Vorwärts genetische Ansatz zur Stressresistenz-Gene in Mäuse Entdecken - Hochdurchsatz-Bildschirm in ES-Zellen

Langlebigkeit hat eine intime Beziehung mit Stressresistenz. Im allgemeinen langlebige Spezies weisen häufig erhöhte Resistenz gegen multiple Stressoren, wie Wasserstoffperoxid, Paraquat (PQ), UV, Wärme und Schwermetalle ^1,2. Im Gegensatz dazu erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Stress verursacht verkürzten Lebensdauer und / oder eine Krankheit anfälligen Phänotyp zusagen. Die Antioxidationsmittel fang Weg war lange spekuliert worden, eine wichtige Rolle bei der Verleihung Stressresistenz für das Tier zu spielen. Mit wenigen Ausnahmen, Studien aus einer Vielzahl von transgenen Tieren mit Manipulationen in verschiedenen antioxidativen Enzymen (zB SOD) zeigen jedoch, dass die Erhöhung des Oxidationsfänger Enzyme nicht die Lebensdauer oder die Gesundheit Spannweite ³ zu erhöhen. Diese Daten legen nahe, dass die Stressresistenz Merkmal konsequent in langlebigen Tieren beobachtet wird von anderen zellulären Wege noch aufgedeckt werden vermittelt.

Wir nahmen eine unvoreingenommene vornegenetischer Ansatz für Gene, die auf mutierten, eine Stressresistenz-Phänotyp in kultivierten embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) verleihen könnten. ES-Zellen bieten zwei wesentliche Vorteile in dieser Studie: (1) anspruchsvolle genetische Manipulationen sind vorhanden, um das Genom von ES-Zellen zu modifizieren; und (2) Stress resistente ES-Zellen aus dem Bildschirm wiedergewonnen können direkt für Maus Produktion verwendet werden, was eine schnelle Übersetzung in ganzen Tierstudien zur Lebenserwartung und Gesundheitsspanne zu messen.

In diesem Bericht beschrieben wir die Verwendung von C9 ES-Zelllinie, in welcher die BLM Allele unter Steuerung durch ein Tetracyclin ansprechende Element. Behandlung von Doxycyclin (DOX) vorübergehend von der Expression von Blm führt zu einer erhöhten Vorfall von Schwesterchromatidaustausch gedreht. Diese kurzfristige Blm Knock-out für die Erzeugung homozygoter Mutationen innerhalb der heterozygote Population erlaubt, so dass rezessive Mutationen für Stressresistenz könnte in das Screening-Verfahren erfasst werden. Wirbeschrieben die Verwendung von piggyBac (PB) Transposon als erbgutverändernd nach dem Zufallsprinzip setzen Sie einen Poly-A-Trap-Kassette (PB-UPA), um Gene in das Genom zu mutieren. Zellen, die mit Unterbrechung eines Gens durch die Poly-A-Falle wurden G418-resistente und konnte zurückgewonnen, so dass eine Sammlung von Gen-Trap-Mutanten (Gen-Trap-Bibliothek) können hergestellt werden, und in der Folge für die mutierten Klone, die Stress resistent waren zu sehen sein.

Stress-resistente Klone von der Selektion gewonnen könnte ziemlich rasch durch molekulare Techniken hinsichtlich der Anzahl von Einfügungen (qPCR) charakterisiert werden, der Ort der Insertion (splinkerette PCR), die Identität der unterbrochene Gen (BLAST) und sein Expressionsniveau ( RT-qPCR). Die PB Einsetzen könnte durch transiente Expression mPB Transposase in dem Klon wieder mobilisiert werden, um die Wildtyp-DNA-Sequenz wieder herzustellen und damit zu testen für den Verlust von Stressresistenz. Diese sind leistungsfähige Möglichkeiten, um die Kausalität der Mutation zu bestätigen, die vor getan werden sollteteure Maus Produktion. Frühere Studien haben gezeigt, dass Zellen, die Stressfaktoren ausgesetzt verloren ihre Pluripotenz ^4,5. Somit wird in diesem Protokoll ist die Erhaltung einer Replikatgruppe von mutierten Zellen, die nicht mit Stressoren behandelt werden, würde die für den erfolgreichen Produktions Maus.

Unser Labor hat den C9 ES-Zelllinie und der PB-UPA-Vektor entwickelt, die beide zur Verfügung stehen, um anderen Forschern auf Anfrage. Das Protokoll die hier berichtet wird durch die Erzeugung von de novo Bibliothek von Gen-gefangen ES-Zellen mit PB-UPA (1A), gefolgt von Replika-Plattierung und Streßselektion auf Stress-resistente Klone (1B) zu isolieren, zu starten. Wir haben gezeigt, die Auswahl mit Paraquat, ein potenter Radikalerzeuger innerhalb der Zellen. Praktisch jede zytotoxische Verbindung oder ein Toxin, beispielsweise ER Stressoren (zB Thapsigargin und Tunicamycin), neuronale Oxidationsmittel (zB MPP +, 6-Hydroxy Dopamin und Rotenon), Wärme und SchwerMetalle (zB Cd, Se) könnten mit dem Verfahren geeignet ist, für die jeweiligen resistenten Mutanten auszuwählen.