蛍光タンパク質の発現において<em> Branchiostoma lanceolatum</em>未受精卵へのmRNA注入による
Summary
私たちは、Branchiostomaのlanceolatumの未受精卵母細胞へのmRNA注入後、ここで蛍光タンパク質の堅牢かつ効率的な発現を報告している。この基底脊索動物におけるマイクロインジェクション技術の開発は、in vivoイメージングと遺伝子特異的な操作に含めて、この新たなモデル系で遠大な技術革新のための道を開く。
Abstract
We report here a robust and efficient protocol for the expression of fluorescent proteins after mRNA injection into unfertilized oocytes of the cephalochordate amphioxus, Branchiostoma lanceolatum. We use constructs for membrane and nuclear targeted mCherry and eGFP that have been modified to accommodate amphioxus codon usage and Kozak consensus sequences. We describe the type of injection needles to be used, the immobilization protocol for the unfertilized oocytes, and the overall injection set-up. This technique generates fluorescently labeled embryos, in which the dynamics of cell behaviors during early development can be analyzed using the latest in vivo imaging strategies. The development of a microinjection technique in this amphioxus species will allow live imaging analyses of cell behaviors in the embryo as well as gene-specific manipulations, including gene overexpression and knockdown. Altogether, this protocol will further consolidate the basal chordate amphioxus as an animal model for addressing questions related to the mechanisms of embryonic development and, more importantly, to their evolution.
Introduction
開発中は、単一の細胞は細胞分裂や動きの両方が関与非常に複雑なプロセスで、生物全体を生じさせる。優れた細胞の挙動の力学の基礎となる生物学的原理を理解するために、発生生物学者は、蛍光ベースのインビボイメージング技術を使用し始めている。特定のこのような細胞膜などの細胞の区画のいずれかの蛍光色素での処理により標識することができる、特異性および組織浸透1の欠如によって妨げられアプローチ、または蛍光タンパク質2をコードする外因性mRNAの胚に特異的な導入による。別の技術は、mRNAのような外因性化合物の効率的な送達のために用いることができる。これらには、マイクロインジェクション、エレクトロポレーション、微粒子、リポフェクションおよび形質導入3,4との衝撃が、これらに限定されない。これらのアプローチの全ては、外来性化合物を導入するために使用することができるが胚を開発し、唯一のマイクロインジェクションは、各セル3内にあらかじめ定義されたと正確な量の適用を可能にする。マイクロインジェクション技術は、すべての主要な発達のモデル系4（ 例えば 、ショウジョウバエ、線虫、ゼブラフィッシュ、カエル、マウス）のためだけでなく、発達のメカニズムの進化を理解することを目的とした比較研究のために使用されるものを含むいくつかの代替モデル4、のために記載されている（ 例えば 、イソギンチャク、環形動物ワーム、ウニ、ホヤホヤ、ナメクジウオのナメクジウオ）。
一緒にホヤと脊椎動物で脊索動物門を確立Cephalochordatesは、特に、脊索動物の進化と無脊椎動物の祖先5-8から脊椎動物の多様化を研究するために非常に適したモデルです。ナメクジウオ系統は、脊索動物の進化の過程で非常に初期の発散。 3属（ ブランに細分され、現存cephalochordates、chiostoma、AsymmetronとEpigonichthys）、全体的な解剖学とゲノムアーキテクチャ5-8の両面脊椎動物に似ている。これまでに記載されているcephalochordatesの約30種のうち、5人は発生学的と発達研究の6,9のために用意されていますAsymmetronのlucayanum（バハマのナメクジウオ）、Branchiostoma floridae（フロリダナメクジウオ）、Branchiostomaのlanceolatum（欧州ナメクジウオ）、 Branchiostoma belcheri（中国語ナメクジウオ）とBranchiostoma吸虫 （日本ナメクジウオ）。これらの種の3（B.のlanceolatum、B. belcheriおよびB. japonicumの ）の熟した大人の繁殖期10,11の間にオンデマンド産卵するように誘導することができる。さらに、少なくともBのlanceolatum、効率的な産卵も、それによって研究所のために、この特定のナメクジウオ種がアクセスできるように、人工海水12に誘導することができる自然海水へのアクセス権を持っていないIES。 Bの組み合わせ、 lanceolatum、そのようなマイクロインジェクションなどの効率的な配信方法で胚に便利で信頼性の高いアクセスのため、これまでに13〜15、（B。floridaeおよびB. belcheriの両方で）ナメクジウオで開発された唯一の送達技術は、の開発を可能にします系統tracing-と動的な細胞の挙動に基づくアプローチを含む整体技術の新規スイート。
B.蛍光タンパク質を発現するmRNAの効率的なマイクロインジェクションのためのプロトコルlanceolatum胚 、したがって開発されました。さらに、Bのライブイメージングのための基本的なツールキットを提供するためにlanceolatum胚 、ベクター系は、膜結合および蛍光タンパク質の核発現を可能にするように開発された。膜標的化するための、強化緑色蛍光タンパク質（EGFP）はmCherryをとeGFPの人間HRAS CAAXボックスと核局在化したこと融合させたゼブラフィッシュヒストン2B（H2B）エクソン（ 図1、補足ファイル1）への融合によって得られる。また、Bのタンパク質翻訳を最適化することを目標に、構築物のコザック配列及びコドンは改変されていると使用に適応lanceolatum。まとめると、ここで提示注入法および発現ベクターは、特に、最新の蛍光ベースの生体内イメージング技術を用いて分析し、cephalochordatesための新たな実験的アプローチを生成するための基礎として役立つ。
Protocol
Representative Results
Discussion
この記事では、Bの注入のために、初めて、詳細かつ再現可能なプロトコルを提示lanceolatum卵母細胞、その、後にB. floridae 13,14及びB. belcheri 15は 、このようにしてそのような技術が記載されている第3ナメクジウオ種である。重要なことに、ここで説明するプロトコルは、Bの蛍光タンパク質の生産に適したベクター系の記述を含むインビトロ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、畜産のための「Animalerieサントラルドゥジフ=シュル=イヴェット」による支援を承認したいと思います。この作品は、欧州連合（EU）FP6助成」Embryomics」によってANR助成金」により、マイケル·シューベルトのANR（ANR-09-BLAN-0262から02とANR-11-JSV2-002-01）からの資金によってサポートされていましたANR-ジャン=フランソワ·ニコラとナディーンPeyriérasに10-BLAN-121801のDev-プロセス」。ジョアン·エマニュエルカルバリョは、FCTの博士フェローシップ（SFRH / BD / 2012分の86878）によって賄われている。
ここに記載されたベクターのリクエストは、著者に直接対処することができる。
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Consumables | |||
| 35 mm Petri dishes | Falcon | 353001 | culture-treated |
| Filtration unit (Stericup 1L) | Fisher | W21719 | 0.22 micron filtration |
| Spin-X tubes | Costar | 8160 | 0.22 micron filtration tube |
| Needle storage jar for 1.2 mm diameter capillaries | WPI | E212 | |
| Pasteur Pipettes | 230 mm long | ||
| Aspiration tube | Dutscher | 75056 | |
| Capillaries for injection needles | Sutter | BF 120-94-10 | Borosilicate glass with filament, OD 1.20 mm, ID 0.94 mm, length 10 mm |
| Reagents | |||
| Low-melting agarose | SIGMA | A9414 | |
| Phenol Red | SIGMA | 114537 | |
| Glycerol | SIGMA | G2025 | |
| Poly-L-Lysine hydrobromide | SIGMA | P9155 | |
| H2O Dnase, Rnase-free | Gibco | 10977-035 | |
| mMessage mMachine SP6 Transcription kit | Ambion | AM1340 | mRNA synthesis kit |
| Phenol pH8 | SIGMA | P4557 | |
| 24:1 chloroform:isoamylic alcohol | SIGMA | C0549 | |
| 5:1 phenol pH4.7:chloroform | SIGMA | P1944 | |
| Reef Crystal salts (200 kg) | Europrix | Commercial salts | |
| Equipment | |||
| Fluorescent dissecting scope with 200x magnification | Leica | MZ16F | 25x oculars, DSR and GFP2 filters |
| Micromanipulator | Marzhauzer | M-33 | |
| Injector | Picospritzer | model II or III | |
| Needle puller | Sutter | P97 | heating-filament needle puller |
| Fine forceps | FINE SCIENCE TOOLS GMBH | 11252-30 | Dumont #5 |
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