市販<em>その場で</emここで説明する>ハイブリダイゼーションプロトコールは、高感度と特異性を持つ細胞レベルでのmRNAと小さなRNAの発現の直接局在することができます。手順はパラフィン包埋植物の組織切片用に最適化され、植物や組織の広い範囲に適用可能である、と10日以内に完了することができます。
過去十年間のゲノム研究の進歩に伴い、植物の生物学は、遺伝子発現の大規模な定量的な分析を提示する多くの研究を見ている。マイクロアレイや次世代シーケンシングのアプローチは、発達、生理、ストレス応答のプロセスを調査エピジェネティクスとsmall RNAの経路を分析、及び1-3大規模な遺伝子調節ネットワークを構築するために使用されている。これらの技術は大規模な遺伝子セットの同時分析を容易にする一方で、彼らは一般的に遺伝子発現の変化の非常に限られた時空間解像度を提供しています。この制限は、部分的に4-7をソートlasermicrodissectionまたは蛍光活性化細胞と一緒にどちらかのプロファイリングメソッドを使用して克服することができます。しかし、完全に遺伝子の生物学的役割を理解するために、細胞の解像度での表現のその時空間パターンの知識が不可欠です。特に、開発や環境へのSTIの影響を研究するときmuliと変異体は、遺伝子の発現パターンの詳細な分析が不可欠になることができます。特定の細胞型における発現の損失または利得に関連付けられているときに例えば、キー調節遺伝子の発現レベルの微妙な量的な違いは、劇的な表現型につながることができます。
いくつかの方法は、日常的に遺伝子発現パターンの詳細な検査のために使用されています。一つは、トランスジェニックレポーターラインの分析を通じてです。このような分析は、しかし、複数の遺伝子を解析または変換に負えない所で作業する際に時間がかかるになることができます。また、導入遺伝子の発現パターンは内因性遺伝子のことを模倣することを保証するための独立した検証は、通常は必要です。 in situハイブリダイゼーション免疫組織化学的蛋白質の局在またはmRNAは、細胞や組織内の遺伝子発現の直接可視化するための比較的高速な代替案を提示。後者は、それが容易にuをすることができる明確な利点を持っています興味のある任意の遺伝子上のsed。situハイブリダイゼーションでは、目的の遺伝子のin vitro転写により得られたプローブを標識したアンチセンスRNAとのハイブリッド形成による細胞内で標的mRNAの検出を可能にする。
ここでは、非常に感度と特異的であり、植物における遺伝子発現の in situ局在のためのプロトコルの概要を示します。それは、パラホルムアルデヒド固定、パラフィン包埋切片、組織学の優れた保全を与え、そして免疫検出し、アルカリフォスファターゼ比色反応により可視化DIGラベルされたプローブでの使用に最適化されています。このプロトコルは、正常な植物種の広い範囲から採取した組織の数に適用されている、とmRNAと同様の低分子RNA 8月14日の表現を分析するために使用することができます。
ここで概説したin situハイブリダイゼーション法偉大な携帯電話の解像度、高感度および特異性に関心の任意の遺伝子の時空間発現パターンの直接可視化することができます。プロトコルは、遺伝子間の発現レベルの定量的な比較を許可しません。しかし、法の高感度と分解能は、遺伝子発現を解析の大部分の他の方法では不可能な組織8、18、内遺伝子発現の勾配を明らかにすることができます。
プロトコルは、トラブルシューティングが問題にすることができます多くの手順が含まれています。プロトコルの最も重要なステップは、組織の固定とプローブの選択とラベリングです。低DIGの取り込みと不完全浸透し組織とプローブは、バックグラウンドの上に検出することが困難になる可能性のある非常に微弱な信号が得られます。興味の各々の新しい遺伝子の場合、それはdiffeから派生したいくつかの異なるプローブを試してみることをお勧め転写産物の領域を借りる。時折、遺伝子の別の小さな領域を標的とする二、三のプローブが強いと、特定のハイブリダイゼーションシグナルを得るために組み合わせることが必要な場合があります。さらに、そのような温度およびハイブリダイゼーションバッファーの組成などのハイブリダイゼーション条件は、、それぞれの遺伝子またはハイブリダイゼーションのストリンジェンシーを下げるか上げるために組織を最適化することができます。また、プロテアーゼ処理のステップは、変数であり、異なる植物種のためにまたは非常に低濃度と転写産物を検出するためのプロトコルを適合させるために変更することができます。両方陽性および陰性コントロールプローブの包含は、プロトコルの問題のポイントを識別する助けになるでしょう。
手順は、パラフィン包埋植物の組織切片用が若干変更して最適化されてin situハイブリダイゼーションホールマウントにも使用できます。広く動物研究19で使用されているが、in situハイブリダイゼーション全体のマウントはLになりますこのような胚、根や若い分裂組織20,21として簡単に潜入することができるの植物組織、にimited。プロトコルは、簡単に同時に二つの異なるmRNAを検出したり、蛋白質15,22,23と一緒に成績証明書をローカライズするために変更することができます。最後に、それは、植物におけるsmall RNAの発現パターンの可視化には、このメソッドのアプリケーションを拡張することが可能です。 miRNAの発現パターンは、トウモロコシとシロイヌナズナ8,14の両方でこのプロトコルを使用して決定されている。さらに最近では、in vitro転写されたプローブで 、市販のロックされた核酸(LNA)信号の感度18、24を増加させるオリゴプローブのDIG標識に置き換えられています。
The authors have nothing to disclose.
MTの研究室では、国立科学財団(DBI – 0820610およびIOS – 1022102)と健康のニューヨーク州省(NYSTEM – C024308)からの補助金によってサポートされています。 CMは、教育と科学(2007〜0937)と財団ラファエルデルピノ、スペインのスペイン省からポスドクを受けた。
Product | Company | Catalogue number | Remarks |
---|---|---|---|
Cytoseal 60 4oz | Fisher | 23-244-256 | Toluene-based 8310-4 |
Histoclear | Fisher | 50-899-90147 | |
Tissue Path Paraplast Plus | Fisher | 23-021-400 | |
N+ nylon membrane Hybond-N+ | GE Healthcare | RPN203B | |
RNase OUT; 40 U/μL | Invitrogen | 10777019 | |
RQ1 RNase-Free DNase; 1 U/μl | Promega | M6101 | |
DIG-labeled Control RNA | Roche | 11585746910 | |
DIG RNA labeling mix | Roche | 11277073910 | |
SP6 RNA polymerase 1,000 U | Roche | 10810274001 | |
T3 RNA polymerase 1,000 U | Roche | 11031163001 | |
T7 RNA polymerase 1,000 U | Roche | 10881767001 | |
RNase-A | Roche | 109142 | dissolve in glycerol 50% Tris 100mM pH8.0 |
Blocking Reagent | Roche | 1 096 176 | Heat up to 70°C in TBS buffer |
Anti-Digoxygenin-AP, Fab fragments from sheep 150 U | Roche | 1 093 274 | |
NBT/BCIP stock solution | Roche | 1 681 451 | |
mini Quick Spin RNA Columns | Roche | 11814427001 | |
tRNA from E. coli | Roche | 109541 | |
Triton®X-100 | Sigma | T8787 | |
Tween-20 | Sigma | P9416 | |
Deionized formamide | Sigma | F9037 | |
Protease from Streptomyces griseus Type XIV | Sigma | P5147 | Dilute in milliQ water and pre-digest 4 hours at 37°C |
Triethanolamine | Sigma | 90279 | Dilute in water, bring to pH8.0 with HCl |
Acetic anhydride | Sigma | A6404 | |
Dextran sulfate sodium salt from Leuconostoc spp. | Sigma | D8906-5G | Dextran Sulfate should be heated to 80°C to dissolve. |
Denhardt’s Solution 50x Concentrate | Sigma | D2532 | |
Albumin from bovine serum – ≥98% | Sigma | A7906 | |
Eosin Y disodium salt | Sigma | E4382 | Dissolve in 96-100% ethanol until saturated |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
Ethanol absolute 200 proof | |||
Phenol/chloroform | |||
Base moulds | Electronic Microsocpy Science | 62352-15 | |
Embedding rings | Fisher | 22-038-197 | |
20ml disposable scintillation vials, with caps | VWR | 66020-326 | |
Probe-on-plus slides | Fisher | 22-230-900 | |
Micro cover glasses 24×50 mm | VWR | 48404-452 | |
Whatman paper 3mm | VWR | 89022-360 | |
Three glass dishes and one stainless steel slide rack | Electronic Microsocpy Science | 71420-25 | Two glass dished are necessary for histoclear treatment and the last one is used for the acetic anhydride treatment |
18 clean plastic containers | Electronic Microsocpy Science | 71402 | |
2 or 3 large flat plastic boxes with sealable lids | required for the hybridization and antibody steps | ||
Fine brushes | Help handing wax ribbons | ||
Microtome | Leica | ||
Self-cleaning dry vacuum system | Welch | 2025 | |
Slide warmer | Fisher | ||
Heating block | needed at 60°C and 85°C | ||
Incubator at 58-60°C | Fisher | For steps with molten Paraplast | |
Ovens or water baths for 55°C and 37°C | Fisher | Need two due to the quick change between temperatures | |
Centrifuge (4°C – 20°C) | |||
Fume hood |