RNA干扰(RNAi)技术为基础的基因敲除技术是在赤研究的核心。这里,我们提供了在赤拟谷盗我们的幼虫RNAi技术的概览。幼虫RNAi是一种简单,但功能强大的技术,可以快速访问功能丧失的表型,使研究人员能够研究基因的功能在不同的上下文中。
对赤拟谷盗, 赤拟谷盗 ,提供了实验工具,遗传和发育研究,包括完全注释的基因组序列,转座子转基因基础,有效的RNA干扰(RNAi)的剧目。在这些优点,基于RNAi的基因敲除技术是在赤研究的核心。T。盗显示出强大的全身性RNAi的反应,使得有可能通过简单地注入双链RNA(dsRNA)的成甲虫的体腔内进行RNAi的任何生命阶段。
在这份报告中,我们提供T。我们的幼虫RNAi技术的概述拟谷盗 。该协议包括T的适当阶段(ⅰ)隔离谷盗幼虫注射,(ii)为在注射设定制备,以及(iii)的dsRNA注射。幼虫RNAi是一种简单,但功能强大的技术,为我们提供了快速访问功能丧失的phenotypES在内的多个基因敲除表型以及一系列亚效等位基因的表型。由于几乎所有的T。赤拟谷盗的组织很容易受到细胞外的dsRNA,幼虫RNAi技术可以让研究人员研究了各种各样的不同背景,包括有机体响应外部环境的遗传基础组织。此外,该技术的简单性刺激在研究多个学生介入,使得T。盗理想的遗传系统,在课堂环境中使用。
红色面粉甲虫, 赤拟谷盗 ,是获得在生物学各领域的普及,部分是由于容易进行RNA干扰(RNAi)1-3因。基于RNAi的基因敲除技术允许科学家进行,而无需使用复杂的遗传方式丢失的功能分析。T。盗显示出强大的全身性RNAi的反应,使得有可能通过简单的注射的双链RNA(dsRNA)的执行的RNAi的任何阶段进甲虫的体腔4-6。多个基因同时敲也是T.可行盗注射两种或更多种不同的dsRNA分子在同一时间7,8。此外,可以通过减少注射的dsRNA 8的浓度来产生一系列亚效等位基因表型。这些特性使基于RNAi的反向遗传技术有吸引力的替代品,以吨传统的正向遗传学拟谷盗 。因为几乎所有T。赤拟谷盗的组织很容易受到细胞外dsRNA分子9,这种技术可以让研究人员研究各种在不同的环境下组织的。此外,尽管本报告侧重于在T中进行RNA干扰拟谷盗 ,此处描述的许多程序也适用于其它的昆虫。因此,该协议是有用的那些谁愿意履行其在T的利益背景下亏损的功能分析拟谷盗 ,以及为有意申请的基于RNAi技术等昆虫的研究人员。
双链RNA注射到幼虫可在各种甲虫的生命阶段,包括幼虫,蛹功能分析和成虫期4,5,10。之前我们已经报道了整体幼虫的RNAi协议,包括分子生物学方法11。在本报告中,我们重点介绍了双链RNA注射的程序,这是最好的视觉助手解释。我们提供详细的一步一步的注入程序,以及好的和坏的注射例子。这种视觉协议补充了我们之前的协议,合并的时候,他们提供的幼虫RNA干扰过程中T的更全面的观点拟谷盗 。此外,我们将讨论的dsRNA分子可能影响RNAi技术,应用的基于RNAi的测定法对于生理研究的成功,以及在教学实验室幼虫的RNAi协议的适用性参数。
也有一些需要加以考虑,以保证RNAi技术的成功的重要问题,包括dsRNA分子的不同的dsRNA分子之间的长度和浓度,竞争(尝试多次当击倒),和脱靶效应的可能性(OTE)。
长的dsRNA
dsRNA分子的长度会影响全身的RNAi反应的效率,具有较长的dsRNA是更有效的触发RNAi的7,14,15(虽然dsRNA的较长的限制是目前未知)。 dsRNA的长度需要大于50碱基长以诱导有效的RNAi中的T。盗 7。 150个基点和500个基点的双链RNA似乎是理想的RNAi实验。尽管较长的dsRNA分子也可以使用,它们将必须OTE的机会增加和基因的克隆步骤将变得越来越困难。
双链RNA浓度
ve_content“>不同程度的基因敲低可以根据dsRNA的浓度来实现。1微克/微升似乎是一种合理的起始浓度,这往往会产生近零的表型(可根据感兴趣的基因(S)上的变化)。RNAi技术可以用较高浓度( 如 7-8微克/微升)进行,以获得更强的RNAi表型的RNAi与dsRNA的连续稀释,有时是有益的,产生了一系列亚效等位基因的表型(泰的补充资料等 2009年8月,和BORRAS -卡斯特未发表的数据人)。RNA干扰比赛
多基因敲除可在T中完成盗通过同时注入多种不同的双链RNA分子。然而,还已知的是具有若干不同的dsRNA分子在生物体中的存在经常导致双链RNA之间竞争的访问的RNAi组分<s达> 7,14。尝试多种基因敲除时,为避免1的dsRNA进行竞争的其他(使用相同长度和相同的浓度为所有的dsRNA是很重要的,虽然,可能需要所述dsRNA长度和浓度的进一步调整时的表达水平之间有很大的差别靶基因)。我们,以及其他人,都成功地进行双重和三重击倒( 例如 ,泰等人 ,2005年16日 ,泰等人,2009年17,杨等人,2009年18)。虽然可行,四倍的RNAi(或更多)可能是具有挑战性的,因为它可能会导致所有四个靶基因显著还原的RNAi的效率。
离目标
OTE是一种内在的关注基于RNAi的方法。以最小化OTE单程是设计的dsRNA时,以确定与靶基因的区域共享与其他基因相似的序列,并避免这些区域。对T.简单的BLAST分析盗预测基因组可以找出这样的地区。一些在线工具也使潜在的OTE( 例如,E-19的RNAi)的评价。进行RNA干扰的目标基因的两个不重叠的区域是一个简单而有效的方法来消除这种观察的表型是由OTE引起的可能性。 OTE的可能性最小化,如果RNAi的两个非重叠区产生相同的表型(除非两个非重叠区域有着相似的序列)。
评价基因通过除表型分析等拦截往往临界有效存在的RNAi相关的数据。评估的基因敲除两个主要方面是定量RT-PCR和Western blot分析。 QRT-PCR是一种方便的方式来测量靶mRNA的水平,并且在许多的RNAi相关的研究中,包括那些在T.已使用拟谷盗 (参见Miller 等人 2012 7为例)。 Howev呃,一定要小心,因为我们最近看到一些案件中,靶mRNA水平上调RNA干扰(虽然蛋白质产物被下调)(BORRAS-卡斯特未发表的数据)。现在的时间是未知的,如果这种RNA干扰诱导表达上调可广泛或独特的某些基因。 Western blot分析是另一种方式,以确认基因敲除。这种方法是非常可靠,因为它测量的最终蛋白质产物的量。对靶基因的蛋白产物的特异性抗体的要求是一个缺点,以这种方式。利用多个独立的测量除表型分析,将增加通过RNAi为基础的分析所获得的表型数据的信心。
自T.概念拟谷盗 ,RNAi技术已主要被用来研究基因功能的发展和形成图案。这些T。赤拟谷盗发育研究已在CHARAC非常成功terizing基因的进化上保守和分歧的功能(在Denell 2008年1 Klingler 2004 2审查)。在T。然而,基于RNAi的研究盗不限于发育生物学。例如,RNAi技术可以用来研究基因功能的一系列生理和行为反应,包括紧张性,掠夺,侵略,择偶,活动规律和防御机制。
应用RNA干扰到这些环境中的一个难点是多效性影响的可能性。通常情况下,目的基因会产生多种遍及吨角色赤拟谷盗的生命周期,从而使除去的基因没有意外的表型效应的困难。然而,要在不同阶段方便地进行RNA干扰的能力,往往是一个有效的策略,以避免这些多效性。例如,在成人中,代替幼虫或蛹进行RNA干扰可能使我们能够规避UNIN早期发育过程中往往造成基因敲除的杀伤力。在T的RNA干扰应答的灵活性盗从而使得这款机型最吸引人的适应RNA干扰基因功能的生理和行为反应的实验。
该T。盗系统也非常适用于教学实验室使用。T。盗可在常温(25℃),无需频繁传代面粉/酵母液很容易培养,并且在T中的RNAi技术赤拟谷盗是很简单的,以适应实验室年轻,学习科学家。作为RNAi的是变中的各种生物领域的一个重要的技术,这是至关重要的学生接触到这种技术。在T.幼虫RNAi技术的直进性盗也鼓励更多的学生参与研究,使T。盗为导向的遗传系统,教室的主要候选人。</ P>
The authors have nothing to disclose.
我们感谢中心的生物信息学和功能基因组学(CBFG)在迈阿密大学为技术依托。这项工作是由美国迈阿密大学开办补助(YT),以及美国国家科学基金会(:IOS 0950964 YT)的支持。
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Organic whole wheat flour | Heartland Mill Inc. Kansas | G1 | |
Brewer’s Yeast | MP Biomedicals | 2903312 | Sift yeast with #35 stainless sieve before use. Wear protective mask and cover the sieve with plastic wrap, as the sifted yeast is a fine particle and respiratory hazardus. |
6 oz plastic Drosophila stock bottles | Fisher Scientific | 11-888 | |
Sieve | Fisher Scientific | 04-881N | 8 in. dia. x 2 in.D. Use #25 (Nominal opening 710µm) for larvae, pupae, and adults. |
Sieve | Fisher Scientific | 04 881 10P | 8 in. diameter #35 (Nominal seive opening: 600µm) Stainless Steel Sieves, 8 in. dia. x 2 in.D. This sieve is ideal to remove clumps from yeast powder. |
Sieve receiver | Fisher Scientific | 04-866B | 8 in. diameter |
1.5 quart spouted sample pan | Seedburo Equipment Co. | Model 33 | collection pan |
Incubator | BioCold Environmental Inc | BC26-IN | Keep it 30C with 70% humidity. |
Na2HPO4 | Fisher Scientific | S374500 | |
NaH2PO4 | Fisher Scientific | S397-500 | |
KCl | Fisher Scientific | P217-500 | |
Food dye | Kroger | green, blue, or red preferable | |
Microscope glass slide | Fisher Scientific | 22-038-103 | |
Tack-It Over&Over | Aleene's | Repositionable glue for sticky slides. Double sided tape can be used as an alternative, however, we found that the adhesiveness varies. | |
Plastic CD case | Amazon | ||
Boroslilicate Glass capillary | Sutter Instrument | BF100-50-15 | O.D. 1 mm, I.D. 0.5 mm, 15 cm. without filament |
Needle puller | Sutter Instrument | P-87 or P-97 | |
Silicone seal | Narishige | HI01PK01 | 2.5 mm |
Removable mounting putty | Loctite Fun-Tak | ||
Compressed gas duster | OfficeMax | OM96091 | |
Forceps | Fine Science Tool | 11231-30 | Dumoxel #3 (to manipulate beetles) |
Forceps | Fine Science Tool | 11252-20 | INOX #5 (to break needle tips) |
Ethyl ether, anhydrous | Fisher Scientific | E138-500 | |
Nylon mesh | Flystuff/Genessee Scientific | 57-102 | 120-um pore size/49% open area |
Media bootle 100-ml | VWR | 89000-926 | |
Stereomicroscope | Zeiss | SteREO Discovery V12. Injection microscope. | |
Stereomicroscope | Fisher/Zeiss | 12-070-513 | Stemi2000. Use to break the needle and place larvae onto the sticky slide. |
X-Y mechanical stage | Zeiss | 4354600000000000 | |
X-Y mechanical stage | Microscopenet.com | A512 | Inexpensive alternative |
Manipulator | Narishige | M-152 | |
Magnetic stand | Narishige | GJ-1 | |
Glass capillary holder | Narishige | IM-H1 | |
30-ml disposable syringe | BD syringe | 309650 | BD Luer-Lok Tip |
Four-way stopcock | Cole-Parmer Instrument Co. | EW-30600-03 | Stopcocks with Luer Connections; 4-way; male slip |
art paint brush | Amazon | Art Advantage Oil and Acrylic Brush Set, 24-Piece | Any general paint brush will work. |