产后光感受器中细胞质动力蛋白重链的条件性敲除

Conditional Deletion of Cytoplasmic Dynein Heavy Chain in Postnatal Photoreceptors

作者信息Tiffanie M Dahl, Michelle Reed, Cecilia D Gerstner, Wolfgang Baehr
PMID34807236
发布时间2021-11
DOI10.1167/iovs.62.14.23

实验完整度

包含两种独立的条件性敲除模型(iCre75和Prom1-CreERT2),结合形态学(共聚焦免疫组化)、功能学(ERG)和分子验证(PCR基因型),并进行了统计分析。

主要模型

rodDync1h1−/−小鼠(视杆细胞特异性敲除) tamDync1h1−/−小鼠(成年视杆/视锥细胞诱导敲除) 小鼠视网膜切片样本

重点核对

Cre重组酶表达时间:iCre75在出生后第二周表达,Prom1-CreERT2在成年后他莫昔芬诱导 他莫昔芬给药剂量和天数:150 mg/kg体重,连续5天腹腔注射 DYNC1H1蛋白清除效率:影响变性起始时间,存在个体差异 视网膜分析时间点:iCre75系P16、P21、P30;Prom1-CreERT2系1-4周PTI ERG检测条件:暗适应过夜,记录暗适应和明适应ERG

摘要

目的:细胞质动力蛋白-1(以下简称动力蛋白)与动力蛋白激活蛋白一起将货物运向微管的负端。动力蛋白重链DYNC1H1构成动力蛋白(一种逆行运动蛋白)的骨架。Dync1h1的缺失会废除动力蛋白的功能。本通讯旨在展示产后晚期发育和成年视网膜中光感受器动力蛋白失活的影响。方法:我们将Dync1h1F/F小鼠与iCre75和Prom1-CreERT2小鼠交配,分别生成条件性视杆细胞和诱导性视杆/视锥细胞敲除小鼠。我们通过共聚焦显微镜记录了iCre75系在出生后第10天至第30天的视网膜变性情况,以及Prom1-CreERT2系在他莫昔芬诱导后1至4周的变化。我们在iCre75系的P16至P30进行了暗适应和明适应视网膜电图(ERG)检测,并在Prom1-CreERT2系以1周为增量进行。使用Student's t检验、双因素方差分析和Welch's ANOVA对结果进行统计学评估。结果:Cre诱导的Dync1h1F/F小鼠同源重组在exon 23后截短了DYNC1H1。rodDync1h1−/−光感受器在P14后变性,到P18时外核层(ONL)厚度和联合内节/外节(IS/OS)长度显著减少。暗适应ERG a波振幅在P16时下降,并在P30时消失。在视杆敲除条件下,视锥细胞在P21前保持稳定,但在P30时失活。在tamDync1h1−/−光感受器中,IS/OS在3周PTI开始缩短,到4周PTI几乎消失。ONL在此期间显著缩小,表明动力蛋白缺失后光感受器快速变性。结论:我们的结果表明动力蛋白对分泌途径、外节形成和光感受器维持至关重要。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
动力蛋白在出生后晚期发育和成年视网膜中,对光感受器的存活和功能是否必需?
核心机制
动力蛋白对光感受器的分泌途径、外节形成和维持至关重要;其缺失导致视杆细胞在P16后快速变性,视锥细胞随后因旁观者效应变性。
主要证据
利用iCre75和Prom1-CreERT2条件性敲除小鼠,通过免疫组化显示ONL厚度和IS/OS长度显著减少,ERG显示暗适应a波和明适应b波振幅下降,证实动力蛋白缺失导致光感受器变性。
研究意义
证明动力蛋白是维持光感受器结构和功能的关键蛋白,为理解动力蛋白相关视网膜疾病提供模型。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

生成条件性敲除小鼠

建立视杆细胞特异性和视杆/视锥细胞诱导性DYNC1H1敲除模型

将Dync1h1F/F小鼠与iCre75或Prom1-CreERT2小鼠交配,生成rodDync1h1−/−和tamDync1h1−/−小鼠。通过PCR验证基因重组。

2

形态学分析视网膜变性

评估DYNC1H1缺失后光感受器结构和外核层厚度变化

在多个时间点取眼球制备冷冻切片,进行免疫组化(DYNC1H1、rhodopsin、PDE6、RIBEYE、M-opsin)和DAPI染色,用共聚焦显微镜观察并测量ONL厚度和IS/OS长度。

3

视网膜电图评估功能

检测DYNC1H1缺失对光感受器功能的影响

对小鼠进行暗适应和明适应ERG记录,测量暗适应a波、b波和明适应b波振幅。

4

统计分析

确定敲除组与对照组差异的统计学意义

使用Student's t检验比较iCre75系ONL厚度和IS/OS长度;使用Welch's ANOVA比较他莫昔芬诱导组;使用双因素ANOVA分析ERG数据,并进行Tukey事后检验。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

生成条件性敲除小鼠
验证样本或模型特征
评估功能变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
他莫昔芬----
抗DYNC1H1抗体Proteintech12345-1-AP
抗视紫红质抗体AbclonalA15093
抗PDE6抗体Cytosignal--
抗M-视蛋白抗体Millipore SigmaAB5405
抗CtBP2/RIBEYE抗体BD Biosciences612044
山羊抗兔Alexa Fluor 555二抗Invitrogen32732
山羊抗小鼠Alexa Fluor 555二抗Invitrogen32737
DAPIInvitrogen--
OCT包埋剂----
低温恒温器Leica--
带电荷载玻片Thermo-Fisher--
PAP笔Ted Pella--
Fluoromount-G封片剂Southern Biotech--
蔡司LSM800共聚焦显微镜Zeiss--
UTAS BigShot Ganzfeld系统LKC Technologies--
MATLABMathWorks--
Microsoft ExcelMicrosoft--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系:Dync1h1F/F,iCre75,Prom1-CreERT2,Egfp-Cetn2背景
阅读提示:Methods: Animals
他莫昔芬诱导
他莫昔芬剂量(150 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、天数(连续5天)、溶解液(玉米油,20 mg/mL)
阅读提示:Methods: Generation of Knockouts by Tamoxifen Induction
组织准备
固定液(4%多聚甲醛)、固定时间(1小时)、切片厚度(14 µm)
阅读提示:Methods: Eye Collection Methods
免疫组化
抗体及稀释比例:DYNC1H1(1:250)、rhodopsin(1:1000)、PDE6(1:1000)、CtBP2/RIBEYE(1:10000)、M-opsin(1:500)
阅读提示:Methods: Immunohistochemistry
ERG
暗适应时间(过夜)、刺激强度范围、记录时间点
阅读提示:Methods: Electroretinography