Summary

心脏分化的表观遗传调控胚胎干细胞和组织

Published: June 03, 2016
doi:

Summary

基因转录的微调调控underlies胚胎细胞命运决定。在此,我们描述了用于研究干细胞和小鼠胚胎的心脏发育的两个心脏分化的表观遗传调控染色质免疫沉淀测定法。

Abstract

具体的基因转录是一个重要的生物学过程,在胚胎发育过程中underlies细胞命运决定。生物过程是通过其结合基因组的调节区,包括增强子和心组成的基因的启动子的转录因子介导的。的DNA是围绕经受化学修饰组蛋白包裹。组蛋白的修饰进一步导致压抑,激活或​​泰然自若的基因转录,从而使基因转录微调调控的另一个层次。胚胎干细胞(ES细胞)概括胚状体( ,细胞聚集体)内,或在2D培养心脏发育的早期步骤。它们提供原则上足够的材料为染色质免疫沉淀(ChIP),一个技术广泛用于鉴定基因的调节区。此外,人ES细胞代表心脏发生的人类细胞的模型。在发育的后期阶段,小鼠胚胎组织允许调查测定细胞特性所需的特定后生景观。在此,我们描述然后进行PCR或使用胚胎干细胞,胚状体和心肌特异性胚胎地区的ChIP测序沉淀,顺序芯片的协议。这些协议允许调查心脏基因转录的表观遗传调控。

Introduction

心脏是要形成的第一器官,并成为在胚胎功能。的心脏是从来自第一和第二胚胎心脏字段1出现许多细胞谱系建造。从受精后的囊胚阶段到心脏形,胚胎细胞具有从而使许多细胞命运的决定。基因转录是在时间和空间依赖性管制,是胚胎发育过程中underlies细胞命运决定的关键生物过程。这样的方法是由基因组,包括增强子和心组成的基因的启动子中的绑定调节区特异性转录因子介导的。的DNA是围绕经受修饰例如乙酰化,甲基化,泛素化和/或磷酸化组蛋白包裹。组蛋白修饰导致取决于压抑,活化或蓄势基因转录在其上的组蛋白的赖氨酸残基被修饰2。

jove_content“>染色质免疫沉淀(芯片)已经成立年前3,是目前最广泛使用的技术,以确定任何修饰组蛋白或转录因子4。随着组蛋白或转录因子的免疫目标,结合的DNA可或者通过聚合酶链式反应(PCR)扩增或测序。芯片有技术上克服更具挑战性凝胶阻滞测定法5。然而芯片不意味着直接的转录因子的DNA,凝胶阻滞分析的优点的结合。在另一方面,沉淀结合DNA测序已开通的基因调节的新的全基因组的角度。

胚胎干细胞(ES细胞)的胚状体中的概括( ,细胞聚集),或在二维培养心脏发育6的早期步骤,并在原则上足够的材料芯片提供。此外,人ES细胞分别表示Ca人细胞模型rdiogenesis虽然他们的心源性潜力取决于它们的表观遗传签名7。在开发的后期阶段,小鼠胚胎组织允许调查测定细胞特性所需的特定后生景观。然而,基因组在一个时间和细胞类型特异性方式8转录。基因转录的表观遗传调控具有局部区域内进行研究。在此,我们描述接着用胚胎干细胞,胚状体和心肌特异性胚胎地区PCR或测序沉淀,顺序芯片的协议。这些协议允许调查心脏基因转录的表观遗传调控。

Protocol

1. DNA-蛋白质交联从ES细胞和胚胎的心脏组织中产生的固定在15ml管中收获-ES细胞(2×10 6个细胞进行常规的ChIP,2×10 5个细胞的微芯片),胚状体(EB)从E9.5小鼠胚胎解剖(房室管,使用在PBS中的1%甲醛细胞或胚胎组织中透PB2缓冲器流出道和心室)。放置在轨道摇床管在室温下以60rpm的速度恰好10分钟。 通过加入甘氨酸至125毫的终浓度停止交联反应,并在60 rpm的速度孵…

Representative Results

图1A首先说明了DNA结合珠和使用不同尺寸(1kb梯)的DNA质量控制的准备。 0NE,珠子2和2.5体积(1至3)加入到样品中纯化高和低分子量大小的DNA片段的一个卷。 图1 B,C,D是从分别从小鼠ES细胞,胚状体或心脏胚胎区域(池25 E9.5心室)萃取整个声振的DNA的DNA凝胶的典型例子。 <p class="jove_content" fo:keep…

Discussion

表观遗传学已成为发育生物学研究的一个重要领域。如何遗传程序在胚胎细胞被激活以允许细胞胚胎谱系中获取的特定身份已经长时间为发育生物学家的一个关键问题。

芯片具有在过去几年内被广泛使用,并结合到DNA测序按照测序分辨率的改善。这已成为以在基因组中广泛依赖性进行调查细胞或特定的胚胎和成年组织的后生景观的强大技术。芯片分析缓冲和超声条件得到极?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors acknowledge funding agencies, the IMI StemBANCC European community programme, the leducq Foundation (SHAPEHEART) and the Agence Nationale de la Recherche (Genopath)

Materials

Formaldehyde  Sigma F8775 Cell Fixation 
Glycine Sigma G8898 Cross-link stop
Aprotinin Fluka 10820 Proteases inhibitor
Leupeptin hemisulfate Sigma L2882 Proteases inhibitor
PMSF Sigma P7626 Proteases inhibitor
Protein A magnetic beads  Life technologies 10001D Immunoprecipitation
SPRI magnetic beads Thermo Scientific 15002-01 DNA purification
Proteinase K Life technologies 25530-015 Protein digestion 
DNA BR standard  Life technologies Q32850 Calibration range 
Syber green Molecular Probes S-11484 DNA quantification
TE buffer  Invitrogen P7589 DNA quantification
PBX 1X Life technologies 14190-094 Washing
DNase RNase free water Life technologies 10977-035 Dilution
Axygen tube Axygen MCT-175-C ChIP purifiction
Antibody  Company Reference ChIP concentration
H3K27ac Abcam ab4729 3 µg for ESC and EBs, 1 µg for tissues
H3K4me1 Diagenode C15410194 (pAb-194-050) 3 µg for ESC and EBs, 1 µg for tissues
H3K36me3 Diagenode C15410058 (pAb-058-050) 3 µg for ESC and EBs, 1 µg for tissues
H3K9me2 Diagenode C15410060 (pAb-060-050) 3 µg for ESC and EBs, 1 µg for tissues
H3K4me3 Diagenode C15410030 (pAb-030-050) 3 µg for ESC and EBs, 1 µg for tissues
H3K27me3 Diagenode C15410069 (pAb-069-050) 3 µg for ESC and EBs, 1 µg for tissues

Referências

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Citar este artigo
Jebeniani, I., Leschik, J., Puceat, M. Epigenetic Regulation of Cardiac Differentiation of Embryonic Stem Cells and Tissues. J. Vis. Exp. (112), e53874, doi:10.3791/53874 (2016).

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