Всего горе<em> На месте</em> Гибридизации (желание) был использован в верхнем уровне бакалавриата Сравнительный курс биологии позвоночных, в дополнение к позвоночным вскрытия. Это дало студентам возможность учиться моделей экспрессии генов, а также валовой анатомии, связывая изучение молекулярных и организменном биологии в течение одного курса.
Whole mount in situ hybridization (WISH) is a common technique in molecular biology laboratories used to study gene expression through the localization of specific mRNA transcripts within whole mount specimen. This technique (adapted from Albertson and Yelick, 2005) was used in an upper level undergraduate Comparative Vertebrate Biology laboratory classroom at Syracuse University. The first two thirds of the Comparative Vertebrate Biology lab course gave students the opportunity to study the embryology and gross anatomy of several organisms representing various chordate taxa primarily via traditional dissections and the use of models. The final portion of the course involved an innovative approach to teaching anatomy through observation of vertebrate development employing molecular techniques in which WISH was performed on zebrafish embryos. A heterozygous fibroblast growth factor 8 a (fgf8a) mutant line, ace, was used. Due to Mendelian inheritance, ace intercrosses produced wild type, heterozygous, and homozygous ace/fgf8a mutants in a 1:2:1 ratio. RNA probes with known expression patterns in the midline and in developing anatomical structures such as the heart, somites, tailbud, myotome, and brain were used. WISH was performed using zebrafish at the 13 somite and prim-6 stages, with students performing the staining reaction in class. The study of zebrafish embryos at different stages of development gave students the ability to observe how these anatomical structures changed over ontogeny. In addition, some ace/fgf8a mutants displayed improper heart looping, and defects in somite and brain development. The students in this lab observed the normal development of various organ systems using both external anatomy as well as gene expression patterns. They also identified and described embryos displaying improper anatomical development and gene expression (i.e., putative mutants).
For instructors at institutions that do not already own the necessary equipment or where funds for lab and curricular innovation are limited, the financial cost of the reagents and apparatus may be a factor to consider, as will the time and effort required on the part of the instructor regardless of the setting. Nevertheless, we contend that the use of WISH in this type of classroom laboratory setting can provide an important link between developmental genetics and anatomy. As technology advances and the ability to study organismal development at the molecular level becomes easier, cheaper, and increasingly popular, many evolutionary biologists, ecologists, and physiologists are turning to research strategies in the field of molecular biology. Using WISH in a Comparative Vertebrate Biology laboratory classroom is one example of how molecules and anatomy can converge within a single course. This gives upper level college students the opportunity to practice modern biological research techniques, leading to a more diversified education and the promotion of future interdisciplinary scientific research.
ЖЕЛАЕМ был использован в сравнительных Биология лаборатории позвоночных, чтобы помочь учащимся понять роль генетики в анатомическом развития через визуализацию известных моделей экспрессии генов. Для первой части курса студенты осуществляется вскрытия на организмы, представляющих несколько различных таксонов хордовых, что позволяет им достаточно времени, чтобы изучить, понять, сравнить, и анатомии позвоночных контраст.
В качестве введения второй части курса студенты были даны формальные лекции описывающих развитие данио и анатомии. Методы и ожидаемые результаты WISH эксперимента были также обсуждены. Студенты затем давали жить данио на сомитогенеза и чопорная-6 стадий развития, и на 2 и 5 дней после оплодотворения (DPF) для изучения под микроскопом вскрытии. Это должно было дать студентам лучше понять, что данио эмбрионы выглядят и типов морфологических изменений, которые происходят в течение онтогенеза.
В следующей сессии лаборатории, студенты получили эмбрионы рыбок данио, в которой желание было ранее выполнялись. Им было предложено изучать и описывать закономерности экспрессии генов для каждого гена (riboprobe используется). Эмбрионы для WISH были получены из вязки между членами гетерозиготных линий ace/fgf8a. На основании менделевской наследование, 25% эмбрионов из вязки ace/fgf8a должны были быть гомозиготной мутантов и проявлять дефектов во многих анатомических структур особое внимание в этом курсе. На основе опубликованных отчетов и неопубликованные наблюдения в Albertson лаборатории, дефекты головного мозга и неправильное цикла сердца ожидали, а также дефекты в сомитов (Brand и др., 1996;. Albertson и Yelick, 2005; личных наблюдений).
Студентам было предложено, чтобы изучить все образцы, дикого типа (гетерозиготных животных неотличимы от диких братьев и сестер типа на ранних стадиях развития) и гомозиготных мутантов, для каждого шаблона экспрессии генов представлены. Затем их попросили написать лаборатории доклады с описанием их результаты, и на основе их знания анатомии и генетики, как дефектных генов, возможно, осажденный анатомических пороков развития.
Студенты, казалось, получить эту лабораторию упражнение с волнением и любопытством. Большинство из них никогда не использовал WISH до и были крайне заинтересованы в этой части курса. Студенты обнаружили различные модели экспрессии генов в эмбрионах данио интригующим, а некоторые даже описаны модели окрашивания визуализированы, ассоциируя их с известными дизайн и символы, такие как смайлик. В результате отчеты лаборатории показали студенты общее понимание протокола желание и экспрессии генов в специфических анатомических структур. Студенты также должны были понимать специфические функции генов изучены с помощью WISH в лаборатории (Стикни и др., 2000;. Huelsken и др., 2002;. Гита-Loganathan и др., 2008a;.. Гита-Loganathan и др., 2008b ). Видно было, однако, что некоторые студенты имели ограниченные знания фоне сигнальных путей и гены, имеющие интерес. Более подробную информацию об этих понятиях в WISH вводная лекция может быть полезным дополнением к использованию WISH в будущем Сравнительный курсы биологии позвоночных.
Так как протокол обычно занимает от четырех дней подряд, в зависимости от графика, конечно, студенты могут только быть в состоянии завершить часть эксперимента в классе и инструктор должен нести ответственность за оставшуюся часть. В нашей сравнительной биологии позвоночных класса, студенты завершили окрашивание реакции в лаборатории, в то время как ассистент выполнили все предыдущие шаги. Если он предпочитал иметь студенты выполняют WISH в классе, протокол может быть разделена на подразделения, которые могут быть выполнены в течение нескольких сессий лаборатории, в зависимости от сроков класса. Если это не возможно для студентов, чтобы выполнить весь протокол, так как он был здесь в связи с лабораторией встреча только раз в неделю, студенты могут добавить красящим раствором в начале класса и, в зависимости от riboprobe используются, имеют полное окрашивание в течение часа. Время, необходимое для окраски развиваться значительно варьируется с каждым riboprobe и различных экспериментальных условиях, и должны быть заранее определены до начала занятий. Примечательно, что если студенты будут только развивающихся пятно в лаборатории, преподаватели будут отвечать за все предыдущие шаги, которые потребуют значительного времени и усилий за пределами классной комнаты. При желании, короче альтернатива WISH может быть иммуногистохимии с использованием антител, этикетки для визуализации белка локализации, однако в это время, данио-специфические антитела для развития гены не являются легкодоступными. Другим вариантом было бы выполнять WISH на различные виды позвоночныхой у студентов сравнить картин экспрессии тех же генов у разных организмов (Pizard и др., 2004;. Арамаки и др., 2007;. Новые модельных организмов, 2008; Новые модельных организмов, 2010).
Главной целью использования в WISH Сравнительный курс биологии позвоночных было продемонстрировать студентам, как молекулярно-биологические методы используются для изучения анатомического развития. Она также предоставила возможность для студентов размышлять о том, как изменить экспрессию генов может привести не только к пороки развития, но и эволюционные изменения. Формализованные как эволюционная биология развития (часто упоминается как "Evo-Devo"), этой быстро развивающейся области исследований должна стать связующим звеном генотип и фенотип за счет развития, а также для выяснения потенциальных баз механистической эволюционных изменений. С появлением этой области, более экологи, организменном биологов, физиологов и применяют молекулярные методы в своих исследованиях. Мы утверждаем, что использование WISH в сравнительной курс биологии позвоночных поможет сохранить программу в курсе текущих технологических и концептуальных достижений в области исследований, а также способствовать лучшему горизонтального выравнивания верхней курсы биологии уровня путем объединения биологических полей. Более того, это интегративный подход обеспечит студентам возможность учиться ассортимент биологических методов исследования в один курс, что приводит к более диверсифицированной образования и содействие перспективным междисциплинарных научных исследований.
The authors have nothing to disclose.
Авторы хотели бы выразить признательность биологический факультет Сиракузского университета и доктор Мэрилин Керр за их роль в управлении Сравнительный курс биологии позвоночных. Albertson лаборатории поддержан грантом R21DE019223 из Национального института здоровья / Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований, а также предоставлять R01AG031922 из Национального института здоровья / Национальный институт по проблемам старения.
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 |