全体のマウント<em>その場で</em>ハイブリダイゼーション(WISH)は解剖を脊椎動物に加えて、上位学部比較脊椎動物の生物学のコースで使用されていました。これにより、学生は一つのコース内の分子とorganismal生物学の研究を結ぶだけでなく、肉眼解剖学などの遺伝子発現パターンを研究する機会を与えた。
in situハイブリダイゼーション全体のマウント(WISH)は、全体のマウント標本内の特定のmRNA転写産物の局在によって遺伝子発現を研究するために使用される分子生物学の実験室における一般的な手法です。この技術は(アルバートとYelick、2005年から適応)シラキュース大学の上位学部比較脊椎動物の生物学の実験室の教室で使用されていました。比較脊椎動物の生物学実験講座の最初の3分の2は、学生が主に伝統的な解剖やモデルの使用を介して様々な脊索動物の分類群を表すいくつかの生物の発生学と肉眼解剖学を勉強する機会を与えた。コースの最後の部分は、WISHがゼブラフィッシュ胚で実行された分子技術を採用する脊椎動物の発生の観察を通して解剖学を教えるために革新的なアプローチを含んだ。ヘテロ接合体線維芽細胞増殖因子8(fgf8a)変異体のライン、 エースは 、使用されていました。メンデル遺伝が原因で、エースは生産野生型、ヘテロ接合、そして午前1時02分01秒比率でホモ接合ace/fgf8a変異体をintercrosses。正中線のほか、心臓、体節、tailbud、筋節、脳などの解剖学的構造の開発に公知の発現パターンを持つRNAプローブを使用した。 WISHは、学生がクラス内の染色反応を行うと、13体節とプリム- 6の段階でゼブラフィッシュを用いて行った。開発のさまざまな段階でゼブラフィッシュ胚の研究は、学生がこれらの解剖学的構造は、個体発生を介してどのように変化したか観察する能力を与えた。さらに、いくつかace/fgf8a変異体は、不適切な心臓のルーピング、および体節と脳の発達の欠陥を表示。この研究室の学生は、外部の解剖学だけでなく、遺伝子発現パターンの両方を使用して、さまざまな器官系の正常な発達を観察した。彼らはまた、不適切な解剖学的な開発と遺伝子発現(すなわち、推定変異体)表示胚を特定し、説明した。
既に必要な機器を所有していない機関でまたはラボとカリキュラムの革新のための資金が限られているインストラクターの場合は、試薬と装置の金融コストは、時間と労力の一部に必要とされる、考慮する要因となる可能性があります設定に関係なくインストラクター。それにもかかわらず、私たちは教室の実験室の設定のこのタイプのWISHの使用は発生遺伝学と解剖学の間に重要なリンクを提供できると主張している。技術の進歩と分子レベルでorganismal開発を研究する能力がより簡単に、安く、そしてますます普及しつつあり、多くの進化生物学者、生態学者、そして生理学は分子生物学の分野での研究戦略に目を向けている。比較脊椎動物の生物学の実験室の教室でウィッシュ使用すると、分子と解剖学が単一のコース内に収束する方法の一例です。これは、上位レベルの大学生に、より多様な教育と今後の学際的な科学研究の振興につながる近代的な生物学的研究手法を、実践する機会を与えてくれます。
WISHは、学生が既知の遺伝子発現パターンの可視化によって解剖学的発達における遺伝学の役割を理解するための比較脊椎動物生物学の実験室のコースで使用されていました。コースの前半では、学生はそれらの十分な時間が、勉強の理解、比較、およびコントラストの脊椎動物の解剖できるように、いくつかの異なる脊索動物の分類群を代表する生物に解剖を行った。
もちろん第二部への導入として、生徒たちはゼブラフィッシュの開発と解剖学を記述する正式な講義を与えられた。 WISHの実験の方法と期待される結果についても議論された。学生はその後、体節形成と発展のプリム- 6ステージでのライブゼブラフィッシュを与えられた、そして2および5日後に受精(DPF)で解剖顕微鏡下で調べることができます。これは、学生がゼブラフィッシュの胚はどのようなものをより深く理解し、個体発生を介して起こる形態学的変化の種類を提供することでした。
次のラボセッションでは、生徒が以前に実行された希望するゼブラフィッシュ胚を与えられた。彼らは、関心の各遺伝子(リボプローブ使用)のために遺伝子の発現パターンを研究し、記述するように求めていた。 WISHのために使用される胚は、ヘテロ接合ace/fgf8aラインのメンバーの間で交配から得られた。メンデル遺伝に基づいて、ace/fgf8aの交配からの胚の25%はホモ接合変異体であることが、このコースに焦点を当てた解剖学的構造の多くの欠陥を示すことが期待されていた。アルバートソンの研究室で発表された報告と未発表の観察に基づいて、脳や不適切な心臓のルーピングに欠陥が期待されただけでなく、体節の欠損(ブランドら、1996;。アルバートソンとYelick、2005;個人的な観察 )。
学生は提示、各遺伝子の発現パターンのために、すべての標本、野生型(ヘテロ接合の動物は、開発の早い段階で野生型の兄弟から区別できない)とホモ接合変異体を調べるように求めていた。彼らはその後、欠陥のある遺伝子の発現は、解剖学的奇形が沈殿している可能性がありますか、それらの結果を記述する実験レポートを書くように頼まれ、解剖学や遺伝学の知識に基づいていた。
学生は、興奮と好奇心でこの実験室での練習を受け取るように見えた。最も前にウィッシュ使用がなかったと極めて当然のこの部分に興味を持っていた。学生が興味をそそるゼブラフィッシュ胚における遺伝子発現の異なるパターンを見つけ、いくつかにも説明した染色パターンは、スマイリーフェイスのようなよく知られているデザインや記号、それらを関連付けることによって可視化。その結果、ラボのレポートは、学生がWISHのプロトコルと、特定の解剖学的構造における遺伝子の発現の一般的な理解を持っていた示した。 。。Huelskenら、2002;。Geetha – Loganathan ら 、2008A、Geetha – Loganathan ら 、2008bの研究室(スティックニーら 、2000年にウィッシュを用いて調べた生徒も遺伝子の特定の機能を理解する必要がありました。 )。それは、特定の学生が限られたバックグラウンドのシグナル伝達経路の知識と関心のある遺伝子を持っていたこと、しかし、明らかになった。これらの概念の詳細については、導入の講義は、将来の比較脊椎動物の生物学のコースでWISHの使用に歓迎さかもしれない願っています。
プロトコルは一般的にコースのスケジュールに応じて、4日連続がかかるので、学生はクラスとインストラクターが、残りの責任でなければならないの実験の一部を完了することができます。ティーチングアシスタントがすべての前の手順を実行しながら、比較脊椎動物生物学のクラスで、学生は、実験室で染色反応を完了した。それは実行がクラスで希望する学生の方を好まれる方が多い場合、プロトコルは、クラスの時間枠に応じて、いくつかの実験室でのセッションにまたがって実行可能なサブユニットに分割することができる。それが一度だけここで週にラボの会議のためだったので学生は、全体のプロトコルを実行するために実行可能でない場合、学生はクラスの先頭に染色液を追加し、使用するリボプローブに応じて、完全な染色を持つことができます時間内に。それは開発する染色に要する時間は、それぞれのリボプローブとの様々な実験条件によって大きく変化し、クラスの前にあらかじめ決定されるべきである。特に、学生が唯一の研究室で染色を開発する場合、インストラクターは、教室の外でかなりの時間と労力を必要とするすべてのこれまでの手順、責任を負います。必要に応じて、ウィッシュより短い代わりに、タンパク質の局在を可視化する抗体のラベルを使用して、免疫組織化学かもしれない、しかしこの時点で、発達遺伝子のゼブラフィッシュ特異的抗体は、容易に入手可能ではありません。別のオプションは、別の脊椎動物種でWISHを実行する方法です。NDは、学生がさまざまな生物で、同じ遺伝子の発現パターンを比較しています(。。荒巻ら、2007;。新興のモデル生物、2008; Pizard ら 、2004新興のモデル生物、2010)。
比較脊椎動物の生物学コースでWISHを使用しての包括的な目標は、分子生物学的手法、解剖学的発達を研究するために使用される方法を学生に示すことでした。また、遺伝子発現だけでなく発達奇形にも進化的変化につながる可能性がありますどのように変更されたのと推測することは学生のための機会を提供した。進化発生生物学(しばしば"EVO -ディーヴォ"とも呼ばれる)として形式化、研究のこの急速に成長しているフィールドは、開発を通じて遺伝子型と表現型をリンクするために、そして進化的変化の潜在的な機械論的基盤の解明を目指します。このフィールドの上昇に伴い、より多くの生態学者、organismal生物学者、そして生理学者は彼らの研究に分子技術を採用しています。我々は比較脊椎動物生物学コースでWISHの使用が研究中の現在の技術や概念の進歩でこれまでに、生物学的サブフィールドを組み合わせることにより、上位レベルの生物学コースのよりよい水平方向の配置を容易にするためのカリキュラムを維持するために役立つと主張している。また、この統合的なアプローチは、より多様な教育と今後の学際的な科学研究の振興につながる、学生は一つのコースで、生物学的研究手法の品揃えを学ぶ機会を提供します。
The authors have nothing to disclose.
著者は、比較脊椎動物の生物学コースの管理における役割についてはシラキュース大学と博士マリリンカーで生物学科に感謝したい。アルバートソンの研究室は、歯科および顎顔面研究所の健康/国立研究所の国立研究所からの助成金R21DE019223だけでなく、老化健康/国立研究所の国立研究所からの助成金R01AG031922によってサポートされています。
Material Name | Tipo | 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 |