Summary

RNA-Seq Análisis de Expresión diferencial de genes en electroporación de embriones de pollo de la médula espinal

Published: November 01, 2014
doi:

Summary

This video shows the basic steps for performing whole transcriptome analysis on dissected chick embryonic spinal cord samples after transfection with in ovo electroporation.

Abstract

In ovo electroporation of the chick neural tube is a fast and inexpensive method for identification of gene function during neural development. Genome wide analysis of differentially expressed transcripts after such an experimental manipulation has the potential to uncover an almost complete picture of the downstream effects caused by the transfected construct. This work describes a simple method for comparing transcriptomes from samples of transfected embryonic spinal cords comprising all steps between electroporation and identification of differentially expressed transcripts. The first stage consists of guidelines for electroporation and instructions for dissection of transfected spinal cord halves from HH23 embryos in ribonuclease-free environment and extraction of high-quality RNA samples suitable for transcriptome sequencing. The next stage is that of bioinformatic analysis with general guidelines for filtering and comparison of RNA-Seq datasets in the Galaxy public server, which eliminates the need of a local computational structure for small to medium scale experiments. The representative results show that the dissection methods generate high quality RNA samples and that the transcriptomes obtained from two control samples are essentially the same, an important requirement for detection of differential expression genes in experimental samples. Furthermore, one example is provided where experimental overexpression of a DNA construct can be visually verified after comparison with control samples. The application of this method may be a powerful tool to facilitate new discoveries on the function of neural factors involved in spinal cord early development.

Introduction

Los estudios genéticos en los organismos vivos utilizan con frecuencia el embrión de pollo como modelo porque en la electroporación in ovo representa un modo rápido y barato para transfectar parcialmente estructuras embrionarias in vivo con construcciones de ADN 1-5. Vectores de expresión bicistrónicos que codifican una transcripción que contiene un indicador fluorescente junto con el gen de interés, tales como pCIG 6 o 7 PMES, permiten una rápida verificación de la calidad de la transfección en la región deseada bajo un estereomicroscopio embriones antes de procesar para el análisis de aguas abajo.

Con los recientes avances en la secuenciación del ADN, ahora es posible obtener los perfiles de expresión del transcriptoma enteros digitales a partir de muestras de ARN usando ARN-Seq 8,9. Por lo tanto, en lugar de los métodos que requieren mucho tiempo que permiten el análisis de los pocos productos de genes en paralelo, tales como la hibridación in situ, inmunohistoquímica y qPCR, preparación de bibliotecas de ADNc parasecuenciación de alto rendimiento puede proporcionar información de todo el transcriptoma. La observación de los efectos experimentales sobre los niveles de expresión de cada gen puede a su vez proporciona una visión de gran alcance en las vías alteradas por la construcción utilizada. Esto es particularmente fácil si un conjunto genómico para el organismo utilizado está disponible, por lo tanto el embrión de pollo de nuevo es un modelo adecuado.

Si el usuario tiene acceso a un centro de secuenciación del genoma fiable, la cuestión principal es la obtención de muestras de ARN de alta calidad. Este trabajo demuestra un método para la obtención de muestras de ARN a partir de tubos neuronales transfectadas adecuadas para la RNA-Seq, así como los pasos aguas abajo para análisis in silico de los conjuntos de datos resultantes. Después de la electroporación en HH12-13 seguido de 48 horas de incubación, tronco transfectadas mitades de la médula espinal fueron disecados en condiciones libre de ribonucleasa, inmediatamente zadas y más protegidos de la degradación por la ultra-bajo de congelación hasta la purificación de ARN y la biblioteca preparatde iones.

El servidor público de la galaxia 10 proporciona acceso a recursos gratuitos para el análisis de datos de secuenciación de alto rendimiento. La cantidad de espacio que ofrece a los usuarios registrados es suficiente para pequeños experimentos, eliminando así la necesidad de una infraestructura computacional local. Análisis de datos RNA-Seq incluye filtrado, la alineación y la cuantificación / comparación de la expresión génica. Aunque existen pautas generales para el análisis de datos RNA-Seq, parámetros de filtrado dependerá en gran medida de la calidad de la secuencia y se deben determinar después de un análisis de control de calidad de los datos en bruto.

Este protocolo describe los pasos para obtener y comparar los perfiles de ARN-Seq de pollo embrionario médulas espinales transfectadas in vivo. Como un resultado representativo, la comparación de conjuntos de datos obtenidos a partir de dos muestras de control independientes transfectadas con un vector vacío mostró que el método es reproducible y debería permitir la identificación de expres diferencialmentetranscripciones de sed en las muestras experimentales. Por lo tanto, la aplicación de este método tiene el potencial de aumentar enormemente el número de descubrimientos después de un solo experimento y por lo tanto proporcionar un conjunto grande de datos para la investigación posterior.

Protocol

1. electroporar la construcción de interés en los tubos neurales de HH12-13 pollo embriones in ovo Utilice un indicador fluorescente, preferiblemente en una transcripción bicistrónico o fusionado a la proteína de interés con un intercalante péptido 2a viral 11, para permitir la identificación rápida de los individuos con niveles satisfactorios de la transfección. NOTA: El tiempo de incubación típico para esta etapa es de alrededor de 48 horas a 37,8 ° C. <o…

Representative Results

Para validar el método descrito, dos muestras de control se generan a partir de embriones a electroporación con las PME vector vacío 7 y una muestra a partir de embriones transfectadas con el mismo vector que contiene el inserto construir SCRT2-ZNF, que codifica los dominios de dedos de zinc de 18 SCRT2 pollo. Las muestras que producen ARN total 11-22 mg cada se obtuvieron de las piscinas de 8 a 12 embriones. Las tres muestras se calificó como un valor óptimo de RIN 10 en un control de calidad…

Discussion

Aquí proporcionamos directrices para el análisis de los efectos después de la electroporación de la gallina de la médula espinal. Aunque la electroporación de vectores de ADN se utiliza con más frecuencia para sobreexpresar un gen de interés, se puede también utilizar construcciones que codifican dominantes negativos, proteínas o precursores para quimeric siRNAs para generar las condiciones de la función de genes knock-down 19-21. De hecho, la comparación de los perfiles resultantes de transcripto…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

CYIY is supported by FAPESP (2012/14421-5) and FMV is supported by a fellowship from FAPESP (2009/53695-0). We thank the DNA Technologies Core at University of California, Davis for preparation and sequencing of the RNA-Seq libraries used in this work, the Galaxy team for providing an excellent and free interface for high-throughput sequencing data analysis tools and Dr. Marianne Bronner for allowing us to film in her laboratory space.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Indian ìnk Any supplier
18G x 1 1/2 needle BD 305196
3 ml syringe BD 309657
Tris MP Biomedicals 819620
F D & C Blue 1 Spectra Colors Corporation 5.FC.0010P0 Food Dye used to visualize DNA injection
Ringer's solution (1 L)
     – 7.2 g NaCl Sigma-Aldrich S-9888
     – 0.37 g KCl Sigma-Aldrich P-4504
     – 0.225 g CaCl2.2H2O Fisher Scientific 10043-52-4
     – 0.217 g Na2HPO4.7H2O Sigma-Aldrich S-9390
     – 0.02 g KH2PO4 Sigma-Aldrich P-5379
     – ddH2O to 800 ml and adjust pH to 7.4
     – ddH2O to 1 L
     – Filter and autoclave
PBS (Phosphate Buffered Solution) (1 L)
     – 8 g NaCl Sigma-Aldrich S-9888
     – 0.2 g KCl Sigma-Aldrich P-4504
     – 1.15 g Na2HPO4.7H2O Sigma-Aldrich S-9390
     – 0.2 g KH2PO4 Sigma-Aldrich P-5379
     – ddH2O to 800 ml and adjust pH to 7.2
     – ddH2O to 1 L and filter
     – 1 ml DEPC (Diethylpyrocarbonate) Sigma-Aldrich D-5758
     – Shake vigorously and let stand overnight at room temperature
     – Autoclave
Sieved spoon Any supplier
Sterile 60 x 15 mm polystirene Petri dishes Corning Life Sciences 351007
RNaseZap RNase decontamination solution Life Technologies AM9780
Fine point surgical scissors Any supplier
Straight fine point tweezers Any supplier
Pulled glass needle made from 1.1 x 75 mm glass capillary tubes Kimble Chase 40A502
9'' glass Pasteur pipette Any supplier
Manual pipette pump Any supplier
Clear 1.5 ml microcentrifuge polypropilene tubes Corning Life Sciences MCT-150-C
Microcentrifuge Any supplier
RNAlater solution for RNA stabilization Life Technologies AM7020
RNAqueous total RNA isolation kit Life Technologies AM1912
Molecular Biology Grade Ethanol Any supplier
RNA 6000 Nano Kit Agilent Technologies 5067-1511
2100 Electrophoresis Bioanalyzer Instrument Agilent Technologies G2939AA
Truseq RNA Sample Preparation Kit v2 Illumina RS-122-2001/RS-122-2002

Referenzen

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Vieceli, F. M., Yan, C. I. RNA-Seq Analysis of Differential Gene Expression in Electroporated Chick Embryonic Spinal Cord. J. Vis. Exp. (93), e51951, doi:10.3791/51951 (2014).

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