullinated संशोधक, इरेज़र, और citrullinated रीडर प्रोटीन के लिए सुलभ होता है । इसके विपरीत, H3K79 मिथाइल citrullinated 3 के गोलाकार डोमेन में स्थित है और विभिन्न विकास कार्यों में फंसा हुआ है । H3K79 मिथाइल evolutionarily संरक्षित है और होमो sapiens से लेकर Saccharomyces cerevisiaeतक प्रजातियों की एक विस्तृत श्रृंखला में पाया जा सकता है । संशोधन जीवों के भीतर अलग सेल आबादी में होता है, तंत्रिका progenitors सहित. citrullinated 3 के गोलाकार डोमेन में H3K79 मिथाइल के स्थान का आकलन करना कठिन बना देता है । यहाँ, हम अलग और संस्कृति cortical जनक कोशिकाओं (cpc) से भ्रूण cortical मस्तिष्क ऊतक (ई 11.5-ई 14.5) या अनुमस्तिष्क दानेदार ंयूरॉन progenitors (CGNPs) से प्रसव ऊतक (P5-P7), और कुशलता से करने के लिए वर्तमान तरीकों immunoprecipitate मात्रात्मक पीसीआर (qPCR) और जीनोम चौड़ा अनुक्रमण के लिए H3K79me2 ।

Introduction

संवेदी, मोटर, और मस्तिष्क के संज्ञानात्मक कार्यों अत्यधिक जटिल और शारीरिक और पर्यावरणीय परिवर्तन करने के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं । मस्तिष्क तीन सामान्य भागों के होते हैं हिंद-, मध्य, और forebrain, जो गहराई से जुड़े हुए हैं. forebrain के भीतर, telencephalon एक पृष्ठीय telencephalon (डीटी) और एक ventral telencephalon (VT) में विभाजित किया जा सकता है । चूहों के डीटी छह cortical परतों जो e 11.5 और e 18.5 के बीच एक “अंदर-बाहर” तरीके से गठन कर रहे है1के होते हैं । वीटी विकास में ganglionic eminences है, जो बाद में बेसल गैंग्लिया2,3फार्म शामिल हैं । कई प्रकार के सेल में वर्गीकृत किया जा सकता है स्तनधारी केंद्रीय तंत्रिका तंत्र जैसे न्यूरॉन्स, astrocytes, या oligodendrocytes4, जो एक temporo-स्थानिक तरीके से विकसित5. सबसे पहले, तंत्रिका जनक कोशिकाओं (NPCs) न्यूरॉन्स के विभिन्न प्रकार के लिए वृद्धि दे, वीटी में न्यूरॉन्स, और प्रक्षेपण न्यूरॉन्स में डीटी, और बाद में glial कोशिकाओं पर (जैसे, astrocytes6). cortical विकास के दौरान, सबसे सतही परत (परत मैं), जो Cajal-Retzius कोशिकाओं में शामिल है, पहले का गठन किया है । फिर, e 12.5 और e 14.5 के बीच, NPCs गहरी न्यूरॉनिक परतों (VI, V) उत्पन्न करते हुए १४.५ और १६.५ के बीच, progenitors ऊपरी परत को जन्म दे (IV-II) न्यूरॉन्स7,8. न्यूरॉन पहचान अलग morphogen-प्रेरित temporo द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है-स्थानिक transcriptional प्रोग्राम्स और साथ ही epigenetic प्रोग्राम्स2.

सेरिबैलम, जो मोटर समंवय में फंसा हुआ है, hindbrain में स्थित है और चूहों में E10 और मोटे तौर पर P20 के बीच में विकसित करता है9। इसमें अनुमस्तिष्क प्रांतस्था और अनुमस्तिष्क नाभिक10शामिल हैं । वयस्क अनुमस्तिष्क प्रांतस्था तीन परतों के होते हैं, बाहरी आणविक परत, Purkinje कोशिका परत, और अंतरतम दानेदार परत दानेदार ंयूरॉंस से युक्त10। अनुमस्तिष्क granules कोशिकाओं छोटी ंयूरॉंस और हड्डीवाला मस्तिष्क में सभी ंयूरॉंस के बारे में ८०%11का प्रतिनिधित्व करते हैं । वे बाहरी कीटाणु क्षेत्र में स्थित पुरोगामी से विकास करते हैं और Purkinje सेल लेयर के माध्यम से अपने गंतव्य12में माइग्रेट करते हैं । telencephalon में की तरह, सेरिबैलम के विकास के कई महत्वपूर्ण morphogens है, जो विशिष्ट समय और अंतरिक्ष पर निर्भर कार्य किया है और निर्धारित transcriptional कार्यक्रम10द्वारा विनियमित है ।

cortical और अनुमस्तिष्क परतों के विकास के विशिष्ट morphogens की transcriptional अभिव्यक्ति द्वारा नियंत्रित किया जाता है और, इस प्रकार, डीएनए की क्रोमेटिन राज्य द्वारा । एक सरलीकृत दृश्य में, क्रोमेटिन राज्यों को transcriptionally मूक क्षेत्रों के रूप में transcriptionally सक्रिय और heterochromatin के रूप में euchromatin में विभाजित किया जा सकता है । क्रोमेटिन की मूल इकाई के रूप में nucleosome में प्रत्येक कोर citrullinated H2A, H2B, H3, और H4 की दो प्रतियां हैं, जो13डीएनए के १४७ आधार जोड़े से घिरा हुआ है । Histones अत्यधिक के बाद अनुवाद कर रहे है मिथाइल, acetylation, फास्फारिलीकरण, ubiquitination, sumoylation, ADP-ribosylation, अमीन, और रेखा isomerization14,15द्वारा संशोधित । citrullinated lysine मिथाइल को सबसे अधिक स्थिर citrullinated संशोधन माना जाता है जो प्रतिलेखन, प्रतिकृति, पुनर्संयोजन16, डीएनए-क्षति प्रतिक्रिया17, और जीनोमिक18का मुद्रण करता है । Lysines मोनो, di-, या त्रि-मिथाइलयुक्त19 हो सकता है और न केवल सुलभ citrullinated पूंछ पर लेकिन यह भी histones20के गोलाकार डोमेन के भीतर दिखाई देते हैं । H3K4 और H3K36 पर विशिष्ट मिथाइल मुख्य रूप से euchromatin के साथ जुड़े हुए हैं, H3K9, H3K27, या H4K20 में विशिष्ट मिथाइल heterochromatic क्षेत्रों में मुख्य रूप से पाए जाते हैं, हालांकि सभी अवशेषों citrullinated पूंछ के भीतर स्थित है14, 19,21. H3K79 मिथाइल citrullinated गोलाकार डोमेन के भीतर स्थित है और transcriptional गतिविधि के साथ संबद्ध किया गया है, लेकिन यह भी transcriptionally निष्क्रिय जीनोमिक क्षेत्रों के साथ22। संशोधन के बाद से यह खमीर, बछड़ा थाइमस, चिकन, और मानव23में मनाया गया है संरक्षण evolutionarily है । H3K79 मोनो, डि, और trimethylation (H3K79me1, me2, me3) catalyzed citrullinated methyltransferases24,25 और परमाणु सेट डोमेन युक्त प्रोटीन 2 (DOT1L)26द्वारा Nsd2 हैं । DOT1L प्रसार में फंसा हुआ है, डीएनए की मरंमत, और सेलुलर reprograming27। चूहों में Dot1l की हानि विकासात्मक चरण e 10.528,29के आसपास जंम के पूर्व की मृत्यु की ओर जाता है । हृदय विकास के दौरान और myocardiocyte विभेद में, DOT1L जीन अभिव्यक्ति विनियमन30के लिए आवश्यक है । केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में, DOT1L समारोह तंत्रिका ट्यूब विकास में फंसाया जा सकता है31, यह forebrain विकास के दौरान Tbr1अभिव्यक्ति को दबाने में शामिल है३२, और एर के विनियमन में कार्य कर सकते हैं-तनाव प्रतिक्रिया३३जीन । संदर्भ-निर्भर सक्रिय या H3K79me के दमन कार्रवाई, विशेष रूप से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के विकास की तरह vivo स्थितियों में के साथ, केवल आंशिक रूप से३२समझा तारीख है । चूंकि H3K79 मिथाइल citrullinated 3 के गोलाकार डोमेन में स्थित है, यह लचीली citrullinated पुच्छ23पर संशोधनों की तुलना में कम पहुंच योग्य है sterically है । H3K79 मिथाइल के समारोह को समझने के लिए, विश्वसनीय और प्रतिलिपि विश्लेषण तरीकों को निर्धारित करने के लिए इसके स्थान और जीनोमिक वातावरण की जरूरत है । इस तरीके कागज में, हम वर्तमान अलगाव के तरीकों के विभिंन तंत्रिका progenitors (cpc के लिए प्रांतस्था और CGNPs के लिए सेरिबैलम), प्रभावी DOT1L अवरोधक उपचार, और एक चिप विधि H3K79 के माध्यम से qPCR मिथाइल का विश्लेषण करने के लिए या अलग समय पर अनुक्रमण cortical और अनुमस्तिष्क विकास के दौरान अंक । प्रोटोकॉल और उसकी संभावनाओं के ओवरव्यू के लिए, चित्र 1देखें ।

Protocol

फ्रीबर्ग और स्थानीय प्राधिकारियों के पशु कल्याण समितियों ने निंनलिखित प्रोटोकॉल में उल्लिखित सभी पशु प्रयोगों (G12 13, जी१६/11) को अनुमोदित किया । 1. तैयारी cpc अलगाव के लिए तैयारियां …

Representative Results

तंत्रिका जनक अलगाव, खेती, H3K79me2 चिप और चिप विश्लेषण विधियों की सामान्य योजना: चित्रा 1 एक फ़्लोचार्ट से पता चलता है भ्रूण मस्तिष्क के विकास के दौरान या अनुमस्तिष्क दानेदार ं?…

Discussion

वहां दो प्रमुख तरीके क्रोमेटिन immunoprecipitation प्रदर्शन करने के लिए citrullinated संशोधनों के जीनोमिक अधिभोग का पता लगाने, प्रतिलेखन कारकों, citrullinated कोड पाठकों, लेखकों, या रबड़ हैं । एक देशी चिप विधि का उपयोग कर nuclease पचता है…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

हम लैब के भीतर CGN खेती प्रोटोकॉल स्थापित करने में मदद करने के लिए Henriette Bertemes धंयवाद । इस विधि कागज टीवी के लिए धन द्वारा DFG वित्त पोषित CRC992 चिकित्सा Epigenetics द्वारा समर्थित किया गया था । लेखक फ्रीबर्ग आकाशगंगा टीम के समर्थन: पवनकुमार Videm, Björn Grüning और प्रो रॉल्फ Backofen, Bioinformatics, फ्रीबर्ग, जर्मनी सहयोगी अनुसंधान केंद्र द्वारा वित्त पोषित ९९२ चिकित्सा Epigenetics (DFG अनुदान SFB 992/1 2012) स्वीकार करते हैं और जर्मन फेडरल मिनिस्ट्री ऑफ एजुकेशन ऐंड रिसर्च (BMBF ग्रांट 031 A538A आरबीसी (डे. NBI)) ।

Materials

Anti-GAPDH Abcam ab8245 Category: Antibody
Abbreviation/Comment: Immunoblot dilution 1:5000
Anti-H3 Abcam ab1791 Category: Antibody
Abbreviation/Comment: Immunoblot dilution 1:3000
Anti-H3K79me2 Diagenode pAb-051-050 Category: Antibody
Abbreviation/Comment: ChIP antibody
Anti-H3K79me2 Abcam ab-051-050 Category: Antibody
Abbreviation/Comment: Immunoblot dilution 1:1000
Anti-rabbit-IgG Diagenode C15410206 Category: Antibody
Abbreviation/Comment: ChIP Ctrl antibody
Anti-Tubulin alpha Abcam ab108629 Category: Antibody
Abbreviation/Comment: Immunoblot dilution 1:3000
Apo-Transferrin (1 mg/ml) Sigma-Aldrich T1147 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CCM
B27 Supplement (50x) Life Technologies 17504044 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CCM
Bioanalyzer Agilent technologies G2940CA Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For analysis of sheared chromatin
Bioruptor NextGen Diagenode B01020001 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: Ultrasonicator
Boric acid pH 8.4 Sigma Aldrich B6768 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CPC culturing
CFX Connect RT PCR Detection System Bio-Rad 1855201 Category: ChIP Analysis
Abbreviation/Comment: Detection system for qPCR
DMEM-F12 Life Technologies 11320-033 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CGM
Dynabeads Protein A Invitrogen 10001D Category: ChIP
Abbreviation/Comment: Magnetic beads, for ChIP
EPZ-5676 Selleckchem S7062 Category: DOT1L inhibition
Abbreviation/Comment: For DOT1L inhibition in cell culture
Ethylenediamine tetraacetic acid SERVA 39760.01 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: EDTA
Fetal Bovine Serum 10% (v/v) Gibco 10082147 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CPC isolation and CGM
Glucose Sigma-Aldrich G5767 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CGNP isolation
Glutathione (1.25 mg/ml) Sigma-Aldrich G4251 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CCM
Glycine Carl Roth 3187 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For cell fixation
GoTaq mastermix Promega A6002 Category: ChIP Analysis
Abbreviation/Comment: DNA polymerase master mix for qPCR
Hank’s Balanced Salt Solution Life Technologies 14025-100 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: HBSS
L-glutamine (200 mM) Life Technologies 25030081 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CCM
Laminin Sigma-Aldrich L2020 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CPC culturing
Lithium chloride Sigma-Aldrich L4408 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: LiCl
N2 supplement Life Technologies 17502048 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CGM
NanoDrop 3300 Thermo Fisher 3300 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: Fluorospectrometer for DNA quantification
NEB Next Ultra DNA Library Prep Kit for Illumina NEB E7645S Category: ChIP Analysis
Abbreviation/Comment: Kit for Library preparation
NEBNext Multiplex Oligos for Illumina NEB E7335 Category: ChIP Analysis
Abbreviation/Comment: Oligos for Library preparation
Neurobasal medium Gibco 21103049 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CCM
NP-40 Alternative Calbiochem 492016 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For ChIP buffer
Paraformaldehyde Carl Roth 335 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: PFA, for cell fixation
Penicillin-Streptomycin-Neomycin 1% (v/v) Life Technologies 15640055 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: PSN, for CCM and CGM
Phosphate buffered saline Life Technologies 10010023 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: PBS, for CPC isolation
PicoGreen Kit Thermo Fisher P11496 Category: ChIP Analysis
Abbreviation/Comment: Visualizing dye for DNA quantification
Poly-D-lysine Sigma-Aldrich P6407 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CGNP isolation
Poly-L-ornithine hydrobromide Sigma Aldrich P3655 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CPC culturing
Potassium chloride Thermo Fisher AM9640G Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: KCl, for CGM
Protease inhibitor Roche 4693159001 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For ChIP
Proteinase K Sigma-Aldrich 3115879001 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For ChIP
Qiagen MinElute Qiagen 28004 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: Kit for DNA purification
RNAse Sigma-Aldrich R6513 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For ChIP
SGC0946 Selleckchem S7079 Category: DOT1L inhibition
Abbreviation/Comment: For DOT1L inhibition in cell culture
Sodium bicarbonate Carl Roth 8551.1 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: for Elution buffer
Sodium chloride Carl Roth 9265 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: NaCl, for ChIP buffer
Sodium deoxycholate Sigma-Aldrich 30970 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For ChIP
Sodium dodecylsulfate Carl Roth 183 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: SDS, for ChIP
Sonic hedgehock (SHH) Sigma-Aldrich SRP6004 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CGNP isolation
Superoxide dismutase (1mg/ml) Sigma-Aldrich S7571 Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CCM
Tris(hydroxymethyl)aminomethane Carl Roth 9090 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: TRIS, for ChIP buffer
Triton X-100 Carl Roth X100 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For ChIP buffer
Trypsin-EDTA 0,05% (w/v) Sigma Aldrich 59417C Category: Cell culture
Abbreviation/Comment: For CPC isolation
Tween20 Carl Roth 28320 Category: ChIP
Abbreviation/Comment: For bead preparation
Other Lab devices: Neubauer counting chamber, Incubator, Rotator, Shaker, Disection set, Water bath
CCM: Cortical cell medium
CGM: CGNP cell culture medium

References

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check_url/kr/56631?article_type=t

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Cite This Article
Bovio, P., Roidl, D., Heidrich, S., Vogel, T., Franz, H. Isolation and Cultivation of Neural Progenitors Followed by Chromatin-Immunoprecipitation of Histone 3 Lysine 79 Dimethylation Mark. J. Vis. Exp. (131), e56631, doi:10.3791/56631 (2018).

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