코스닥 시스템의 사용은 분자 메커니즘 Zebrafish의 재생의 연구를
Summary
Here we outline the workflow for using the TetON system to achieve tissue-specific gene expression in the adult regenerating zebrafish tail fin.
Abstract
The zebrafish has become a very important model organism for studying vertebrate development, physiology, disease, and tissue regeneration. A thorough understanding of the molecular and cellular mechanisms involved requires experimental tools that allow for inducible, tissue-specific manipulation of gene expression or signaling pathways. Therefore, we and others have recently adapted the TetON system for use in zebrafish. The TetON system facilitates temporally and spatially-controlled gene expression and we have recently used this tool to probe for tissue-specific functions of Wnt/beta–catenin signaling during zebrafish tail fin regeneration. Here we describe the workflow for using the TetON system to achieve inducible, tissue-specific gene expression in the adult regenerating zebrafish tail fin. This includes the generation of stable transgenic TetActivator and TetResponder lines, transgene induction and techniques for verification of tissue-specific gene expression in the fin regenerate. Thus, this protocol serves as blueprint for setting up a functional TetON system in zebrafish and its subsequent use, in particular for studying fin regeneration.
Introduction
제브라 피쉬의 개발, 생리학, 질병, 및 재생의 여러 측면을 연구하는 기초가 튼튼한 척추 동물 모델 생물이다. 유전자 발현 또는 신호 전달 경로의 유도, 조직 특이 적 조작 후 배아 생물학적 과정, 실험 도구에 대한 모델로 제브라 피쉬의 성장 채택으로 점점 더 중요 해지고있다. 특히, 성인 제브라 피쉬의 기관 및 부속 재생에 대한 연구는 이러한 재생 과정에서 신호 전달 경로의 시공간 요구 사항의 해부 도구의 부족으로 고통을.
현재, 세가지 다른 시스템 조건, 조직 – 특이 성인 지브라 피쉬의 장기를 재생 유전자 발현 달성하는데 사용되어왔다 : Cre 호텔-LOX 시스템 트랜스포존 매개 체세포 형질 전환을 사용하여 열 – 충격 유도 유전자의 모자이크 식 및 코스닥 시스템 1 -3. 코스닥은 테트라 사이클린 계속의 변형을 말한다발현은 테트라 사이클린 항생 물질 또는 유도체, 예 독시사이클린의 존재 하에서 활성화 롤 전사 활성 시스템. 그것은 지금까지 성인 물고기에 사용 된 바와 같이 Cre 호텔-LOX 시스템은, 발현 공간적으로 조직 특이 적 조절 요소에 의해 제한되는 타목시펜 제어 Cre 호텔 재조합 효소 (CreERT2)에 의존한다. STOP 카세트의 CRE 구동 제거는 모든 세포 유형 1 활성화되어야 프로모터에 의해 구동되는 목적 유전자의 발현을 촉진한다. mosaically 표현 체세포 유전자의 트랜스포존 매개 창조 개별 세포 계통의 유도 유전자 발현 시스템을 제공한다. 전형적 재생 기관 (2)의 분리 된 세포 계통의 유전자를 운반하는 키메라 개인에 열 충격 프로모터 결과의 전사 제어하에 관심있는 유전자를 운반하는 트랜스포존과 TOL2 지브라 피쉬의 수정란 사출. 두 시스템은 조건부 조직 SPE를 허용하는 동안cific 유전자 발현은 LOX-Cre 호텔 시스템은 가역적없고, 트랜스포존 기반 클론 표지를 사용하는 전략은 스토캐스틱 자연에서 겪고있다. 따라서, 우리 등 최근 시간적 및 가산 및 가역 가변 3-5 인 공간적 조절 유전자 발현 촉진 제브라에 사용하기위한 유전자 코스닥 시스템을 채택 하였다.
여기서 사용 코스닥 시스템은 독시사이클린 (DOX) -inducible 전사 활성이 (역방향의 테트라 사이클린 transactivator, irtTA 짧은 TETA 개선) 조직 특이 적 유전자 조절 서열의 제어하에있는 트랜스 제닉 드라이버 라인 (TetActivator)을 포함한다. (; TetRE 구정 응답 요소) (그림 1A) 둘째, 유전자 변형 응답자 라인 테트라 사이클린 연산자의 전사 제어에 관심의 유전자를 품고 (TetResponder)가 필요합니다. 따라서 TetActivator 및 TetResponder 선의 특정 조합의 사용은 조건부 조직 정시 허용유전자 발현의 FIC 조작.
우리는 최근 제브라 피쉬의 꼬리 지느러미 3 재생 성인에서의 Wnt / 베타 카테닌 신호의 조직 특이 적 기능을 위해 프로브 TETON 시스템을 활용했다. 여기에 설명 된 프로토콜에서 우리는 지느러미 재생의 연구에 특히 제브라 피쉬에 Teton 시스템의 설정 및 사용에 대한 작업 흐름을 설명합니다. 이것은 상세한 안정적인 형질 전환 TetActivator과 TetResponder 라인을 생성하는 방법에 대한 지침 및 배아와 성인 제브라 피쉬의 형질 전환 유전자의 유도를위한 프로토콜을 포함한다. 더욱이, 우리는 성인 핀 저온부 지브라 피쉬의 제조를위한 프로토콜을 포함하여 핀 재생성에 조직 특이 적 유전자 발현의 확인을위한 기술을 설명한다. 또한, 우리는 TetResponder 식의 TetActivator 형질 전환 유전자의 설계, 형질 전환 방법의 선택, 및 검출을위한 고려 사항에 대해 설명합니다. 따라서,이 프로토콜의 전반적인 목표는 청사진 역할을하는 것입니다설정해서 기능성 코스닥 시스템 지브라 피쉬의 관심있는 조직에 적용 할 수있는 조건부 조직 특이 적 유전자 발현을 달성하기위한.
우리는 I-SceI 제한 효소 또는 짧은 유전자 조절 서열 사용하여 안정적인 TetActivator 라인의 TOL2 매개 세대를 허용 TetActivator 벡터 만든 (증강 조각, WEIDINGER 랩 플라스미드 데이터베이스없이 1247;. 그림 1B). 이 구조는 단순 포진 바이러스 VP16의 전이 활성화 도메인 파생 3F [irtTAM2 (3 층)]와 융합 역 구정 리프레 도메인의 M2 돌연변이 변종으로 구성된 TetActivator 카세트가 포함되어 있습니다. 이 공동 발현 동일한 오픈 리딩 프레임으로부터의 형광 단으로 AmCyan 때문에 TetActivator (TETA)의 발현을 용이하게 모니터링 할 수있다; 1 비율 5,6 : P2A 펩타이드는 1에서 분리 된 단백질과 같은 TETA과 AmCyan의 생산을 초래할한다 리보솜 건너 뛰기를, 중재. 구조는 또한 T의 'poylinker 5 포함etActivator 카세트는 종래의 클로닝 방법을 사용하여 관심의 유전자 조절 서열의 삽입을 용이하게한다.
(큰 게놈 영역을 포함하는 박테리아 인공 염색체로 재조합 될 수있다 (BAC), 또한, 우리는 전술 TetActivator 카세트 플러스 카나마이신 선택 카세트 (도 1C. WEIDINGER 랩 플라스미드 데이터베이스 없음 1180)로 이루어진 구조를 작성한 일반적으로 발현 패턴 트랜스 의해 모방 함) 유전자의 개시 코돈으로. 두 구조는 요청시 WEIDINGER 실험실에서 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
성인 제브라 피쉬가 성공적으로 많은 내부 장기와 부속을 재생하는 놀라운 능력을 가지고있다. 관련된 분자 및 세포 메커니즘에 대한 철저한 이해는 유전자의 기능과 신호 전달 경로의 조직 특이 적 분석이 필요합니다. 이 무렵, 코스닥 시스템은 배아와 성인 제브라 피쉬의 시공간으로 제어 유전자 발현을위한 효율적인 도구를 제공합니다. 이 논문에 기술 된 TETON 시스템 구축 및 방법론이 성공적…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 기술 지원을 크리스타 하세, 도리스 웨버와 브리짓 Korte은 감사합니다. WEIDINGER 실험실에서 작업은 도이치 Forschungsgemeinschaft 우리 4223 / 3-1의 보조금 지원, 4223 / 4-1 도이치 먼 대 Kardiologie 오스카 – 라플란드-Stipendium를 통해와 클라우스 – 게오르그 – 싶게 – Sigrid-에 의해 우리 Hengstberger-Forschungsstipendium.
Materials
| Breeding boxes | Aqua Schwarz | AquaBox 1 | |
| Compound fluorescent microscope | e.g. Leica, Zeiss | varies with the manufacturer | to image fluorescent tissue sections |
| Confocal microscope | e.g. Leica, Zeiss | varies with the manufacturer | to image fluorescent tissue sections |
| Cryostat | e.g. Leica, Thermo-Scientific | varies with the manufacturer | for cryosectioning |
| 4’, 6- diamidino-2-phenylinodole (Dapi) | Sigma-Aldrich | D9542 | use 1/5000 in PBS for visualization of nuclei |
| Doxycycline | Sigma-Aldrich | D9891 | prepare stocks in 50% EtOH at 50 mg/ml (97 mM) for TetResponder induction |
| E3 embryo medium | 5 mM NaCl, 0.17 mM KCl, 0.33 mM CaCl2· 2 H2O, 0.33 mM MgSO4·7 H2O, 0.2 ‰ (w/v) methylene blue, pH 6.5 for embryo/larvae husbandry |
||
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | P6148 | 4 % (w/v) paraformaldehyde in PBS, pH 7.5 for fixation |
| 1x Phosphat-buffer saline (PBS) | 1.7 mM KH2PO4, 5.2 mM Na2HPO4, 150 mM NaCl, pH 7.5 | ||
| 1x Phosphat-buffer saline + Tween 20 (PBT) | 1x PBS with 0.1 % Tween 20 | ||
| Superfrost Ultra Plus adhesion microscope slides | Thermo Scientific | 1014356190 | for collection of tissue sections |
| Stereo fluorescent microscope | e.g. Leica, Zeiss | varies with the manufacturer | for fluorescence-based genotyping |
| Thermocycler | e.g. Biorad, Applied Biosystems | varies with the manufacturer | for PCR-based genotyping |
| Tissue freezing medium (TFM) | Triangel Biomedical Sciences | TFM-C | for embedding of tissue samples |
| Tricaine (L-Ethyl-m-amino-benzoate-methane sulfonate/MS-222) | Sigma-Aldrich | E10521 | for anesthesia use at 1 mg/ml in E3 embryo medium |
Referências
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