Polikistik Böbrek Hastalığı Olası Zebra balığı Modeli: demonte<em> Wnt5a</em> Zebra balığı Böbrekler Kistler Nedenler
Summary
We describe a method of generating a possible zebrafish model of polycystic kidney disease. We used Tg(wt1b:GFP) fish to visualize kidney structure. Knockdown of wnt5a was by morpholino injection. Pronephric cyst formation after wnt5a knockdown was observed in this GFP transgenic zebrafish.
Abstract
Polycystic kidney disease (PKD) is one of the most common causes of end-stage kidney disease, a devastating disease for which there is no cure. The molecular mechanisms leading to cyst formation in PKD remain somewhat unclear, but many genes are thought to be involved. Wnt5a is a non-canonical glycoprotein that regulates a wide range of developmental processes. Wnt5a works through the planar cell polarity (PCP) pathway that regulates oriented cell division during renal tubular cell elongation. Defects of the PCP pathway have been found to cause kidney cyst formation. Our paper describes a method for developing a zebrafish cystic kidney disease model by knockdown of the wnt5a gene with wnt5a antisense morpholino (MO) oligonucleotides. Tg(wt1b:GFP) transgenic zebrafish were used to visualize kidney structure and kidney cysts following wnt5a knockdown. Two distinct antisense MOs (AUG – and splice-site) were used and both resulted in curly tail down phenotype and cyst formation after wnt5a knockdown. Injection of mouse Wnt5a mRNA, resistant to the MOs due to a difference in primary base pair structure, rescued the abnormal phenotype, demonstrating that the phenotype was not due to “off-target” effects of the morpholino. This work supports the validity of using a zebrafish model to study wnt5a function in the kidney.
Introduction
Balığı (Danio rerio) embriyo yaygın böbrek gelişim ve polikistik böbrek hastalığı çalışmak için bir model olarak kullanılmıştır. Orada bir hayvan modeli olarak zebrafish kullanarak pek çok avantajı vardır: genetik etkileşimlerin incelenmesinde fizibilite protein demonte için antisens morpholinos (MO) kullanma yeteneği fırsat hızlı bir şekilde embriyo sayıda tahlil edilmesi ve organ fenotipleri görüntüleme kolaylığı larva 1 yaşayan. pronephros omurgalılarda geliştirmek için ilk böbrek ve larva zebrafish 2 işlevseldir. zebra balığı pronephros yapısının memeli metanephros nispeten basit karşılaştırıldığında, üçüncü ve son böbrek, memelilerde geliştirmektir. nefron zor tek nefron yapısını gözlemlemek için yapım, 500,000-1,000,000 nefron 3,4 ve yaklaşık 13.000 nefron 5 olan her bir fare böbrek arasındaki içeren her insan böbreği ile, böbrek çalışma birimi in insan ya da fare böbrekler. zebra balığı iki nefron vardır ve her zebra balığı nefron glomerülleri ve fareler ve insanlarda 6 ve benzeri özelleştirilmiş böbrek hücre tiplerinin tübüllerde bulunan tüm ana bileşenleri içerir. Kapalı bir sistem 7 çünkü böyle Xenopus gibi diğer omurgalı modellere göre, zebra balığı nefron daha yakından memeli nefron benzer.
Son yıllarda, zebra balığı genom genetik araçlar, geniş mutan kaynakları ve zebra balığı modelleri transgenik raportör hatları koleksiyonları geniş giriş sağlayan dizilenmiştir. 12-72 saat sonra döllenme (hpf) arasında Zebra balığı pronephros formları şeffaf embriyolar kolayca görülebilir. Wilm tümörü proteini WT1 böbrek gelişimi için önemli bir faktördür. Wt1b promoteri Tg kontrolü altında yeşil floresan protein (GFP) ifade eden transjenik zebrabalıkları hatları (wt1b GFP) GFP Expre göstermektedirsalgılanması, özellikle 17 hpf 8 başlayarak, Zebra balığı embriyolarının Pronephric bölgelerde yer. Nefronofitizi (NPHP), otozomal resesif kistik böbrek hastalığı, NPHP genlerinin 9 mutasyonlar neden olur. (Wt1b GFP) morfolino tarafından demonte NPHP4 Tg kist oluşumuna yol açtı. Balık 10 Bu nedenle, bu transjenik balık böbrek gelişimi esnasında böbrek yapıları ve kist oluşumunun gözlenmesi için uygun bir modeldir. Daha da önemlisi, böbrek gelişim modülatörlerinin etkisi, zaman ve iş gücü verimli bir şekilde, bu suşu kullanılarak incelenebilir.
Gen modülasyonu sonrası böbrek kist oluşumuna görselleştirmek için bir model olarak, balık: Bizim kağıt Tg (GFP wt1b) kullanımını tarif etmektedir. Biz zebrafish Wnt5a geni yıkmak için başlangıç ve bağlayıcı sitesi, anti-duyu MOS kullanılır. Wnt5a çeşitli organ ve hücre sonrası gelişiminde önemli bir rol oynar, Wnt ailesinin bir kanonik salgılanan bir glikoprotein olup,Fonksiyon 11. Wnt5a renal tübüler uzama esnasında yönlendirilmiş hücre bölünmesi bir rol oynadığı tespit edilmiştir düzlemsel hücre polarite (PCP) yol da dahil olmak üzere olmayan doğal Wnt yollar üzerinden çalışır. Wnt5a, bundan başka Vangl2 stabilite 12 teşvik VANGL düzlemsel hücre kutup protein 2 (Vangl2) ile bir kompleks oluşturarak Wnt5a sinyal çeviren tirozin kinaz benzeri reseptör (Ryk) ile bir kompleks oluşturarak Wnt / PCP yolu düzenler. PCP yolunda kusurlar rastgele hücre bölünmesi sonucu ve böbrek kist oluşumuna neden olabilir. Wnt5a demonte aşağıdaki böbrek kist oluşumunu gözlemlemek için Zebra balığı çizgi: Biz Tg (GFP wt1b) kullanılır. Tg (wt1b: GFP) Zebra balığı modeli canlı görüntüleme ve böbrek yapısının zamanında gözlem izin verir. Wnt5a demonte sonra, böbrek kist oluşumu 24 hpf başlayan bulundu; 72 hpf, kistler glomeruli ve proksimal tübüllerde bulunamadı. Bu yöntem aynı zamanda s kullanılabilirböbrek kist oluşumuna neden olabilir creen diğer genler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Polikistik böbrek hastalığı (PKD) insanlarda son dönem böbrek hastalığının önde gelen nedenlerinden biridir ve ilerici kist oluşumu, böbrek genişlemesi, ve anormal tübül geliştirme 14 ile karakterizedir. Otozomal dominant PKD (polikistik böbrek), genetik hastalık olan ya PKD1 mutasyonu, polikistin-1 (PC1) veya PKD2 kodlayan polikistin-2 (PC2) kodlayan, polikistik böbrek sonuçlanır. Diğer birçok gen, birincil cilium bulunan proteinleri kodlayan özellikle, böbrek kist gelişimi dahil o…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser (LH DK093625 ve DK069909 ve DK047757 JHL için) NIH tarafından desteklenen ve VA (Başarı Ödülü JHL için I01BX000820). Biz gerekli desteği sağlamak için Pennsylvania Zebra balığı Core Üniversitesi'nden Dr. Michael Paketi ve Dr Jie He teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| 0.5% Phenol-Red | Sigma | P0290 | Color indicator for injection |
| Morpholino | Genn Tools, LLC | (customized) | Customized designed to the gene of interest |
| Pre-pulled needle | Tritech Research | MINJ-PP | If large amount of needle is required, you can also purchase a needle puller and prepare the needle in the lab |
| T7 mMessage Kit | Ambion | 1344 | For in vitro transcription to make capped mRNA for rescue experiment |
| N-Phenylthiourea | Sigma | P7629 | For prevention of melanization |
| Tricaine | Sigma | A5040 | Also called ethyl 3-aminobenzoate, for zebrafish anesthesia |
| Methyl Cellulose | Sigma | M-0387 | For position of zebrafish |
| QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | For purification of PCR product for cap RNA synthesis. |
| dNTP mix | Promega | U1511 | For PCR |
| Tag DNA Polymerase | Invitrogen | 10342-053 | For PCR |
| Equipment | |||
| NanoDrop sepctrophotometer | Thermo Scientific | ND-1000 | For measure morpholino and RNA concentration |
| Air Compressor | Werther International, Inc. | Panther Compact 106 | Air source for injection |
| Pico micro-injection pump | World Precision Instruments Inc | PV830 Pnematic PicoPump | Other types of microinjection system can be used. |
| Micro-manuplator | World Precision Instruments Inc | MMJR | Right-handed (MMJL for left handed) |
| Needle holder | World Precision Instruments Inc | 5430-ALL | To hold needle for micromanipulation |
| Dumont Tweezers | Fine Surgical Tools | 11253-20 | For breaking off the needle tip |
| Dissecting microscope | Leica M205C | For observing and imaging zebrafish embryos | |
| Fluorscence microscope | Zeiss Axio Obserer D1m | For imaging zebrafish pronephros | |
| Capillary tube (I.D 0.15 mm) | VitroCom | CV1525Q-100 | For measure the volume of each injected drop |
References
- Choi, S. Y., et al. Cdc42 deficiency causes ciliary abnormalities and cystic kidneys. J Am Soc Nephrol. 24 (9), 1435-1450 (2013).
- Hostetter, C. L., Sullivan-Brown, J. L., Burdine, R. D. Zebrafish pronephros: a model for understanding cystic kidney disease. Dev Dyn. 228 (3), 514-522 (2003).
- Nyengaard, J. R., Bendtsen, T. F. Glomerular number and size in relation to age, kidney weight, and body surface in normal man. Anat Rec. 232 (2), 514-201 (1992).
- Keller, G., Zimmer, G., Mall, G., Ritz, E., Amann, K. Nephron number in patients with primary hypertension. N Engl J Med. 348 (2), 101-108 (2003).
- Cullen-McEwen, L. A., Kett, M. M., Dowling, J., Anderson, W. P., Bertram, J. F. Nephron number, renal function, and arterial pressure in aged GDNF heterozygous mice. Hypertension. 41 (2), 335-340 (2003).
- Gerlach, G. F., Wingert, R. A. Kidney organogenesis in the zebrafish: insights into vertebrate nephrogenesis and regeneration. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 2 (5), 559-585 (2013).
- Igarashi, P. Overview: nonmammalian organisms for studies of kidney development and disease. J Am Soc Nephrol. 16 (2), 296-298 (2005).
- Zhou, W., Boucher, R. C., Bollig, F., Englert, C., Hildebrandt, F. Characterization of mesonephric development and regeneration using transgenic zebrafish. Am J Physiol Renal Physiol. 299 (5), 1040-1047 (2010).
- Liu, S., et al. A defect in a novel Nek-family kinase causes cystic kidney disease in the mouse and in zebrafish. Development. 129 (24), 5839-5846 (2002).
- Slanchev, K., Putz, M., Schmitt, A., Kramer-Zucker, A., Walz, G. Nephrocystin-4 is required for pronephric duct-dependent cloaca formation in zebrafish. Hum Mol Genet. 20 (16), 3119-3128 (2011).
- Huang, L., et al. The role of Wnt5a in prostate gland development. Dev Biol. 328 (2), 188-199 (2009).
- Andre, P., et al. The Wnt coreceptor Ryk regulates Wnt/planar cell polarity by modulating the degradation of the core planar cell polarity component Vangl2. J Biol Chem. 287 (53), 44518-44525 (2012).
- Kimmel, C. B., Ballard, W. W., Kimmel, S. R., Ullmann, B., Schilling, T. F. Stages of embryonic development of the zebrafish. Dev Dyn. 203 (3), 253-310 (1995).
- Torres, V. E., Harris, P. C., Pirson, Y. Autosomal dominant polycystic kidney disease. Lancet. 369 (9569), 1287-1301 (2007).
