Bir hızlı ve genomik noktası mutantlar C. elegans kullanarak CRISPR/Cas9 Ribonucleoproteins üreten Facile boru hattı
Summary
Burada, CRISPR-Cas9 ribonucleoproteins ve homoloji bağımlı onarım şablonları kullanarak C. elegans genom mühendisi bir yöntem mevcut.
Abstract
Kümelenmiş düzenli olarak serpiştirilmiş palindromik tekrarlar (CRISPR) – CRISPR – protein prokaryotik edinilmiş bağışıklık savunma sistemi kesin ökaryotik genom mühendisliği için güçlü bir araç olarak ortak tercih 9 (Cas9) ilişkili. Burada, C. elegansgenomik noktası mutasyonların verimli ve hassas nesil chimeric tek Kılavuzu RNA’ların (sgRNA) ve CRISPR-Cas9 Ribonucleoproteins (RNPs) kullanarak hızlı ve basit bir yöntem mevcut. Biz bir boru hattı sgRNA hedef seçimi, homoloji yönetmen onarım (HDR) şablonu tasarım, CRISPR-Cas9-RNP kompleks ve teslim ve doğru düzenlenmiş hayvanlar sağlam ve hızlı tanımlaması sağlar bir Genotipleme strateji tanımlamak. Yaklaşımımız sadece facile üretimi ve istenen genomik noktası tanımlaması mutant hayvanlar izin verir, ancak aynı zamanda diğer karmaşık Indel allelleri algılama yaklaşık 4-5 gün içinde yüksek verimliliği ve azaltılmış tarama iş yükü ile kolaylaştırır.
Introduction
Son teknolojik gelişmeler kökten değiştirdi ve tam olarak mühendis genleri yeteneği hızlandırılmış. Özellikle, RNA güdümlü endonükleaz Çift Kişilik strand mola (DSB) faiz hedef sıra ikna etmek için Cas9 dayanan, CRISPR-Cas9 sistemi kapsamlı olarak doğru bir şekilde kullanılan model organizmalar çoğunluğu genom mühendisi kullanılmaya başlanmıştır Biyomedikal Araştırma1,2,3,4. Önemli ölçüde, CRISPR-Cas9 kullanımı bile zor türler C. elegans5gibi genom düzenleme kilidi. Türü ne olursa olsun, sistem düzenleme CRISPR-Cas9 dayalı genom ile nokta mutasyonlar üreten üç çekirdek bileşenleri üzerinde dayanır: 1) Cas9 endonükleaz, bir hedef sıra ve tasarlanmış 3) bir kullanıcı için Cas9 endonükleaz yönlendirir 2) bir tek Kılavuzu RNA (sgRNA) İstenen içeren homoloji yönetmen onarım (HDR) şablonunu faiz2/ edit(s).
Hedefleme sgRNA ve Cas9 tanıtmak için kullanabileceğiniz çeşitli yöntemler vardır nükleaz plazmid, RNA ve viral alan teslim yöntemleri6dahil olmak üzere hücre içine. Son zamanlarda, pre-complexed sgRNA-Cas9 Ribonucleoproteins (RNPs) doğrudan teslim CRISPR Cas9 esaslı genom7düzenleme güçlü ve etkili bir araç ortaya çıkmıştır. Pre-complexed CRISPR-Cas9 RNPs doğrudan teslim Yani birkaç farklı avantajı vardır: 1) RNPs bypass hücresel transkripsiyon ihtiyacını ve çeviri, 2) RNPs hızla temizlenir, hangi-ebilmek artmak özgüllük için kullanılabilir zamanı azaltarak kapalı-hedef bölünme ve 3) RNPs non-yerli dizileri rasgele tümleştirme yoluyla ana bilgisayar genom içine giriş circumvents hiçbir yabancı DNA/RNA unsurları içerir. Birlikte, bu öznitelikler muhtemel hedef kapalı etkileri en aza indirerek CRISPR hedef olarak düzenleme kısa ömürlü bir patlama sağlar.
C. eleganssiteye özgü genomik değişiklikleri tanıtmak için basit ve etkili bir iletişim kuralı tanımlar. Bu iletişim kuralı sgRNA ve tek telli Oligonükleotid (ssODN) HDR şablon tasarımı, sgRNA-Cas9 RNP kompleks ve teslim ve düzgün düzenlenmiş hayvanlar kesin tanımlaması için bir Genotipleme strateji hedefleme içerir. Bu stratejiyi kullanarak, sadece istediğiniz siteye özgü değişiklikleri elde edilebilir, ama diğer non-spesifik Indel mutasyonlar da kurtarılabilir. Böylece, bizim strateji allelic dizisi tek bir strateji kullanarak mono allelic, BI allelic nerede nesil verir ve Indel mutantlar F1 üretimi oluşturulabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
CRISPR-Cas9 sistemi tam olarak canlılar genom değiştirmek için güçlü ve etkili bir araçtır. Burada, biz o chimeric sgRNAs20 ssODN HDR şablonları etkinleştir ile yüksek verimli üretimi C. elegansgenomik noktası mutasyonların birleştiğinde göstermek. Önemlisi, biz floresan bir eş seçimi marker olarak kullanıldığında RNP teslim yüksek Düzenleme verimliliği üreten göstermek kolaylık ve güvenilirlik-in teknik vurgulayarak.
C. ele…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu raporla ilgili hiçbir çatışması vardır.
Materials
| CRISPRevolution sgRNA EZ Kit | Synthego Inc. | chimeric sgRNA | |
| Nuclease-free TE | Synthego Inc. | provided with the sgRNA kit EZ kit | |
| Nuclease-free water | Synthego Inc. | provided with the sgRNA kit EZ kit | |
| 4 nmole Ultramer DNA Oligo | Integrated DNA Technologies | ssODN HDR template | |
| Alt-R S.p. HiFi Cas9 Nuclease 3NLS | Integrated DNA Technologies | 1078728 | Cas9 protein |
| pCFJ90 | Addgene | 19327 | Pmyo-2::mCherry Marker Plasmid |
| KCl | Sigma | P5405 | |
| HEPES | Sigma | H4034 | |
| DNA Clean & Concentrator | Zymo Research | D4004 | |
| Zymoclean Gel DNA Recovery Kit | Zymo Research | D4002 | |
| Q5 Hot Start High-Fidelity 2X Master Mix | New England Biolabs | M0494L | |
| Proteinase K | Sigma | P2308 | |
| Glass Borosilicate Glass Micropipettes | Sutter Instruments | BF100-78-10 | OD: 1.0mm. ID: 0.78mm |
| Trizma Hydrochloride | Sigma | T5941 | |
| MgCl2 | Sigma | M2393 | |
| NP-40 | Sigma | 74385 | |
| Tween-20 | Fisher Scientific | BP337-100 | |
| RNaseZap Decontamination Solution | Fisher Scientific | AM9780 |
References
- Dickinson, D. J., Goldstein, B. CRISPR-Based Methods for Caenorhabditis elegans Genome Engineering. Génétique. 202, 885-901 (2016).
- Doudna, J. A., Charpentier, E. Genome editing. The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science. 346, 1258096 (2014).
- Ma, D., Liu, F. Genome Editing and Its Applications in Model Organisms. Genomics Proteomics Bioinformatics. 13, 336-344 (2015).
- Sander, J. D., Joung, J. K. CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes. Nat Biotechnol. 32, 347-355 (2014).
- Kim, H. M., Colaiacovo, M. P. CRISPR-Cas9-Guided Genome Engineering in C. elegans. Curr Protoc Mol Biol. 115, 31-31 (2016).
- Yin, H., Kauffman, K. J., Anderson, D. G. Delivery technologies for genome editing. Nat Rev Drug Discov. 16, 387-399 (2017).
- Kim, S., Kim, D., Cho, S. W., Kim, J., Kim, J. S. Highly efficient RNA-guided genome editing in human cells via delivery of purified Cas9 ribonucleoproteins. Genome Res. 24, 1012-1019 (2014).
- Haeussler, M., et al. Evaluation of off-target and on-target scoring algorithms and integration into the guide RNA selection tool CRISPOR. Genome Biol. 17, 148 (2016).
- Paix, A., Folkmann, A., Seydoux, G. Precision genome editing using CRISPR-Cas9 and linear repair templates in C. elegans. Methods. , (2017).
- Prior, H., Jawad, A. K., MacConnachie, L., Beg, A. A. Highly Efficient, Rapid and Co-CRISPR-Independent Genome Editing in Caenorhabditis elegans. G3 (Bethesda). 7, 3693-3698 (2017).
- JoVE Science Education Database. Basic Methods in Cellular and Molecular Biology. PCR: The Polymerase Chain Reaction. J Vis Exp. , (2017).
- Berkowitz, L. A., Knight, A. L., Caldwell, G. A., Caldwell, K. A. Generation of stable transgenic C. elegans using microinjection. J Vis Exp. , (2008).
- JoVE Science Education Database. Basic Methods in Cellular and Molecular Biology. Restriction Enzyme Digests. J Vis Exp. , (2017).
- JoVE Science Education Database. Basic Methods in Cellular and Molecular Biology. DNA Gel Electrophoresis . J Vis Exp. , (2017).
- JoVE Science Education Database. Basic Methods in Cellular and Molecular Biology. Gel Purification. J Vis Exp. , (2017).
- Estrada-Rivadeneyra, D. Sanger sequencing. FEBS J. , (2017).
- Ludolph, A. C., Brettschneider, J., Weishaupt, J. H. Amyotrophic lateral sclerosis. Curr Opin Neurol. 25, 530-535 (2012).
- Evans, T. C. . WormBook. , (2006).
- Mello, C. C., Kramer, J. M., Stinchcomb, D., Ambros, V. Efficient gene transfer in C.elegans: extrachromosomal maintenance and integration of transforming sequences. EMBO J. 10, 3959-3970 (1991).
- Jinek, M., et al. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science. 337, 816-821 (2012).
- Boyd, S. D., et al. A Balanced Look at the Implications of Genomic (and Other "Omics") Testing for Disease Diagnosis and Clinical Care. Genes (Basel). 5, 748-766 (2014).
- Saccon, R. A., Bunton-Stasyshyn, R. K., Fisher, E. M., Fratta, P. Is SOD1 loss of function involved in amyotrophic lateral sclerosis?. Brain. 136, 2342-2358 (2013).
- Acevedo-Arozena, A., et al. A comprehensive assessment of the SOD1G93A low-copy transgenic mouse, which models human amyotrophic lateral sclerosis. Dis Model Mech. 4, 686-700 (2011).
- Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264, 1772-1775 (1994).
