이 작품 설명 프로토콜 위한 고해상도 제자리에 이 C 라이브러리에서의 세대 단단히 준비 사전 gastrulation 초파리 melanogaster 태아.
Chromatin의 3 차원 구조를 조사 하 고 유전자 규칙의 메커니즘에 대 한 귀중 한 통찰력을 제공 합니다. 여기, 우리는 염색 질 구조 캡처 기술에서 수행 제자리에 안녕-C에 대 한 프로토콜 설명 초파리 melanogaster 태아 인구를 벌였다. 결과 단 하나 실험에서 핵에서 발생 하는 모든 chromatin 상호 작용의 매핑을 허용 시퀀싱 라이브러리입니다. 배아 정렬 형광 스테레오 현미경 및 핵 마커를 포함 하는 유전자 변형 플라이 라인을 사용 하 여 수동으로 이루어집니다. 이 기술은, 배아 인구 정의 된 세포 주기 상태, 각 핵 사단 주기에서와 사용 하 여 매우 높은 순도로 얻을 수 있습니다. 프로토콜은 gastrulation 넘어 이전 배아 정렬에 적응 될 수 있습니다. 정렬 된 배아 제자리에 이-C에에 대 한 입력으로 사용 됩니다. 모든 실험, 도서관 준비, 시퀀싱 등 5 일 이내에 완료할 수 있습니다. 프로토콜은 낮은 입력된 요구 사항 입력된 자료로 20 blastoderm 단계 배아를 사용 하 여 안정적으로 작동 하며 최종 결과 다음 세대 시퀀싱 시퀀싱 라이브러리입니다. 시퀀싱, 후 데이터 도메인 (TAD) 구조, chromatin 루프, 및 chromatin 토폴로지가 연결에 대 한 정보를 얻기 위해 다양 한 사용할 수 있는 도구를 사용 하 여 분석할 수 있는 게놈 넓은 chromatin 상호 작용 지도로 처리할 수 있습니다. 초파리 개발 하는 동안 구획입니다.
염색 질 구조 캡처 (3 C)는1핵에서 chromatin의 토폴로지를 공부 하는 매우 유용한 방법으로 떠오르고 있다. 3 C 변종 안녕 C 단일 실험2에서 핵에서 발생 하는 모든 chromatin 상호 작용의 연락처 주파수 측정 가능 안녕-C의 응용 프로그램은 chromatin 조직, TADs, 구획, 루프3,,45등의 많은 기본 원리의 발견에 중요 한 역할을 했다.
Chromatin 아키텍처 개발 및 세포 분화의 맥락에서의 연구는 점점 더 이러한 프로세스6,,78, 동안 유전자 규칙의 메커니즘을 해명 하는 데 사용 됩니다. 9. 하나 큰 관심의 모형 유기 체 초파리 melanogaster, 그 개발 및 게놈 잘 특징 이다. 그러나, 몇 가지 설정 되었습니다 조직 문화 체 외에 외부 초파리 에서 chromatin 아키텍처 조사 연구10,11. 배아에서 16-18 h 게시물 수정, TADs와 구획 포유류에서 비슷한 구조의 연상 했다 확인 된10, 그들은 초파리 배아 중 유전자 규칙에서 연주하는 역할의 질문을 제기 개발입니다. Gastrulation, 이전 개발의 초기 단계에서 특히 이러한 학문은 기술적으로 도전. Gastrulation, 전에 초파리 배아 주기12,13당 8-60 분의 매우 빠른 속도로 진행 13 동기 핵 분열을 겪는 다. 이것 이외에, 다른 단계를 구별 하기 시각적 특징의 부족 어렵게 충분 한 수량에 밀접 하 게 준비 된 배아 자료를 얻기 위해.
Chromatin 핵 주기 해상도에서 초기 초파리 개발에서 건축을 공부 하 고 수 있는 프로토콜을 개발 하기 위하여 우리는 기존 하는 두 가지 기술을 결합: 제자리에서 안녕-C를, 높은 해상도의 세대 전체를 수 있는 게놈 연락처 지도5, 그리고 배아 준비 eGFP PCNA transgene13,14표현 유전자 변형 초파리 라인을 사용 하 여. 이 transgene interphase 동안에 핵 localizes 및 유사 분열 동안 syncytial blastoderm 통해 분 광. 이 속성을 사용 하 여, 그들의 핵 밀도 의해 다른 단계와 mitotic 배아 GFP 신호의 분산에 의해 쉽게 구별이 가능 하다.
함께, 이러한 기술을 활성화 chromatin 적게 20 초파리 배아에서 고해상도 3 차원 구조를 공부 하 고. 이 프로토콜 단일 핵 사단 주기에서 배아의 인구를 수확 하 고 초파리 배아를 정렬에 대 한 지침을 포함 합니다. 더 얻은 배아에서 수행 현장에 이.를 사용 하는 방법 설명 최종 결과 다음 세대 시퀀싱 컴퓨터에서 시퀀싱을 위해 적당 한 뉴클레오티드 라이브러리입니다. 결과 연속 읽기 다음 자세한 chromatin 상호 작용 지도 전체 초파리 게놈을 다루는으로 처리할 수 있습니다.
여기에 제시 된 프로토콜은 초기 초파리 배아에 높은-품질 지도 chromatin 아키텍처의 생성에 매우 효과적입니다. 이전 프로토콜34에 비해, 설명 하는 방법은 여기는 최신 제자리에 C 절차5, 빠른 처리, 높은 해상도, 그리고 시 약 사용에 더 적은 결과로 사용 합니다. 제자리에 이 C 프로토콜을 포함 하 여 전반적인 절차는 다양 한 단계와 외에 초파리실험 시스템에서 작동 하도록 예정입니다. 프로토콜은 낮은 입력된 요구, 이후는 고립 된 세포 인구에 또한 사용 될 수 있습니다. 초파리에서 범위 밖에 배아에 대 한 프로토콜을 사용 하 여 여기에 설명 된, 몇 가지 매개 변수 때 특히 소재, 고정 해야 조정 합니다. 이후 이전 배아 개발 높게 불 침투성 표 피, 포 름 알 데히드의 농도 제기 하 고 고정 연장 될 수 있습니다. 핵 주기 14 이외의 단계에서 배아의 컬렉션에 대 한 단계 1.4에서에서 25 ° C에서 배아의 부 화 시간이 다음과 같이 조정 될 필요가: 핵 주기 12, 70 분; 핵 주기 13, 90 분; 3-4 hpf, 3시 30분
13 분열 분열 (단계 1-4), 중 핵 밀도 대략 각 부서와 복식. 핵은 그들의 밝은 GFP 형광에 의해 쉽게 식별할 수 있습니다. 유사 분열, 동안 eGFP PCNA는 핵에 위치한 되지 않습니다 그리고 신호 태아에 걸쳐 분산 됩니다. 이 특징은 식별 배아 가능한 동기 분열 분열을 겪고 있다. 염색 질 구조를 공부에 대 한 이러한 mitotic 배아 없습니다 일반적으로 바람직한, chromatin의 mitotic 기구 interphase 조직35보다 크게 다르기 때문. 특히 동기 mitotic 사단을 겪고 배아를 선택 하는 프로토콜에 맞게 가능 하다. 이 경우에, 유일한 배아 eGFP PCNA의 분산, 비 핵 분포 유지 되어야 한다, 그리고 모든 다른 배아를 폐기 해야 합니다. 이후 핵 밀도 결정할 수 없는 단계 배아 전송된 가벼운 현미경 검사 법에서 그들의 형태에 의해 대체 방법은 사용 해야 합니다. 극 세포 및 배아 주변에서 핵의 존재 반면 주변에 보이는 cellularization 나타냅니다 핵 주기 1412태아가 적어도 핵 주기 9, 완료 되었음을 나타냅니다.
안녕하세요 C 실험은 다양 한 제한 효소5를 사용 하 여 성공적으로 수행 수 있습니다. 현재 접근은 일반적으로 어느 4 기반 시퀀스, MboI, HindIII 등 6 기반 인식 사이트 등을 인식 하는 효소를 사용 합니다. 6 자료 커터 4 기반 커터의 장점은 그들은 충분 한 시퀀싱 깊이 그리고 더 조차 범위 제한 사이트의 게놈에서 주어진 더 높은 잠재적인 해상도 제공 하는 이다. 또 다른5,23,,3637에 한 4 기반 커터를 선택에 명확한 이점이 있다. 두 개의 가장 일반적으로 사용 되 효소, MboI 및 DpnII, 둘 다 동일한 GATC 인식 사이트 인식. DpnII는 CpG 메 틸 화, 초파리에서 관심사의에 덜 민감합니다. 여기에 제시 된 프로토콜 수 있습니다 또한 성공적으로 완료 제한 효소로 DpnII를 사용 하 여. 섹션 4.2에. 제한 효소와 버퍼 제조 업체의 권장 사항에 따라 DpnII의 호환성을 위해 조정 될 수 있다.
시퀀싱 라이브러리의 조각 크기 그림 2A에 표시 된 범위에서 크게 벗어나는, 시퀀싱 하는 동안 클러스터 형성 덜 효율적일 수 있습니다 또는 완전히 실패. 이 경우에, 전단 후 크기 분포를 확인 한다 하 고 적절 하 게 조정 매개 변수를 기울이기. 매우 작은 DNA 파편의 분포에 봉우리 ( 1000 bp) 크기 구슬 또는 폐기 해야하는 상쾌한 이상 크기 선택, 수행 등으로 문제를 나타냅니다. 종종 이러한 바람직하지 않은 크기로 한 사진된는 여전히 같은 작은 봉우리 이러한 라이브러리 시퀀싱 클러스터링 효율에만 작은 감소와 성공적으로.
PCR 복제의 높은 속도이 획기적으로 사용 가능한 시퀀스 읽기 수를 줄일 수 있기 때문에 피해 야 한다. PCR 중복의 속도 입력된 자료의 양을 직접 관련이 있습니다. 더 많은 입력을 사용 하 여 따라서 일반적으로 완화 한다 PCR 중복 문제를.
읽기 때문에 읽기 방향그림 2B) (필터링 수가 부족 한 소화, 너무 작은 효소, 너무 많이 입력된 자료, 또는 태아의 불완전 한 균질을 사용 하 여 결과 될 수 있는 나타냅니다.
The authors have nothing to disclose.
이 연구는 최대 Planck 학회에 의해 투자 되었다. C.B.H. 분자 의학 국제 최대 Planck 연구 학교-에서 장학금에 의해 지원 되었다. 우리 친절 하 게 제공 eGFP PCNA 초파리 melanogaster 라인에 대 한 셸 비 블 라와 에릭 Wieschaus 감사 합니다.
Biotin-14-dATP | Life Technologies | 19524016 | |
MboI | New England Biolabs | R0147L | |
DNA Polymerase I Klenow Fragment | New England Biolabs | M0210L | |
T4 DNA Ligase | Thermo Fisher | EL0012 | T4 DNA Ligase Buffer included |
T4 DNA Polymerase | New England Biolabs | M0203L | |
Proteinase K | AppliChem | A4392 | |
GlycoBlue | Life Technologies | AM9516 | |
Complete Ultra EDTA-free protease inhibitors | Roche | 5892791001 | |
NEBNext Multiplex Oligos for Illumina (Index Primers Set 1) | New England Biolabs | E7335 | Sequencing Adaptor, Forward (unindexed) PCR primer and Reverse (indexed) PCR primer and USER enzyme used in the Library preparation section are components of this kit |
NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit | New England Biolabs | E7645 | End Prep Enzyme Mix, End Prep Reaction Buffer, Ligation Enhancer, Ligation Master Mix and Polymerase Master Mix used in the Library preparation section are components of this kit |
Covaris S2 AFA System | Covaris | ||
DNA LoBind Tubes, 1.5 mL | Eppendorf | 0030108051 | |
Falcon cell strainer 100 µm | Corning | 352360 | Embryo collection baskets |
37% formaldehyde | VWR | 437536C | |
Heptane | AppliChem | 122062.1612 | |
M165 FC fluorescent stereo microscope | Leica | ||
M165 FC DFC camera | Leica | ||
Metal micro pestle | Carl Roth | P985.1 | Used to lyse embryos in step 4.1.4 |
RNase A | AppliChem | A3832,0050 | |
Dynabeads MyOne Streptavidin C1 | Life Technologies | 65002 | Streptavidin coated magnetic beads |
Ampure XP beads | Beckman Coulter | A63881 | |
Qubit 3.0 Fluorometer | Thermo Fisher Scientific | Q33216 | |
Qubit assay tubes | Thermo Fisher Scientific | Q32856 | |
Qubit dsDNA HS Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | Q32854 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P4417 | |
eGFP-PCNA flies | Gift from S. Blythe and E. Wieschaus | ||
Sodium hypochlorite 13% | Thermo Fisher | AC219255000 | |
Triton X-100 | AppliChem | A4975 | |
Tris buffer pH 8.0 (1 M) for molecular biology | AppliChem | A4577 | |
NaCl | AppliChem | A2942 | |
IGEPAL CA-630 | Sigma-Aldrich | I8896 | |
1.5 mL microcentrifuge tubes | Greiner Bio-One | 616201 | |
SDS for molecular biology | AppliChem | A2263 | |
10x CutSmart buffer | New England Biolabs | B7204S | Restriction enzyme buffer |
PCR Nucleotide Mix | Sigma-Aldrich | 11814362001 | Unmodified dCTP, dGTP, dTTP |
BSA, Molecular Biology Grade | New England Biolabs | B9000S | |
EDTA 0.5M solution for molecular biology | AppliChem | A4892 | |
Sodium acetate 3M pH 5.2 | Sigma-Aldrich | S7899 | |
DynaMag-2 Magnet | Life Technologies | 12321D | Magnetic stand |
Intelli-Mixer RM-2L | Omnilab | 5729802 | Rotator |
ThermoMixer F1.5 | Eppendorf | 5384000012 | Mixer |
Small Embryo Collection Cages | Flystuff.com | 59-100 | Egg collection cage |
Centrifuge 5424 R | Eppendorf | 5404000413 | |
C1000 Touch Thermal Cycler | Bio-Rad | 1851148 | |
PCR tube strips | Greiner Bio-One | 673275 | |
NEBuffer 2.1 | New England Biolabs | B7202S | T4 DNA Polymerase buffer |