Quantitative Analyse der alternativen Pre-mRNA Spleißen in Maus Gehirn Abschnitten mit RNA In Situ Hybridisierung Assay
Summary
Eine in Situ Hybridisierung (ISH) Protokoll, die kurze antisense Oligonukleotide verwendet, um alternative Pre-mRNA Spleißen in Maus Gehirn Abschnitte erkennen wird beschrieben.
Abstract
Alternatives Spleißen (AS) tritt in mehr als 90 % der menschlichen Gene. Das Muster des Ausdrucks einer Alternativ gespleißten Exon wird oft in einer Zelle Typ-spezifische Art und Weise geregelt. ALS Ausdruck, die Muster sind in der Regel durch RT-PCR und RNA-Seq analysiert mit RNA-Proben von einer Bevölkerung der Zellen isoliert. In Situ Untersuchung als Expressionsmuster für eine bestimmte biologische Struktur kann durch RNA in Situ Hybridisierung (ISH) mit Exon-spezifischen Sonden durchgeführt werden. Jedoch wurde diese besondere Verwendung des ISH beschränkt, weil alternative Exons in der Regel zu kurz, um Exon-spezifischen Sonden zu entwerfen. In diesem Bericht wird die Verwendung von BaseScope, eine neu entwickelte Technologie, die kurze antisense Oligonukleotide in RNA ISH beschäftigt beschrieben als Expressionsmuster in Maus Gehirn Abschnitten zu analysieren. Exon 23a der Neurofibromatose Typ 1 (Nf1) dient als ein Beispiel zur Veranschaulichung, dass kurze Exon-Exon-Junction-Sonden robuste Hybridisierung Signale mit hoher Spezifität in RNA ISH Analyse auf Maus Gehirn Abschnitte aufweisen. Noch wichtiger ist, können Signale mit Exon Aufnahme und überspringen-spezifische Sonden erkannt verwendet werden, die Werte von Nf1 Exon 23a Ausdruck in verschiedenen anatomischen Bereichen des mausgehirns einer gespleißt Prozent zuverlässig berechnen. Die experimentelle Protokoll und Berechnungsmethode für die Analyse werden vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass BaseScope bietet ein leistungsfähiges neues Tool als Ausdruck Muster in Situbewerten.
Introduction
Alternatives Spleißen (AS) ist ein gemeinsamer Prozess, der auftritt, während der Pre-mRNA-Reifung. In diesem Prozess kann ein Exon differentiell in Reife mRNA aufgenommen werden. So kann durch AS, ein Gen viele mRNAs, dass Code für verschiedene Proteinprodukte generieren. Es wird geschätzt, dass 92 – 94 % der menschlichen Gene alternative Spleißen1,2unterziehen. Abnorme Alternative Spleißen Muster ergab sich aus genetische Mutationen zu einer Vielzahl von Erkrankungen wie Amyotrophe Lateralsklerose, myotonische Dystrophie und Krebs3,4in Verbindung gebracht worden. Es ist somit entscheidend zu untersuchen und zu alternative Spleißen regulatorische Mechanismen besser zu verstehen, in einem Versuch, neue Behandlungen von Krankheiten des Menschen zu finden.
WIE oft in einer Zelle Typ-spezifische Art und Weise geregelt ist. Es ist wichtig, das AS Expressionsmuster eines bestimmten Gens in einem bestimmten biologischen System zu bestimmen. Dies wird jedoch kompliziert, wenn ein komplexes Organ, das viele verschiedene Arten von Zellen, wie Gehirn oder Herz, enthält studiert wird. In diesem Fall ist eine ideale Wahl Testsystem RNA in Situ Hybridisierung (ISH) mit Gewebe Abschnitte so AS Ausdrucksmuster eines bestimmten Gens in vielen Zelltypen gleichzeitig erkannt werden. In der Tat wurden Exon-spezifischen Sonden zur Ausdruck Niveaus ein alternative Exon5,6,7festzusetzen. Dieser Ansatz ist jedoch nicht gut geeignet für als Muster Analyse aus den folgenden Gründen. Erste, konventionelle ISH Methoden verwenden in der Regel länger als 300 Sonden bp, während die durchschnittliche Größe der vertebrate internen Exons (nicht vor- oder Nachnamen Exon) 170 Nukleotide8,9. Zweitens Wenn eine Exon-spezifische Sonde verwendet wird, um das Spleißen Muster eine interne alternative Exon untersuchen, ist die einzige mRNA-Isoform erkannt von der Sonde derjenige, der das Exon, während die mRNA-Isoform enthält, ohne das Exon erkannt werden kann. Berechnung der gespleißt (PSI) Wert für das alternative Exon Prozent ist so kompliziert. Darüber hinaus verbindet konventionelle Leuchtstofflampen ISH ISH oft mit Immunostaining, das reduziert die nachweiseffizienz und Robustheit. Zum Beispiel in einer Studie, die untersucht die stressinduzierte Spleißen Isoform Schalten von Acetylcholinesterase (AChE) mRNA, Digoxigenin wurde in die ISH-Sonde aufgenommen und mit Anti-Digoxigenin-Antikörper nachgewiesen. Alternativ wurde Biotin-markierten Sonde durch eine alkalische Phosphatase/Streptavidin-Konjugat und Substrat für alkalische Phosphatase10festgestellt. Weder-Methode verwendet Verstärkung Strategie, um die Nachweisempfindlichkeit zu erhöhen. Infolgedessen ist es schwierig um zu mRNA Transkripte zu erkennen, die auf einem niedrigen Niveau zum Ausdruck kommen. Daher ist eine einfachere und robustere ISH-Assay-System erforderlich, um als Ausdruck Muster in Situzu analysieren.
BaseScope wurde vor kurzem entwickelt, basierend auf der Plattform des RNAscope, eine gut etablierte und weit verbreitete ISH Testsystem. Beide Test-Systeme setzen eine gezielt Verstärkungstechnologie, die erhöht die Empfindlichkeit der Erkennung11,12. Was man von den anderen unterscheidet, ist die Länge der Zielsequenz, die so kurz wie 50 Nukleotide für BaseScope und 300 – 1.000 Nukleotide für RNAscope ist. Somit ist es möglich, Design-Sonden, die auf Exon-Exon-Kreuzungen, spezifische alternative mRNA-Isoformen zu erkennen. In der aktuellen Studie wurde ein Verfahren eingesetzt, um zu prüfen wie Expressionsmuster der Neurofibromatose 1 (Nf1) Exon 23a, eine alternative Exon ausgiebig studiert in der gleichen Labor13,14,15 Typ , 16 , 17in Maus Gehirn Abschnitten. Die Ergebnisse zeigen, dass BaseScope ein ideales System, Expressionsmuster von Nf1 Exon 23a in Situzu studieren. Da diesem Testsystem analysieren als Expressionsmuster von vielen Alternativen Exons angepasst werden kann, stellt es ein leistungsfähiges neues Tool in den Studien der AS.
Protocol
Representative Results
Discussion
Diese Mitteilung berichtet die Verwendung von BaseScope RNA-ISH, als Expressionsmuster Maus Gehirn abschnittsweise zu prüfen. Es wird gezeigt, dass diese Anti-Sense Exon-Exon-Junction-Sonden kürzer als 50 Nukleotide Exon Eingliederung und überspringen Isoformen, robust und speziell ansprechen kannst. Darüber hinaus können die resultierenden Signale zur PSI eine alternative Exon berechnen.
Ein paar Variationen wurden in dem Verfahren getestet. Z. B. wurden gefrorene Gewebeschnitte von Kryo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde unterstützt von der American Heart Association [Beihilfe 0365274B H.L], National Cancer Institute [GI SPORE P50CA150964, Z.W.], National Institutes of Health [Büro der Forschung Infrastruktur gemeinsam Instrumentierung Grant S10RR031845, die Lichtmikroskopie Imaging-Anlage an der Case Western Reserve University], und China Scholarship Council [zu X.G.].
Die Autoren danken Richard Lee in Light Microscopy Imaging Core für seine Hilfe mit Dia scannen.
Materials
| Equipment | |||
| Hybridization Oven | Advanced Cell Diagnostics | 241000ACD | |
| Humidity Control Tray (with lid) | Advanced Cell Diagnostics | 310012 | |
| Stain Rack | Advanced Cell Diagnostics | 310017 | |
| Hot plate | Fisher Scientific | 1160049SH | |
| Imperial III General Purpose Incubator | Lab-Line | 302 | |
| Slide Scanner | Leica | SCN400 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reagents | |||
| Pretreatment kit | Advanced Cell Diagnostics | 322381 | |
| Hydrogen Peroxide | Advanced Cell Diagnostics | 2000899 | |
| Protease III* | Advanced Cell Diagnostics | 2000901 | |
| 10X Target Retrieval | Advanced Cell Diagnostics | 2002555 | |
| BaseScope Detection Reagent Kit | Advanced Cell Diagnostics | 332910 | |
| AMP 0 | Advanced Cell Diagnostics | 2001814 | |
| AMP 1 | Advanced Cell Diagnostics | 2001815 | |
| AMP 2 | Advanced Cell Diagnostics | 2001816 | |
| AMP 3 | Advanced Cell Diagnostics | 2001817 | |
| AMP 4 | Advanced Cell Diagnostics | 16229B | |
| AMP 5-RED | Advanced Cell Diagnostics | 16229C | |
| AMP 6-RED | Advanced Cell Diagnostics | 2001820 | |
| Fast RED-A | Advanced Cell Diagnostics | 2001821 | |
| Fast RED-B | Advanced Cell Diagnostics | 16230F | |
| 50X Wash Buffer | Advanced Cell Diagnostics | 310091 | |
| Negative Control Probe- Mouse DapB-1ZZ | Advanced Cell Diagnostics | 701021 | |
| Positive Control Probe- Mouse (Mm)-PPIB-1ZZ | Advanced Cell Diagnostics | 701081 | |
| Control slide-mouse 3T3 cell pellet | Advanced Cell Diagnostics | 310045 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Other supplies | |||
| Humidifying Paper | Advanced Cell Diagnostics | 310015 | |
| Washing Rack | American Master Tech Scientific | 9837976 | |
| Washing Dishes | American Master Tech Scientific | LWS20WH | |
| Hydrophobic Barrier Pen | Vector Laboratory | H-4000 | |
| Glass Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| Cover Glass, 24 x 50 mm | Fisher Scientific | 12–545-F | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Chemicals | |||
| Ammonium hydroxide | Fisher Scientific | 002689 | |
| 100% ethanol (EtOH) | Decon Labs | 2805 | |
| formalde solution | Fisher Scientific | SF94-4 | |
| Hematoxylin I | American Master Tech Scientific | 17012359 | |
| Mounting Medium | Vector Labs | H-5000 | |
| Xylene | Fisher Scientific | 173942 |
References
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