Medir la expresión génica en capas de aleurona de cebada bombardeado con mayor rendimiento
Summary
Se presenta un protocolo mejorado para la medición de la expresión de genes transitorios de construcciones de reportero en las células de aleurona de cebada después de bombardeo de partículas. La combinación de grano automático con placa de 96 pozos análisis de enzima proporciona alto rendimiento para el procedimiento.
Abstract
La capa de aleurona de cereales de cebada es un sistema de modelo importante para la expresión de genes regulados por hormonas en las plantas. En las células de la aleurona, genes requieren para la germinación o desarrollo temprano de la plántula son activados por giberelinas (GA), mientras que los genes asociados con respuestas de estrés son activados por el ácido abscísico (ABA). Los mecanismos de señalización de GA y ABA pueden ser interrogados por introducir reportero gene construcciones en las células de aleurona mediante bombardeo de partículas, con la expresión transitoria resultante medida mediante pruebas enzimáticas. Se divulga un protocolo mejorado parcialmente que automatiza y agiliza el paso de homogeneización del grano y el análisis de enzima, lo que permite mucho más rendimiento que los métodos existentes. Homogeneización de las muestras de grano se lleva a cabo utilizando un homogeneizador de tejidos automatizados, y GUS (β-glucuronidasa) los ensayos se llevan a cabo mediante un sistema de placa de 96 pocillos. Resultados representativos usando el protocolo sugieren que la actividad de la fosfolipasa D puede desempeñar un papel importante en la activación de la expresión de genes HVA1 por ABA, a través del factor de transcripción TaABF1.
Introduction
La capa de aleurona de cebada es un sistema de modelo bien establecido para el estudio de la expresión de genes regulados por hormonas en las plantas1. En particular, un número de genes necesarios para la germinación o el desarrollo temprano de la plántula es activado por giberelinas (GA), mientras que los genes asociados con respuestas de estrés son activados por el ácido abscísico (ABA). El GA y ABA vías de señalización están entrelazados, como la expresión de algunos genes de GA activa es inhibida por ABA y viceversa1.
Una estrategia valiosa para entender que el papel de los actores particulares en la señalización de ABA/GA ha sido la introducción de efector gen construcciones mediante bombardeo de partículas, seguida de la expresión transitoria de construcciones de reportero que permiten el efecto resultante en expresión del gen aguas abajo a determinarse. El uso de genes del reportero luciferasa como GUS (β-glucuronidasa) permite la medida sensible y cuantitativa de la expresión génica específicamente dentro de las células que han recibido la construcción del generador de efectos. Por ejemplo, la introducción de un concepto de efector codifican el factor de transcripción TaABF15,6 estableció que los genes inducidos por ABA como HVA1 son inducidos por TaABF1, mientras que de genes inducida por GA como Amy32b son reprimidos. Bombardeo de partículas como una estrategia experimental se ha utilizado por varios laboratorios para investigar diversos aspectos de la señalización de ABA/GA. Dicho trabajo ha conducido a la identificación de los elementos del promotor importantes de la activación inducida por GA2 y3de genes inducidos por ABA y al descubrimiento de la proteína kinasas4 y factores de transcripción5 que regulan la expresión de estos genes.
Los actuales protocolos2,3,4,5,6 por bombardeo de partículas y medición posterior de la expresión génica transitoria son bastante mano de obra, como cada juego de bombardea apenas granos se homogeneiza con la mano en un mortero y los análisis de enzima se llevan a cabo individualmente. Este manuscrito informa un protocolo mejorado que parcialmente automatiza y simplifica el paso de homogeneización y GUS ensayos para permitir un rendimiento significativamente más, permitiendo un mayor número de tratamientos en el mismo experimento, o la inclusión de más repeticiones para cada tratamiento obtener resultados estadísticamente robustos más. Se muestran resultados representativos para la expresión de construcciones de reportero HVA1 y Amy32b , regulado por el factor de transcripción TaABF1, así como por otras moléculas reguladoras, GA y ABA.
Protocol
Representative Results
Discussion
La introducción del gen efector construye mediante bombardeo de partículas, seguida de la expresión transitoria de construcciones de reportero es una estrategia valiosa para el papel de los actores particulares en la señalización de ABA/GA y en el gen de la hormona regulada resultante de la disección expresión.
Sin embargo, los protocolos existentes para llevar a cabo tales experimentos en cebada aleurona células2,3,4…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a Greyson Butler y Margaret Barrett para ayuda en la realización de los experimentos, Judy Stone para asesoramiento sobre homogeneización de grano y Lynn Hannum para asesoramiento en análisis de fluorescencia. Este trabajo fue financiado por la National Science Foundation (IOB 0443676), por una concesión de desarrollo institucional (IDeA) desde el Instituto Nacional de General médica Ciencias de los institutos nacionales de salud, bajo la concesión número P20GM0103423 y por las subvenciones de la división del Colby College de Ciencias naturales.
Materials
| GeneElute HP plasmid Maxiprep kit | Sigma | NA0310-1KT | |
| UV-vis spectrophotometer | Nanodrop | ND-1000 | |
| Himalaya barley grains | / | / | A variety of hulless barley (store in the dark at 4° C) |
| sodium succinate | Sigma | S2378 | Reagent for Imbibing Solution |
| calcium chloride (dihydrate) | Fisher | C79-500 | Reagent for Imbibing Solution |
| Imbibing Solution | home made | / | 20 mM sodium succinate, 20 mM calcium chloride, pH 5.0. Sterilize by autoclaving before use. |
| chloramphenicol | Sigma | C0378 | Prepare a 10 mg/mL stock solution in 70% ethanol. |
| vermiculite | Fisher | NC0430369 | Used for vermiculite plates. |
| filter paper circles (90 mm) | Whatman | 1001 090 | Used for vermiculite and for pre-bombardment grain preparation |
| Vermiculite Plates | home made | / | Add 50 mL of vermiculite to a glass petri dish. Place a 90 mm paper circle on top of the vermiculite. Autoclave. |
| forceps (fine pointed) | Fisher | 13-812-42 | Used for removing seed coat from barley grains. |
| forceps (ultra fine point) | Fisher | 12-000-122 | Used for removing seed coat from barley grains. |
| gold microcarriers (1.6 μm) | BioRad | 1652264 | |
| macrocarriers | BioRad | 1652335 | |
| calcium chloride (dihydrate) | Fisher | C79-500 | Prepare a 2.5 M stock solution and store 1 mL aliquots at -20° C. |
| spermidine | Sigma | S0266 | Prepare a 100 mM stock solution and store 500 μL aliquots at -20° C (use within 2 months). |
| rupture discs (1550 psi) | BioRad | 1652331 | |
| stopping screens | BioRad | 1652336 | |
| macrocarrier holders | BioRad | 1652322 | |
| Biolistic particle delivery system | BioRad | PDS-1000/He | |
| sodium phosphate monobasic monohydrate | Sigma | S9638 | Reagent for 1M sodium phosphate pH 7.2 |
| sodium phosphate dibasic | Sigma | S9763 | Reagent for 1M sodium phosphate pH 7.2 |
| 1M sodium phosphate pH 7.2 | home made | / | Combine 6.9 g of sodium phosphate monobasic monohydrate with 7.1 g of sodium phosphate dibasic. Add water to 100 mL. Add NaOH to get pH 7.2. |
| dithiothrietol (DTT) | Sigma | 43819 | Dissolve in water to 1 M. Store at -20° in 1 mL aliquots. |
| leupeptin | Sigma | L2884 | Dissolve in water to 10 mg/mL. Store at -20° C. |
| glycerol | Sigma | G5516 | Prepare a 50% solution in water. |
| Grinding Buffer | home made | / | Combine 10 mL of 1 M sodium phosphate pH 7.2, 500 μL of 1 M DTT, 100 μL of 10 mg/mL leupeptin, and 40 mL of 50% glycerol. Add water to 100 mL. |
| stainlesss steel beads (5 mm) | Qiagen | 69989 | |
| 2.0 mL tubes | Eppendorf | 22363352 | This specific model of tube is recommended for use with the homogenizer. |
| bead homogenizer (TissueLyser) | Qiagen | 85210 | |
| 12mm x 75 mm glass test tubes | Fisher | ||
| luciferin | Goldbio | LUCK-100 | Prepare a 25 mM stock solution and store 1 mL aliquots at -20° C. |
| ATP | Sigma | A7699 | Prepare a 100 mM stock solution and store 250 μL aliquots at -20° C. |
| Tris base | Sigma | T1503 | Reagent for 1M Tris sulfate pH 7.7. |
| sulfuric acid | Sigma | 258105 | Reagent for 1M Tris sulfate pH 7.7. |
| 1M Tris sulfate pH 7.7 | home made | / | Dissolve 12.1 g Tris base in 100 mL of water. Adjust pH to 7.7 with sulfuric acid. |
| magnesium chloride | Sigma | M9397 | Dissolve in water to 2 M. |
| Luciferase Assay Buffer (LAB) | home made | / | Combine 3 mL of 1 M Tris sulfate pH 7.7, 500 μL of 2 M magnesium chloride, 1 mL of 1 M DTT, and 200 μL of 0.5 M EDTA. Add water to 50 mL. |
| Luciferase Assay Mixture | home made | / | Combine 15 mL of LAB, 800 μL of 25 mM luciferin, 200 μL of 100 mM ATP, and 4 mL of water. This makes enough assay mixture (20 mL) for 100 luciferase assays. |
| luminometer (Sirius) | Berthold | / | |
| 4-methylumbelliferyl-β-D-glucuronide (MUG) | Goldbio | MUG1 | Dissolve in DMSO to 100 mM. |
| sodium azide | Sigma | S8032 | Prepare a 2% stock solution in water and store 1 mL aliquots at -20° C. |
| 96 well plates (standard) | Fisher | 12565501 | |
| GUS assay buffer | home made | / | Combine 2.5 mL of MUG, 5 mL of 1 M sodium phosphate pH 7.2, 400 μL of 0.5 M EDTA, 1 mL of 1 M DTT, 100 μL of 10 mg/ml leupeptin, 20 mL of methanol, and 1 mL of 2% sodium azide. Add water to 100 mL. |
| TempPlate sealing film | USA Scientific | 2921-1000 | |
| 96 well plates (black) | Costar | 3916 | |
| sodium carbonate | Sigma | S7795 | Prepare a 200 mM solution in water. |
| 4-methylumbelliferone | Sigma | M1381 | Prepare a 100 μM solution in water. Freeze 1 mL aliquots at -20° C. |
| microplate fluouresence reader | Bio-Tek | FLX-800 |
References
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