Manipulation de la fonction du gène en mexicain Agassizii

Depuis l’ Origine des espècesde Darwin¹scientifiques ont gagné profonde mieux comprendre comment des traits sont en forme évolutives en réponse à des pressions environnementales et écologiques définies, grâce à la grotte organismes². Le tétra aveugle, a. mexicanus, se compose d’eyed populations « surfaces » ancestrales qui peuplent les rivières dans tout le Mexique et le sud du Texas et d’au moins 29 populations géographiquement isolées des formes dérivées de la grotte qui habitent la Sierra del Abra et d’autres régions du Nord-est du Mexique³. Un certain nombre de traits associés à la grotte ont été identifié chez a. mexicanus, y compris la consommation d’oxygène altérée, dépigmentation, perte des yeux et changé d’alimentation et d’alimentation comportement^{4,5,6, 7,8,9}. A. mexicanus présente un modèle puissant pour étudier les mécanismes de l’évolution convergente en raison de la présence d’une histoire évolutive bien définie et une caractérisation détaillée de l’environnement écologique indépendamment évolué grotte les populations de^10,11. Bon nombre des traits dérivés de grotte qui sont présents dans spelaea, y compris la perte de l’oeil, perte de sommeil, a augmenté l’alimentation, perte de la scolarité, réduit l’agression et réduit les réactions au stress, ont évolué plusieurs fois à travers les origines indépendantes, souvent en utilisant différentes voies génétiques entre grottes^{8,12,13,14,15}. Cette scène reproduit evolution est un aspect puissant du système a. mexicanus et peut fournir la perspicacité dans la question plus générale des systèmes comment génétiques peut être perturbée pour produire des phénotypes semblables.

Alors que l’application de la technologie génétique pour l’étude mécanistique de la fonction du gène a été limitée dans de nombreuses espèces de poissons (y compris a. mexicanus), les progrès récents dans le poisson-zèbre fournissent une base pour le développement de la technologie génétique chez les poissons ¹⁶,¹⁷,¹⁸,^19,20. Nombreux outils sont largement utilisés chez le poisson zèbre pour manipuler l’expression des gènes, et la mise en œuvre de ces procédures ont longtemps été normalisés. Par exemple, l’injection de morpholino oligos (MOs) au stade unicellulaire sélectivement bloque RNA et empêche la traduction pour une brève fenêtre temporelle pendant développement^21,22. En outre, édition de gène approches, telles que groupés régulièrement entrecoupées courtes répétitions palindromiques (CRISPR) / CRISPR-associated protein 9 (Cas9) et nucléase effecteur comme activateur de transcription (TALEN), permettent la génération de destructions définies ou, dans certains cas, insertions par une recombinaison dans les génomes^19,20,23,24. Transgénèse est utilisé pour manipuler l’expression génétique stable ou la fonction d’une manière spécifique de type cellulaire. Le système Tol2 est utilisé efficacement pour produire des animaux transgéniques par coinjecting transposase ARNm avec un plasmide d’ADN Tol2 contenant un transgène^25,26. Le système Tol2 utilise la transposase Tol2 des médakas pour générer des insertions de germline stable de construct17 transgénique. Génération Tol2 transgénèse consiste à coinjecting un plasmide contenant un transgène flanqué d’ARNm et des sites d’intégration Tol2 pour Tol2 transposase¹⁷. Ce système a été utilisé pour générer un tableau de lignées transgéniques chez le poisson zèbre et son utilisation a récemment élargi à supplémentaire modèle émergent, y compris des cichlidés, barrés, l’épinoche et, plus récemment, le mexicain agassizii^{27, 28},²⁹,³⁰.

Alors que le poulsoni est un système biologique fascinant pour élucider des mécanismes de l’évolution du trait, sa pleine capacité comme un modèle évolutionniste n’a pas été pleinement armée. Ceci a été partiellement due à une incapacité à manipuler génétiques et cellulaires fonctionnent directement³¹. Traits complexes de régulation des gènes candidats ont été identifiés à l’aide des études quantitative trait loci (QTL), mais la validation de ces gènes candidats a été difficile³²,^33,34. Récemment, knockdown transitoire à l’aide de morpholinos, gène d’édition à l’aide de systèmes CRISPR et TALEN et l’utilisation de Tol2-médiée par transgénèse ont été utilisés pour étudier le fondement génétique qui sous-tendent un certain nombre de traits,³⁵,³⁶,³⁷ ,³⁸. La mise en œuvre et la normalisation de ces techniques permettront de manipulations qui interrogent les bases neurales et moléculaires des traits biologiques, y compris la manipulation de la fonction du gène, l’étiquetage des populations de cellules déterminées, et l’expression de reporters fonctionnelles. Considérant que la mise en œuvre réussie de ces outils génétiques pour manipuler les gènes ou fonction cellulaire a été démontrée dans des systèmes modèles émergents, les protocoles détaillés font encore défaut dans a. mexicanus.

A. mexicanus fournissent la perspicacité critique dans les mécanismes de l’évolution en réponse à un environnement changeant et présenter l’occasion d’identifier de nouveaux gènes régissant les divers traits. Un certain nombre de facteurs suggère qu’a. mexicanus est un modèle extrêmement souple pour l’application des outils génomiques établis actuellement disponibles dans les modèles génétiques établis, y compris la capacité de maintenir facilement les poissons dans les laboratoires de grande taille de la couvée, transparence, un génome séquencé et analyses comportementales défini³⁹. Nous décrivons ici une méthodologie pour l’utilisation des morpholinos, transgénèse et l’édition de gène chez des populations de surface et de la grotte d’a. mexicanus. L’application plus large de ces outils chez a. mexicanus permettra une enquête mécaniste sur les mécanismes moléculaires qui sous-tendent l’évolution des différences de développement, physiologiques et comportementales entre agassizii et poissons de surface.