Transkriptom Profilieren<em> In-Vivo</em> Produziert Bovine Präimplantationsembryonen Mit Zwei-Farben-Microarray-Plattform
Summary
Microarray technology allows quantitative measurement and gene expression profiling of transcripts on a genome-wide basis. Therefore, this protocol provides an optimized technical procedure in a two-color custom made bovine array using Day 7 bovine embryos to demonstrate the feasibility of using low amount of total RNA.
Abstract
Early embryonic loss is a large contributor to infertility in cattle. Moreover, bovine becomes an interesting model to study human preimplantation embryo development due to their similar developmental process. Although genetic factors are known to affect early embryonic development, the discovery of such factors has been a serious challenge. Microarray technology allows quantitative measurement and gene expression profiling of transcript levels on a genome-wide basis. One of the main decisions that have to be made when planning a microarray experiment is whether to use a one- or two-color approach. Two-color design increases technical replication, minimizes variability, improves sensitivity and accuracy as well as allows having loop designs, defining the common reference samples. Although microarray is a powerful biological tool, there are potential pitfalls that can attenuate its power. Hence, in this technical paper we demonstrate an optimized protocol for RNA extraction, amplification, labeling, hybridization of the labeled amplified RNA to the array, array scanning and data analysis using the two-color analysis strategy.
Introduction
Frühe embryonale Verlust in hoher produzierenden Milchkühe ist eine der größten Herausforderungen in der Milchindustrie 1, 2. Bovine hat sich ein interessantes Modell menschlichen preimplantation Embryoentwicklung zu studieren aufgrund ihrer ähnlichen Entwicklungsprozess 3, 4. Jedoch ist mehr Forschung erforderlich besseres Verständnis über Gene in bovinen frühen Embryonalentwicklung beteiligt zu haben.
Nach zwanzig Jahren seit Technologie der ersten Microarray 1995 entwickelte 5, 6 die Entwicklung anspruchsvollerer Sonde Herstellungstechnologie reduziert Druckfehler und Variabilität von Array – Chips innerhalb und zwischen verschiedenen Microarray – Plattformen. Verbesserte Mikroarray – Technologie führte zu einer weit Anwendung dieser Technologie in der klinischen Forschung 7 und in jüngster Zeit in frühen Embryos quality Bewertung 8.
Die große Menge an benötigten Materialien für Microarray-Technologie ist der Hauptgrund, warum der Microarray-Technologie zunächst eine Reihe von Forschungsgebieten wie der frühen Embryonalentwicklung zu betreten gescheitert. In jüngerer Zeit wurden Verfahren RNA – Amplifikation verbessert RNA linear zu amplifizieren bis 9 Mikrogramm Ebene von Unter Nanogramm- Ausgangs – RNA – Material. Es gibt mehrere kommerzielle RNA Amplifizierung Kits auf dem Markt erhältlich; jedoch sind die immer beliebter gut entwickelten Kits im Zusammenhang mit Ribo-Einzel Primer isothermen Amplifikation 10 und T7 – Promotor 11 Methoden angetrieben. Die beliebtesten Antisense – RNA – Amplifikation verwendet de – vitro – Transkription mit einem Primer Oligo – dT – Verknüpfung mit einem T7 – Promotor am 5' – Ende 12. Diese Technologie ermöglicht es, das Beste aus repräsentativen Antisense-Transkripte nach linearer Verstärkung f Aufrechterhaltungoder Arrays Hybridisierung 13. Dieses Verfahren wurde angepasst Picogramm Ebene der Gesamt – RNA aus Rinderembryo 8 extrahiert zu amplifizieren.
Universal – Linkage System (ULS) ist das Markierungsverfahren , die direkt die DNA oder RNA verstärkt mit Platin-gebundenen Fluoreszenzfarbstoff entweder Cyanine 547 oder Cyanine 647, durch eine koordinative Bindung an N7 – Position von Guanin 14 bildet enthält. Diese Methode wurde in Embryonen Forschung angepasst stabiler amplifizierten aRNA ohne Modifikation zu erzeugen im Vergleich zu dem aminoallyl modifizierten aRNA durch enzymatische Verfahren 15 erzeugt. Sowohl Einzel- als Farbstoff und zwei Farbstoffe Markierungsverfahren wurden mit Universal Linkage System in Microarray angepasst. Eine große Microarray – Vergleiche Studie war , dass es eine gute Korrelation der Datenqualität ist zwischen den Ein- und Zwei-Farben – Array – Plattformen 6.
Vor kurzem beide T7-Promotor-Laufwerkn – Antisense – RNA – Amplifikation und ULS Markierungsverfahren wurden eine zuverlässigere Protokoll bereitzustellen entwickelt eine ausreichende Menge von hoher Qualität zu erzeugen , gekennzeichnet aRNA Materialien für Mikroarray – Hybridisierungs 8, 16. Daher stellt diese Studie ein Protokoll in Zweifarb-Mikroarray mit Tag 7 Rinderembryonen als Beispiel beteiligt einige der wichtigen Schritte von der RNA-Extraktion bis zur Datenanalyse zu demonstrieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das erste Problem, Microarray-Analyse unter Verwendung von Tag 7 Rinderembryonen durchzuführen, ist nicht ausreichende Mengen an qualitativ hochwertigen RNA immer Genexpression für das Studium. Traditionellen Phenol / Chloroform-RNA-Extraktion und Ethanol-Fällungsverfahren ist nicht für den Tag 7 Embryonen empfohlen, was zu einer geringen Ausbeute und mögliche Überbleibsel phenol inhibierende RNA-Amplifikationsreaktion. Stattdessen wird eine Standard-Spalte-basierte Methode ist besser Gesamt-RNA zu isolieren und d…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Research supported by Alberta Livestock and Meat Agency, Alberta Innovates – BioSolutions, Alberta Milk, and Livestock Research Branch, Alberta Agriculture and Forestry.
Materials
| PicoPure RNA Isolation Kit | Applied Biosystems | KIT0204 | |
| RNase-Free DNase Set (50) | Qiagen | 79254 | |
| Agilent RNA 6000 Pico Kit | Agilent Technologies | 5067-1513 | |
| Arcturus RiboAmp HS PLUS Kit | Applied Biosystems | KIT0505 | |
| 2100 Bioanalyzer Instruments | Agilent Technologies | G2940CA | |
| RNA Screen Tape | Agilent Technologies | 5067-5576 | |
| ULS Fluorescent Labeling Kit | Kreatech Diagnostics | EA-021 | |
| Custom Gene Expression Microarrays | Agilent Technologies | G2514F | |
| Agilent Gene Expression wash buffer 1 | Agilent Technologies | Part #5188-5325 | |
| Agilent Gene Expression wash buffer 2 | Agilent Technologies | Part #5188-5326 | |
| 2X Hi-RPM Hybridization buffer | Agilent Technologies | Part #5190-0403 | |
| 25X Fragment buffer | Agilent Technologies | Part #5185-5974 | |
| 10X GE Blocking Agent | Agilent Technologies | Part #5188-5281 | |
| Stabilization and drying solution | Agilent Technologies | Part #5185-5979 | |
| Gasket slides enabled by Agilent SureHyb techonolgy | Agilent Technologies | G2524-60012 | Pack of 20 gasket slides, 4 microarrays/slide |
| Two-Color RNA Spike-In Kit | Agilent Technologies | Cat# 5188-5279 | |
| GenePix 4000B array scanner | Molecular Devices | GENEPIX 4000B-U | |
| Ozone Free Box | BioTray | OFB_100x200 | |
| GAL file | Agilent Technologies | – |
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