Summary

sox10의 두개 안면 개발의 시각화 : 단풍 나무 형질 전환 제브라 피쉬의 선은 시간 경과 공 초점 현미경을 사용하여

Published: September 30, 2013
doi:

Summary

실험 데이터의 시각화는 과학계에 결과를 제시하는 핵심 요소가되고있다. 성장하는 배아의 살아있는 시간 경과 기록의 생성은 복잡한 발달 과정의 더 나은 표현과 이해에 기여한다. 이 프로토콜은 제브라 피쉬의 단풍 나무 단백질의 광 변환을 통해 셀 라벨에 대한 단계별 가이드입니다.

Abstract

척추 palatogenesis는 두개골 신경 능선 (CNC) 세포 융합과 얼굴 홍염의 확장 및 두개 안면 골격 성숙의 마이그레이션을 포함하는 고도의 안무와 복잡한 발달 과정이다. 단풍 나무 형질 전환 제브라 피쉬 라인이 생성되었습니다 제브라 피쉬 미각의 특정 지역 sox10에 두개골 신경 능선의 기여를 공부합니다. Sox10함으로써 기존의 염료 또는 기자 mRNA의 주입보다 더 정확한 과정을 라벨 세포를 만드는 신경 능선에 단풍 나무 기자 단백질의 계보 제한을 제공합니다. 단풍 나무는 사진을 활성화 한 후 녹색에서 적색으로 점등하고 가능한 정확하게 세포를 수행 할 수있게 광 변환 단백질이다. sox10 : 단풍 나무 유전자 변형 라인은 하악 요소에 비해 상악에 상승을 제공하고 양막 류 (amniotes)에 얼굴 홍염의 상 동성을 설명 CNC의 세포 집단을 묘사하는 혈통 분석을 수행하는 데 사용되었다. 이 프로토콜은 공정을 설명단풍 나무 제브라 피쉬 배아 : sox10의 라이브 시간 경과 비디오를 생성하는의. 사골 판의 개발은 실용적인 예제가 될 것입니다. 이 프로토콜은 형질 전환 제브라 피쉬의 모든 단풍 나무 또는 유사한 photoconvertible 기자 단백질의 시간 경과 공 촛점 촬영하기에 적용 할 수 있습니다. 또한, 제브라 피쉬 돌연변이있는 두개 안면 구조의 정상 만 아니라 비정상적인없는 발전을 캡처하는 데 사용될 수있다.

Introduction

구강 안면 쪼개진 조각이 1/700-1로, 가장 널리 두개 안면 기형을 나타내고, 000의 배송은 1에 영향을 미쳤다. 초기 배아 두개 안면 개발의 중단은 갈라진 입술과 구개 (CL / P)의 형성으로 이어질 수 있습니다. syndromic 분열에 대한 원인은 크게 표시되어 있지만, 구강 안면 clefting의 nonsyndromic 형태의 유전과 후생 유전 학적 기초는 여전히 2-4를 발견해야합니다. 이러한 기형의 병인 및 발병 기전을 이해하기 위해, 셀룰러 기초 두개 안면 구조의 발달을 규명 할 필요가있다.

모든 척추 동물 종에서 두개골 신경 능선 세포 (CNCC)는 구강 안면 구조의 형성에 기여 인두 아치를 채우는 등의 신경 튜브에서 마이그레이션. 초기 배아 신경 능선 개발 중단 CL / P 5-7를 포함한 두개 안면 기형의 형성으로 이어질 수 있습니다.

광고에제브라 피쉬와 포유류의 두개 안면 개발 (CNCCs는 상동 지역에 거주) 사이의 구조적 유사성에 dition은 유전자 조절 네트워크는 매우 절약됩니다. 또한 CNCCs은 제브라 피쉬에게 CL / P.의 발달과 유전 적 기초 연구를위한 강력한 유기체를 만드는 amniote 종과 제브라 피쉬 8과 같은 방식으로 개발하는 것으로 나타났습니다 그것은 작은 크기, 신속하고 전 자궁 내 배아 발달, 높은 번식 속도 등 많은 장점을 가지고 있습니다. 또한, 배아는 현미경 9에서 복잡한 발달 사건의 관찰에이 의무 만들기, 광학적으로 투명합니다. 그것은 마이그레이션 및 두개골 신경 능선 세포의 분화 연구를위한 이상적인 동물 모델입니다.

단풍 나무 형질 전환 모델 5 : 이전에 출판 된 작품 8, 10, 11, CNCC의 이주 패턴에 확장하는 sox10를 사용하여 상세하게 설명했다. 단풍 나무는 광 변환 단백질입니다 TU사진을 활성화 한 후 녹색에서 빨간색으로 RNS와는 가능한 정확하게 CNCCs를 추적 할 수 있습니다. 이 변환 동안 펩타이드 골격은 변환이 세포가 자신의 최종 목적지 (12)에 추적 할 수있는 의미, 안정 것을 제안, 절단됩니다. sox10의 전사 제어에 단풍 나무로 표지 유전자 변형 라인은 amniote 구개 및 제브라 피쉬의 사골 판은 Y 모양의 융합 솔기 사이 유사하다 frontonasal 돌기 ​​(FNP)와 그 양측 상악 홍염 (MXP)의 융합에 의해 상동 형성되는 것으로 나타났다 종.

다른 응용 중에서도 sox10 : 단풍 나무 형질 전환 지브라 피쉬 모델은 정상 및 비정상 두개 안면 구조의 형성을 보여주기 위해 다양한 개발 단계에 제브라 피쉬 배아의 영상을 생성하는 데 사용 하였다. 세포의 특정 그룹의 광 변환은 가능한 그들의 발달을 추적 할 수있다. craniofac 개발의 라이브 영상을 만들려면이 방법 접근 방식제브라 피쉬의 원점이라 구조는 쉽게 시각적으로 복잡한 발달 과정을 설명하기 위해 제작, 도입된다.

예를 들어 형질 전환 지브라 피쉬 단풍 나무 :이 프로토콜은 sox10있는 사골 플레이트의 정상적인 발전을 이용하여 동영상을 생성하는 이들의 경험을 공유 할 목적으로한다. 이 프로토콜은 더 제브라 피쉬의 뇌 신경 능선 세포에서 파생 된 구조의 시간 경과 비디오를 만들기에 적용 할 수 있습니다.

Protocol

1. 광 변환을위한 배아 컬렉션 저녁에 5 오후 6시 사이에 단풍 나무 형질 전환 제브라 피쉬 : sox10의 최소한 10 쌍을 설정합니다. 다음 날 아침, 분배기를 끌어 정오 경 계란을 수집합니다. 페트리 접시로 전송하고 28.5 ° C의 배양기에 넣어. 약 24 시간 게시물 수정에서 죽은 태아를 제거하여 배양 접시를 청소합니다. 라이트 필드 현미경 및 향상된 녹색 형광 단백질 (EGFP) 필터가 …

Representative Results

sox10의 : 단풍 나무 형질 전환 라인, 이주 및 사후 이주 CNCCs은 형광 녹색 표시되어 있습니다. 녹색 형광 단풍 나무로 표지 CNCC 세포는 내생 sox10의 mRNA 발현 5 요점을 되풀이. 다른 애플리케이션 사이에서,이 동물 모델은 더 CNCC 종속 두개 안면 구조의 발달을 시각화하는데 사용되었다. 특정 구조 또한 두개 안면 기형의 병리학 적 개발, 특히 갈라진 입술과 구개의 정상적…

Discussion

다음은 제브라 피쉬 모델에서 두개 안면 개발의 시각화를위한 새로운 방법이 표시됩니다. sox10 : 단풍 나무 형질 전환 제브라 피쉬 라인이 성공적으로 자세히 CNCC의 이주 패턴을 설명하는 데 사용 된이 모델 생물 5로 사용됩니다.

이전 연구는 세포를 대상으로 같은 눈으로 총 랜드 마크를 사용하고 단풍 나무 mRNA의 주입, 광 변환 분석 또는 광 변환 10, 11, 14, 15 ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는 친절하게 제브라 피쉬 sox10 프로모터 시약을 공유 로버트 켈쉬 감사합니다.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
sox10: kaede transgenic zebrafish line MGH Available via the Liao lab
Petri dishes 100×15 mm BD Falcon 351029
Petri dishes 35 mmx10 mm BD Falcon 351008
Ultrapure Low melting point (LMP) Agarose Invitrogen 15517022
Lab Tek 2 Chamber SlideSystem LabTek 154453
Microloaders 200/pk Fisher E5242956003
Nikon A1R Si Confocal Ti series Nikon No Catalog number
NIS Elements Software AR3.2 64-bit Nikon No Catalog number

References

  1. . Prevalence at Birth of Cleft Lip With or Without Cleft Palate: Data From the International Perinatal Database of Typical Oral Clefts (IPDTOC). Cleft Palate Craniofac. J. 48 (1), 66-81 (2011).
  2. Dixon, M. J., et al. Cleft lip and palate: understanding genetic and environmental influences. Nat. Rev. Genet. 12 (3), 167-178 (2011).
  3. Mangold, E., Ludwig, K. U., Nothen, M. M. Breakthroughs in the genetics of orofacial clefting. Trends Mol. Med. 17 (12), 725-733 (2011).
  4. Kimmel, C. B., Miller, C. T., Moens, C. B. Specification and morphogenesis of the zebrafish larval head skeleton. Dev. Biol. 233 (2), 239-257 (2001).
  5. Dougherty, M., et al. Embryonic Fate Map of First Pharyngeal Arch Structures in the sox10: kaede Zebrafish Transgenic Model. J. Craniofac. Surg. 23 (5), 1333-1337 (2012).
  6. Trainor, P. A., Krumlauf, R. Hox genes, neural crest cells and branchial arch patterning. Curr. Opin. Cell Biol. 13 (6), 698-705 (2001).
  7. Schilling, T. F., Kimmel, C. B. Segment and cell type lineage restrictions during pharyngeal arch development in the zebrafish embryo. Development. 120 (3), 483-494 (1994).
  8. Swartz, M. E., et al. Examination of a palatogenic gene program in zebrafish. Dev. Dyn. 240 (9), 2204-2220 (2011).
  9. McCollum, C. W., et al. Developmental toxicity screening in zebrafish. Birth Defects Res. C. Embryo Today. 93 (2), 67-114 (2011).
  10. Wada, N., et al. Hedgehog signaling is required for cranial neural crest morphogenesis and chondrogenesis at the midline in the zebrafish skull. Development. 132 (17), 3977-3988 (2005).
  11. Eberhart, J. K., et al. Early Hedgehog signaling from neural to oral epithelium organizes anterior craniofacial development. Development. 133 (6), 1069-1077 (2006).
  12. Ando, R., et al. An optical marker based on the UV-induced green-to-red photoconversion of a fluorescent protein. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 99 (20), 12651-12656 (2002).
  13. Kimmel, C. B., et al. Stages of embryonic development of the zebrafish. Dev. Dyn. 203 (3), 253-310 (1993).
  14. Kawakami, A., et al. The zebrafish-secreted matrix protein you/scube2 is implicated in long-range regulation of hedgehog signaling. Curr. Biol. 15 (5), 480-488 (2005).
  15. Lombardo, V. A., Sporbert, A., Abdelilah-Seyfried, S. Cell tracking using photoconvertible proteins during zebrafish development. J. Vis. Exp. (67), e4350 (2012).
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Cite This Article
Gfrerer, L., Dougherty, M., Liao, E. C. Visualization of Craniofacial Development in the sox10: kaede Transgenic Zebrafish Line Using Time-lapse Confocal Microscopy. J. Vis. Exp. (79), e50525, doi:10.3791/50525 (2013).

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