Ici, nous présentons un protocole pour la détection fluorescente des protéines par anticorps dans des préparations entières d’embryons et de larves de poissons zèbres.
L’immunohistochimie est une technique largement utilisée pour explorer l’expression et la localisation des protéines pendant les états normaux de développement et de maladie. Bien que de nombreux protocoles d’immunohistochimie aient été optimisés pour les sections des tissus et des tissus des mammifères, ces protocoles nécessitent souvent une modification et une optimisation pour les organismes modèles non mammifères. Le poisson zèbre est de plus en plus utilisé comme système modèle dans la recherche fondamentale, biomédicale et translationnelle pour étudier les mécanismes moléculaires, génétiques et biologiques cellulaires des processus de développement. Le poisson zèbre offre de nombreux avantages en tant que système modèle, mais nécessite également des techniques modifiées pour une détection optimale des protéines. Ici, nous fournissons notre protocole pour l’immunohistochimie de fluorescence de montage entier dans les embryons et les larves de poissons-zèbres. Ce protocole décrit en outre plusieurs stratégies de montage différentes qui peuvent être utilisées et une vue d’ensemble des avantages et des inconvénients de chaque stratégie fournit. Nous décrivons également des modifications à ce protocole pour permettre la détection des substrats chromogéniques dans le tissu entier de montage et la détection de fluorescence dans le tissu larvaire sectionné. Ce protocole est largement applicable à l’étude de nombreux stades de développement et structures embryonnaires.
Le poisson zèbre (Danio rerio) est devenu un modèle puissant pour l’étude des processus biologiques pour plusieurs raisons, y compris le temps de génération court, le développement rapide, et l’agréabilité aux techniques génétiques. En conséquence, le poisson zèbre est couramment utilisé dans les écrans à haut débit de petites molécules pour la recherche toxicologique et la découverte de médicaments. Le poisson zèbre est également un modèle attrayant pour l’étude des processus de développement étant donné qu’une seule femelle peut régulièrement produire 50-300 œufs à la fois et les embryons optiquement clairs se développent à l’extérieur permettant une visualisation efficace des processus de développement. Cependant, les premières recherches se sont surtout appuyées sur des écrans génétiques avancés utilisant n-éthyle-N-nitrosourea (ENU) ou d’autres mutagènes en raison de difficultés à établir des techniques génétiques inversées. Il y a environ deux décennies, les morpholinos ont été utilisés pour la première fois chez le poisson zèbre pour éliminer les gènes ciblés1. Les morpholinos sont de petits oligonucléotides antisens qui inhibent la traduction de l’ARNm cible après la microinjection dans un embryon à un stade de développement précoce. Une faiblesse majeure des morpholinos est qu’ils sont dilués pendant que les cellules se divisent et perdent généralement l’efficacité par 72 heures après la fertilisation (hpf). Tandis que les morpholinos restent un outil puissant pour la perturbation de gène de poisson-zèbre, les nucléases d’effecteur de transcription-comme d’activateur (TALENs), les nucléases de zinc-doigt (ZFNs), et les groupés régulièrement interspaced courtes répétitions palindromic (CRISPRs) sont plus récemment employés pour cibler directement le génome de poisson zèbre2,3. Ces stratégies génétiques inversées, combinées à la génétique avancée et aux écrans à haut débit, ont établi le poisson zèbre comme un modèle puissant pour étudier l’expression et la fonction des gènes.
La capacité d’étudier la fonction de gène exige généralement une évaluation de la distribution spatio-temporelle de l’expression de gène ou de produit de gène. Les deux techniques les plus couramment utilisées pour visualiser de tels modèles d’expression au début du développement sont l’hybridation in situ (ISH) et l’immunohistochimie de montage entier (IHC). L’hybridation in situ a été développée pour la première fois en 1969 et repose sur l’utilisation de sondes d’ARN antisens étiquetées pour détecter l’expression de l’ARNm dans un organisme4. En revanche, les anticorps étiquetés sont utilisés dans l’immunohistochimie pour visualiser l’expression des protéines. L’idée d’étiqueter les protéines pour la détection remonte auxannées 5 des années 1930 et la première expérience du CIH a été publiée en 1941 lorsque des anticorps étiquetés FITC ont été utilisés pour détecter les bactéries pathogènes dans les tissus infectés6. ISH et IHC ont évolué et amélioré de manière significative au cours des décennies suivantes et sont maintenant à la fois couramment utilisés dans le laboratoire de recherche moléculaire et diagnostique7,8,9,10,11. Bien que les deux techniques présentent des avantages et des inconvénients, le CSI offre plusieurs avantages par rapport à l’ISH. Pratiquement, le CSI prend beaucoup moins de temps qu’ISH et est généralement moins coûteux en fonction du coût de l’anticorps primaire. En outre, l’expression de l’ARNm n’est pas toujours une mesure fiable de l’expression des protéines, car il a été démontré chez les souris et les humains que seulement environ un tiers de la variation de l’abondance des protéines peut être expliquée par l’abondance de l’ARNm12. Pour cette raison, IHC est un supplément important pour confirmer les données ISH, si possible. Enfin, le CSI peut fournir des données subcellulaires et de co-localisation qui ne peuvent pas être déterminées par ISH13,14,15. Ici, nous décrivons une méthode étape par étape pour détecter de façon fiable des protéines par immunohistochimie dans les embryons et les larves de poissons zèbres de monture entière. Le but de cette technique est de déterminer l’expression spatiale et temporelle d’une protéine d’intérêt dans l’embryon entier. Cette technologie utilise des anticorps primaires spécifiques à l’antigène et des anticorps secondaires étiquetés fluorescents. Le protocole est facilement adaptable pour une utilisation sur les sections de tissu montés sur la diapositive et pour une utilisation avec des substrats chromogéniques au lieu de la fluorescence. Utilisant ce protocole, nous démontrons que le développement du muscle squelettique de poisson zèbre exprime des récepteurs ionotropic de glutamate, en plus des récepteurs d’acétylcholine. Les sous-unités de récepteur de glutamate de type NMDA sont détectables sur le muscle longitudinal à 23 hpf.
L’immunohistochimie est un outil polyvalent qui peut être utilisé pour caractériser l’expression spatio-temporelle de pratiquement n’importe quelle protéine d’intérêt dans un organisme. L’immunohistochimie est utilisée sur une grande variété de tissus et d’organismes modèles. Ce protocole a été optimisé pour une utilisation chez le poisson zèbre. L’immunohistochimie chez différentes espèces peut nécessiter différentes techniques de fixation et de manipulation, bloquant les solutions selon les espèces e…
The authors have nothing to disclose.
Financement de la subvention des NIH 8P20GM103436 14.
Agarose | Fisher Scientific | BP160-100 | |
Aluminum foil, heavy duty | Kirkland | Any brand may be substituted | |
Anti-NMDA antibody | Millipore Sigma | MAB363 | |
Anti-phospho-Histone H3 (Ser10), clone RR002 | Millipore Sigma | 05-598 | |
Anti-pan-AMPA receptor (GluR1-4) | Millipore Sigma | MABN832 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Fisher Scientific | BP1600-100 | |
Calcium Nitrate [Ca(NO3)2] | Sigma Aldrich | C4955 | |
Centrifuge tubes, 1.5 mL | Axygen | MCT150C | |
Clear nail polish | Sally Hanson | Any nail polish or hardener may be subsituted | |
Depression (concavity) slide | Electron Miscroscopy Sciences | 71878-01 | |
Diaminobenzidine | Thermo Scientific | 1855920 | |
Embryo medium, Danieau, 30% | 17.4 mM NaCl, 0.21 mM KCl, 0.12 mM MgS04, 0.18 mM Ca(NO3)2, 1.5 mM HEPES in ultrapure water. | ||
Embryo medium, E2 | 7.5 mM NaCl, 0.25 mM KCl, 0.5 mM MgSO4, 75 uM KH2PO4, 25 uM Na2HPO4, 0.5 mM CaCl2, 0.35 mM NaHCO3, 0.5 mg/L methylene blue | ||
Floating tube holder | Thermo Scientific | 59744015 | |
Fluorescence compound microscope | Leica Biosystems | DMi8 | |
Fluorescence stereomicroscope | Leica Biosystems | M165-FC | |
Glass coverslips 18 x 18 | Corning | 284518 | |
Glass coverslips 22 x 60 | Thermo Scientific | 22-050-222 | |
Glass slides | Fisher Scientific | 12-544-4 | |
Glycerol | Fisher Scientific | BP229-1 | |
Goat anti-mouse IgG Alexa 488 | Invitrogen | A11001 | |
HEPES solution | Sigma Aldrich | H0887 | |
Humid chamber with lid | Simport | M920-2 | |
Hydrogen peroxide, 30% | Fisher Scientific | H325-500 | |
Immunedge pap pen | Vector labs | H-4000 | |
Insect pins, size 00 | Stoelting | 5213323 | |
Magnesium Sulfate (MgSO4 · 7H2O) | Sigma Aldrich | 63138 | |
Mesh strainer | Oneida | Any brand may be substituted | |
Methanol | Sigma Aldrich | 34860 | |
Methylene blue | Sigma Aldrich | M9140 | |
Micro-tube cap lock | Research Products International | 145062 | |
Microwave oven | Toastmaster | ||
Mouse IgG | Sigma Aldrich | I8765 | |
Normal goat serum | Millipore Sigma | S02L1ML | |
Nutating mixer | Fisher Scientific | 88-861-044 | |
Paraformaldehyde | Fisher Scientific | 04042-500 | |
Pasteur pipettes | Fisher Scientific | 13-678-20C | |
PBTriton | 1% TritonX-100 in 1x PBS | ||
Permount mounting medium | Fisher Chemical | SP15-500 | |
Petri dish (glass) | Pyrex | 3160100 | |
Petri dish (plastic) | Fisher Scientific | FB0875713 | |
1-phenyl 2-thiourea | Acros Organics | 207250250 | |
Phosphate buffered saline (PBS), 10x, pH 7.4 | Gibco | 70011-044 | |
Phosphate buffered saline (PBS), 1x | 1x made from 10x stock diluted in dH2O | ||
Potassium Chloride (KCl) | Sigma Aldrich | P9333 | |
Potassium Hydroxide (KOH) | Fisher | P250-500 | |
Potassium Phosphate Monobasic (KH2PO4) | Sigma Aldrich | P5655 | |
Pronase | Sigma Aldrich | 10165921001 | |
Proteinase K | Invitrogen | AM2544 | |
Sodium Chloride (NaCl) | Sigma Aldrich | S7653 | |
Sodium Phosphate Dibasic (Na2HPO4) | Sigma Aldrich | S7907 | |
Spawning tank with lid and insert | Aquaneering | ZHCT100 | |
SuperBlock PBS | Thermo Scientific | 37515 | |
Superfrost + slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Superglue gel | 3M Scotch | ||
TNT | 100 mM Tris, pH 8.0; 150 mM NaCl; 0.1% Tween20; made in dH2O | ||
Transfer pipette | Fisher | 13-711-7M | |
Trichloracetic Acid (Cl3CCOOH) | Sigma Aldrich | T6399 | |
Tris Base | Fisher Scientific | S374-500 | |
TritonX-100 | Sigma Aldrich | T9284 | |
Tween20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
Ultrafine forceps | Fisher Scientific | 16-100-121 | |
Water, ultrapure/double distilled | Fisher Scientific | W2-20 |