Biz renkli çökeltilerin zıt üç farklı mRNA dağıtım desen eşzamanlı ve belirli algılama izin bozulmamış Drosophila embriyolar bir çoklu hedef kromojenik tüm montaj in situ hibridizasyon (MC-DİLERİZ) prosedürü açıklar.
Embriyonik gelişim ve hassas farklı genlerin yerinde birbirlerine mekansal ilişki ifade edilir nasıl tanımlamak için esastır organogenezis sırasında aktif gen düzenleyici ağları analiz etmek. Çoklu hedef kromojenik tüm montaj situ hibridizasyon (MC-DİLERİZ) aynı numune numune renkleri zıt farklı mRNA türlerinin ayırt edici görselleştirme izin verdiği ölçüde, gen ekspresyonu anında karşılaştırılmasını kolaylaştırır içinde. Bu olasılık yüksek hassasiyetle birbirine topografik gen ifadesi etki ilişkilendirmek ve benzersiz ve örtüşen ifade siteleri tanımlamak sağlar. Sunulan protokol, Drosophila embriyolar farklı genin mRNA ekspresyonu karşılaştırılması için bir MC-DİLERİZ prosedürü açıklar. Üç RNA probları, her bir gen için spesifik ve farklı bir hapten etiketli kadar, embriyo örnekleri aynı zamanda hibritlenmiş ve daha sonra alkali ile algılanırne kolorimetrik immunhistokimya fosfataz tabanlı. Açıklanan prosedür burada Drosophila için ayrıntılı ama Zebra balığı embriyolarının ile eşit derecede iyi çalışıyor.
Situ hibridizasyon (ISH) hücreler, dokular ve organizma 1 içinde morfolojik bağlamda tespiti ve RNA transkript lokalizasyonu, standart bir yöntemdir. ISH prosedürü ile üretilen sinyaller genellikle radyoaktif floresan ve kromojenik algılama sistemleri tarafından görüntülenmiştir. Son yıllarda floresan ISH önemli teknolojik gelişmeler (FISH) 2 tek moleküllerin 3,4 görüntü albüm kadar tek hücre ve alt hücre düzeyine ve RNA görselleştirme de algılama ve RNA ifade kantitatif izin önemli ölçüde geliştirilmiş hassasiyet ve çözünürlük sonuçlandı Sofistike tek-molekül FISH yöntemleri daha özelleşmiş uygulamalar için kullanılır, kromojenik ISH araştırma ve klinik teşhis yerinde tespit yönteminde rutin RNA gibi yaygındır. Kromojenik olarak saptanması için, enzim çökeltme reaksiyonları sitelerinde zıt renklerin görünür ürünler üretmek kullanılır, ve bunlarmelezleme 5. Bu RNA görselleştirme rutin histolojik lekeleri ve morfolojik bağlamda ile kombine edilebilir avantaj standart aydınlık mikroskobu ile hemen belirgindir vardır. Ayrıca, uygulanan renk alt-tabakaların çok sayıda kalıcı numune preparatlar 5 elde edilebilir, böylece bir organik ve / veya sulu bir ortam içinde, montaj kararlı olan çökelti, üretir.
Drosophila, ilk ISH protokolleri kesitli malzeme 6 transkript tespiti için radyoizotop işaretli problar uyguladı. Bu doku kesitlerinde, tüm embriyolar veya organ sistemlerinin tam transkript kalıpları yeniden zor olsa da, sigara radyoaktif olarak etiketlenmiş problar ile kromojenik ISH prosedürlerinin uygulanması sayesinde tam bağlar 7 RNA dağılımlarını tespit global olarak kolaylaştırır. Kromojenik ISH birçok varyasyonu bulunmasına rağmen, tipik olarak in situ hibridizasyon (DİLERİZ) protokollerini hyb bütün montajridized hapten-etiketli problar anti-hapten antikor bir raportör enzime konjüge edilmiş ve mRNA transkriptlerinin bir çökeltici kromojen tarafından görüntülenmiştir ile tespit edilir.
Raportör tarafından üretilen farklı renkli çökelti paleti alkalin fosfataz (AP), yaban turpu peroksidazı (POD) ve beta-galaktosidaz (GAL) birinde birden fazla hedefin ayırt edici tespiti ve aynı örnek 8-14 sağlar enzimleri. Ancak, POD enzim aktivitesi sadece sınırlı bir süre sürer ve ek (tiramid) sinyal amplifikasyon 15 daha az bol transkript tespiti, bu enzimler ile zor olabilir olmadan, böylece GAL kolorimetrik reaksiyon, biraz daha az duyarlıdır. Bunun aksine, AP aktivitesi kalıcı, uzun ömürlü alt-tabaka dönme ve yüksek sinyal-gürültü oranı sağlar. Bu nedenle, farklı renkli yüzeylerde AP muhabiri enzimi kullanılarak sıralı algılama etkili başarılı olduğu kanıtlanmıştır veTek embriyoların 10-12,16 kadar üç farklı transkript ayırt edici algılama.
Bu çoklu hedef kromojenik VVISH (MC-DİLERİZ) metodu (Şekil 1) 14, işaretlenmiş antisens RNA probları in vitro transkripsiyonu ile üretildi ve uygun hapten-etiket biri ile işaretlenir. Embriyolar formaldehid sabit ve metanol tedavisi ve proteinaz K sindirimi ile geçirgenleştirildi bulunmaktadır. Embriyoların Hibridizasyon aynı anda üç farklı etiketli antisens RNA probları farklı bir genden her özel ile gerçekleştirilir. Titizlikte yıkama yapılmıştır bir bağlanmamış sondanın ayrılmasından sonra, her hapten-etiket, tarayıcı ayrı tur görüntülenmiştir. Tek bir belirleme turu lokalize sabit renk çökelti üreten bir AP-alt-tabakanın uygulanmasıyla AP ve RNA görselleştirme bağlanmış bir anti-hapten antikoruyla embriyoların inkübasyondan oluşur. Antikor tespiti ve boyanması, uygulanan antikor-AP konjugat sonraKapı, bir düşük pH yıkama ile çıkarılır. Renkli deneylerde, algılama her turda farklı hapten-etiketine karşı hedeflenen bir antikoru kullanan ve her transkript desen farklı bir renk alt-tabaka (Tablo 1) ile görüntülenir. Embriyolar gliserol monte ve diferansiyel girişim kontrast (DIC) optikler kullanılarak yüksek çözünürlüklü bileşik mikroskop altında görüntülenmiş.
Radyoaktif olarak etiketlenmiş nükleik asit probları ile in situ hibridizasyon (ISH) sık sık doku kesitlerinde RNA lokalizasyonu tespit etmek için kullanılır. Radyoaktif ISH yöntemi, ancak daha az duyarlı zaman tüketen, ve tam bağlar tam transkript dağıtım desen takdir izin vermez. Bunun aksine, bu tarifnamede anlatılan MC-DİLERİZ yöntemi sağlam embriyolar içindeki renk kontrast çoklu gen sentezleme etki doğrudan bir karşılaştırmaya izin. MC-DİLERİZ histolojik bağlam hemen belli ve standart aydınlık mikroskobu ile kolayca görüntülendi avantaja sahiptir. Bu olasılık yüksek hassasiyetle birbirine topografik gen ifadesi etki ilgilidir ve hızlı ve güvenilir bir şekilde benzersiz ve üst üste ifade siteleri tanımlamak sağlar. Öte yandan, çok katlı flüoresan ISH (FISH) hassasiyet ve çözünürlük ile ilgili olarak daha güçlü ve tercihen ise selüler ya da alt-hücresel yeniden kullanılır,mRNA tespiti çözümü gereklidir.
MC-WISH haritalanmıştır transkript geniş spektrumlu hemen hemen herhangi bir transkript embriyonik değil, aynı zamanda larva ve yetişkin dokularda ve Drosophila başka türlerde de sadece analiz edilebilir olduğunu göstermektedir. Nitekim, Drosophila için burada ayrıntılı açıklanan prosedür, Zebra balığı embriyolarının 11,16,22 ile benzer verimli çalışır. Ayrıca, MC-DİLERİZ yöntemi serisinden, omurgasız ve omurgalı embriyoları ve doku numunesinin çeşitli adapte edilebilir.
Hapten-etiket ve prob konsantrasyonları
Rutin olarak RNA probların hapten etiket olarak floresein, digoksigenin ve biyotin kullanın. Ayrıca, dinitrofenol işaretli problar tatbik edilebilir, zebra balığı DİLERİZ deneylerde 23-25'te ortaya konan. Fluoresein iyi f kullanılır, böylece, floresein-işaretli problar ve diğer hapten-etiket ile karşılaştırıldığında daha düşük bir hassasiyet gösterdikleri içinbol transkriptlerin ya da tespiti. Her yeni transkripsiyon prob birinci performans alt-tabaka olarak BCIP / NBT ya da Hızlı Kırmızı kullanılarak değerlendirilmişlerdir tek bir DİLERİZ deneyde, test edilir. Arka plan geliştirme olmadan güçlü bir sinyal birkaç saat için dakika içinde elde edildiğinde bir prob konsantrasyonu optimum olarak kabul edilir.
Ilgi alanları ifade MC-WISH tam ölçüde tespit edilmiştir emin olmak için, en hassas alt tabaka kombinasyonu, BCIP / NBT kullanarak tek etiketli DİLERİZ deneyleri ile her transkript desen görselleştirmek için esastır. Bu zayıf ifade alanları çoklu hedef deneyinde ardı edilmemesini sağlar. Diğer alt tabaka kombinasyonlarının az hassasiyet telafi etmek için standart BCIP / NBT boyanması ile karşılaştırıldığında prob konsantrasyonları (üçe kadar) iki katına kullanmak esastır.
Düşük pH inaktivasyonu
Düşük pH inaktivasyon adımı yol açabilirİkinci ve üçüncü boyama turlarında azalmış sinyal tespiti ile sonuçlanan antisens hapten etiketli RNA prob / sense mRNA melezleri kısmi dağılması. Hassasiyet kaybı en aza indirmek için, etkisiz hale getirilmesi adımları mümkün olduğu kadar kısadır. Bu düşük pH değerinde 10 dakika kuluçkalama süresi AP aktivitesi ortadan kaldırılması için yeterli olduğu yaşadı. Geniş hacimli sonraki hızlı yıkar bağlanmamış antikor-AP konjügatların hızlı seyreltme sağlamak ve haptenized problar yeniden bağlayıcı engeller. Alternatif prosedürler paraformaldehit fiksasyon ve ısı inaktivasyonu yer almaktadır. Buna rağmen, renk çökeltilerinin bir ısıya kararlı değildir ve paraformaldehit sabitleme AP tam deaktivasyonu için yeterli olmayabilir. İlk uygulanan antikor AP çiftinden Eksik inaktivasyonu aşağıdaki algılama yuvarlak tespit edilecek olan ikinci bir mRNA türleri ile ifade yanlış pozitif örtüşme yol mRNA Desenin-görselleştirme yeniden yol açabilir. Bu nedenle, bir kontrol deneyinde the embriyolar uygulanan antikor AP çiftinden biri inaktive sonra iki bölüme ayrılır. Ikinci antikor-AP konjugat kontrol fraksiyondan ihmal edilir ve ikinci renk reaksiyonunda bir sinyal üretmek gerekir. İkinci renk reaksiyon, ilk önce bir tekabül eden bir sinyal dağıtım deseni oluşturur, ancak, o zaman etkisizleştirme prosedürü etkili oldu. Bu durumda, düşük pH durdurma çözeltisi içinde inkübasyon süresi bir sonraki deney için devam edilmelidir.
AP alt-tabaka uygulamanın siparişleri
Duyarlılığı tespit sonraki her yuvarlak damla yana, önceden daha bol transkriptlerin az bol mRNA'ların tespit etmek için tavsiye edilir. Hızlı boyalar tercihen güçlü bir ifade transkript tespiti için ilk boyama tur uygulanır ve böylece ek olarak, hızlı kırmızı ve Fast Blue substrat kombinasyonu, anlamlı purpleblue BCIP / NBT leke daha az duyarlıdır. Bu aynı zamanda, hsonraki BCIP / NBT boyama izlenir ve purpleblue sinyali hafif Hızlı boyalara göre çok kararmadan zamanında durdurulabilir avantaj olarak. Böylece standart iki renk deneyde, ilk güçlü ifade mRNA Hızlı Kırmızı tarafından tespit edilir ve ikinci zayıf BCIP / NBT tarafından. Bununla birlikte bir süre sonra yaygın hale çökelekler üretebilecek san INT substrat kombinasyonu tatbik edilebilir hızlı boyalar alternatif olarak. Bu nedenle, BCIP / INT sadece son boyama turunda uygulanır. Dolayısıyla üç renkli deneyde biz genellikle ilk Fast Red, ikinci BCIP / NBT (veya Hızlı Mavi) ve üçüncü bir INT substrat kombinasyonunu kullanabilirsiniz. O INT uygularken mümkün olan en kısa sürede lekeli embriyolar fotoğraflamak için tavsiye olduğunu unutmayın.
Azo boyalarının Floresan algılama
Bu koyu renk çökelti hafif bir gölge zaman örtüşen ifade şekilleri tanımak bazen zor olabilir. Fveya örneğin, bir güçlü bir şekilde gelişmiş BCIP / NBT çökelti hafif Hızlı boya sinyallerini maskeleyebilir. Bu sorunu aşmanın bir yolu, her boyamadan hemen sonra görüntülerini yakalamak ve sonraki algılama turdan önce uygulanan renk çökelti kaldırmaktır. Bu durumda, alkol çözülebilir bir azo boya (Fast Red) ve INT çökeltiler, sırasıyla birinci ve ikinci algılama turundan sonra etanol yıkaması ile çıkarılır ve BCIP / NBT boyama geçen AP-alt-tabaka 26 uygulanır. Diğer bir olasılık, azo boyalarının, floresan özelliklerinin avantajlarından almaktır. Fast Blue uzak-kırmızı filtre ile 28,29 gözlemlenebilirken Fast Red, 27 setleri rodamin filtresi kullanılarak görüntülenebilir. Çok yoğun olmak ve azo boya floresan sinyal gidermek kalmaması Karşılaştırılması veya kromogenik ve floresan görüntülerin bindirme, zamanında durdurulması için olan co-distribution.Using bu yaklaşımı, BCIP / NBT sinyal geliştirme siteyi ortaya çıkarabilir Reaksiyon ürünü.
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 |