ゼブラフィッシュの維持とストック:確立されたプロトコール30に従ってゼブラフィッシュ(Danio rerio)を飼育し、ステージングした。使用したトランスジェニック系は、Tg(kdr−l:ras−MCherry)s9 1 6 3 1、Tg(fli1ep:Lifeact−EGFP)zf4 9 5 3 2、tg(fli1:myr−EGFP)ncv2 3 3、Tg(fli1:myr−MCherry)ncv1 3 4、Tg(fli1:Lifeact−MCherry)ncv7 3 3、Tg(fli1:GAL4FF)ubs3 7、Tg(UAS)であった。:Ubs1 8 3 5、Tgbac(pdgfrb:GFP)ncv2 2 3 6およびTg(kdrl:EGFP)s8 4 3 3 7。 すべての動物実験は、理化学研究所神戸支店(IACUC)のInstitutional Animal Care and Use Committeeによって承認されました。
プラスミドおよびオリゴヌクレオチド:ゼブラフィッシュmarcksl1a、marcksl1bおよびfscn1aは、NEB®PCR Cloning kitを用いて1dpf胚のcDNAからPCRによってクローニングされた。 本研究で使用された全ての発現構築物は、Tol2Kit3 8からのプラスミドを用いたGateway(登録商標)クローニングおよび/またはIn−Fusion(登録商標)クローニングを介して 変異Marcksl1AおよびMarcksl1Bを有するプラスミドを、Q5(登録商標)部位特異的突然変異誘発キット(NEB)を使用して作製した。 ベクターを含むshrnaは、修飾されたpEGFP−U6vector3 9のU6プロモーターの下流のEcori部位とPmei部位との間のshRNA配列の連結によって構築された(Zuoshang X U、Addgene plasmid#1 9 7 9 9からの贈り物)。 ヒトMARCKSL1の標的配列は、5’−GTGTGAACGGAACAGATGATG−3’である。 スクランブルされたshRNA配列5’−GAGTCATGGGTCAGTTATATG−3’は、MARCKSL1shRNAの不一致配列(下線付き)として設計された。 マウスMarcksl1、Marcksl1−S1 2 0A/T1 4 8A/T1 8 3A(Marcksl1−A A A)およびMarcksl1−S1 2 0D/T1 4 8D/T1 8 3D(Marcksl1−DDD)を含むベクターは、Eleanor T. 本研究で使用されるプラスミドおよびプライマーに関する詳細な情報は、それぞれ補足表1および2に見出すことができる。
RNA単離およびcDNA合成: TRI試薬(Epigenetics)およびDirect−ZolTM RNA Microprep kit(Zymo Research)を使用して全RNAを単離し、製造業者のプロトコールに従ってSuperscript III(登録商標)First−Strand synthesis system(Invitrogen)を使用してcDNAを合成した。
構造体とトランスジェニックゼブラフィッシュ系統のモザイク発現: Tol2ベースの発現構築物(5〜1 0pg)を、Noti−線形化PCS−TPベクター(Koipi Kakakayama、National Institute o f Genetics、Japanからの贈り物)から転写されたTol2トランスポザーゼmRNA5 0pgと共に、Mmessage M Machine SP6kit(Invitrogen)を用いて、1細胞期ゼブラフィッシュ胚に同時注入した。 導入遺伝子のモザイク発現のために、胚は、注射後1または2dpfで分析した。 Tg(fli1ep:myl9b−EGFP)rk2 5およびTg(fli1ep:EGFP−Plc1Δ P H)rk2 6株を生成するために、注入された胚を成体に育て、創設者についてスクリーニングした。
ゼブラフィッシュmarcksl1aおよびmarcksl1b変異体の生成:marcksl1a変異体は、CRISPR/Cas9媒介変異誘発によって生成されました。 第二のエクソンを標的とする単一ガイドRNA(sgRNA)(補足図1 1A)。 4a)は、クローニング非依存プロトコール40を用いて生成された。 注射の直前にcas9/sgRNA RNP複合体を組み立て、室温で5分間インキュベーションした後、2 0 0pgのCas9タンパク質(Invitrogen)および1 0 0pgのsgRNAを、1細胞期T G(fli1ep:Lifeact−EGFP) marcksl1b変異体はTALENを介した変異誘発によって生成されました。 TALENはmarcksl1bの最初のエクソンを標的としている(補足図。 TALエフェクター2.0を使用して設計されています。(https://tale-nt.cac.cornell.edu/node/add/talen-old)と、ゴールデンゲート方式で組み立てられた。 TALEN反復可変ジ残基(Rvd)を、Rciscript−Goldytalenベクター(Addgene)にクローニングし、各TalenのキャップmRNAを、mmessage MMachine T3キット(Invitrogen)を使用して、saci線状発現プラスミドからin vitro転写した。 一細胞期Tg(fli1ep:Lifeact−EGFP)zf4 9 5;Tg(kdr−l):ras−MCherry)s9 1 6胚に、2 0 0pgのRNA(各左右のTALEN m RNA1 0 0pg)をマイクロインジェクションした。 F0創設者は、野生型魚とTALENまたはCRISPR/Cas9注入魚を露交配し、t7エンドヌクレアーゼI(NEB)アッセイ(TALEN注入魚用)またはSanger配列決定(CRISPR/Cas9注入魚用)を使用して2dpfでの突然変異のための子孫をスクリーニングすることによって同定された。 簡単に言えば、ゲノムDNAは、HotSHOT method42を使用して五つの胚のグループから単離され、対応するゲノム領域が増幅されました。 変異は、精製されたPCR産物の直接配列決定によって評価した。 陽性F0のf1子孫は成人期に上昇し、変異のためのヘテロ接合キャリアは、同じプライマーを使用してフィンクリッピングとルーチンgenotyping PCR解析によっ
marcksl1aにおける六つの変異対立遺伝子およびmarcksl1bにおける五つの変異対立遺伝子がスクリーニング中に同定された(補足図。 13). 対立遺伝子rk23は、アミノ酸51の後にフレームシフトをもたらし、5ミスセンスアミノ酸の後にアミノ酸56で早期停止コドンをもたらす2-nt欠失を 4a、c)。 対立遺伝子rk24は、アミノ酸13の後にフレームシフトをもたらし、4ミスセンスアミノ酸の後にアミノ酸17で早期停止コドンをもたらす5-nt欠失を 4b、d)。 これらの理由から、我々はmarcksl1ark23とmarcksl1brk24がヌル対立遺伝子であると考え、これらの変異体の分析に私たちの調査を焦点を当てました。
ライブイメージング:胚は、0.16mg/mLのトリカインと0.003%フェニルチオ尿素を含むE3培地中の0.8%低溶融アガロース(バイオ-ラッド)にマウントされました。 共焦点z−スタックは、zyla4. 明視野画像をLeica M205FA顕微鏡で取得した。 画像は、Fiji(NIH)を使用して処理した。
レーザーアブレーション:405nmレーザー(Andor)とFRAPPAモジュール(Andor)を使用してレーザーアブレーションを行ったオリンパスIX83/横川CSU-W1共焦点顕微鏡とオリンパスUPLSAPO60x/NA1.2水浸 1000μ sの滞留時間を持つ三つのシーケンシャルレーザーアブレーションは、それぞれ51%のレーザーパワーで適用されました。
微小血管造影:野生型、marcksl1ark23、marcksl1brk24およびmarcksl1ark23;marcksl1brk24胚で微小血管造影を行った。 全てにおいて、2および3dpf胚は、1-2nLデキストランテトラメチルローダミンまたはデキストランフルオレセイン(MW=2000kDa、Invitrogen)を10mg/mLで注入し、すぐに画像化した。 共焦点zスタックは、オリンパスUPLSAPO10×/NA0.4対物レンズで取得しました。 胚全体をカバーするために、いくつかの領域を画像化し、Fiji43のStitchingプラグインを使用してステッチしました。
細胞移植:marcksl1ark23から15-25ドナー細胞のグループ;marcksl1brk24変異胚Tg(kdr-l:ras–mCherry)s916背景は、胚盤葉のランダムな位置から収集し、4.5-6hpfで野生型レシピエント胚 抽出および移植は、horizonal micropipette puller P−8 7(Sutter Instrument C O.)とMF-900microforge(Narishige)とを用いて、滑らかな先端の’スプーン’形状を得た。 移植胚の間に0.5x E2緩衝液でアガロース被覆ペトリ皿に保存されています。 2dpfでは、mCherry陽性Isvと胚は、微小血管造影とイメージングのために選択されました。 合計八つの独立した移植が行われた。<5 4 7 7><8 2 9 9>化学処理:Latrunculin B(Merck Millipore)をDMSOに1mg/mlまで溶解し、−2 0℃で保存した。CK6 6 6(SIGMA)をDMSOに5 0m Mまで溶解し、4℃で保存した。実験:Huvec(Lonza、C−2 5 1 9A)をEGM培地(Lonza)中で培養し、継代4まで使用した。 8×1 0 4細胞/cm2でOpti−MEM培地(Gibco)に播種し、lipofectamine3 0 0 0(Thermofisher Scientific)を使用して2μ gのプラスミドで形質移入した。 トランスフェクションの二時間後,Opti-MEM培地を抗生物質を含まないEGM培地に変更した。 SiRNAトランスフェクションのために、HUVECs(7.Dharmafect1試薬(Dharmacon)を使用して、2 0nM siRNAをトランスフェクトした。 全RNA抽出または固定の前に、細胞をさらに2 4時間増殖させた。 オンTARGETplusヒトMARCKSL1siRNA-SMARTpool(Dharmacon)は、MARCKSL1をノックダウンするために使用されました。 On−Targetplus Non−target pool(Dharmacon)を対照siRNAトランスフェクションとして使用した。 細胞を4%PFA/PBSで固定し、0.1%Triton X-100で透過処理し、核標識のために14μ M DAPI、Alexa568-phalloidin(1)で染色した。:F−アクチンの可視化のためのThermofisher Scientific)、および抗V E−カドヘリン抗体(1:1 0 0、Cell Signalling)、続いて抗ウサギAlexa4 8 8二次抗体(1:1 0 0 0、Thermofisher Scientific)を用いてEC接合をマークする。<5 4 7 7><8 2 9 9>剪断応力実験のために、HPAEC(Lonza)を、egm−2培地(Lonza)中の1%ゼラチン被覆皿上で1 0 0 0〜1 5 0 0細胞/mm2で培養し、第9継代前に使用した。 セルは、平行平板型装置45、46を用いて、15dyn/cm2で0.5、1または6時間の静的または層流せん断応力に曝された。 フローチャンバの一方の側は、培養HPAECsが休息した1%ゼラチンコーティングされたガラス板から成り、他方の側はポリカーボネート板から成っていた。 それらの平らな表面は、テフロンガスケットで200μ m離れて保持されていた。 チャンバには流体の入口と出口が設けられており、入口はシリコーンチューブで上部リザーバに接続されていた。 出口は下の貯水池に開いていた。 流れはローラー/管ポンプによって運転された。 液体(EGM-2媒体)は上部の貯蔵所から流れの部屋を通ってより低い貯蔵所に渡りました。 入口に設置された超音波通過時間流量計(Ht107、遷音速システム)で流量を監視し、上部リザーバと流れ室の出口との高さの差を変えることによって制御した。 EC層に作用するせん断応力(γ、dynes/cm2)の強度は、式γ=6μ q/a2bを使用して計算され、ここで、γは灌流液の粘度(ポイズ)、Qは流量(ml/s)、aおよびbは流路の断面寸法(cm)である。 剪断応力曝露後、qPCRについて全RNAを単離した。<5477><8299>定量的リアルタイムPCR:qPCRは、1x Luna Universal qPCR Master Mix(NEB)と400nMの順方向および逆方向プライマーを含む10μ L反応混合物中で、150ng(HPAECs)または500ng(HUVECs)の全RNAから生成されたcDNA1μ Lを用いて実施した。 反応は、ABI Prism7 9 0 0h t装置上で四倍にして実行した。 データを、RQ Managerソフトウェア(Applied Biosystems)を使用して分析し、GAPDHを参照遺伝子として使用して、2−Δ Δ Ct法4 7を使用して、MARCKSL1mRNA相対発現を計算した。
全マウントインサイチュハイブリダイゼーション: Whole mount in situハイブリダイゼーションは、標準protocol48に従って行われました。 胚は4%PFAで24、48および72hpfに固定し、10μ g/mLのプロテイナーゼKで透過処理したハイブリダイゼーションは、5%デキストラン硫酸ナトリウム(MW=500kDa)を含む緩衝液中で70℃で一晩行った。 ストリンジェンシー洗浄後、標本をマレイン酸緩衝液中の2%ブロッキング試薬(Roche)で遮断し、アルカリホスファターゼ(roche、1:5 0 0 0)と結合した抗ジゴキシゲニン(DIG)抗体と一晩インキュベートし、4℃で胚を染色緩衝液中のNBT/BCIP溶液(Roche)で染色した。 胚は一晩70%グリセロールでクリアし、Leica M205FA顕微鏡を使用して撮像した。 Megascript SP6またはT7キット(Invitrogen)を使用して、全長cDNAをコードするプラスミドから、megascript sp6またはT7キット(Invitrogen)を使用して、megascript sp6およびmegascript sp6またはT7キッ
単細胞RNA配列決定:ECsは、Tg(kdrl:EGFP)s843トランスジェニック胚から単離されました。 細胞選別は、Facsariaii細胞選別機(B D Bioscience)を用いて行った。 単細胞懸濁液を1 0X Chromiumシステムに装填し、cDNAライブラリーを、Chromium Next GEM Single Cell3’GEM,Library and Gel Bead Kit v2(1 0X Genomics)を製造業者のプロトコールに従って使用して構築した。 ライブラリーをIllumina H Iseq1 5 0 0シーケンサ(Illumina,USA)で配列決定した。 Cell Ranger v2.1は、Illumina sequencersによって生成されたraw base call(BCL)ファイルをFASTQファイルに多重化し、整列、バーコードカウント、およびUMIカウントを実行するために使用され 配列決定読み取りは、ゼブラフィッシュゲノムアセンブリ(Grcz11、Ensemblリリース92)にマッピングされました。 さらなる分析は、Seurat package4 9in R software(<3 0 2 3>)を用いて行った。 発現マトリックスは、最初に、下流分析のために最小3個の細胞および最小2 0 0個の遺伝子を発現した細胞で発現される遺伝子を保持することによ 細胞を、低ミトコンドリア含量を発現する細胞を選択することによってさらに濾過した(<6 5 8 5>7%)。 次に、各細胞の遺伝子発現を全発現によって正規化するNormalizeddata関数を使用してデータを正規化した。<5477><8299>血管径の定量:ライブTg(fli1ep:Lifeact-EGFP)zf495;Tg(kdr-l:ras-mCherry)s916トランスジェニック野生型またはmarcksl1変異胚を50-52hpfで撮像した。 共焦点zスタックは、Olympus UPLSAPO40×/NA1.25シリコーンオイル浸漬目的で取得しました。 D AおよびPCV直径の計算のために、卵黄延長に沿ったIsv間で4〜5の測定を行った(Isv番号1 0〜1 4)。 ISV直径については、D AとDLAVとの間の各ISV(Isv番号1 0〜1 4)に沿って平均6回の測定を行った。 測定はFiji(NIH)を用いて行った。
EC数と増殖の定量化: EC数をカウントするために、5 2種のhpf野生型、marcksl1ark2 3、marcksl1brk2 4またはmarcksl1ark2 3;Tg(kdr−l:ras−MCHERRY)s9 1 6背景中のmarcksl1brk2 4胚を4%PFA中に固定し、3μ M DAPIで染色した。 共焦点zスタックは、Olympus UPLSAPO40x/NA1.25シリコーンオイル浸漬目的で取得しました。 D AとDLAVとの間の各ISV(Isv番号9〜2 2)で核を計数した。 Isv、野生型またはmarcksl1ark2 3;tg(fli1ep:Lifeact−EGFP)zf4 9 5;Tg(kdr−l)中のmarcksl1brk2 4胚における有糸分裂Ecを定量するために、tg(Fli1ep:Lifeact−EGFP)中の有糸分裂ecを定量する。:ras−MCherry)s9 1 6背景を4%PFA中で3 0、3 6および4 8hpfで固定し、1%DMSO/1%Triton X−1 0 0中で透過処理し、抗ホスホH3抗体(1:2 5 0、Merck Millipore)、続いて抗ウサギAlexa4 8 8二次抗体(1:1 0 0 0、Thermofisher Scientific)および3μ M DAPI 共焦点zスタックは、Olympus UPLSAPO40x/NA1.25シリコーンオイル浸漬目的で取得しました。 有糸分裂細胞(PH3陽性細胞)を、胚の両側のIsv中で計数した(Isv番号9−2 2)。 MCherry蛍光を用いてISVを可視化した。 ISVあたりの唯一のph3陽性細胞は、ISV位置に関係なく検出されました。 カウント中に、我々は、単一の細胞として終期のECを検討しました。 EC分割の数をカウントするために、野生型またはmarcksl1ark2 3;tg中のmarcksl1brk2 4胚(fli1ep:Lifeact−EGFP)zf4 9 5;Tg(kdr−l:ras−MCHERRY)s9 1 6背景を、Olympus UPLSAPO3 0×/NA1. 各ISV(Isv番号1 1−1 5)における細胞分裂の数を定量した。
先端皮質におけるアクトミオシンレベルの定量化:ライブTg(fli1:Lifeact-mCherry)ncv7; Tg(fli1ep:EGFP−Plc Δ1Ph)rk2 6およびTg(fli1ep:myl9b−EGFP)rk2 5;Tg(kdr−l:ras−MCherry)s9 1 6ゼブラフィッシュ胚を、Olympus UPLSAPO6 0×/NA1. 頂端皮質に沿った細胞質におけるLifeactまたはMyl9Bの強度をフィジーを用いて測定した。 平均皮質強度と細胞質強度の比を計算した。
in vivo細胞形状解析:isvにおけるECsの単一細胞標識は、野生型、marcksl1brk24またはmarcksl1ark23におけるfli1ep:lynEGFPプラスミドのモザイク発現によって達成された。marcksl1brk24変異胚またはfli1ep:野生型胚におけるmarcksl1b-EGFPプラスミド。 2dpfでは、微小血管造影を行ったし、血管はオリンパスUPLSAPO60×/NA1.2水浸対物レンズ0.25μ mの光学Z面間隔でイメージングしました。 IsvのECsのセル形状解析は、Pythonで開発されたカスタム書かれたImageJスクリプトを使用して半自動化された方法で実行され、refに記載されている方法を拡張 50. 画像は、下流のメモリ要件を減らすために最初に粗雑にトリミングされ、追加のメタデータ(血管の種類と胚の識別子)が移入されました。 その後、別のスクリプトを実行して、容器の周りのセルを2Dサーフェスに投影し、ラップ解除しました。 簡単に説明すると、トリミングされた画像は、血管の種類に基づいて最初に回転され、画像スタック内の血管軸をZ方向に粗く整列させ、蛍光モザイクセルラベルのチャネルを投影用に選択した。 血管軸は、手動で画像スタックを介して約10μ mごとに血管の位置を定義し、Catmull-Romスプラインフィットと補間を実行することによって識別されました。 次いで、3次元で血管軸をまっすぐにするために、データを変換した。 次に、投影チャネル内の最大強度の位置は、血管軸の周りの1°間隔で光線に沿って同定された。 この情報を用いて、軸が血管軸に沿った位置および角度位置である平面に蛍光強度を投影し、投影された平面上の各位置における血管軸からの距離をマップするために使用した。 このセルは,Imagejの組み込みインターモード法を用いて投影画像から同定した。 次に、セルに関連付けられた各ピクセルの辺で表される円弧の長さを計算しました(\(l=\frac{{2\pi rd^2}}{{360}}\), ここで、rは細胞関連画素と血管軸との間の距離であり、dは画素の側面である)であり、細胞表面積およびアスペクト比の測定値を生成するために使<5477><8299>In vitro細胞形状分析:固定HUVECsをOlympus UPLSAPO40×/NA1.25シリコーン油浸漬目的物で撮像した。 すべてでは、各カバースリップから10-20の画像を定量化のために撮影し、カスタム書かれたImageJスクリプトを使用して半自動化された方法で分析しました。 マルチチャンネルzスタックを最大限に投影し、GFPマーカーを示すチャンネルを機器のメタデータから識別しました。 ImageJの組み込みの大津しきい値法を使用して、関心のあるセルを背景から分離し、105μ m2より小さい領域と視野の境界に接触する領域を除去することに その後の手動介入ステップにより、ユーザーは、誤ってマージされたセルを分離したり、しきい値操作によって見逃されたセルを含めるために、このバイ 次に、スクリプトは、各セルROIの面積と周囲を計算しました。 さらに,対応する凸包の周囲に対するセル周囲の比に基づいて各セルについて”spikiness指数”を計算し,セルのアスペクト比の値をセルROIIにフィットした楕円の長軸と短軸の比として計算した。
膜blebbingの分析:膜blebbingに関するプロットは、カスタム書かれたImageJスクリプトを使用して半自動化された方法で生成されました。 各撮像された膜について、膜エッジの輪郭長とエッジ端点間のユークリッド距離との比を各時点で計算した。 得られた時系列から、パワースペクトル密度はウェルチの方法51によって計算された。 パワースペクトル密度は、blebsが形成された特性時間(0.04–0.06Hz)として経験的に定義された関心のあるウィンドウにわたって平均化され、これらの平均値は、実験(Marksl1B過剰発現)と制御条件との間で比較された。
blebsにおけるアクチンおよびミオシンII動態の解析: Blebbing細胞におけるアクチンまたはミオシンの動態に関連するプロットは、カスタム書かれたImageJスクリプトを使用して半自動化された方法で生成され マルチチャネルタイムラプスzスタックは、最初にz次元に沿って最大に投影されました。 ソフトウェアは、膜ラベリングの代理としてMarksl1B-EGFPチャネル上で実行されているImageJの組み込みのOtsuしきい値法を使用して、すべての時点で二つのユーザー定義のアンカーポイント間のblebのエッジを自動的に識別しました。 Blebエッジの正確な同定を確実にするためのユーザ品質管理ステップに続いて,エッジに沿ったアクチン/ミオシンチャネル強度プロファイルを各時点で抽出し,kymographで時間に対してプロットした。 各時点で強度統計をbleb領域と共に抽出し,ここではエッジで囲まれたz投影領域とbleb先端から最も遠いblebの両側の点をユーザ定義のアンカーポイントを結ぶ線に垂直な軸に沿って結ぶ線として定義し,平均アクチン/ミオシンチャネル強度とbleb領域を時間に対してプロットした。
皮質アクチン密度と束幅の定量化: HUVECsにおけるアクチンの高解像度画像は、AiryscanおよびGaAsP検出器を備えたZeiss LSM880共焦点顕微鏡に搭載されたPlan-APOCHROMAT63x油対物レンズを使用して取得しました。 各観察内の約3μ mの平方領域をランダムに選択し、それらの領域のうち、皮質メッシュワークをカバーする典型的には8つの光学セクションをトリミング トリミングされたスタックのZ軸に沿った投影画像は、最大強度投影によって生成され、以下の手順に供された。 画像内のアクチンフィラメントはあいまいであり,ネットワーク全体を評価することは不可能であったので,限られた領域内のアクチンフィラメントの数をアクチンメッシュワークの密度として定量化した。 これは、X軸およびY軸に沿った走査線を4画素毎に設定することによって行われ、各走査線に沿った画素値をSavitzky−Golayフィルタ5 2に供して、1次導関数を アクチンフィラメントは、走査線の強度ピークであるゼロ交差点を見つけることによって同定された。 ピークの数を走査線の画素数(画像の幅または高さ)で除算し、これらの値の平均を取ることによって画像上のフィラメントの密度を計算した。
アクチン束の幅を定量化するために、Savitzky-Golayフィルターによって計算された一次導関数のゼロ交差点を見つけ、Hilditch thinningアルゴリズムを適用することによっ アクチンフィラメントの分岐点または交差点が測定に影響を与える可能性を排除するために、骨格化されたライン内にある分岐点を排除し、分 全体のセグメントに対する直交軸は、固有ベクトルを得ることによって決定され、蛍光強度は、Lanczos-5補間法でセグメントの重力中心を走る直交軸に沿っ 次に,フィラメントの直径を,セグメント全体に対して直交軸に沿ってサンプリングされた線内のピーク強度の半分以上を示す領域の幅によって決定した。<5 4 7 7><8 2 9 9>統計:Prism8(Graphpad Software,Inc.). サンプルサイズは事前に決定されておらず、実験は無作為化されず、研究者は実験および結果評価中の割り当てに盲目にされなかった。
報告概要
研究デザインに関する詳細は、この記事にリンクされているNature Research Reporting Summaryを参照してください。