תהליך המפלצת הירוקה לדור של זני שמרי נשיאת מחיקות Gene מרובות
Summary
שיטת המפלצת הירוקה מאפשרת הרכבה המהירה של מחיקות מרובות מסומנות בחלבון כתב גן קידוד ירוק זרחני. שיטה זו מבוססת על נהיגת זני שמרים במחזורים חוזרים ונשנים של מגוון מיני של מחיקות והעשרה פלואורסצנטי המבוסס של תאים שנשאו יותר מחיקות.
Abstract
פנוטיפים למחיקת גן לעתים קרובות מתגלים רק כאשר המוטציה נבדקת ברקע גנטי מסוים או 1,2 תנאי הסביבה. ישנן דוגמאות שבו גנים רבים זקוקות למחיקה לחשוף פונקציות גנים נסתרות 3,4. למרות הפוטנציאל לתגליות חשובות, אינטראקציות הקשורים בשלושה או יותר גנים נחקרו במידה רבה. חיפושים הממצים של אינטראקציות מרובות מוטציה יהיו מעשיים בשל המספר העצום של צירופים אפשריים של מחיקות. עם זאת, מחקרים של קבוצות נבחרות של גנים, כגון ערכות של paralogs עם יותר סיכוי מראש של שיתוף פעולה משותפת, יהיו אינפורמטיבי.
בcerevisiae Saccharomyces השמרים, נוקאאוט הגן מושג על ידי החלפת גנים עם סמן בחירה באמצעות רקומבינציה הומולוגית. מכיוון שמספר הסמנים הוא מוגבל, פותחו שיטות להסרה ושימוש חוזר בסם סמן הדואר 5,6,7,8,9,10. עם זאת, ברצף מוטציות רבות הנדסיות באמצעות שיטות אלה הן זמן רב משום שהזמן דרוש ליניארית קשקשים עם מספר המחיקות להיות שנוצר.
כאן אנו מתארים שיטת המפלצת הירוקה להנדסת מחיקות מרובות באופן שגרתי בשמרי 11. בשיטה זו, כתב חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP) שולב מחיקות משמש לכמותית זני תווית בהתאם למספר של מחיקות כלולות בכל מאמץ (איור 1). סיבובים חוזרים ונשנים של מבחר של GFP-מסומנים מחיקות באמצעות הזדווגות שמרים ומיוזה יחד עם העשרת הזרימה cytometric של זנים נושאים יותר של המחיקות הללו מובילות להצטברות של מחיקות בזנים (איור 2). ביצוע מספר רבים של תהליכים במקבילים, כאשר כל תהליך שילוב מחיקות אחד או יותר בכל סבב, מפחית את הזמן הנדרש לבניית מתח.
תוכן "> הצעד הראשון הוא יכין מוטציות בודדות ההפלואידים כינו 'ProMonsters," כל אחד מהם נושא את כתב ה-GFP במוקד נמחק ואחד' ארגז הכלים 'הלוקוסים-או GMToolkit-המפלצת הירוקה או GMToolkit-α ב . Can1Δ לוקוס (איור 3) שימוש בזנים מאוסף מחיקת שמרי 12, מחיקות GFP-מסומנות יכול להיות שנוצר בנוחות על ידי החלפת KanMX4 הקלטת המשותפת קיימת בזנים אלה עם GFP אוניברסלי – URA3 בר כל GMToolkit מכיל:. או – או α-הזדווגות סוג ספציפי סמן הפלואידים בחירה 1 ובדיוק אחד משני הסמנים ש, כאשר שני GMToolkits נמצא, באופן קולקטיבי מאפשרים בחירה של diploids.הצעד השני הוא לבצע רכיבה המינית שדרכו ניתן לשלב לוקוסי מחיקה בתוך תא בודד על ידי מבחר האקראי ו / או recomb meioticination המלווה כל מחזור של הזדווגות ונביגה.
Protocol
Representative Results
Discussion
כפי שפתחנו את גישת המפלצת הירוקה, שהעסקנו אותנו לאפשרות של רקומבינציה בין קלטות החלפת GFP שונות, שהוביל לארגון מחדש הגנום. מקלים נגד האפשרות הזאת הוא הבחירה שלנו לתאים שעברו סבבים רבים של הזדווגות ומיוזה בהצלחה. תאים הנושאים הגנום סודר מחדש צפויים להיות בכושר ירוד לאח…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי חוזה ההגנה האמריקנית המחקר המתקדם פרויקטי סוכנות N66001-12-C-4039 לי"ש, מענק של פ אלפרד סלואן הקרן לRSL, והמוסד אמריקאי הלאומי לבריאות מענקי R01 HG003224 וR21 CA130266 לFPRFPR היה גם נתמך על ידי מלגה מהמכון הקנדי למחקר מתקדם ועל ידי תכנית מחקר כיסאות אקסלנס קנדה.
Materials
| Name of the reagent or instrument | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| G418 | Sigma-Aldrich | A1720 | Dissolve in water and filter-sterilize (0.2-μm filter). Stock concentration: 200 mg/ml. Store at 4 °C. |
| ClonNAT (nourseothricin) | WERNER BioAgents | 5001000 | Dissolve in water and filter-sterilize (0.2-μm filter). Stock concentration: 100 mg/ml. Store at 4 °C. |
| Doxycycline | Sigma-Aldrich | D9891 | Dissolve in 50% ethanol and filter-sterilize (0.2-μm filter). Stock concentration: 10 mg/ml. Make fresh every four weeks. Shield from light using aluminum foil and store at 4 °C. |
| Zymolyase | ZymoResearch | E1005 | |
| Difco yeast nitrogen base w/o amino acids | BD | 291940 | |
| Revolver (rotator for tubes) | Labnet | H5600 | |
| Enduro Gel XL electrophoresis unit | Labnet | E0160 | |
| Sonifier 450 | Branson | 101-063-198 | |
| Microtip for Sonifier 450 | Branson | 101-148-062 | |
| FACSAria cell sorter | BD | ||
| MoFlo cell sorter | Beckman-Coulter | ||
| Biomek FX or equivalent robot | Beckman Coulter | Optional. For setting up genotyping PCRs. |
References
- Tong, A. H., et al. Systematic genetic analysis with ordered arrays of yeast deletion mutants. Science’s STKE. 294, 2364-23 (2001).
- Hillenmeyer, M. E., et al. The chemical genomic portrait of yeast: uncovering a phenotype for all genes. Science. 320, 362-365 (2008).
- Beh, C. T., Cool, L., Phillips, J., Rine, J. Overlapping functions of the yeast oxysterol-binding protein homologues. Génétique. 157, 1117 (2001).
- Wieczorke, R., et al. Concurrent knock-out of at least 20 transporter genes is required to block uptake of hexoses in Saccharomyces cerevisiae. FEBS letters. 464, 123-128 (1999).
- Alani, E., Cao, L., Kleckner, N. A method for gene disruption that allows repeated use of URA3 selection in the construction of multiply disrupted yeast strains. Génétique. 116, 541-545 (1987).
- Akada, R., et al. PCR-mediated seamless gene deletion and marker recycling in Saccharomyces cerevisiae. Yeast. 23, 399-405 (2006).
- Guldener, U., Heck, S., Fielder, T., Beinhauer, J., Hegemann, J. H. A new efficient gene disruption cassette for repeated use in budding yeast. Nucleic acids research. 24, 2519 (1996).
- Delneri, D., et al. Exploring redundancy in the yeast genome: an improved strategy for use of the cre-loxP system. Gene. 252, 127-135 (2000).
- Storici, F., Lewis, L. K., Resnick, M. A. In vivo site-directed mutagenesis using oligonucleotides. Nat. Biotech. 19, 773-776 (2001).
- Noskov, V. N., Segall-Shapiro, T. H., Chuang, R. Tandem repeat coupled with endonuclease cleavage (TREC): a seamless modification tool for genome engineering in yeast. Nucl. Acids Res. 38, 2570-2576 (2010).
- Suzuki, Y., et al. Knocking out multigene redundancies via cycles of sexual assortment and fluorescence selection. Nat. Methods. 8, 159-164 (2011).
- Winzeler, E. A. Functional Characterization of the S. Genome by Gene Deletion and Parallel Analysis. Science. 285, 901-906 (1999).
- Woods, R. A., Gietz, R. D. High-efficiency transformation of plasmid DNA into yeast. Methods Mol. Biol. 177, 85-97 (2001).
- Hughes, T. R., et al. Widespread aneuploidy revealed by DNA microarray expression profiling. Nature. 25, 333-337 (2000).
- Goldstein, A. L., McCusker, J. H. Three new dominant drug resistance cassettes for gene disruption in Saccharomyces cerevisiae. Yeast. 15, 1541-1553 (1999).
- Newman, J. R. S., et al. Single-cell proteomic analysis of S. cerevisiae reveals the architecture of biological noise. Nature. 441, 840-846 (2006).
- Rosenfeld, N., Young, J. W., Alon, U., Swain, P. S., Elowitz, M. B. Gene regulation at the single-cell level. Science. 307, 1962 (2005).
