Summary

Fluoreszenz-Mikroskopie Screening und Next-Generation-Sequencing: Nützliche Tools für die Identifizierung von Genen in den Organellen Integrität beteiligt

Published: April 13, 2012
doi:

Summary

Eine grundlegende Aufgabe in der Zellbiologie ist es, die Mechanismen, die die Identität der Organellen, die eukaryotischen Zellen machen zu Grunde liegen zu definieren. Hier schlagen wir eine Methode, um die Gene verantwortlich für die morphologische und funktionelle Integrität der Anlage Organellen mittels Fluoreszenzmikroskopie und Next-Generation-Sequencing-Tools zu identifizieren.

Abstract

Dieses Protokoll beschreibt ein Fluoreszenzmikroskop-basierte Screening von Arabidopsis-Keimlinge und beschreibt, wie rezessive Mutationen, die die subzelluläre Verteilung eines spezifischen fluoreszierenden Marker markiert in den sekretorischen Weg verändern zu kartieren. Arabidopsis ist ein leistungsfähiges biologisches Modell für genetische Studien wegen seiner Genomgröße, Generationszeit, und die Erhaltung der molekularen Mechanismen unter Königreiche. Die Array-Genotypisierung als ein Ansatz, um die Mutation in Alternative zu den traditionellen Verfahren auf der Basis molekularer Marker zugeordnet ist vorteilhaft, weil es relativ schneller ist und kann die Zuordnung von mehreren Mutanten in wirklich kurzer Zeit ermöglichen. Dieses Verfahren ermöglicht die Identifizierung von Proteinen, die die Integrität einer Organelle in Pflanzen beeinflussen können. Hier, als Beispiel, schlagen wir einen Bildschirm zur Karte Gene, die für die Integrität des endoplasmatischen Retikulum (ER). Unser Ansatz kann aber leicht auf andere Pflanzen Zellorganellen erweitert werden(Siehe zum Beispiel 1,2), und stellt daher einen wichtigen Schritt zum Verständnis der molekularen Grundlagen für die anderen subzellulären Strukturen.

Protocol

1. EMS-Behandlung Arabidopsis thaliana Samen werden mit mutagenisiert als Mutagen Ethylmethansulfonat Mittel (EMS) 3,4, die in das Genom C-zu-T-Änderungen, die sich in C / G, T / A-Mutationen 5-7 induziert. 0,8 g wiegen Arabidopsis Samen (~ 40.000 Samen), die den fluoreszierenden Marker Organellen (insbesondere die in dieser Studie ssGFPHDEL (Signalsequenz-GFP-Tetrapeptid HDEL) wurde als ein ER-Marker verwendet wurden). Übertragen Sie die…

Discussion

Hier beschreibt eine konfokale Mikroskopie-Screening zur Identifizierung von Mutanten Endomembransystem. Dies kann leicht zu einer anderen Organellen der Zelle, für die spezifische fluoreszierende Protein-Marker zur Verfügung verlängert werden. Der Bildschirm wird auf die Identifizierung von Mutanten, die eine anomale Verteilung der fluoreszierenden Marker, entweder in der Zielorganelle oder Organellen, die nicht dazu bestimmt sind, um den Marker enthalten, die zeigen. Jeweils stellen diese Mutanten untersucht, bei d…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir danken für die Unterstützung von der Chemical Sciences, Geosciences and Biosciences Division, Office of Basic Energy Sciences, Office of Science, US Department of Energy (Vergabe-Nummer DE-FG02-91ER20021) und der National Science Foundation (MCB 0948584) (FB). Wir sind dankbar, dass Frau Karen Vogel für die Bearbeitung des Manuskripts.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number
Ethylmethane sulfonate Sigma M0880
NaOH J.T Baker 3722-05
Murashige skoog basal medium w gamborg vitamins Phyto technolog laboratorie M404
Phytagel Sigma P8169-1Kg
RNeasy mini kit Qiagen 74104
Master pure plant leaf DNA purification kit Epicentre MPP92100
Bioprime DNA labeling system Invitrogen 18094-011
Alcohol 200 proof Decan laboratories inc. 2716
NaOAc J.T Baker  
Gene chip Arabidopsis ATH1 genome array Affymetrix 900385
Falcon tubes 50 mL corning 430290
Eppendorf tubes 1.5 mL    
Filter paper 90mm Whatman 1001090
Analytical Balance Mettler Toledo AB54-S n.a
Nutating (wave) shaker Heidolph polymax 1040 n.a
Centrifuge Eppendorf 5417-R n.a

Riferimenti

  1. Marti, L. A missense mutation in the vacuolar protein GOLD36 causes organizational defects in the ER and aberrant protein trafficking in the plant secretory pathway. The Plant journal : for cell and molecular biology. 63, 901-913 (2010).
  2. Stefano, G., Renna, L., Moss, T., McNew, J., Brandizzi, F. Arabidopsis the spatial and dynamic organization of the endoplasmic reticulum and Golgi apparatus is influenced by the integrity of the c-terminal domain of RHD3, a non-essential GTPase. The Plant Journal. , (2011).
  3. Kim, Y., Schumaker, K. S., Zhu, J. K. EMS mutagenesis of Arabidopsis. Methods in molecular biology. 323, 101-103 (2006).
  4. Maple, J., Moller, S. G. Mutagenesis in Arabidopsis. Methods in molecular biology. 362, 197-206 (2007).
  5. Greene, E. A. Spectrum of chemically induced mutations from a large-scale reverse-genetic screen in Arabidopsis. Genetica. 164, 731-740 (2003).
  6. Krieg, D. R. Ethyl methanesulfonate-induced reversion of bacteriophage T4rII mutants. Genetica. 48, 561-580 (1963).
  7. Kovalchuk, I., Kovalchuk, O., Hohn, B. Genome-wide variation of the somatic mutation frequency in transgenic plants. The EMBO journal. 19, 4431-4438 (2000).
  8. Boulaflous, A., Faso, C., Brandizzi, F. Deciphering the Golgi apparatus: from imaging to genes. Traffic. 9, 1613-1617 (2008).
  9. Borevitz, J. Genotyping and mapping with high-density oligonucleotide arrays. Methods in molecular biology. 323, 137-145 (2006).
  10. Konieczny, A., Ausubel, F. M. A procedure for mapping Arabidopsis mutations using co-dominant ecotype-specific PCR-based markers. The Plant journal : for cell and molecular biology. 4, 403-410 (1993).
  11. Bell, C. J., Ecker, J. R. Assignment of 30 microsatellite loci to the linkage map of Arabidopsis. Genomics. 19, 137-144 (1994).
  12. Hazen, S. P., Kay, S. A. Gene arrays are not just for measuring gene expression. Trends in Plant Science. 8, 413-416 (2003).
  13. Hazen, S. P. Rapid array mapping of circadian clock and developmental mutations in Arabidopsis. Plant Physiology. 138, 990-997 (2005).
  14. Bentley, D. R. Accurate whole human genome sequencing using reversible terminator chemistry. Nature. 456, 53-59 (2008).
  15. Weigel, D., Glazebrook, J. Arabidopsis. A Laboratory Manual. , (2002).
  16. Voelkerding, K. V., Dames, S., Durtschi, J. D. Next generation sequencing for clinical diagnostics-principles and application to targeted resequencing for hypertrophic cardiomyopathy: a paper from the 2009 William Beaumont Hospital Symposium on Molecular Pathology. J. Mol. Diagn. 12, 539-551 (2010).
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Citazione di questo articolo
Stefano, G., Renna, L., Brandizzi, F. Fluorescence-microscopy Screening and Next-generation Sequencing: Useful Tools for the Identification of Genes Involved in Organelle Integrity. J. Vis. Exp. (62), e3809, doi:10.3791/3809 (2012).

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