RNA 干渉法の活用: ゴキブリのリポソーム キャリアで二本鎖 RNA の経口デリバリー
Summary
この原稿は、リポソームにカプセル化された二本鎖 RNA の経口摂取によってドイツのゴキブリの中腸における遺伝子発現の減少を示しています。
Abstract
RNA 干渉 (RNAi) 多数の遺伝子の生物学的機能を暴くため広く用いられてきた、重要な遺伝子発現の中断動作害虫コントロール ツールとして想定されました。二本鎖 RNA (dsRNA) を正常に配信のインジェクション、給餌と、浸漬など、さまざまな方法が報告されている dsRNA の経口デリバリーによる RNAi の効率は非常に異なる昆虫グループ間で可変。チャバネゴキブリチャバネゴキブリは、以前発表された多くの研究で示されている dsRNA の注入に非常に敏感。本研究では、リポソーム キャリアとカプセル化された dsRNA が腸ジュースで dsRNA の劣化を遅らせるに十分であることを示す方法について説明します。とりわけ、大幅リポソームによってカプセル化された dsRNA の連続的供給、中腸におけるチューブリンの発現を減少させる、ゴキブリの死をもたらした。結論としては、定式化と核酸に対して dsRNA を保護する dsRNA リポプレックスの利用かもしれない害虫制御のための RNAi の実用的な使用、将来的に。
Introduction
RNAi は、多くの真核生物1の dsRNA の分子によってトリガーされる転写後サイレンシング経路の機構を通じてノックダウン遺伝子発現する効果的な方法として実証されています。過去の研究では、RNAi オゾン注入を介して特定の遺伝子発現および/または昆虫2,3のさまざまな分類群の dsRNA の供給によって動作する開発から遺伝子の機能を研究するための有用なツールとなっています。特異性と破壊効果の頑健性のため、RNAi のアプリケーションは現在害虫制御管理4、5のための潜在的な戦略として検討されています。ただし、RNAi の効率は昆虫種間対象別の遺伝子と配信方法によって異なります。証拠の成長するボディは、リボヌクレアーゼによる劣化は、dsRNA の不安定性 RNAi5,6の限られた有効性の重要な要因であることを示唆しています。例えば、 Manduca sextaの RNAi の感度が低いは、体液混合 dsRNA が 1 時間7内ですぐに劣化したという事実によって説明されています。同様に、効率的に摂取された dsRNA が低下する、中腸でアルカリ性の核酸分解酵素の存在の異なる昆虫8,9,10で RNAi 効率が低い相関が強い。
DsRNA の口頭配達は害虫制御戦略の RNAi のアプリケーションの特に興味深いですが中腸における核酸による dsRNA の劣化を遅らせる方法はまだ開発されていない、有効なことを確認する可能性のあるだろうRNAi を介して供給します。ただし、dsRNA、カイコ、例えば50 μ g の大量の餌やイナゴ種で 8 日間 (合計 8 dsRNA μ g)、継続的に供給で dsRNA の口頭配達する RNAi の応答が報告されています。チャバネゴキブリ germinicaチャバネゴキブリが dsRNA11,12,13,14、注入による RNAi に敏感を介して供給 dsRNA に敏感ではないです。最近では、林ら(2017) は dsRNA カプセルこと成功した rnai ノックダウンするリポソーム キャリア結果とα-チューブリン遺伝子発現15チャバネゴキブリの中腸とトリガー有意な死亡率を示しています。中腸における dsRNA の劣化は、口腔の RNAi のための制限要因は、リポソーム キャリア劣化は、腸内で強いヌクレアーゼ活動とその他の昆虫に適用が容易ですから dsRNA を保護する手段として役割を果たします。注特定のトランスフェクション試薬を選ぶ理由の現在のプロトコルのリポソーム キャリアはそれは毒性が少なく、昆虫の細胞ラインの transfection のためテストされていますを使いました (材料の表を参照) によると、節してください。Gharaviらの異なるリポソーム トランスフェクション システムとの比較によって(2013)16、株小さい干渉の RNA (siRNA) の効率はおよそこれと他の昆虫の17,18 dsRNA 配信システムに使用されている他の市販システム間で同じ.さらに、私たちの供給法は各ゴキブリで dsRNA の適切な量を摂取し、結果が得られる堅牢で確認をように十分注意してください。要約すると、議定書と結果を示す、dsRNA リポプレックスを使用して dsRNA の安定性を向上させる将来的に害虫駆除のための有望なアプローチである、RNAi の戦略の口頭配達のデザインへの扉を開きます。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルは、ドイツのゴキブリの中腸ジュースのリボヌクレアーゼ消化に対する保護を含む dsRNA リポプレックスの口頭配達を通じて効果的な RNAi のメソッドを示します。様々 な昆虫の種の他の研究のように、dsRNA8,9,10の劣化による dsRNA の口頭配達を通じて貧しい RNAi 効果がほとんどを占めています。このプロトコ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究は台湾 (省の科学と技術、最も 100-2923-B-002-002-MY3、H.J.L.、106-2313-B-002-011-MY3) からの助成金によって支えられたチェコ共和国 (南ボヘミア州庁大学 GAJU 付与 065/2017/P Y.H.L) 付与、およびスペイン (スペイン経済省と競争力、CGL2012 36251 と CGL2015 64727 P コドーピング、およびカタロニアの政府への許可を付与 2014 SGR 619 コドーピングに);それはまた経済と地域開発 (コドーピング フェダーイン ・資金) の欧州基金から助成を受けた。
Materials
| GenJe Plus DNA in vitro Transfection reagent | SignaGen | SL100499 | for lipoplexes preparation |
| Blend Taq plus | TOYOBO | BTQ-201 | for PCR |
| Fast SYBR Green Master Mix | ABI | 4385612 | for qPCR |
| FirstChoice RLM-RACE Kit | Invitrogen | AM1700 | for 3' UTR identification |
| MEGAscript T7 Transcription Kit | Invitrogen | AMB13345 | for dsRNA synthesis |
| TURBO DNase | Invitrogen | AM2239 | remove DNA template from dsRNA |
| TRIzol | Invitrogen | 15596018 | for dsRNA or total RNA extraction |
| RQ1 RNase-Free Dnase | Promega | M6101 | remove DNA template from total RNA |
| chloroform | Sigma-Aldrich | C2432 | for dsRNA or total RNA extraction |
| 2-Propanol | Sigma-Aldrich | I9516 | for dsRNA or total RNA extraction |
| ethanol | Sigma-Aldrich | 24102 | for dsRNA or total RNA extraction |
| Diethyl pyrocarbonate, DEPC | Sigma-Aldrich | D5758 | for RNase free water preparation |
| glucose solution | Sigma-Aldrich | G3285 | for lipoplexes preparation |
| Sodium chloride, NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | insect saline buffer formula |
| Potassium chloride, KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | insect saline buffer formula |
| Calcium chloride, CaCl2 | Sigma-Aldrich | C1016 | insect saline buffer formula |
| Magnesium chloride hexahydrate, MgCl2.6H2O | Sigma-Aldrich | M2670 | insect saline buffer formula |
| EGTA | Sigma-Aldrich | E3889 | enzyme inhibitor |
| dissecting scissor | F.S.T. | cockroach dissection | |
| fine tweezers | F.S.T. | cockroach dissection | |
| flexible tweezer | F.S.T. | cockroach holding | |
| pipetman | RAININ | P10 | sample preparation |
| microcentrifuge tube | Axygen | MCT175C, PCR02C | sample preparation |
| pipette tip | Axygen | sample preparation | |
| vortexter | Digisystem | vm1000 | sample preparation |
| Minispin centrifuge | The Gruffin Group | GMC 206 | for liquid spin down |
| Centrifuge | ALC | PK121R | sample preparation |
| pH meter | JENCO | 6071 | for pH adjust |
| micro-volume spectrophotometer | Quawell | Q3000 | nucleic acid quantitative |
| PCR Thermal cycler | ABI | 2720 | for template PCR or dsRNA synthesis incubation |
| quantitative real-time PCR | ABI | StepOne plus | gene expression quantitative |
| Centrifugal Vacuum Concentrators | eppendorf | 5301 | for dsRNA or total RNA extraction |
| Multipette | eppendorf | xstream | for real-time PCR sample loading |
| Agarose I | amresco | 0710 | for nucleic acid electrophoresis |
| tub gene specfifc forward preimer | tri-I biotech | GGG ACA AGC CGG AGT GCA GA | |
| tub gene specfifc reverse preimer | tri-I biotech | TCC TGC TCC TGT CTC GCT GA | |
| dsTub template forward primer | tri-I biotech | TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA CAA GCC GGA GTG CAG | |
| dsTub template reverse primer | tri-I biotech | TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT CCT GCT CCT GTC TCG CTG | |
| dsEGFP template forward preimer | tri-I biotech | TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT ATG GTG AGC AAG GGC GAG GAG | |
| dsEGFP template reverse preimer | tri-I biotech | TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT GGC GGA TCT TGA AGT TCA CC | |
| tub qPCR forward primer | tri-I biotech | GGA CCG CAT CAG GAA ACT GGC | |
| tub qPCR reverse preimer | tri-I biotech | CCA CAG ACA GCC TCT CCA TGA GC | |
| ef1 qPCR forward primer | tri-I biotech | CGC TTG AGG AAA TCA AGA AGG A | |
| ef1 qPCRreverse preimer | tri-I biotech | CCT GCA GAG GAA GAC GAA G |
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