Мы опишем весь Mount-гибридизация процедуру мульти-целевой хромогенную (MC-желанию) в интактных эмбрионов дрозофилы, позволяющих одновременно и конкретное обнаружение трех различных моделей распределения мРНК путем контрастных цветовых выделений.
Для анализа генов регуляторных сетей активные во время эмбрионального развития и органогенеза, что имеет важное значение для точного определения того, как различные гены экспрессируются в пространственном отношении друг к другу на месте. Мульти-целевой Хромогенный вся монтажа в гибридизация (MC-желанию) значительно облегчает мгновенное сравнение паттернов экспрессии генов, так как она позволяет отличительный визуализации различных видов мРНК в контрастные цвета в том же образце пробы. Это обеспечивает возможность связать экспрессии генов домены топографически друг к другу с высокой точностью и определить уникальные и перекрывающиеся участки экспрессии. В представленном протоколе мы опишем процедуру MC-Wish для сравнения мРНК из структур различных генов в эмбрионах дрозофилы. До трех РНК-зондов, каждый конкретный другого гена и помечены другим гаптена, одновременно гибридизации с образцами зародышей и впоследствии обнаружены щелочипе фосфатазы основе колориметрического иммуногистохимии. Описанная процедура подробно здесь дрозофилы, но одинаково хорошо работает с эмбрионами данио.
В гибридизация (ISH) является стандартным методом для обнаружения и локализации РНК-транскриптов в морфологической контексте, в клетках, тканях и организмах 1. Сигналы, полученные в соответствии с процедурой ISH обычно визуализируется радиоактивных, люминесцентных и пигментных систем обнаружения. В последние годы значительные технологические достижения в люминесцентной ISH (FISH) 2 привело к резко улучшить чувствительность и разрешение, что позволяет обнаружения и количественного выражения РНК в одной ячейки и суб-клеточном уровнях и РНК визуализации до единичных молекул 3,4 .while изощренные методы одиночных молекул FISH используются для более специализированных приложений, Хромогенный ISH широко распространена в качестве рутинной РНК в месте обнаружения метода в исследования и клинической диагностики. Для хромогенным обнаружения фермента реакции осаждения используются, которые генерируют видимые продукты в контрастные цвета на сайтахгибридизации 5. Это имеет то преимущество, что РНК визуализации могут быть объединены с обычными гистологическими пятен и морфологической контексте сразу видно, с помощью стандартной светлого микроскопии. Кроме того, многочисленные применяемых цветовых подложках произвести осадок, которые стабильны в органических и / или водных средах монтажных, так что постоянные препараты образец может быть получен 5.
В дрозофилы, начальные протоколы ISH применяется радиоизотопных меченых зондов для обнаружения стенограммы на секционного материала 6. Хотя это трудно восстановить из срезов тканей полная расшифровка моделей целых эмбрионов или системы органов, применение хромогенных процедур ISH с не радиоактивно меченых зондов делает возможным обнаружение распределения глобально РНК в цельной крепления 7. Хотя многие вариации хромогенным ISH существует, в типичных вся монтажа в гибридизация (желанию) протоколы Hybridized гаптен-меченых зондов обнаруживаются анти-гаптен антител, конъюгированных с ферментом-репортером и транскрипты мРНК визуализируются осаждающего хромогена.
Палитра разноцветных осадков, производимых ферментов-репортеров щелочную фосфатазу (AP), пероксидазу хрена (POD) и бета-галактозидазы (GAL) учитывает отличительные детектирования нескольких мишеней в одном и том же образце 8-14. Тем не менее, POD ферментативная активность длится только в течение ограниченного периода времени и GAL колориметрический реакция несколько менее чувствительны, так что без дополнительного (tyramide) усиление сигнала 15 обнаружения менее обильными стенограммы может быть сложным с этими ферментами. В отличие от этого, непреходящая деятельность AP позволяет для длительного оборота подложки и высоким соотношением сигнал-шум. Таким образом, последовательное обнаружение с помощью фермента-репортера AP с разноцветных подложек оказался успешным в обеспечении эффективного иОтличительной обнаружение до трех различных транскриптов в единичных эмбрионов 10-12,16.
Для этого мульти-целевой хромогенным WISH (МС-желанию) метода (рис 1) 14, меченые антисмысловые РНК-зонды порождаются в пробирке транскрипции и отмечены в одной из доступных гаптен- этикеток. Эмбрионы формальдегида фиксированной и проницаемыми путем обработки метанолом и протеиназы К пищеварения. Гибридизация эмбрионов одновременно осуществляется до трех разному маркированных антисмысловой РНК зондов, специфичных для каждого другого гена. После удаления несвязанного зонда по жесткости моет каждый гаптен-лейбл визуализируется в отдельном раунде обнаружения. Один раунд обнаружения состоит из инкубации эмбрионов с анти-гаптен антитела, связанного с АП и РНК визуализации путем приложения AP-субстрат, который производит локализованную стабильную цветовую осадок. После обнаружения антител и окрашивания, приложенное антитело-AP conjuВорота удаляют мытье низкой рН. В многоцветных экспериментов, каждый виток обнаружения использует антитело направлено против другого гаптена метки, и каждый образец транскрипт визуализировали другого цвета подложки (таблица 1). Эмбрионы установлены в глицерине и отображаемого под сложный микроскоп высокого разрешения с использованием дифференциального интерференционного контраста (DIC) оптики.
В гибридизация (выход) с радиоактивно меченых зондов нуклеиновых кислот часто используется для определения локализации РНК на срезах тканей. Метод радиоактивных ISH, однако, требует много времени, менее чувствительны, и не позволяют признательность полных схем распределения стенограмма в целом-крепления. В противоположность этому, в настоящем документе метод описано МС-WISH позволяет непосредственное сравнение нескольких доменов экспрессии генов в контрастные цвета в интактных эмбрионов. МС-ЖЕЛАНИЕ имеет то преимущество, что гистологическое контексте сразу видно, и визуализировать просто стандартный светлого микроскопии. Это обеспечивает возможность связать экспрессии генов домены топографически друг к другу с высокой точностью и определить уникальные и перекрывающиеся участки выражение в быстрой и надежным способом. С другой стороны, мультиплексированный флуоресцентные ISH (FISH) является более мощным по отношению к чувствительности и разрешения и предпочтительно используется, если сотовой или даже субклеточном повторноРешение обнаружения мРНК требуется.
Широкий спектр транскриптов, что был картирован на MC-WISH предполагает, что практически любой транскрипт могут быть проанализированы не только в эмбриональных но также и в личиночной и тканей взрослого и в других, чем Drosophila видов. Действительно, описанная процедура подробно здесь дрозофилы, работает аналогично эффективным с эмбрионов данио 11,16,22. Кроме того, способ МС-WISH может быть адаптирована к широкому кругу беспозвоночных и позвоночных эмбрионов и образца ткани.
Гаптен- этикетки и концентрации зонда
Мы регулярно использовать флуоресцеин, дигоксигенином, и биотин, как гаптен этикетках РНК-зондов. Кроме того, динитрофенол-меченых зондов могут быть применены, который были введены в данио WISH экспериментов 23-25. Меченных флуоресцеином зонды отображения меньшую чувствительность по сравнению с другими гаптен-меток, так что флуоресцеин лучше всего использовать Fили обнаружение обильных транскриптов. Каждый вновь переписана зонд впервые опробован в одном ПОЖЕЛАНИЙ эксперимента, где его производительность оценивается либо с помощью BCIP / NBT или Fast красный в качестве субстрата. Концентрация зонда считается оптимальным, когда сильный сигнал без развития фона достигается в течение нескольких минут, чтобы ч.
Чтобы убедиться, что домены экспрессии интерес были обнаружены в их полном объеме по MC-желание, важно, чтобы визуализировать каждый транскрипт шаблон по одной метки экспериментов с использованием WISH наиболее чувствительный сочетание подложки, BCIP / NBT. Это гарантирует, что слабые домены экспрессии не забывают в нескольких целевой эксперимента в. Чтобы компенсировать меньшей чувствительности других комбинаций субстрата это необходимо использовать в два раза (три раза), чтобы концентрации зонда по сравнению со стандартными BCIP / NBT окрашивания.
Низкая инактивация рН
Инактивация шаг с низким рН может привести кчастичная дезинтеграция антисмысловых гаптен-меченой РНК зонд / чувство мРНК гибридов приводит к снижению обнаружения сигнала в втором и третьем раундах окрашивания. Чтобы свести к минимуму потерю чувствительности, шаги инактивации как можно короче. Мы испытали, что в 10 мин времени инкубации при низких рН является достаточным для ликвидации AP-деятельности. Последующие быстро смывает в больших объемах обеспечить быстрое разбавление несвязанных конъюгатов антитело-AP и предотвратить повторное связывание с haptenized зондов. Альтернативные процедуры включают параформальдегид фиксации и тепла инактивации. Тем не менее, некоторые из цветных выделений не термостабильной и фиксацией параформальдегидом не может быть достаточно для полной инактивации AP. Неполное инактивации первого прикладного антитело-AP, сопряженных может привести к повторной визуализации мРНК шаблона в следующий раунд обнаружения приводит к ложных срабатываний перекрытия в выражении с второго вида мРНК для обнаружения. Таким образом, в контрольном эксперименте йе эмбрионы разделить на две фракции после инактивации первого прикладного антитело-AP конъюгата. Второе антитело-AP конъюгат исключены из фракции управления и не должны формировать сигнал во второй цветной реакции. Тем не менее, если второе цветной реакции генерирует сигнал распределения рисунок, соответствующий первому, то процедура инактивации была неэффективной. В этом случае время инкубации в низком рН раствора остановки должны быть пролонгирован на следующий эксперимент.
Заказы А.П. применения подложки
Так чувствительность падает с каждым последующим тура обнаружения, желательно, чтобы обнаружить в меньшем количестве мРНК до более обильными транскриптов. Кроме того, быстрый красный и синий Быстрые комбинации субстрата значительно менее чувствительны, чем purpleblue BCIP / NBT пятна, так что быстро красители предпочтительно наносят в первом раунде окрашивания для обнаружения сильного выраженной транскрипта. Это также чкак преимущество, что после BCIP / НБТ окрашивание можно контролировать и вовремя остановился, прежде чем сигнал purpleblue становится слишком темно в отношении легких быстрых красителей. Таким образом, в стандартной двухцветной эксперимента, сначала, тем сильнее выражена мРНК обнаруживается Fast Red и второй более слабый по BCIP / НБТ. В качестве альтернативы быстрого красителей желтые комбинации INT подложки могут быть применены, которые, однако, производят осадков, которые становятся диффундируют через некоторое время. Поэтому BCIP / INT исключительно применяются в последнем туре окрашивания. Следовательно, в три цвета эксперимента в мы часто сначала использовать быстрый Red, второго BCIP / НБТ (или быстрый синий) и третий комбинацию подложки INT. Обратите внимание, что желательно, чтобы сфотографировать окрашенных эмбрионов как можно скорее при применении INT.
Флуоресцентные обнаружения азокрасителей
Это может быть иногда трудно распознать пересекающиеся паттерны экспрессии, когда темный цвет осадок слежка более легкое. Fили, например, сильно развита BCIP / НБТ осадок может маскировать легкие сигналы Быстрая краска. Один из способов обойти эту проблему, чтобы сразу захватить изображения после каждого окрашивания и удалить нанесенный цветной осадок до следующего раунда обнаружения. В этом случае спирте азокрасителя (Fast Red) и INT осадки удаляют этанол промывок после первого и второго раундов обнаружения, соответственно, и окрашивание BCIP / NBT применяется в качестве последнего AP-подложки 26. Другая возможность состоит в использовании флуоресцентных свойств азокрасителей. Быстрый Красный могут быть визуализированы с помощью родамина фильтр устанавливает 27, в то время быстрого Синий можно наблюдать далеко красных фильтров 28,29. Сравнение или наложение хромогенными и флуоресцентных изображений может выявить сайт совместного distribution.Using этот подход, развитие BCIP / НБТ сигнал должен быть остановлен во времени, так что это не станет слишком плотным и утолить флуоресцентный сигнал азокрасителя Продукт реакции.
The authors have nothing to disclose.
We thank our colleagues for cDNA plasmids for template generation. The authors’ work is supported by the Swedish Cancer Foundation (CAN 2010/553), the Swedish Foundation for International Cooperation in Research and Higher Education (IG2011-2042) and the Knut and Alice Wallenberg Foundation (KAW2012.0058).
Deionized, diethylpyrocarbonate (DEPC) treated water | Thermo Scientific | R0603 | |
T7 RNA Polymerase | Thermo Scientific | EP0111 | |
T3 RNA Polymerase | Thermo Scientific | EP0101 | |
SP6 RNA Polymerase | Thermo Scientific | EP0131 | |
RiboLock RNase Inhibitor | Thermo Scientific | EO0381 | |
DNase I, RNase-free | Thermo Scientific | EN0521 | |
NTP Set | Thermo Scientific | R0481 | |
Digoxigenin-11-UTP | Roche | 11209256910 | |
Fluorescein-12-UTP | Roche | 11427857910 | |
Biotin-16-UTP | Roche | 11388908910 | |
Ammonium acetate | Applichem | A2936 | |
Ethanol, absolute | Merck | 100983 | |
di-Sodium hydrogen phosphate | Scharlau | SO0339 | |
Sodium dihydrogen phosphate | Scharlau | SO0331 | |
Tween-20 | Sigma | P1379 | |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
Methanol | Sigma | 32213 | |
Proteinase K | Thermo Scientific | EO0491 | |
Glycine | Sigma | G7126 | |
Hydrochloric acid | Merck | 100317 | |
tri-Sodium citrate | Scharlau | SO0200 | |
deionized formamide | Applichem | A2156 | |
RNA type VI from torula yeast | Sigma | R6625 | |
Heparin sodium salt | Applichem | A3004 | |
Dextran sulfate sodium salt | Sigma | D6001 | |
Sheep serum | Sigma | S2263 | |
Sheep anti-biotin-AP Fab fragments | Roche | 11426303001 | |
Sheep anti-digoxigenin-alkaline phosphatase (AP) Fab fragments | Roche | 11093274910 | |
Sheep anti-fluorescein-AP Fab fragments | Roche | 11426303001 | |
Rabbit anti-dinitrophenyl-AP antibody | Vector laboratories | MB-3100 | |
Tris-(hydroxymethyl)-aminomethane | Scharlau | TR04241000 | |
Magnesium chloride | Scharlau | MA0036 | |
Sodium chloride | Scharlau | SO0227 | |
Levamisole | Sigma | L9756 | |
N,N-Dimethylformamide | Sigma | D4551 | |
Dimethylsulfoxide | Applichem | A3006 | |
Fast Red tablet set | Sigma | F4648 | |
Fast Blue BB salt | Sigma | F3378 | |
Naphthol-AS-MX-phosphate | Sigma | N5000 | |
Naphthol-AS-GR-phosphate | Sigma | N3625 | |
Naphthol-AS-BI-phosphate | Sigma | N2250 | |
Magenta-Phos | Biosynth | B7550 | |
INT | Sigma | I8377 | |
NBT | Applichem | A1243 | |
BCIP | Applichem | A1117 | |
INT/BCIP solution | Roche | 11681460001 | |
Glycerol 86-88% | Scharlau | GL0023 | |
Universal incubator | Memmert | BE400 | |
Waterbath | Memmert | WB14 | |
Heat block | Grant | QBT2 | |
Netwell inserts 15 mm | Corning | 3477 | |
Netwell carrier kit 15 mm | Corning | 3520 | |
12-well cell culture plate | Corning | 3513 | |
24-well plate | Sarstedt | 83.3922 | |
1.5 ml microtube | Sarstedt | 72.690.001 | |
2.0 ml microtube | Sarstedt | 72.691 |