我们描述了一个方法,有条件击倒目标蛋白的表达,在成年斑马鱼的鳍再生。这项技术涉及微注射和反义寡核苷酸进入鳍组织,它允许测试鳍再生,伤口愈合,芽基形成和再生产物,包括在不同阶段的蛋白质的作用吗啉代电穿孔。
某些物种的有尾类和硬骨鱼可以再生自己的组织。斑马鱼已成为一种广泛使用的模型来研究成人的心脏,视网膜,脊髓3,视神经4,感觉毛细胞,鳍6,组织,如自发再生。
斑马鱼的鳍是一种相对简单的附属物,很容易被操纵到研究在epimorphic再生多个阶段。经典,鳍再生的特点是由三个不同的阶段:创面愈合,芽基形成,和鳍的产物。后截去鱼翅的一部分,周围的上皮细胞增殖和迁移的伤口。在33°C时,此过程中发生截肢后的六小时内(HPA, 图1B)6,7。其次,从不同的谱系(如骨骼,血液,神经胶质细胞,成纤维细胞)的基本细胞重新进入细胞周期,以形成一个增殖芽,W类型改为覆表皮细胞继续增殖( 图1D)8。生长发生的胚细胞近端重新纳入各自的谱系分化形成新的组织( 图1E)8。根据截肢的水平,充分再生完成后,在一个星期到一个月。
大量的基因家族,包括WNT,Hox基因,FGF,MSX,维甲酸,SHH,缺口,BMP,和激活素-β的一个基因,表达上调的鳍再生9-16期间的特定阶段。然而,这些基因编码的蛋白质和再生过程中的角色已经难以评估,除非特定蛋白质抑制剂存在13,温度敏感突变体的存在,或转基因动物(无论是过度的野生型蛋白或占主导地位负蛋白)产生的7,12。我们develoPED反向遗传技术,快速,方便地测试鳍再生过程中的任何基因的功能。
吗啉代寡核苷酸被广泛用于研究斑马鱼, 爪蟾 ,鸡,和鼠标的发展17-19期间的特定蛋白质的损失。吗啉代碱基互补的RNA序列,要么块前体mRNA剪接或mRNA的翻译。我们描述了一种方法,能够有效地引入到斑马鱼鳍再生击倒的目标蛋白表达的荧光标记的反义吗啉代。吗啉是微注射到每个芽再生斑马鱼尾鳍,并把周围的细胞电穿孔。荧光提供负责electroporate啉和形象化吗啉在翅片组织的。
该协议允许有条件的蛋白质击倒审查再生鳍生长过程中的特定蛋白质的作用。在探讨TheN,我们描述了这种方法可以如何适应研究特定蛋白质的作用,在伤口愈合或原基形成,以及胚形成过程中的细胞迁移的潜在标记。
在这里,我们描述了一个利益有条件击倒蛋白质功能强大的亏损在成年斑马鱼的鳍再生的方法。这项技术已用于研究间隙连接蛋白基因,信号受体,转录因子,小分子RNA在再生鳍的产物16,20-22。
我们预计,这种技术也可以用来研究基因伤口愈合和原基形成需要适应技术。例如,我们注入和控制啉之间的骨鳍条上的鳍背一半的空间电穿孔前截肢( 图7)。然后,我们立即注射平面远端截肢的鳍。 24百帕,我们观察到啉靶细胞迁移远端形成的伤口上皮细胞和胚( 图8),表明在这些早期阶段的再生细胞也可以TARG的eted。
该技术具有几个显着的局限性。例如,从荧光标记的荧光不坚持免疫组化,这使得它不可能关联啉金额在细胞中存在一个特定的细胞表型(即细胞增殖)以下的固定和处理。此外,我们已经无法坚持实现再生尾鳍质粒电,虽然前一组报告成功的DNA电成鳍组织23。最后,我们注意到,吗啉是只〜48小时后电21日 ,禁止使用这种技术,在其目前的形式参与新类型的细胞分化的基因测试有效。额外的测试和修改程序,可能会克服目前的局限性。
此外,它是可能的,这种技术可以用来测试从底层组织的胚细胞迁移的蛋白质参与。例如,我们分为两个鳍两侧( 如图7),截肢前控制啉注射和电穿孔。然后,我们截肢鳍立即注射平面远端背侧半,我们被截肢的腹鳍更远端。在24百帕,背侧啉阳性细胞已迁移从注射部位覆盖创面上皮细胞及胚。然而,这不是腹侧方的情况( 图9)。这支持的想法,只有截肢平面的基础细胞参与的再生反应。这些数据还表明,假设为细胞迁移所需的蛋白质,可以使用这种技术进行测试。
The authors have nothing to disclose.
作者想感谢斑马鱼研究人员对他们的关心和维护的斑马鱼的Freimann生命科学中心和中心。
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
CUY21-EDIT or CUY21-SC Square wave electroporator | Protech International | CUY21EDIT or CUY21SC | Both units work for this protocol |
3-mm diameter paddle electrodes | Protech International | CUY 650-P3 | |
Morpholino | GeneTools, LLC | Morpholino should be custom designed to your protein of interest | |
2-Phenoxyethanol | Sigma | 77861-1L | Anesthesia; dilute 1:1000 in fish system water for procedure, 1:500 for euthanasia |
Micro-injection pump | World Precision Instruments | PV830 Pneumatic PicoPump | Many different microinjection systems could be used |
Micro-manipulator | World Precision Instruments | MMJR | Right-handed (MMJL for left-handed) |
Micro-injection needles, 1.0 mm outside diameter | World Precision Instruments | 1B100F-4 | These are borosilicate glass capillaries, pulled into a needle |
Needle holder | World Precision Instruments | 5430-ALL | Pico Nozzle Kit; make sure to inset the 1.0 mm pipette gasket |
Needle puller | Sutter | P-97 | Other micropipette/needle pullers should also work |
Microscope | Leica, Nikon, Zeiss | Number varies depending on the manufacturer | Any stereomicroscope with 20X optics and the ability to work with micromanipulators |