단백질 삭제의 유도를 통해<em> 자궁 내</em> 일렉트로는 형질 전환 모델에서 신경 세포의 마이그레이션에 적자를 정의하려면
Summary
Neuron migration is regulated by numerous cell autonomous and non-cell autonomous factors. This protocol shows how in utero electroporation can be used to determine whether a phenotype in a transgenic mouse is due to disruption of a cell intrinsic mechanism or impairment of interaction between the neuron and its environment.
Abstract
트랜스 제닉 마우스 라인 치운다 된 LOX 시스템을 사용하여 유전자 결실은 단백질의 기능을 연구하는데 사용되는 강력한 툴이다. 그러나, 매우 구체적인 Cre 호텔 모델을 제외하고, 조직 또는 세포 인구에 걸쳐 단백질의 삭제는 종종 여러 상호 작용 메커니즘에 의한 복잡한 표현형에 연결됩니다. 문제, 또는 해당 셀의 환경 손상으로부터 초래 비 자율기구 셀로부터 셀로의 극한이다 자율 셀기구의 파괴로부터 표현형 결과를 분별하기 어려운 될 수 있는지 여부를 결정하는 단계. 자궁 전기에서, 생체 맥락에서 단백질의 기능에 대한 통찰력을 얻으려면 (IUE)가 개발 피질 또는 다른 선택 뇌 영역 내 세포의 작은 하위 집합 유전자 삭제를 할 수 있습니다. IUE는 지느러미 telencephalon, 중간 telencephalon, 해마, 또는 신경절 예하을 포함한 뇌의 특정 영역을 대상으로하는 데 사용할 수 있습니다. 이 관찰 O를 용이하게건강한 환경의 컨텍스트에서 자율적 셀 유전자 결실의 결과 F. 이 프로토콜의 목적은 IUE 단백질 결실 셀 자율 및 비 – 셀 자율 효과 구별 중시, floxed 트랜스 제닉 마우스 선에서 방사상 이동의 결함을 분석하는 방법을 보여주는 것이다. 뇌 발달에 단백질 기능에 한정된 세포 집단에서 IUE 매개 유전자 결실 대 전체 피질 내의 유전자 결실로 인한 표현형,보다 정밀한 분리하여 비교함으로써 어느 기술을 이용하여보다 더 얻을 수있다.
Introduction
레이디 얼 이주 초기 대뇌 피질의 개발에 중심 과정이다. 여기에는 올바른 유사 분열 출구 및 신경 분화, 세포 극성 골격 역학과 막 관통 수용체의 발현의 조절뿐만 아니라 반경 폐해 지지체의 형성과 같은 비 세포 자율 요소와 같은 셀 자율 다양한 요인에 의존 철새지도의 분비 1-3 분자. 이러한 메커니즘의 임의의 중단 때문에 복잡하고 어려운 과정이 될 수있는 이주에서의 결함의 근본 원인을 판정하는, 트랜스 제닉 마우스 모델 4-8 신경 마이그레이션을 방해 할 수있다. 자궁 전기 (IUE) 보체 간소화하는데 사용될 수있다 이에 따라 유전자 녹아웃 모델의 표현형과의 해석은 반경 마이그레이션 7,9-11에 필요한 중요한 메커니즘을 해명.
자궁 내에서 전기 천공 (IUE)가 프로세스되는 플라스미드에 의해 carryi 관심의 유전자와 기자 모두 ng를하는 것은 마우스 나 쥐 태아의 뇌의 뇌실에 주입 한 후 전류 12 ~ 14의 사용을 통해 심실을 안감 세포로 그려집니다. 이 연구자가 또는 개발 또는 electroporation하여 신경 세포의 기능에 대한 관심이 유전자의 규제 아래의 효과를 분석 할 수 있습니다. IUE 다음, 두뇌는 면역 조직 화학 7,9-11, 전기 생리학 (15) 또는 세포 배양 (16, 17)에 대해 처리 할 수 있습니다. IUE의 주요 이점은 유전자 발현이 고도로 특이 조작 할 수있게된다. 또한, IUE는 지시 전류 (그림 2)을 통해 개발 뇌의 특정 영역을 대상으로하는 데 사용할 수 있습니다. IUE 또한 다양한 프로모터 플라스미드 또는 활성화 시스템의 제어하에 유전자를 운반하는 플라스미드의 주입을 통해 특정 세포 타입을 표적하는 데 사용할 수 10,18-21 (테트라 사이클린 유도 유전자 발현은 예이다).
> IUE가 치운다 훈제 연어 매개 유전자 절제 시스템 7-9,11,22와 함께 사용될 수있다 jove_content는 ". Cre 호텔 단백질의 메시지를 인코딩하는 유전자를 포함하는 플라스미드 floxed 대립 유전자 배아 동형 접합체 (에 electroporation 수 하는 유전자 또는 특정 DNA 영역은 Cre 호텔 중재 DNA 재조합에 대한 두 가지에 loxP 사이트)에 의해 측면에 있습니다. Cre 호텔은 다음 구체적으로 electroporation하여 신경 전구체에 대한 관심의 유전자의 재조합을 유도 할 것이다,의 floxed allele.The 효과를 노크 아웃을 생성 신경 영동 개별 뉴런 내 개발 단백질 분해 후 연구 될 수있다. Cre 호텔의 일렉트로 그대로지지 환경을 떠나는 영향 세포의 작은 집단에서 재조합을 유도한다. 반대로, 특정 세포 유형의 제어하에 Cre 호텔의 조직 특이 적 발현 프로모터, 조직 전체에 걸쳐 발생 모두 마이그레이션 neuroblasts 및 주변 환경의 영향을받을 수있다. 따라서, 그렇게 jux이 두 가지 방법의 taposition은 주어진 마이그레이션 결함이 자율적 또는 셀이 아닌 자율적 인 메커니즘을 세포에 의한인지 여부를 확인 할 수 있습니다. 두 실험 시스템의 결함 마이그레이션이 제안 셀 자치기구에서 관찰 된 표현형 결과 그; 조직 특이 Cre 호텔 모델에서 결함이 이주 Cre 호텔의 전기 다음 정상 마이그레이션은 관심의 유전자가 아닌 세포 자율 메커니즘을 통해 작동하고 있음을 나타냅니다.또한 IUE 녹아웃 동물 7,9,10 전위에 작용하는 유전자를 구조 electroporating하여 실험을 수행하는 데 사용될 수있다. 예를 들어, 연구자는 다운 스트림 대상을 electroporating 및 마이그레이션 결함이 일렉트릭 뉴런에서 해결 여부를 결정하여 형질 전환 모델의 마이그레이션 표현형을 구출하려고 시도 할 수 있습니다. 이것은 성공적인 구조 정상적인 마이그레이션 SPE에서 단백질 발현을 조작함으로써 복원 될 수 있음을 나타낸다 추가적인 이점을 갖는다cific 뉴런, 주위 환경이 여전히 표적 유전자 결핍에도. 다시,이 방법은 더 많은 시간과 불량 메커니즘 자율 셀인지 여부를 판단하는 추가적인 이점과 함께, 트랜스 제닉 라인들을 교차하거나 발생보다 비용 효과적이다.
IUE는 노크 배아 (그림 4C)에 리포터 플라스미드의 전기를 통해 신경 세포 마이그레이션을 추적하는 데 사용할 수 있습니다. 수술시 심실 안감에만 뉴런 17 일렉트로됨에 IUE는 생체 내에서, 형태의 시각화 이점과 특정 시간에 태어난 뉴런을 수행하는데 사용될 수있다.
마지막으로, 이러한 내측 등쪽 telencephalon, 해마 신경절 또는 융기 (도 2)와 같은 뇌 영역을 대상 IUE를 사용하는 것이 가능하다. 이는 연구자에게 합병증 결과 특정 영역에서 독립적 유전자 기능을 연구 할 수있는 능력을 준다이웃 구조에서 단백질 분해에서 보내고.
망막 모세포종 단백질 (pRb와는), P107과 P130은 포켓 단백질 가족을 포함하고 잘 세포주기 출구의 규제를 설정됩니다. 그러나, 이들 단백질은 또한 신경 발달의 세포주기 독립적 양태를 조절한다는 증거가 증가하고있다. 우리는 앞에서 설명한 것처럼, pRb와 및 P107은 모두 접선 4,23 및 방사형 마이그레이션 6에 중요한 역할을한다. 여기, 우리는 유전자 변형 모델에 Cre 호텔의 자궁 전기에서의 사용을 예시하는 신경 마이그레이션 6 포켓 단백질 가족 PRB 할당과 P107의 역할을 보여줍니다. 요약하면, IUE 유전자 삭제 (또는 과발현)의 셀 자치 효과를 분석하는 강력한 방법을 제공합니다. 모델을 노크 특정 조직과 함께 사용하면 IUE 신경 마이그레이션을 제어 메커니즘에 관한 추가 정보를 제공 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
자궁의 electroporations에서 수행의 기본 과제의 두 배 치사 및 2) electroporations 사이의 변동성을 감소 방지) 일 수 있습니다. 무딘 바늘 배아에 더 손상을 입힌다으로 사멸을 방지하는 가장 중요한 요소 중 하나는, 바늘 품질이다. 바늘을 절단 할 때에는 여전히 발 패들 (그림 1J)의 펌프 다음 나타나는 유체의 0.1 ~ 0.2 μL의 볼 방울을 허용하면서, 가능한 한 오랫동안 팁을 유지. 바늘이…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are indebted to Pierre Mattar and Freda Miller for their assistance with the in utero electroporation and to Noel Ghanem and Bensun Fong for creating diagrams. We thank Linda Jui and Jason G. MacLaurin for excellent technical assistance. Equipment was supported by the Centre for Stroke Recovery.
This work was supported by a scholarship from HSFO and OGS to D.S.S. and a CIHR grant to R.S.S.
Materials
| Table 1: Equipment and Materials | ||||
| Product Name | Company | Catalog Number | Description | |
| ECM 830 Square Wave Electroporator | BTX Harvard Apparatus | 45-0052 | Electroporator only – buy cables separately (45-0204) | |
| 1250FS Footswitch for ECM 830 | BTX Harvard Apparatus | 45-0211 | Foot paddle is necessary for hands-free electroporation | |
| Tweezertrodes | BTX Harvard Apparatus | 45-0489 (5mm) 45-0488 (7mm) | Platinum forcep style electrodes | |
| Femtojet | Eppendorf | 920010504 | Microinjector | |
| Griphead 0 | Eppendorf | 920007414 | Holds the pulled needle | |
| Universal Capillary Holder | Eppendorf | 920007392 | Connects griphead to tube | |
| Injection Tube | Eppendorf | 920007431 | Connects capillary holder to Femtojet | |
| Foot Control | Eppendorf | 920005098 | Foot paddle for hands-free injection | |
| Microloader Tips | Eppendorf | 930001007 | Tips for loading the pulled capillary tubes | |
| Plasmid Mega Kit | Qiagen | 12181 | 5 QIAGEN-tip 2500, Reagents, Buffers | |
| Fast Green FCF | Sigma-Aldrich | F7252-5G | Non-toxic dye | |
| Extra Fine Bonn Scissors | Fine Science Tools | 14084-08 | For trimming the needles | |
| Bonn Strabismus Scissors | Fine Science Tools | 14084-09 | ||
| Graefe Forceps | Fine Science Tools | 11050-10 | Straight | |
| Colibri Retractors | Fine Science Tools | 17000-03 | ||
| Stapler | Fine Science Tools | 12031-07 | For 7mm clips | |
| Castroviejo Needle Holder | Medical Tools | SNH-6737 | Straight, with lock | |
| Needle Puller | Narishige | PC-10 | For pulling microcappillaries | |
| Microcapillaries | Drummond | 1-000-800 | 0.4 mm inner diameter glass capillary tubes | |
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