Bu eser bir protokolünü açıklar yüksek çözünürlüklü in situ Hi-C kitaplıklardan nesil sıkıca öncesi gastrulasyon Drosophila melanogaster sahnelenen için embriyo.
Kromatin üç boyutlu mimari soruşturma gen düzenlemesi mekanizmalarının içine çok değerli fikir sunar. Burada, kromatin conformation yakalama tekniği in situ Hi-C üzerinde gerçekleştirmek için bir protokol tarif Drosophila melanogaster embriyo nüfus düzenledi. Tek bir deney çekirdeğinde ortaya tüm kromatin etkileşimler eşleme sağlar bir sıralama kitaplığı sonucudur. Embriyo sıralama floresan stereo mikroskop ve nükleer bir işaretçi içeren bir transgenik sinek çizgi kullanarak el ile yapılır. Bu teknik, embriyo nüfus her nükleer bölünme döngüsüne ve tanımlı hücre döngüsü durumundaki kullanarak çok yüksek saflık ile elde edilebilir. İletişim kuralı da gastrulasyon ötesinde Büyük Embriyo sıralamak için adapte olabilir. Sıralanmış embriyo situ için Hi-c girişleri kullanılır Tüm deneyler Kütüphane hazırlık, sıralama dahil olmak üzere, beş gün içinde tamamlanabilir. Protokol düşük giriş gereksinimleri ve güvenilir bir şekilde 20 blastoderm sahne embriyo giriş malzeme olarak kullanarak çalışır. Sonraki nesil sıralaması için bir sıralama kitaplığı sonucudur. Sonra sıralama, veri topolojik etki alanı (TAD) yapısı, kromatin döngüler ve kromatin ilişkilendirme hakkında bilgi elde etmek için çok çeşitli araçlar kullanılarak analiz genom çapında kromatin etkileşim haritalar içine işlenebilir Drosophila geliştirme sırasında bölmeleri.
Kromatin conformation yakalama (3C) çekirdeği1kromatin topolojisinin çalışmaya son derece yararlı bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır. 3C değişken Hi-C tek deneme2çekirdeğinde ortaya tüm kromatin etkileşimler iletişim frekanslarını ölçmek sağlar. Hi-c uygulama bulma ve kromatin kuruluşun TADs, bölmeleri ve döngüler3,4,5gibi birçok temel ilkeleri karakterizasyonu önemli bir rol oynamıştır.
Kromatin mimarisi, gelişimsel geçişler ve hücre farklılaşması bağlamda çalışmaların giderek gen düzenlemesi sırasında bu işlemleri6,7,8mekanizmaları çözülmeye kullanılır, 9. Drosophila melanogasterolan geliştirme ve genom de karakterizedir, model organizmalar büyük ilgi biridir. Ancak,10,11 Drosophila kromatin mimarisinde vitro doku kültürü ayarları olmuştur dışında araştırmak kaç araştırmalar yapılmıştır. Embriyo 16-18 h sonrası döllenme, TADs ve bölmeleri memelilerde benzer yapıları anımsatan tanımlanan10, hangi yükseltir soru hangi rolü gen düzenlemesi sırasında Drosophila embriyo içinde oynuyorlar vardı geliştirme. Gastrulasyon önce geliştirme, erken evrelerinde özellikle bu tür çalışmalar Teknik olarak zor olan. Gastrulasyon önce Drosophila embriyo 8-60 dk döngüsü12,13başına son derece hızlı bir tempoda devam 13 zaman uyumlu nükleer bölünmeler tabi. Buna ek olarak, farklı aşamaları ayırt etmek için görsel özellikler eksikliği zor yapmak sıkıca aşamalı embriyo malzemesi yeterli miktarda elde etmek.
Kromatin nükleer döngüsü çözünürlükte erken Drosophila gelişiminde Hochschule’a sağlayan bir protokol geliştirmek için biz iki varolan teknikleri kombine: yüksek çözünürlüklü nesil tüm sağlayan in situ Hi-C, Genom kişi haritalar5ve eGFP-PCNA transgene13,14ifade bir transgenik Drosophila satırını kullanarak embriyo evreleme. Bu transgene çekirdeğine Interphase sırasında yerelleştirir ve mitoz sırasında sinsisyal blastoderm yayılır. Bu özelliği kullanarak, kolayca kendi nükleer yoğunluğu tarafından farklı aşamaları ve mitotik embriyo GFP sinyal dağılım tarafından ayırt etmek mümkündür.
Birlikte, bu tekniklerin kromatin olabildiğince az 20 Drosophila embriyo olarak gelen yüksek çözünürlüklü üç boyutlu yapısını eğitim etkinleştirin. Bu iletişim kuralı bir tek nükleer bölümü döngüsü embriyo olasılığını elde etmek için hasat ve Drosophila embriyo sıralama için yönergeler içerir. Daha fazla elde edilen embriyolar in situ Hi-c gerçekleştirmek için nasıl kullanılacağını açıklar Sonuçta bir sonraki nesil sıralama makinelerde sıralama için uygun bir nükleotit kütüphanesidir. Elde edilen sıralama okuma sonra tüm Drosophila genom kapsayan detaylı kromatin etkileşim haritalar işlenebilir.
Burada sunulan yüksek kaliteli haritalar kromatin mimarisinin erken Drosophila embriyo çok daha etkili kuralıdır. Bir önceki iletişim kuralı34için karşılaştırıldığında, açıklanan yaklaşım burada daha yüksek çözünürlük, daha hızlı işleme ve daha az reaktif kullanımı kaynaklanan bir güncel in situ Hi-C yordamı5, kullanır. Situ Hi-C protokolü de dahil olmak üzere genel yordam çok çeşitli aşamaları ve Drosophilayanı sıra deneysel sistemleri üzerinde çalışmak için bekleniyor. Protokol düşük giriş zorunlu olduğundan, izole hücre popülasyonlarının üzerinde de kullanılabilir. Drosophilaiçinde Aralık dışında embriyo için iletişim kuralını kullanarak, bazı parametreler tarif ederken özellikle malzeme, fiksasyonu ayarlanması etmeniz gerekebilir. Yana son derece geçirimsiz bir manikür büyük embriyo geliştirmek, formaldehit konsantrasyonu yükseltmek ve fiksasyon uzatan uygun olabilir. Embriyo nükleer döngüsü 14 farklı aşamalarında koleksiyonu için 25 ° c adım 1.4 embriyo kuluçka zamanlarında aşağıdaki gibi ayarlanması gerekir: nükleer döngüsü 12, 70 dk; Nükleer döngüsü 13, 90 dk; 3-4 hpf, 3:30 s.
13 göğüs arası bölümler (sahne 1-4), sırasında çekirdek yoğunluğu kabaca her bölümü ile iki katına çıkar. Çekirdeklerin kolayca onların parlak GFP floresans tarafından tespit edilebilir. Mitoz sırasında eGFP-PCNA çekirdeğinde yer ve onun sinyal embriyo dağınık olduğunu. Bu özellik bir zaman uyumlu bölünme bölünme mümkün geçiren tanımlayıcı embriyo yapar. Kromatin mitotik organizasyonu Interphase organizasyon35büyük ölçüde farklı olduğu için Kromatin uyum eğitimi için mitotik Bu embriyolar genellikle, istenmez. Özellikle zaman uyumlu bir mitotik bölünme geçirecek embriyo seçmek için iletişim kuralı uyum sağlamak mümkündür. Bu durumda, eGFP-PCNA dağınık, nükleer olmayan dağılımı ile tek embriyo tutulmalıdır ve diğer embriyo atılmalıdır. Nükleer yoğunluğu tespit edilemez beri sahne embriyo tarafından iletilen ışık mikroskobu izlendi onların morfolojisi için alternatif yöntemler istihdam gerekir. Kutup hücreleri ve hücre çekirdeği embriyo çevre varlığı çevre görünür cellularization nükleer döngüsü 1412gösterir, ancak gösterir embriyo en az nükleer döngüsü 9, tamamladı.
Merhaba C deneyler başarıyla enzimleri5geniş bir seçki kullanılarak gerçekleştirilebilir. Geçerli yaklaşımlar genellikle ya bir 4-base sırası, MboI veya HindIII gibi bir 6-base tanıma sitesi gibi tanımak enzimler kullanılır. 4-base kesiciler avantajı 6-base kesiciler yeterli sıralama derinlik ve kısıtlama sitelerin daha bile kapsama genom verilen yüksek potansiyel çözünürlük sundukları var. Başka bir5,23,36,37bir 4-base kesici seçiminde hiçbir avantaj olduğunu. İki en yaygın olarak kullanılan enzimler, MboI ve DpnII, her ikisi de aynı GATC tanıma sitesi tanıdım. DpnII ilgilendirmiyor DrosophilaCpG metilasyonu daha az duyarlıdır. Burada sunulan protokolü de başarılı bir şekilde DpnII Restriksiyon enzimi kullanılarak tamamlanabilir. 4.2 bölümünde. Restriksiyon enzimi ve tampon DpnII uyumluluk için ayarlanacak üreticinin önerilerini göre var.
Şekil 2Agösterildiği aralığından sıralama kitaplığı parçası boyutunu önemli ölçüde sapma sergiliyor, küme oluşumu sırasında sıralama daha az verimli veya tamamen başarısız. Bu durumda, yamultma sonra boyutu dağıtım kontrol edilmelidir ve parametreleri yamultma buna göre ayarlanır. DNA parçalarının çok küçük dağılımında tepeler ( 1000 bp) boyutları gösterir taşımak örneğin boyut seçimi ile ilgili sorunlar üzerine boncuk veya atılacak beklenen süpernatant. Sık sık bu kütüphanelerin bu istenmeyen büyüklüktedir, hala bir resimde, olan gibi küçük tepeler ile başarıyla verimliliği kümeleme içinde sadece küçük bir düşüş ile sıralı.
Kullanılabilir sıra okuma sayısı büyük ölçüde azalttığı yüksek oranda PCR tekrarından kaçınılmalıdır. PCR çoğaltmaları oranı doğrudan giriş malzeme miktarı ile ilgilidir. Daha fazla giriş’i kullanarak bu nedenle genellikle PCR çoğaltma sorunları azaltır.
Okuma okuma yönelimi nedeniyle (2B rakam) filtre daha yüksek sayılar çok az enzim, çok fazla giriş malzeme veya eksik homojenizasyon embriyoların kullanılması sonucunda olabilir yetersiz sindirim gösterir.
The authors have nothing to disclose.
Bu araştırma Max Planck toplum tarafından finanse edildi. C.B.H. moleküler Biyomedikal Uluslararası Max Planck Araştırma Okulu – bir bursu tarafından desteklenmiştir. Biz Shelby Blythe ve Eric Wieschaus nazik eGFP-PCNA Drosophila melanogaster satır verdiğiniz için teşekkür ederiz.
Biotin-14-dATP | Life Technologies | 19524016 | |
MboI | New England Biolabs | R0147L | |
DNA Polymerase I Klenow Fragment | New England Biolabs | M0210L | |
T4 DNA Ligase | Thermo Fisher | EL0012 | T4 DNA Ligase Buffer included |
T4 DNA Polymerase | New England Biolabs | M0203L | |
Proteinase K | AppliChem | A4392 | |
GlycoBlue | Life Technologies | AM9516 | |
Complete Ultra EDTA-free protease inhibitors | Roche | 5892791001 | |
NEBNext Multiplex Oligos for Illumina (Index Primers Set 1) | New England Biolabs | E7335 | Sequencing Adaptor, Forward (unindexed) PCR primer and Reverse (indexed) PCR primer and USER enzyme used in the Library preparation section are components of this kit |
NEBNext Ultra II DNA Library Prep Kit | New England Biolabs | E7645 | End Prep Enzyme Mix, End Prep Reaction Buffer, Ligation Enhancer, Ligation Master Mix and Polymerase Master Mix used in the Library preparation section are components of this kit |
Covaris S2 AFA System | Covaris | ||
DNA LoBind Tubes, 1.5 mL | Eppendorf | 0030108051 | |
Falcon cell strainer 100 µm | Corning | 352360 | Embryo collection baskets |
37% formaldehyde | VWR | 437536C | |
Heptane | AppliChem | 122062.1612 | |
M165 FC fluorescent stereo microscope | Leica | ||
M165 FC DFC camera | Leica | ||
Metal micro pestle | Carl Roth | P985.1 | Used to lyse embryos in step 4.1.4 |
RNase A | AppliChem | A3832,0050 | |
Dynabeads MyOne Streptavidin C1 | Life Technologies | 65002 | Streptavidin coated magnetic beads |
Ampure XP beads | Beckman Coulter | A63881 | |
Qubit 3.0 Fluorometer | Thermo Fisher Scientific | Q33216 | |
Qubit assay tubes | Thermo Fisher Scientific | Q32856 | |
Qubit dsDNA HS Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | Q32854 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P4417 | |
eGFP-PCNA flies | Gift from S. Blythe and E. Wieschaus | ||
Sodium hypochlorite 13% | Thermo Fisher | AC219255000 | |
Triton X-100 | AppliChem | A4975 | |
Tris buffer pH 8.0 (1 M) for molecular biology | AppliChem | A4577 | |
NaCl | AppliChem | A2942 | |
IGEPAL CA-630 | Sigma-Aldrich | I8896 | |
1.5 mL microcentrifuge tubes | Greiner Bio-One | 616201 | |
SDS for molecular biology | AppliChem | A2263 | |
10x CutSmart buffer | New England Biolabs | B7204S | Restriction enzyme buffer |
PCR Nucleotide Mix | Sigma-Aldrich | 11814362001 | Unmodified dCTP, dGTP, dTTP |
BSA, Molecular Biology Grade | New England Biolabs | B9000S | |
EDTA 0.5M solution for molecular biology | AppliChem | A4892 | |
Sodium acetate 3M pH 5.2 | Sigma-Aldrich | S7899 | |
DynaMag-2 Magnet | Life Technologies | 12321D | Magnetic stand |
Intelli-Mixer RM-2L | Omnilab | 5729802 | Rotator |
ThermoMixer F1.5 | Eppendorf | 5384000012 | Mixer |
Small Embryo Collection Cages | Flystuff.com | 59-100 | Egg collection cage |
Centrifuge 5424 R | Eppendorf | 5404000413 | |
C1000 Touch Thermal Cycler | Bio-Rad | 1851148 | |
PCR tube strips | Greiner Bio-One | 673275 | |
NEBuffer 2.1 | New England Biolabs | B7202S | T4 DNA Polymerase buffer |