Mount ensemble<em> In situ</emHybridation> (WISH) a été utilisé dans un cours de premier cycle supérieure comparée des vertébrés Biologie, en plus de vertébrés dissections. Cela a donné aux étudiants la possibilité d'étudier l'expression des gènes ainsi que l'anatomie macroscopique, qui relie l'étude de la biologie moléculaire et organismique au sein d'un cours.
Mount toute hybridation in situ (WISH) est une technique courante dans les laboratoires de biologie moléculaire utilisées pour étudier l'expression des gènes par la localisation des transcrits d'ARNm spécifiques dans spécimen de montage ensemble. Cette technique (adapté de Albertson et Yelick, 2005) a été utilisé dans une salle de classe de premier cycle supérieure comparée des vertébrés de laboratoire de biologie à l'Université de Syracuse. Les deux premiers tiers du parcours laboratoire biologie comparative des vertébrés a donné aux étudiants l'occasion d'étudier l'embryologie et anatomie de plusieurs organismes représentant divers taxons chordés principalement par des dissections traditionnels et l'utilisation de modèles. La dernière partie du cours impliquait une approche novatrice de l'enseignement anatomie grâce à l'observation du développement des vertébrés en utilisant des techniques moléculaires dans lesquels WISH a été effectuée sur des embryons de poisson zèbre. Un facteur de croissance de 8 fibroblastes hétérozygote une ligne (fgf8a) mutant, as, a été utilisé. En raison de Mendelia héritage n, as croisements produit de type sauvage, hétérozygote, et les mutants homozygotes ace/fgf8a dans un rapport 1:2:1. Sondes d'ARN avec des profils d'expression connus de la ligne médiane et dans le développement de structures anatomiques tels que le cœur, les somites, bourgeon caudal, myotome et le cerveau ont été utilisés. WISH a été réalisée en utilisant le poisson zèbre au somite 13 et prim-6 étapes, avec des étudiants effectuant la réaction de coloration en classe. L'étude des embryons de poisson zèbre à des stades différents de développement a donné aux étudiants la possibilité d'observer la façon dont ces structures anatomiques changé au cours ontogenèse. En outre, certains mutants ace/fgf8a affiché en boucle cardiaque irrégulier et les défauts de somite et le développement du cerveau. Les étudiants de ce laboratoire ont observé le développement normal des divers organes et systèmes utilisant à la fois l'anatomie externe ainsi que l'expression des gènes. Ils ont également identifié et décrit les embryons présentant développement anatomique et une mauvaise expression des gènes (c.-à-mutants putatifs).
ontenu "> Pour les instructeurs dans les établissements qui ne possèdent déjà le matériel nécessaire ou lorsque des fonds pour le laboratoire et l'innovation curriculaires sont limitées, le coût financier des réactifs et l'appareillage peut être un facteur à considérer, comme le temps et les efforts nécessaires à la partie de l'instructeur, indépendamment du réglage. Néanmoins, nous soutenons que l'utilisation de WISH dans ce type d'environnement de laboratoire de classe peut fournir un lien important entre la génétique du développement et de l'anatomie. Comme la technologie progresse et la capacité à étudier le développement organismique au niveau moléculaire devient plus facile, moins cher et de plus en plus populaire, de nombreux biologistes évolutionnistes, les écologistes, physiologistes et se tournent vers des stratégies de recherche dans le domaine de la biologie moléculaire. Utilisation SOUHAITEZ dans une classe laboratoire de biologie comparative des vertébrés est un exemple de comment les molécules et l'anatomie peuvent converger dans un seul cours. Cela donne supérieures des étudiants de niveau collégial la possibilité de pratiquer modernes res biologiquesearch techniques, conduisant à une formation plus diversifiée et la promotion de l'avenir de la recherche scientifique interdisciplinaire.WISH a été utilisé dans un cours de laboratoire biologie comparative des vertébrés afin d'aider les élèves à comprendre le rôle de la génétique dans le développement anatomique grâce à la visualisation des profils d'expression génique connus. Pour la première partie du cours, les élèves ont exécuté des dissections sur les organismes représentant plusieurs taxons différents chordés, ce qui leur permet amplement de temps pour étudier, comprendre, comparer, et l'anatomie des vertébrés contraste.
En guise d'introduction à la deuxième partie du cours, les étudiants ont donné une conférence formelle décrivant développement du poisson zèbre et l'anatomie. Les méthodes et les résultats attendus de l'expérience WISH ont également été discutées. Les élèves ont ensuite eu le poisson-zèbre en direct à somitogenèse et prim-6 stades de développement, et à 2 et 5 jours après la fécondation (dpf) d'examiner à la loupe binoculaire. Il s'agissait de donner aux étudiants une meilleure compréhension de ce embryons de poisson zèbre ressemble et les types de changements morphologiques qui se produisent over l'ontogenèse.
Lors de la séance de laboratoire suivant, les élèves ont reçu embryons de poisson zèbre dans lequel WISH avaient déjà été effectuées. On leur a demandé d'étudier et de décrire les profils d'expression génique pour chaque gène d'intérêt (ribosonde utilisé). Embryons utilisés pour WISH ont été obtenues à partir de croisements entre les membres d'une lignée hétérozygote ace/fgf8a. Sur la base de l'hérédité mendélienne, 25% des embryons issus des croisements ace/fgf8a devaient être des mutants homozygotes et à présenter des défauts dans la plupart des structures anatomiques ont porté sur ce cours. Selon les rapports publiés et les observations non publiées dans le laboratoire Albertson, des défauts dans le cerveau et le coeur en boucle incorrecte étaient attendus, ainsi que les défauts dans les somites (Brand et al, 1996;. Albertson et Yelick, 2005; observations personnelles).
Les étudiants ont été invités à examiner tous les échantillons, de type sauvage (animaux hétérozygotes sont indiscernables des frères et sœurs de type sauvageaux premiers stades de développement) et des mutants homozygotes pour chaque profil d'expression génique présenté. Ils ont ensuite été invités à rédiger des rapports de laboratoire décrivent leurs résultats, et en fonction de leur connaissance de l'anatomie et de la génétique, comment l'expression des gènes défectueux peuvent avoir précipité malformations anatomiques.
Les élèves semblaient recevoir cet exercice de laboratoire avec enthousiasme et curiosité. La plupart n'avaient jamais utilisé SOUHAITEZ avant et ont été très intéressés par cette partie du cours. Les élèves ont trouvé les différents modes d'expression des gènes dans les embryons de poisson zèbre intrigants, certaines tendances décrites même la coloration visualisé en les associant avec de grands dessins et symboles, comme un visage souriant. Les rapports de laboratoire ont montré résultant des étudiants avaient une compréhension générale du protocole WISH et l'expression de gènes spécifiques dans des structures anatomiques. Les étudiants ont également besoin de comprendre les fonctions spécifiques des gènes étudiés en utilisant le souhaitez durant le laboratoire (Stickney et al, 2000;. Huelsken et al, 2002;. Geetha-Loganathan et al, 2008a;. Geetha-Loganathan et al, 2008b).. Il est évident cependant que certains élèves avaient des connaissances de base limitée des voies de signalisation et de gènes d'intérêt. Plus d'informations sur ces concepts dans le SOUHAITEZ cours d'introduction peut être une addition bienvenue à l'utilisation de WISH dans les futurs cours de biologie comparée des vertébrés.
Depuis le protocole prend généralement quatre jours consécutifs, selon le calendrier du cours, les étudiants ne peuvent être en mesure d'effectuer une partie de l'expérience en classe et l'instructeur doit être responsable pour le reste. Dans notre classe de biologie comparée des vertébrés, les élèves de la réaction de coloration en laboratoire, tandis que l'Assistant d'enseignement effectué toutes les étapes précédentes. Si il est préférable de demander aux élèves de réaliser SOUHAITEZ en classe, le protocole peut être divisé en sous-unités qui peuvent être effectuées sur l'artlusieurs séances de laboratoire, selon le calendrier de la classe. Si ce n'est pas possible pour les étudiants d'effectuer l'ensemble du protocole, comme il était ici en raison de la réunion de laboratoire seulement une fois par semaine, les élèves peuvent ajouter la solution de coloration au début de la classe et, en fonction de la ribosonde utilisé, le marquage complet moins d'une heure. Le temps qu'il faut pour que la tache de mettre au point varie considérablement d'un ribosonde et une variété de conditions expérimentales, et doit être déterminée avant la classe. Notamment, si les élèves ne sera développer la tache dans le laboratoire, les instructeurs sera responsable de toutes les étapes précédentes, ce qui nécessitera beaucoup de temps et d'efforts à l'extérieur de la classe. Si vous le souhaitez, une alternative plus courte à WISH pourrait être immunohistochimie, en utilisant des étiquettes d'anticorps de visualiser la localisation des protéines, mais à cette époque, le poisson zèbre anticorps spécifiques pour les gènes du développement ne sont pas facilement disponibles. Une autre option serait d'effectuer WISH sur les espèces de vertébrés différentes d'une demander aux élèves de comparer les profils d'expression des mêmes gènes dans des organismes différents (Pizard et al, 2004;. Aramaki et al, 2007;. Organismes modèles émergents, 2008; organismes modèles émergents, 2010).
L'objectif primordial de l'aide SOUHAITEZ dans un cours de biologie des vertébrés comparatif était de montrer aux élèves comment techniques de biologie moléculaire sont utilisées pour étudier le développement anatomique. Il a également donné l'occasion aux élèves de réfléchir sur la manière dont l'expression du gène altéré peut conduire non seulement à des malformations du développement, mais aussi à des changements évolutifs. Formalisé comme la biologie du développement évolutionnaire (souvent dénommé «évo-dévo»), ce domaine en plein essor de l'étude vise à relier le génotype et le phénotype par le développement, et d'élucider les bases mécanistiques potentiels du changement évolutif. Avec la montée de ce domaine, plus écologistes, des biologistes et des physiologistes organismiques, ont recours à des techniques moléculaires dans leurs recherches. Noussoutiennent que l'utilisation de WISH dans un cours de biologie des vertébrés comparative aidera à garder le programme à jour avec les avancées technologiques et conceptuels de la recherche et de faciliter un meilleur alignement horizontal du haut cours de biologie de niveau en combinant sous-champs biologiques. En outre, cette approche intégrative offrira aux étudiants la possibilité d'apprendre un assortiment de techniques de recherche biologiques dans un cours, conduisant à une formation plus diversifiée et la promotion de l'avenir de la recherche scientifique interdisciplinaire.
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs tiennent à remercier le Département de biologie de l'Université de Syracuse et le Dr Marilyn Kerr pour leur rôle dans l'administration du cours de biologie des vertébrés comparative. Le laboratoire Albertson est financée par la subvention R21DE019223 de la National Institutes of Health / Institut national de recherche dentaire et craniofaciale, ainsi que la subvention R01AG031922 de la National Institutes of Health / National Institute on Aging.
Material Name | Type | 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 |