Preimplantasyon Fare Embriyolar Erken Hücre Kader Belirleyicileri Araştırma kaybı: ve Kazanç fonksiyon-Yaklaşımı
Summary
Bu protokolün amacı, bir kaybı: tanımlamak ve kazanç-of trofoektoderm ve preimplantasyon fare embriyoları iç hücre kütlesi farklılaşma yol açan bir sahne özgü reseptör olarak neogenin tanımlamak için de geçerlidir fonksiyonu yöntemi etmektir.
Abstract
Gene silencing and overexpression techniques are instrumental for the identification of genes involved in embryonic development. Direct target gene modification in preimplantation embryos provides a means to study the underlying mechanisms of genes implicated in, for instance, cellular differentiation into the trophectoderm (TE) and the inner cell mass (ICM). Here, we describe a protocol that examines the role of neogenin as an authentic receptor for initial cell fate determination in preimplantation mouse embryos. First, we discuss the experimental manipulations that were used to produce gain and loss of neogenin function by microinjecting neogenin cDNA and shRNA; the effectiveness of this approach was confirmed by a strong correlation between the pair-wise expression levels of either red fluorescent protein (RFP) or green fluorescent protein (GFP) and the immunocytochemical quantification of neogenin expression. Secondly, overexpression of neogenin in preimplantation mouse embryos leads to normal ICM development while neogenin knockdown causes the ICM to develop abnormally, implying that neogenin could be a receptor that relays extracellular cues to drive blastomeres to early cell fates. Given the success of this detailed protocol in investigating the function of a novel embryonic developmental stage-specific receptor, we propose that it has the potential to aid in exploration and identification of other stage-specific genes during embryogenesis.
Introduction
Pre-implantasyon embriyonik gelişim morula ve blastosist tek hücreli aşamasından, birçok farklı aşamaları ayrılabilir. Çok kanıt polarite ve pozisyon ipuçları ilkel trofoblast (TE) ve iç hücre kütlesinden (ICM) içine erken hücre kaderi belirlenmesinde rol oynadığını düşündürmektedir. Bununla birlikte, selüler sinyallere dönüştürülebilen nasıl ipuçları, doğası ve fizyolojik içerikleri burada bu sinyaller bilinmemektedir hücre soyu farklılaşmasını başlatma yeteneğine sahiptirler. Bu farklılaşmış hücreler daha sonra plasenta 1-3 embriyo oluşumu ve büyümesi için gerekli olan karakteristik yapıları ve fonksiyonları üzerine almaya başlayan, uzmanlaşma uğrarlar.
Pre-implantasyon embriyoları siRNA veya hedef cDNA gibi modifike edilmiş genetik malzemenin doğrudan doğruya enjekte edilerek manipülasyon için özellikle uygundurlar ve bu nedenle belirli bir hedef molekülleri okumak için kullanılabilir. Genetik dair artan bir anlayış vardıromurgalı embriyolarının analizi embriyonik gelişim 4 anlayışımızı ilerleyen için kritik öneme sahiptir. zamanında bağlamında bir embriyo, bir vahşi tip gen veya mutant formunda hassas bir giriş gain- veya zarar fonksiyon-geninin büyük gelişimsel olarak düzenlenen genlerin çalışma kolaylaştırmıştır gerçekleştirmek için. Kaybı: ve kazanç fonksiyon-bağımsız erken memeli olmayan ve memeli embriyolara genetik materyallerin mikro-enjeksiyon için büyük boyutları ve büyük reseptivite 5 oldukça basittir. Mikroenjeksiyon tipik olarak viral vektörler kullanılarak gerçekleştirilir. Özellikli bir avantaj olarak, viral vektörler ve transgenlerin fazla viral olmayan vektörler kullanılarak kolaylığı alınmıştır. Fare embriyoları bir hızlı kaybı: ya kazanç fonksiyon-sentezleme sistemi bize incelemek ve omurgalı embriyoloji 6,7 gen fonksiyonlarını anlamak için izin veren geliştirilmiştir.
embriyoların floresan etiketleme büyük ölçüde MICR seçimini kolaylaştıracakoinjected veya genetik embriyolar manipüle ve aynı zamanda dolaylı olarak floresan yoğunluğu 8 göre mikro-enjekte siRNA veya cDNA ekspresyon seviyesini belirlemek için bir yöntem verin. Bu etiketleme, floresan protein cDNA, GFP veya RFP gerçekleştirmek için, birlikte enjekte füzyon konstruktları ya da ayrı ayrı ya da gibidir. GFP veya RFP floresans yoğunluğu bu kaybı: temin ya kazanç fonksiyon-başarılmıştır için siRNA veya yabancı DNA'nın sentezlenmesi kapsamını ortaya koymaktadır.
Burada, bize preimplantasyon fare embriyoları erken hücre farklılaşmasında önemli hücre dışı ipuçlarını ileten bir reseptör olarak neogenin tanımlamak için izin kaybı: ve kazanç-of fonksiyon tekniği için bir mikromanipülasyon protokol mevcut.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mevcut protokol, fare embriyogenez sırasında erken hücre farklılaşmasında neogenin rolünü araştırmak için 2-PN fare embriyoları içine genetik materyallerin mikroenjeksiyon yeni yöntemler, cDNA veya shRNA ya göstermektedir. preimplantasyon embriyoların genetik modifikasyon, örneğin altında yatan moleküler mekanizmaları, ilk hücre soyu belirlenmesi hakkında önemli bilgiler ortaya çıkarmada güçlü bir tekniktir. Genetik modifikasyonlar gen fonksiyonu tespit etmek için en sık kullanılan yönte…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar ayrıca imalat ve cDNA ve shRNA vektörler neogenin için yapıları paylaşımı için Gürcistan Sağlık Bilimleri Üniversitesi'nden Dr. Xiong'un grubu kabul etmek istiyorum. Bu çalışma Kore Araştırma Vakfı tarafından finanse edilen Temel Bilimler Araştırma Programı (2013R1A1A4A01012572) hibe yoluyla ve Sahmyook Üniversitesi'nden bir araştırma hibe ile desteklenmiştir.
Materials
| M16 medium, | Gibco BRL (Grand Island, NY) | M7292 LOT# 11A832 | |
| Goat serum, | Dako (Glostrup, Denmark) | X0907 | |
| PMSG | Folligon, Intervet, Holland | G4877-1000IU LOT#SLBD0719V | |
| Mineral olie | Sigma Aldrich | CG5-1VL LOT# SLBC6783V | |
| human chorionic gonadotropin and pregnant mare serum gonadotropin | (Intervet, Holland) | (invitrogen , 15596-026) | |
| SuperScript® III Reverse Transcriptase | lifetechnologies | 18080-044 | |
| PCR pre mixture | (Bioneer, Daejon, S. Korea) | GenDEPOT , A0224-050 | |
| Agarose (molecular grade) | BioRad | 161-3101 | |
| Paraformaldehyde Solution, 4% in PBS | Affymetrix USA | 19943 | |
| polyclonal rabbit anti-neogenin antibody | Santa Cruz Biotechnology, US | SC-15337 | |
| Alexa fluor 488 labeled anti-rabbit antibody | Molecular Probes (Invitrogen, USA) | A-11094 | |
| Alexa fluor 555 labeled anti-rabbit antibody | Molecular Probes (Invitrogen, USA) | A-21428 | |
| Alexa Fluor® 555 Phalloidin | Molecular Probes (Invitrogen, USA) | A34055 | |
| DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) | Invitrogen, USA | D1306 | |
| Recombinant Human RGM-C/Hemojuvelin | R&D systems | 3720-RG | |
| all plasmid constructs | Prof. Wen Cheng Xiong at Georgia Health Sciences University (Agusta, GA). | the present studies were kindly provided by | |
| Neon® Transfection System | lifetech | MPK10096 | |
| Stereo Microscrope | Nikon | SMZ1000 | |
| Micromainpulation system with Nikon | Nikon | Narishige ONM-1 | |
| MicroInjector | Nikon Narishige | GASTIGHT #1750 | |
| Holder | Nikon Narishige | Narishige IM 16 | |
| Microfoge | Nikon Narishige | Narishige MF-900 | |
| grinder | Narishige | EG400 | |
| Puller | Sutter Instrumnet company | P-97 | |
| CO2 incubator | Thermo Scientific Forma | EW-39320-16 | |
| Veriti® 384-Well Thermal Cycler | lifetechnologies | 4388444 |
References
- Yamanaka, Y., Ralston, A., Stephenson, R. O., Rossant, J. Cell and molecular regulation of the mouse blastocyst. Dev. Dyn. 235 (9), 2301-2314 (2006).
- Sasaki, H. Mechanisms of trophectoderm fate specification in preimplantation mouse development. Dev. Growth Differ. 52 (3), 263-273 (2010).
- Nishioka, N., Yamamoto, S., Kiyonari, H., Sato, H., Sawada, A., Ota, M., et al. Tead4 is required for specification of trophectoderm in pre-implantation mouse. Mech. Dev. 125 (3-4), 270-283 (2008).
- Ovitt, C. E., Schöler, H. R. The molecular biology of Oct-4 in the early mouse embryo. Mol. Hum. Reprod. 4 (11), 1021-1031 (1998).
- Stein, P., Schindler, K. Mouse Oocyte Microinjection, Maturation and Ploidy Assessment. J. Vis. Exp. (53), e2851 (2011).
- Shin, M. R., Cui, X. S., Jun, J. H., Jeong, Y. J., Kim, N. H. Identification of mouse blastocyst genes that are down regulated by double-stranded RNA-mediated knockdown of Oct-4 expression. Mol. Reprod. Dev. 70 (4), 390-396 (2005).
- Khang, I., Sonn, S., Park, J. -. H., Rhee, K., Park, D., Kim, K. Expression of epithin in mouse preimplantation development: Its role in compaction. Dev. Biol. 281, 134-144 (2005).
- Prieto, D., Aparicio, G., Machado, M., Zolessi, F. R. Application of the DNA-Specific Stain Methyl Green in the Fluorescent Labeling of Embryos. J. Vis. Exp. (99), e52769 (2015).
- Lee, J. H., Choi, S. S., Kim, H. W., Xiong, W. C., Min, C. K., Lee, S. J. Neogenin as a receptor for early cell fate determination in preimplantation mouse embryos. PLoS One. 9 (7), e101989 (2014).
- Gordon, J. W., Scangos, G. A., Plotkin, D. J., Barbosa, J. A., Ruddle, F. H. Genetic transformation of mouse embryos by microinjection of purified DNA. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 77 (12), 7380-7384 (1980).
- Brinster, R. L., Chen, H. Y., Trumbauer, M. E., Yagle, M. K., Palmiter, R. D. Factors affecting the efficiency of introducing foreign DNA into mice by microinjecting eggs. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 82, 4438-4442 (1985).
