전체 마운트<em> 현장에서</em> 하이브 리다이 제이션 (좋겠어)는 해부를 척추 이외에 상위 레벨의 본과 비교 척추의 생물학 과정에 사용되었다. 이것은 학생들이 한 과정 내에서 분자와 organismal 생물학의 연구를 연결뿐만 총 해부학과 같은 유전자 발현 패턴을 연구하는 기회를 주었다.
현장 하이브리드화의 전체 마운트 (소원) 전체 마운트 표본 내의 특정 mRNA의 성적의 지방화를 통해 유전자 발현을 연구하는 데 사용되는 분자 생물학 연구소에서 일반적인 기법입니다. 이 기술은 (알버스톤와 Yelick, 2005 적응) 시러큐스 대학에서 상위 수준의 학부 비교 척추의 생물학 실험실 교실에서 사용되었습니다. 비교 척추의 생물 실험실 코스의 처음 두 3가 학생들에게 주로 전통적인 해부와 모델의 사용을 통해 다양한 chordate의 taxa를 대표하는 여러 생물의 발생학 및 총 해부학을 공부하는 기회를 주었다. 코스의 마지막 부분 소원이 zebrafish 배아에서 수행어진 분자 기법을 고용 척추 개발의 관찰을 통해 해부학을 가르치고하는 혁신적인 접근 방식을 참여. heterozygous fibroblast의 성장 인자 8 (fgf8a) 돌연변이 라인, 에이스가 사용되었습니다. Mendelian 상속으로 인해, 에이스 제작 야생 유형, heterozygous 및 1시 2분 1초 비율 homozygous ace/fgf8a의 돌연변이를 intercrosses. 정중선과 같은 심장, somites, tailbud, myotome, 그리고 두뇌와 같은 해부 학적 구조를 개발 알려진 표현식 패턴과 RNA 프로브가 사용되었습니다. 원하는데로 학생들이 수업 시간에 얼룩 반응을 수행과 함께, 13 체절과 프림 – 6 단계에서 zebrafish를 사용하여 수행되었습니다. 개발의 다른 단계에 zebrafish 배아의 연구는 학생들에게 이러한 해부 학적 구조 ontogeny 이상의 변화 모습을 관찰하는 능력을했다. 또한, 일부 ace/fgf8a의 돌연변이가 부적 절한 심장 반복하고, 체절과 두뇌 개발에 결함이 표시됩니다. 이 실험실에있는 학생들은 모두 외부 해부학뿐만 아니라 유전자 발현 패턴을 사용하여 여러 장기 시스템의 정상적인 발전을 관찰했다. 그들은 또한 부적 절한 해부 개발과 유전자 발현을 (즉, putative 돌연변이) 표시 배아를 파악하고 설명했다.
이미 필요한 장비를 소유하지 기관이나 연구소 및 curricular 혁신을위한 자금이 부족한 지도자 들어, 시약 및 장치의 금융 비용으로 시간과 노력이 부분에 필요한 것입니다 고려하는 요소 수 관계 설정의 강사. 그럼에도 불구하고, 우리는 교실 실험실 설정이 유형의 소망의 사용이 발달 유전 해부학 사이의 중요한 연결을 제공할 수 있다고 주장. 기술 진보와 분자 수준에서 organismal 개발을 연구하는 능력보다 쉽게, 저렴하고, 점점 인기가되면서, 많은 진화 생물학, 생태학, 그리고 physiologists는 분자 생물학 분야의 연구 전략에 의존하고 있습니다. 비교 척추의 생물학 연구실 교실에서 사용하면 좋겠 분자와 해부학 하나의 코스 내에 수렴하는 방법의 한 예입니다. 이것은 상위 수준의 대학 학생들에게보다 다양 교육과 미래 학제 과학 연구의 진흥에 선도적인 현대 생물 학적 연구 기법을 연습할 수있는 기회를 제공합니다.
원하는데로 학생 알려진 유전자 발현 패턴의 시각화를 통해 해부 개발 유전자의 역할을 이해하는 데 도움을 비교 척추의 생물학 실험실 과정에 사용되었다. 과정의 첫번째 부분을 위해, 학생들은 그들이 충분한 시간이, 공부 이해 비교 및 대비 척추의 해부학 수 있도록 여러 가지 chordate의 taxa를 대표하는 생물체에 대한 해부를 수행했습니다.
과정의 두 번째 부분에 대한 소개로, 학생들은 zebrafish 개발과 해부학을 설명하는 공식적인 강의를 제공했다. 기원 실험의 방법과 예상 결과도 논의되었습니다. 학생들은 다음 somitogenesis과 발전의 프림 – 6 단계에서 라이브 zebrafish을 받았고, 2 5 일 포스트 수정 (DPF)의 해부 현미경으로 검사합니다. 이것은 학생들에게 zebrafish 배아는 생김새의 더 나은 이해와 ontogeny 이상 발생하는 형태학의 변경 사항의 유형을 제공하는 것이었다.
다음 실험실 세션에서, 학생들은 좋겠는 이전에 다음 ID로 수행했다하는 zebrafish 배아를 부여했다. 그들은 관심의 각 유전자 (riboprobe 사용)에 대한 유전자 발현 패턴을 연구하고 설명하도록 요청했다. 좋겠어에 사용되는 배아는 heterozygous ace/fgf8a 라인의 구성원 사이에 matings에서 파생되었습니다. Mendelian 상속에 따르면, ace/fgf8a의 matings에서 배아의 25 %가 homozygous 돌연변이로이 과정에서 집중 해부 구조의 많은 결함을 전시 것으로 예상했다. 알버스톤 실험실에 게시된 보고서 및되지 않은 관찰 결과에 따르면, 뇌 및 부적 절한 심장 루핑의 결함뿐만 아니라 somites 결함 (.; 알버스톤과 Yelick, 2005; 개인 관측 브랜드 외, 1996)으로 예상했다.
학생들은 제시 각 유전자 발현 패턴에 대한 모든 표본, 야생 종류 (heterozygous 동물이 개발의 초기 단계에서 야생 타입 형제로부터 구별할 수 있습니다) 및 homozygous 돌연변이를 조사하도록 요청했다. 그들은 그들의 결과를 설명하는 실험실 보고서를 작성하도록 요청하고, 결함이있는 유전자 발현은 해부 학적 기형을 시켰던 수 있습니다 방법은 해부학과 유전학의 지식을 바탕으로했다.
학생들은 흥분과 호기심이 실험실 연습을받을 것 같았다. 대부분의 이전 좋겠 사용하지 못한 매우 과정의이 부분에 관심이 있었다. 학생들은 흥미로운 zebrafish 배아의 유전자 표현의 다양한 패턴을 발견, 일부도 설명 얼룩 패턴은 웃는 얼굴로 잘 알려진 디자인과 기호, 그들을 연결하여 시각. 그 결과 검사 결과는 학생들이 소원 프로토콜과 특정 해부 학적 구조 유전자의 표현에 대한 일반적인 이해를했다 보여주었다. . Huelsken 외, 2002,,. Geetha – Loganathan 외, 2008a;.. Geetha – Loganathan 외, 2008b 학생은 또한 유전자의 특정 기능을 이해하는 데 필요한하던 연구실 (스틱니 외, 2000 동안 소원을 사용하는 공부 ). 그것은 일부 학생들이 제한된 배경 신호 경로에 대한 지식과 관심의 유전자를했다, 그러나 분명했다. 이러한 개념에 대한 자세한 내용은 기초 강의 향후 비교 척추의 생물학 과정에있는 소망의 사용에 오신 것을 환영합니다 외에도 수 있습니다 좋겠어.
프로토콜은 일반적으로 과정의 일정에 따라 연속 4 일 걸리므로, 학생은 수업 및 강사는 나머지에 대한 책임 있어야합니다에서 실험의 일부를 완료하실 수 있습니다. 교육 도우미는 모든 앞의 단계를 수행하는 동안 우리의 비교 척추 생물 수업에서 학생들은 실험실에서 얼룩 반응을 완료했습니다. 그것이 수행 수업 시간에 원하는 학생을 위해 선호하는 경우, 프로토콜은 클래스의 기간에 따라 여러 실험실 세션을 통해 수행할 수 있습니다 subunits로 나눌 수 있습니다. 여기 연구실 회의 한 번만 일주일에 의한되면서 학생들이 전체 프로토콜을 수행하는 것이 가능하지 않으면, 학생들이 사용 riboprobe에 따라 클래스의 시작 부분에 얼룩 솔루션을 추가할 수 있고, 얼룩이 완료했습니다 한 시간. 그것이 개발에 얼룩을 위해 소요되는 시간은 각 riboprobe 및 실험 조건의 다양한 크게 다르며, 그리고 수업 전에 정해진해야합니다. 특히, 학생은 실험실에있는 얼룩을 개발 될 경우, 교원은 교실 밖에서 상당한 시간과 노력을 요구할 것입니다 모든 이전 단계에 대해서는 책임을지지 않습니다. 원하는 경우, 소원을 짧은 대안은 그러나 현재로서는, 발달 유전자에 대한 zebrafish 특정 항체가 쉽게 사용할 수 없습니다, 단백질 지방화를 시각화하는 항체 레이블을 사용하여 immunohistochemistry 수 있습니다. 또 다른 옵션은 다른 척추 동물의 소원을 수행하는 것입니다ND는 학생들이 다른 생물에서 같은 유전자의 표현 패턴을 비교했습니다 (.; 아라 마키 외, 2007;. 이머징 모델 생물 2008; Pizard 외, 2004 신흥 모델 생물, 2010).
사용 overarching 목표는 비교 척추의 생물학 과정에서 분자 생물 학적 기법 해부 개발을 연구하는 데 사용되는 방법을 학생들에게 보여주는 좋겠어요. 또한 유전자 발현뿐만 아니라 발달 기형뿐만 아니라 진화의 변화가 발생할 수 있습니다 방법 변경에 대해서 추측 학생들을위한 기회를 제공했습니다. 진화 발달 생물학 (종종 "에보 (Evo) – devo"이라고 함)과 같은 공식, 연구의 빠르게 성장하는 분야는 개발을 통해 유전자형 및 표현형를 연결하고, 진화 변화의 잠재적인 기계론의 기지를 명료하게하다하는 것을 목표로하고있다. 이 분야의 상승으로 더 많은 생태학, organismal 생물학 및 physiologists들은 연구에 분자 기술을 채용하고 있습니다. 우리는 비교 척추의 생물학 과정에있는 소망의 사용이 연구에 현재의 기술 및 개념적 발전과 날짜, 및 생물 학적 subfields를 결합하여 상위 수준의 생물학 과정의 더 나은 수평 정렬을 촉진하기 위해 교과 과정을 유지하는 데 도움이됩니다 주장하고있다. 또한,이 통합 방식은 좀 더 다양 교육과 미래 학제 과학 연구의 진흥에 선도적인 학생 한 과정에서 생물 학적 연구 기법의 구색를 배울 수있는 기회를 제공할 것입니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 비교 척추의 생물학 과정의 관리에서 역할에 대한 시러큐스 대학교 박사 매릴린 커에서 생물학 학부를 인정하고 싶습니다. 알버스톤 연구실은 노화에 대한 건강 / 국립 연구소의 국립 연구소에서 국립 치과와 Craniofacial 연구 보건 / 국립 연구소의 연구소뿐만 아니라 부여 R01AG031922에서 부여 R21DE019223에 의해 지원됩니다.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
5 Prime Fast Plasmid Mini Kit (100 preps) | Fisher | 2300000 | ||
One Shot TOP10 Chemically Competent E. coli with SOC Medium | Invitrogen | C404003 | ||
LB Agar | Fisher | BP1425-500 | ||
LB Broth | Fisher | BP1426-500 | ||
Ampicillin Sodium Salt | Fisher | BP1760-5 | ||
Isopropanol | Acros | 42383-0010 | ||
Petri Dish 100 x 20 mm non treated | Laboratory Products Sales | 430591 | ||
14 ml Culture Tube, Snap Top | Fisher | 1495911B | ||
Restriction Enzymes & Buffers & 10xBSA | New England Bio Labs | varies | ||
Diethyl Pyrocarbonate (DEPC) 25 ml | Sigma | D5758-25mL | ||
Sodium Acetate Trihydrate USP/FCC 500g | Fisher | s608500 | ||
Gal 200 proof Ethyl alcohol | Fisher | 04-355-451 | ||
Tris-Acetate-EDTA (TAE) 50x Sol 1L | Fisher | bp13321 | ||
Agarose Low EEO 100 g | Fisher | BP160-100 | ||
Ethidium Bromide 10 ml | Sigma | 45-E1510 | ||
Sucrose Gel Loading Dye 40% Sucrose | Fisher | BP655-1 | ||
1 kb Full Scale DNA Ladder | Fisher | BP2582200 | ||
DIG RNA Labeling Mix | Roche | 11277073910 | ||
T3 RNA Polymerase | Roche | 1031163 | ||
T7 RNA Polymerase | Roche | 10881767001 | ||
SP6 RNA Polymerase | Roche | 810274 | ||
Protector Rnase Inhibitor | Roche | 3335399001 | ||
Dnase I, Rnase Free 10,000 units | Roche | 4716728001 | ||
EDTA molecular biology reagent | Sigma | e5134-500G | ||
Lithium Chloride 100 g | Fisher | L121100 | ||
Sodium Carbonate 1 kg | Fisher | BP357-1 | ||
Sodium Bicarbonate, 500 g | Fisher | BP328-500 | ||
Acetic Acid glacial ACS 500 ml | Fisher | a38500 | ||
Paraformaldehyde R 500 g | Fisher | o4042500 | ||
PBS Phosphate Buffer Saline 10X | Fisher | bp3991 | ||
Tween 20 500 ml | Fisher | bp337500 | ||
Methanol 5 L | Fisher | A4124 | ||
Proteinase K 50 mg | Fisher | bp170050 | ||
Formamide 1 L | Fisher | F841 | ||
20x SSC 1 L | Fisher | bp13251 | ||
Citric Acid Anhydrous ACS 500 g | Fisher | a940500 | ||
Ribonucleic acid transfer type V | Sigma | r7876-2.5KU | ||
Heparin Sodium salt 50 mg | Fisher | bp252450 | ||
Maleic acid R 500 g | Fisher | o3417500 | ||
Sodium Chloride 500 g | Fisher | s271500 | ||
Sodium Hydroxide 500 g | Fisher | s318500 | ||
Blocking Reagent | Roche | 11096176001 | ||
Lamb Serum 500 ml | Invitrogen | 16070096 | ||
Anti DIG AP fragments | Roche | 11093274910 | ||
2M Tris Solution 500 ml | Fisher | bp1759500 | ||
Magnesium Chloride 500 g | Fisher | m33500 | ||
BCIP 3 ml | Roche | 11383221001 | ||
NBT 3 ml | Roche | 11383213001 | ||
Glycerol 99% 2.5 L | Fisher | AC158920025 | ||
Plate 12 well PS ST w/Lid | VWR | 62406-165 | ||
Tube 15 ml screw cap 50/rack 500/cs | Laboratory Products Sales | L262861 | ||
Tube 50 ml screw cap 25/rack 500/cs | Laboratory Products Sales | L262890 | ||
1.6 ml microfuge tube | Laboratory Products Sales | L234401 | ||
2 Parafilm 2″ x 250 ft | Fisher | s37441 | ||
Transfer Pipet 7 ml | USA Scientific | 1020-2520 | ||
.1-10 μl Pipet Tip, Bulk | USA Scientific | 1111-3000 | ||
1-200 μl Pipet Tip, Bulk | USA Scientific | 1111-0006 | ||
101-1000 μl Pipet Tip, Bulk | USA Scientific | 1111-2021 | ||
Aluminum Foil | Grocery Store |