소설 Transposon 중재 방식을 사용 하 여 대장균 의 DNA 요소에 대 한 최적의 염색체 위치 결정
Summary
여기, 비 코딩 DNA 요소의 transposon 중재 무작위 삽입의 힘의 최적의 염색체 위치를 해결 하기 위해 사용 되었다.
Abstract
특정된 DNA 요소의 최적의 염색체 position(s)는 / transposon 중재 무작위 삽입 휘트니스 선택에 의해 다음에 의해 결정 되었다. 박테리아, 유전적 요소의 기능에 유전 맥락의 영향을 평가 하기 위해 어려울 수 있습니다. 토폴로지 효과, 이웃 유전자 또는 유전자 복제 관련 된 복용량, transcriptional 방해를 포함 하 여 몇 가지 메커니즘 주어진 유전적 요소의 기능 영향을 줄 수 있습니다. 여기, 대장균 및 간단한 성장 경쟁을 사용 하 여 가장 유리한 위치 실험 선택의 염색체에 DNA 요소의 임의의 통합을 허용 하는 방법을 설명 합니다. 메서드를 사용 하면 임의의 삽입, 성장 혜택, 실험적인 요구에 쉽게 조절 절차 적자 clone(s)의 선택과 결합의 잘 설명된 transposon-기반 시스템의 활용. 복잡 한 다중 클론 인구에 전체 게놈 시퀀싱 또는 선택 된 클론의 급속 한 식별에 대 한 쉬운 유전자 적자 clone(s)의 성격을 결정할 수 있습니다. 여기, 비 코딩 DNA 영역 DARS2, 대장균의 염색체 복제의 개시를 제어 하는 예제로 사용 되었다. DARS2 의 기능 유전자 복제 관련 된 복용량;에 의해 영향을 받을 것으로 알려져 가까이 DARS2 는 더 활성화 된다 DNA 복제의 기원에 가져옵니다. DARS2 DARS2의 염색체에 무작위로 삽입 된-변형 삭제. 개별 삽입을 포함 하는 결과 클론 풀링된 그리고 세대의 수백을 위해 서로 경쟁 했다. 마지막으로, 적자 클론 특징 되었고 DARS2 원래 DARS2 위치에 가까운 근접에서 삽입 포함 발견.
Introduction
어떤 유전적 요소의 기능 게놈에 있는 그것의 위치에 따라 달라질 수 있습니다. 박테리아에이 주로 결과 방해에서 인접 유전자, 로컬 DNA 토폴로지 및 복제 관련 유전자 노출량의 전사에 의해. 특히, DNA 복제 및 분리의 프로세스 제어, 적어도 부분에서 비 코딩 염색체 지역별1, 그리고이 지역의 적절 한 기능에 따라 달라 집니다 genomic 위치/컨텍스트. 대장균, 예제에서는 여동생에 필요한 dif 사이트 염색체 해상도2; KOPS 시퀀스, 염색체 분리3;에 필요한 및 데이터, DARS1및 DARS2 지역, (아래; 적절 한 염색체 복제 제어에 필요한 4). 우리 여기 DARS2 비 코딩 영역의 연구에 의해 exemplified 임의의 이전, 선택, 그리고 어떤 주어진된 유전 요소의 최적의 유전자 맥락의 결정에 대 한 허용 하는 방법 제시.
대장균, DnaA에 시작자 단백질은 DNA 물가는 단일 복제 원점오릭스, 여 helicase DnaB5,,67의 채용에 대 한 책임. DnaA AAA+ (즉, 다양 한 활동과 관련 된 ATPases)에 속하는 단백질 유사한 높은 ATP 그리고 ADP를 바인딩할 수 및 화력5. DnaAATP 수준 개시8, DnaAATP 에 multimer를 형성에서 봉우리 오릭스 는 DNA 이중 오프닝9트리거합니다. 개시, 후 오릭스 hemimethylated SeqA 단백질의 바인딩을 포함 하는 메커니즘에 의해 격리로 인해 다시 개시에 대 한 일시적으로 사용할 수 없게 만든 오릭스10,11. 격리, 동안 DnaAATP 의 수준을 적어도 두 가지 메커니즘에 의해 감소 된다: DnaA (RIDA)12,13 및 데이터의 규제 비활성화-종속 DnaAATP 가수분해 (DDAH)14 ,15. RIDA와 DDAH 홍보 DnaAADPDnaAATP 의 변환. 개시의 새로운 라운드 전에 DnaAADP 는 특정 DnaA 재가동 시퀀스 (DARS)에 DnaAATP 를 재가동: DARS1 및 DARS216,17. 염색체 데이터, DARS1및 DARS2는 비 코딩 지역과 DnaAATP를 변조 하는 보호자와 같은 방식으로 행동 /DnaAADP interconversion. 복제의 근원 밖에이 지역 활성화 DnaA 복잡 한 어셈블리 중 하나에 대 한 비활성화 (데이터, 14) 또는 활성화 (DARS1 및 DARS2; 17) DnaA의. DARS2 셀에서 삭제 대량 배로 시간 되지만 비동기 복제 개시15,,1618변경 되지 않습니다. 그러나, DARS2-결핍 세포는 피트 니스는 풍부한 매체에서 모두 지속적인 성장 경쟁 하는 동안 또는 마우스 내장18에 있는 식민지의 설립 동안에 그렇지 않으면 isogenic wildtype에 비해 비용. 이 비동기/근원 농도에 사소한 변화 세균성 체력에 부정적인 효과 나타냅니다. 대장균, 선택적 압력 유지 염색체 대칭 (즉, 두 거의 같은 길이의 복제 팔)19있다. 데이터, DARS1및 DARS2 지역에 동일한 상대 거리는 오릭스 모든 대장균 변종 시퀀싱18, 염색체 크기에 큰 변화에도 불구 하 고.
여기, 우리가 그것의 기능에 대 한 최적의 염색체 position(s)의 식별에 대 한 예를 들어 대장균 의 DARS2 지역을 사용합니다. DARS2 NKBOR transposon 및 결과 NKBOR에 삽입 되었다: MG1655의 게놈에 무작위로 삽입 이후DARS2 transposon ΔDARS2. 우리는 따라서 셀의 컬렉션을 생성, 각 보유 DARS2 염색체에 다른 위치에 배치 합니다. 생체 외에서 경쟁 실험, 어디는 컬렉션에 있는 모든 셀 풀링된 되었고 약된 700 세대에 대 한 파운드에서 지속적인 성장을 하는 동안 서로 대하여 경쟁, 수행 되었다. 경쟁 실험의 결과 모니터링/결정 했다 남쪽 오 점, 쉬운 유전자 산책, 그리고 전체 게놈 시퀀싱 (WGS;를 사용 하 여 그림 1)입니다. 끝점 클론 쉬운 유전자 걸어서 해결 cytometry 세포 주기 매개 변수를 평가 하 여 특징 이었다. 흐름 cytometric 분석에 많은 수의 셀에 대 한 셀 크기, DNA 콘텐츠 및 개시 synchrony를 측정할 수 있습니다. Cytometry, 하는 동안 단일 셀의 흐름은 다음 동시에 등록 내보낸된 형광 DNA 콘텐츠, 측정을 수집 하는 photomultipliers에 의해 제공, 스테인드 DNA를 자극 하는 적절 한 파장의 광선 전달 합니다 세포는 DNA에 물 들 다. 앞으로 흩어져 빛 셀 대량20의 측정 이다.
생체 외에서 경쟁 실험 선물이 여기 염색체 위치 및 유전 요소의 게놈 맥락의 중요성에 관한 문제를 해결 하는 데 사용 됩니다. 방법은 공평 하 고 사용 하기 쉬운입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에서 사용 하는 방법론-의 상태–예술 기법 유전적 요소의 최적의 게놈 위치에 대 한 어려운 질문에 대답을 활용 합니다. 유전자 요소 (중재는 transposon)의 임의 삽입 수 클론 다음 조사 유전 요소의 최적의 위치를 위해 선택 하는 서로 대하여 경쟁 하기 위해 만들 수 있는 수천의 신속 하 고 쉽게 컬렉션 (즉 적자 클론).
여기, DARS2 미니-테네시10에 삽입 된…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 세균성 긴장 응답 및 지 속성 (BASP) Novo Nordisk 기초, Lundbeck 재단 그리고 센터를 통해 덴마크 국립 연구 재단 (DNRF120)에서 교부 금에 의해 투자 되었다.
Materials
| Autoclaved Mili-Q water | None | ||
| Electroporation Cuvettes, 0.1 cm | Thermo Fisher Scientific | P41050 | |
| Bio-Rad MicroPulser Electroporation System | Bio-Rad | 165-2100 | |
| LB Broth | Thermo Fisher Scientific | 12780029 | |
| LB Agar, powder (Lennox L agar) | Thermo Fisher Scientific | 22700025 | |
| Glycerol | Thermo Fisher Scientific | 17904 | |
| Fisherbrand Plastic Petri Dishes | Fisher Scientific | S33580A | |
| Falcon 50mL Conical Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-432-22 | |
| Falcon 15mL Conical Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-959-53A | |
| Nunc CryoTubes | Sigma-Aldrich | V7634 | |
| Phusion High-Fidelity DNA Polymerase (2 U/µL) | Thermo Fisher Scientific | F530S | |
| dATP, [α-32P]- 3000Ci/mmol 10mCi/ml, 250 µCi | PerkinElmer | BLU012H250UC | |
| DECAprime II DNA Labeling Kit | Thermo Fisher Scientific | AM1455 | |
| Spectrophotometer SF/MBV/03.32 | Pharmacia | ||
| Hermle Centrifuge SF/MBV/03.46 | Hermle | ||
| Ole Dich Centrifuge SF/MBV/03.29 | Ole Dich | ||
| Eppendorftubes 1.5 mL | Sigma-Aldrich | T9661 | |
| Eppendorftubes 2.0 mL | Sigma-Aldrich | T2795 | |
| Sodium Chloride | Merck | 6404 | |
| 96% Ethanol | Sigma-Aldrich | 16368 | |
| Trizma HCl | Sigma-Aldrich | T-3253 | |
| Phenol Ultra Pure | BRL | 5509UA | |
| Chloroform | Merck | 2445 | |
| Ribonuclease A type II A | Sigma-Aldrich | R5000 | |
| Sodiumdodecylsulphate (SDS) | Merck | 13760 | |
| Lysozyme | Sigma-Aldrich | L 6876 | |
| Isopropanol | Sigma-Aldrich | 405-7 | |
| 0.5M Na-EDTA pH 8.0 | BRL | 5575 UA | |
| Kanamycin sulfate | Sigma-Aldrich | 10106801001 | |
| PvuI (10 U/µL) | Thermo Fisher Scientific | ER0621 | |
| UltraPure Agarose | Thermo Fisher Scientific | 16500500 | |
| DNA Gel Loading Dye (6X) | Thermo Fisher Scientific | R0611 | |
| Tris-Borate-EDTA buffer | Sigma-Aldrich | T4415 | |
| Ethidium bromide | Sigma-Aldrich | E7637 | |
| Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 433160 | |
| Sodium Hydroxide | Sigma-Aldrich | 71687 | |
| Whatman 3MM papers | Sigma-Aldrich | WHA3030931 | |
| SSC Buffer 20× Concentrate | Sigma-Aldrich | S6639 | |
| Amersham Hybond-N+ | GE Healthcare | RPN119B | |
| Ficoll 400 | Sigma-Aldrich | F8016 | |
| Polyvinylpyrrolidone | Sigma-Aldrich | PVP40 | |
| Bovine Serum Albumin – Fraction V | Sigma-Aldrich | 85040C | |
| Deoxyribonucleic acid sodium salt from salmon testes | Sigma-Aldrich | D1626 | |
| Carestream Kodak BioMax light film | Sigma-Aldrich | Z373494 | |
| GenElute Gel Extraction Kit | Sigma-Aldrich | NA1111 | |
| GenElute PCR Clean-Up Kit | Sigma-Aldrich | NA1020 | |
| T100 Thermal Cycler | Bio-Rad | ||
| SmartSpec Plus Spectrophotometer | Bio-Rad | ||
| Rifampicin | Serva | 34514.01 | |
| Cephalexin | Sigma-Aldrich | C4895 | |
| Mithramycin | Serva | 29803.02 | |
| Magnesium chloride hexahydrate | Sigma-Aldrich | 246964 | |
| Apogee A10 instrument | Apogee |
Riferimenti
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