Na Vivo Monitoramento de expressão de Gene relógio circadiano no núcleo supraquiasmático do Mouse usando a repórteres de fluorescência
Summary
Esta tecnologia baseada em fluorescência recém-desenvolvido permite a monitoração a longo prazo da transcrição de genes do relógio circadiano no núcleo supraquiasmático (SCN) de movimentando-se livremente os ratos em tempo real e em uma alta resolução temporal.
Abstract
Esta técnica combina fibra óptica mediada por gravações de fluorescência com a entrega precisa de repórteres de gene recombinante vírus adeno-associado à base. Este novo e fácil de usar na vivo fluorescência sistema de vigilância foi desenvolvido para gravar o ritmo transcricional do gene do relógio, Cry1, no núcleo supraquiasmático (SCN) de ratos movimentando-se livremente. Para fazer isso, um repórter de fluorescência de transcrição Cry1 foi projetado e empacotado em vírus Adeno-associado. Vírus purificado, concentrado foi injetado o SCN seguido pela inserção de uma fibra óptica, que fixou-se então para a superfície do cérebro do rato. Os animais foram voltou para suas casa gaiolas e permitidos um período de recuperação pós-operatória de 1 mês para assegurar suficiente expressão de repórter. Fluorescência foi então gravada em movimentando-se livremente os ratos através de um na vivo monitoramento sistema que foi construído em nossa instituição. Para o na vivo sistema de gravação, um laser de 488 nm foi acoplado com um 1 × 4-divisor de feixe que divide a luz em quatro saídas de excitação do laser do poder igual. Esta configuração permitiu gravar a partir de quatro animais simultaneamente. Cada um dos sinais de fluorescência emitida foi coletado através de um tubo fotomultiplicador e uma placa de aquisição de dados. Em contraste à anterior bioluminescência na vivo gravação relógio circadiano técnica, esta fluorescência na vivo gravação sistema permitiu a gravação de expressão de gene relógio circadiano durante o ciclo de luz.
Introduction
Nos mamíferos, o núcleo supraquiasmático (SCN) rege o ritmo circadiano do todo o corpo para coordenar a resposta do indivíduo a mudanças ambientais exógenos (por exemplo, luz, temperatura, estresse, etc.)1. Componentes principais do relógio consistem de Per1-3, Cry1-2, relógioe Bmal1e desempenham um papel central na regulação do relógio circadiano de cada célula. O SCN cada célula contém o ativador transcricional, relógio/BMAL1, que atua como um heterodímero para induzir a expressão do PER e chorar. O PER / complexo de chorar então inibe a função de relógio/BMAL1 para formar um laço de realimentação de transcrição-tradução que leva cerca de 24 h para completo2,3.
Estudos anteriores sobre o SCN principalmente têm empregado a ex vivo SCN fatia cultura método4,5,6 , e, enquanto esta abordagem forneceu informações valiosas, suas limitações têm inibido a nossa capacidade de obter dados sobre a influência de outros núcleos do cérebro sobre o SCN, bem como o efeito de estímulos exógenos (por exemplo, luz) em células que residem nesta região crítica. Em 2001, o grupo de Hitoshi Okamura foi o primeiro a usar o sistema de bioluminescência da expressão gênica em vivo monitor relógio circadiano no SCN em ratos7movimentando-se livremente. Grupo do Ken-ichi Honma passou os últimos anos desenvolver a bioluminescência na vivo sistema de gravação no SCN8,9,10. Juntos, esses estudos forneceram os pesquisadores com a capacidade de monitorar o relógio circadiano na escuridão constante ou após um pulso de luz. No entanto, como bioluminescência é muito fraca para permitir a monitorização contínua durante o ciclo luz/escuridão, juntamente com o fato de que a luz é o sinal predominante necessário para o arrastamento de SCN-mediada de pulsos de disparo circadian11, há crescente demanda para o desenvolvimento de métodos experimentais que superar as limitações associadas com gravação de bioluminescência. O presente relatório descreve um sistema baseado em fluorescência, que foi construído para monitorar o relógio circadiano do SCN na vivo em ratos movimentando-se livremente. Este método fácil de usar permite a monitorização contínua durante o ciclo claro/escuro e permite a observação a longo prazo da transcrição de genes do relógio circadiano no SCN em tempo real e em alta resolução temporal.
Protocol
Representative Results
Discussion
Em contraste com o ex vivo métodos, tais como a fatia cultura4,5, RT-PCR16e em situ da hibridação17, que exigem que os animais mortos, o na vivo método de gravação permite investigadores para estudar a expressão gênica circadiano em um animal vivo. Como tal, esta tecnologia fornece a capacidade de avaliar o efeito de perturbações físicas diferentes (por exemplo, privaç…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a membros do laboratório de Zhang para fornecer estimular discussões e membros do laboratório de Zhan para prestação de assistência técnica. Esta pesquisa foi apoiada por subsídios 31500860 (para C.Z.) do NSFC, 2012CB837700 (para E.E.Z. e C.Z.) do programa 973 do M.O.S.T. da China e pelo financiamento do Governo Municipal de Pequim. E.E.Z. foi apoiado pelos chineses “Programa de recrutamento de peritos de juventude Global”.
Materials
| KOD Plus Neo | TOYOBO | KOD-401 | Reagent |
| pVENUS-N1 | addgene | #61854 | Plasmid |
| pcDNA3.3_d2eGFP | addgene | #26821 | Plasmid |
| pAAV-EF1a-double floxed-hChR2(H134R)-mCherry-WPRE-HGHpA | addgene | #20297 | Plasmid |
| MluI | Thermo Scientific | FD0564 | Reagent |
| EcoRI | Thermo Scientific | FD0274 | Reagent |
| Gibson Assembly Mix | NEB | E2611s | Reagent |
| Lipofectamine 2000 | Thermo Scientific | 12566014 | Reagent |
| Syringe Filter | EMD Millipore | SLHV033RS | 0.45 µm |
| HiTrap heparin columns | gelifesciences | 17-0406-01 | 1 mL |
| Amicon ultra-4 centrifugal filter | EMD Millipore | UFC810024 | 100,000 MWCO |
| Benzonase nuclease | Sigma-Aldrich | E1014 | Reagent |
| Sodium deoxycholate | Sigma-Aldrich | D5670 | Make fresh solution for each batch |
| mouse stereotaxic apparatus | B&E TEKSYSTEMS LTD | #SR-5M/6M | Equipment |
| pentobarbital | SigmaAldrich | #1507002 | Reagent |
| mouse stereotaxic apparatus | B&E TEKSYSTEMS LTD | #SR-5M/6M | Equipment |
| Hydrogen peroxide solution | SigmaAldrich | #216763 | Reagent |
| Optical Fiber | Thorlabs | FT200EMT | 0.39 NA, Ø200 µm |
| microsyringe pump | Nanoliter 2000 Injector, WPI | Equipment | |
| ceramic ferrule | Shanghai Fiblaser | 230 μm I.D., 2.5 mm O.D. | |
| Gene Observer | BiolinkOptics | Equipment |
Referências
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