Üretilmesi<em> Enterobacter</em> Sp. YSU oksotroflan transpozon mutajenezi kullanarak,
Summary
Enterobacter sp. YSU glukoz az tuz ortamında büyür. Oksotroflan rastgele bir konakçı genom içine kendisini ekleyen bir transposome ile dönüştürülmesiyle oluşturulur. Mutantlar minimal orta karmaşık ortamdan replika plaka tarafından bulundu. Kesilen gen, kurtarma ve dizileme ile tespit edilir.
Abstract
Prototrofik bakteri, bir karbon ve enerji kaynağı olarak kullanılan bir ortam glukoz (M-9 ortamı) ile takviye edilmiş M-9 az tuzlar üzerinde büyür. Oksotroflan bir transposome kullanılarak üretilebilir. Bu protokolde kullanılan ticari olarak temin edilebilir, Tn 5 türevi transposome transposaz bağlanma bölgeleri olarak görev yapabilmeleri bir R6K γ replikasyon orijini, kanamisin direnci ve iki mozaik dizisi ucu için bir geni ihtiva eden bir DNA doğrusal bir segmentten teşekkül eder. Bir DNA / transposaz protein kompleksi olarak sağlanır transposome, prototrofik soyu Enterobachter içine elektroporasyon ile dahil edilir. YSU ve rastgele bu konağın genomuna kendisini içerir. Transformantlar kanamisin, (LB-kan) ihtiva eden agar plakaları, Luria-Bertani üzerine ekildi çoğaltma ve kanamisin (M-9-kan) içeren E-9, orta agar plakaları üzerine bulunmaktadır. M-9-kan plakalarına LB-kan plakalarına büyür ancak Transformantlar oksotroflan olduğu kabul edilir. Saflaştırılmış genomikBir oksotrofdan DNA kısmen sindirilmiş bir pir + Escherichia coli (E. coli) suşu lige ve dönüşür. R6Kγ replikasyon orijini plazmid pir + E. çoğaltmak için izin verir E. coli suşu ve kanamisin direnç marker plazmid seçimi sağlar. Her transformantı kesilen kromozomal bölgeye çevrili transpozonunda içeren yeni bir plazmid sahiptir. Sanger dizileme ve Temel Yerel Hizalama Arama Aracı (BLAST) kesilen genin bir varsayımsal kimliğini öneririz. Bu transposome mutajenez stratejiyi kullanarak üç avantajı vardır. İlk olarak, ana bilgisayar tarafından bir transposaz gen ifadesi üzerindeki dayanmaz. İkinci olarak, transposome elektroporasyon ile yerine konjugasyon veya transdüksiyonu ile hedef konakçı içine dahil edilir ve bu nedenle daha verimli olur. Üçüncü olarak, R6Kγ kopya kökenini kolay mutasyona uğramış g belirlemek için yaparkısmen yeniden birleştirici bir plazmit geri kazanılır en. Bu teknik, Enterobacter sp başka özellikleri ile ilgili genleri araştırmak için kullanılabilir. YSU veya bakteriyel suşlar için daha çeşitli.
Introduction
Prototrofik bakteri biyosentezi 1, amino asitler, nükleik asitler ve vitaminler gibi öncüleri, oluşturmak için, merkezi karbon metabolizma sentez yollan ile glikoz dönüştürücüler, orta glukoz (M-9 ortamı) ihtiva eden E-9 minimal tuz büyür. E-9 ortamı, bir karbon ve enerji kaynağı olarak bir kükürt kaynağı ve glukoz gibi bir tampon madde ve fosfor kaynağı, magnezyum sülfat gibi bir nitrojen kaynağı, sodyum ve potasyum fosfat, amonyum klorür içermektedir. Luria-Bertani (LB) tripton gelen ve maya ekstraktı vitaminler, büyüme faktörleri, amino asitler açısından zengindir. M-9 ortamı üzerinde büyüme için gerekli olan amino asitler, vitaminler ve diğer büyüme faktörleri sentezleyemediği oksotrofları gelişimini destekler. Oksotroflan M-9 ortamında LB ortamında değil, büyüyecek ise Böylece prototrofları, LB ve M-9 ortamda büyür. Okzotrofik fenotipleri neden mutasyona uğramış genleri bakteri Prototrofik nüfusu mutasyonların sokulmasıyla ve tanımlayarak, bu po olduğunubakterisel bir suş içerisinde metabolizmasının daha iyi bir anlayış elde etmek ssible.
Transpozon mutagenezi M-9 ortam içinde glükoz üzerinde büyüme için gerekli olan genlerin çoğu belirlemek için kullanılabilir. Transposonlar konak genomuna 2 içerisine rastgele kendilerini eklemek. E-9, orta agar plakaları üzerine LB agar levhaları onları kaplama çoğaltma transpozon transformantları tespit ederek, oksotrofları taranması mümkündür. Interrupted genler gen kurtarma yoluyla tespit edilir. Bu çalışma, bir ticari olarak temin edilebilir, Tn 5 transposaz protein ile karıştırılmış olarak, bir lineer transpozon DNA segmentinin bir çözelti olarak sevk edildiği transposome -türevli kullanır. DNA segmenti bir transposaz gen yoksun ama kanamisin direnci için bir gen, bir R6K γ tekrarlama orijinini ve bunun sonrasında parçanın 3,4 her bir ucunda bağlama transpozaz için DNA dizileri iki mozaik motifleri ihtiva eder. Transposaz proteinin DNA, tek başına DNA segmenti doğrudan ilave edilir yanatransposon olarak tanımlanır, ve DNA / transposaz protein kompleksi transposome olarak tanımlanır. Transposome bir kanamisin duyarlı konak (Şekil 1A) içine elektroporasyon 5 tarafından dönüştürülür. Kanamisin (LB-kan) içeren LB agar plakaları üzerinde büyüyen koloniler kanamisin (M-9-kan) auksotroplan olan ihtiva eden E-9, orta agar plakaları üzerinde büyümeye başarısız transpozon ekler (Şekil 1B), ve çoğaltma kaplama, transformantların (Figire bilgisi 1C). Bir mutant genomik DNA saflaştırılmış ve kısmen 4-bazlı kesici sınırlama endonükleazı, BFU CI (Şekil 1D) ile sindirilmektedir. Bağlı DNA bu pir geni (Şekil 1E) içeren Escherichia coli (E. Coli) 'in bir tür haline dönüştürülür. Bu gen, plazmid transpozonu ihtiva eden ve E içinde replike konak kromozomal komşu bölge sağlar coli 6. Kanamisin e dirençli gen olarak hizmet ederYeni plazmid için seçilebilir sıralarda kalem. Son olarak, kesilmiş olan genlerin kimliğini belirlemek için kullanılan transposon ve elde edilen dizinin Temel Lokal Hizalama Arama Aracı (BLAST) Analiz 7,8 her ucuna tamamlayıcı olan primerler kullanılarak sıralanmasıyla gerçekleştirilmesidir.
Bu transposome bir mütajenez stratejisi üç avantaj 3 içerir. Transposaz protein transposon ye direkt olarak bağlı olduğu için ilk, ekleme konak içinde, transposaz gen ifadesi üzerindeki bağlı değildir. Transpozonları bir konakçı genom içine kendisini içerir sonra, transposaz transpozonun ilave hareketinin önlenmesi, parçalanır. Ev sahibi bir endojen Tn 5 transpositional eleman sahip, ancak ilave hareketi önlenememektedir. İkinci olarak, elektroporasyon ile transposome katılması mümkün ana çok çeşitli kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Ayrıca, bakteriyel birleşme ya da VI ile transpozonun tanıtmak ihtiyacını ortadan kaldırırral enfeksiyon. Her iki süreç konak duyarlılık gerektirir. Üçüncü olarak, kanamisin direnç geni ve transposome içinde R6K γ replikasyon kaynağının dahil edilmesi daha kolay kesilen genini belirlemek için yapar. Transpozon kesintili bölgeler kaydedilir ve gen tanımlaması için ters polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) tekniğini kullanmak için olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, plazmidler gibi dizilenebilmektedir.
Bu video sunulan protokol Enterobacter sp transpozon mutagenezi için her bir aşamasını tarif etmektedir. YSU 9 kesintiye farazi geninin tanımlanması için bakteri hücreleri içine getirilmesi, bir transposome kullanılmıştır. Daha önce yayınlanmış protokollere 3,4,10 ek olarak, oksotrofları taranması için çoğaltma kaplama nasıl kullanıldığına ilişkin yöntemler sunulmaktadır. Bu mutagenez tekniği ident için, farklı bakteri türleri, örneğin antibiyotik ve metal dirençleri gibi diğer fenotipleri, araştırmak için kullanılabilmektedirveya bunun genetik veya mikrobik fizyolojisi doğal bir laboratuar bileşeni öğretmek için sentetik biyolojisi çalışmalarında tanımlanmış bir kültür koşulları altında büyüme için gerekli olan genlerin az sayıda seçmek ile.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bir transposome kullanarak transpozonunun mutagenez Enterobacter sp oksotropları üretmek için etkili bir araçtır. YSU ve Gram negatif diğer türleri ve Gram pozitif bakteriler 3,4. Işlem elektroporasyon ile konakçıya Tn 5 türevi transposome katılmasıyla başlatıldı. Uçlar ile kolonilerini teşhis etmek için, dönüştürülmemiş hedef soyu transposon tarafından taşınan direnç seviyesi seçmek için kanamisine karşı duyarlı olması gerekiyordu. Bazı ana bu şekilde ko…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazar 2010-2014 bahar dönemlerinde benim transpozonunun mutagenez fikirlerini test benim Mikrobiyal Fizyoloji yüksek lisans öğrencilerinin benim lisans Bağımsız Araştırma Öğrenciler tüm ve tüm teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma Youngstown State Üniversitesi Biyolojik Bilimler Bölümü tarafından finanse edildi.
Materials
| Name of Reagent | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| EZ-Tn5 R6Kγori/KAN-2 Tnp Transposome Kit | Epicentre (Illumina) | TSM08KR | |
| EC100D pir+ Electrocompetent E. coli | Epicentre (Illumina) | ECP09500 | Capable of replicating plasmids with an R6Kγ replication origin at a low copy number |
| EC100D pir-116 Electrocompetent E. coli | Epicentre (Illumina) | EC6P095H | Capable of replicating plasmids with an R6Kγ replication origin at a high copy number |
| 5X M-9 Salts | Thermo Fisher | DF048517 | |
| Lennox LB Broth | Thermo Fisher | BP1427-2 | |
| Agar | Amresco, Inc. | J637-1KG | Solid media contained 1.6% (w/v) agar |
| Kanamycin Sulfate | Amresco, Inc. | 0408-25G | When required, media contained 50 μg/ml kanamycin sulfate |
| D-Glucose Monohydrate | Amresco, Inc. | 0643-1KG | |
| Yeast Extract | Amresco, Inc. | J850-500G | |
| Tryptone | Amresco, Inc. | J859-500G | |
| KCl | Sigma-Aldrich | P4504-500G | |
| NaCl | Amresco, Inc. | X190-1KG | |
| MgCl2 | Fisher Scientific | BP214-500 | |
| MgSO2 | Fisher Scientific | BP213-1 | |
| Super Optimal Broth with Catabolite Repression (SOC) medium | 0.5% (w/v) yeast extract, 2% (w/v) tryptone, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl2, 20 mM MgSO4 and 20 mM Glucose | ||
| BfuC I | NEB | R0636S | Partial digestion of genomic DNA |
| Xho I | NEB | R0146S | Plasmid digestion |
| T4 DNA Ligase | NEB | M0202S | |
| Nuclease Free Water | Amresco, Inc. | E476-1L | For dissolving precipitated DNA and restriction endonuclease reactions |
| GenomeLab DTCS – Quick Start Kit | Beckman Coulter | 608120 | DNA sequencing |
| Wizard Genomic DNA Purification Kit | Promega | A1120A | |
| Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System | Promega | A1460 | Plasmid purification |
| Replica Plating Block | Thermo Fisher | 09-718-1 | |
| Velveteen Squares | Thermo Fisher | 09-718-2 | Replica plating |
| PetriStickers | Diversified Biotech | PSTK-1100 | Grid for replica plating |
| Petri Dishes | Thermo Fisher | FB0875712 | |
| Gene Pulser II | BioRad | Electroporation | |
| Electroporation Cuvettes – 2 mm | BioExpress | E-5010-2 | |
| CentriVap DNA Vacuum Concentrator | Labconco | 7970010 | Drying DNA |
| CEQ 2000XL DNA Analysis System | Beckman Coulter | DNA sequencing | |
| Vector NTI Advance 11.5.0 | Life Technologies | 12605099 | DNA sequence analysis |
References
- Kim, B. H., Gadd, G. M. . Bacterial physiology and metabolism. , (2008).
- Hayes, F. Transposon-based strategies for microbial functional genomics and proteomics. Annual review of genetics. 37, 3-29 (2003).
- Hoffman, L. M. Random chromosomal gene disruption in vivo using transposomes. Methods in molecular biology. 765, 55-70 (2011).
- Goryshin, I. Y., Jendrisak, J., Hoffman, L. M., Meis, R., Reznikoff, W. S. Insertional transposon mutagenesis by electroporation of released Tn5 transposition complexes. Nature biotechnology. 18 (1), 97-100 (2000).
- Dower, W. J., Miller, J. F., Ragsdale, C. W. High Efficiency Transformation of E. coli by High Voltage Electroporation. Nucleic Acids Research. 16 (13), 6127-6145 (1988).
- Metcalf, W. W., Jiang, W., Wanner, B. L. Use of the rep technique for allele replacement to construct new Escherichia coli hosts for maintenance of R6Kγ origin plasmids at different copy numbers. Gene. 138 (1-2), 1-7 (1994).
- Morgulis, A., Coulouris, G., Raytselis, Y., Madden, T. L., Agarwala, R., Schäffer, A. a Database indexing for production MegaBLAST searches. Bioinformatics. 24 (16), 1757-1764 (2008).
- Zhang, Z., Schwartz, S., Wagner, L., Miller, W. A greedy algorithm for aligning DNA sequences. Journal of computational biology a journal of computational molecular cell biology. 7 (1-2), 203-214 (2000).
- Holmes, A., Vinayak, A., et al. Comparison of two multimetal resistant bacterial strains: Enterobacter sp. YSU and Stenotrophomonas maltophilia OR02. Current microbiology. 59 (5), 526-531 (2009).
- Hoffman, L. M., Jendrisak, J. J., Meis, R. J., Goryshin, I. Y., Reznikoff, W. S. Transposome insertional mutagenesis and direct sequencing of microbial genomes. Genetica. 108 (1), 19-24 (2000).
- Ausubel, F., Brent, R., et al. . Short Protocols in Molecular Biology. , (1997).
- Miller, J. H. . A short course in bacterial genetics: a laboratory manual and handbook for Escherichia coli and related bacteria. 2, (1992).
- Gibson, M. I., Gibson, F. Preliminary studies on the isolation and metabolism of an intermediate in aromatic biosynthesis: chorismic acid. The Biochemical journal. 90 (2), 248-256 (1964).
- Jacobs, M. A., Alwood, A., et al. Comprehensive transposon mutant library of Pseudomonas aeruginosa. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (24), (2003).
- Reznikoff, W., Winterberg, K. Transposon-Based Strategies for the Identification of Essential Bacterial Genes. Microbial Gene Essentiality: Protocols and Bioinformatics SE. 2, 13-26 (2008).
- Suzuki, N., Inui, M., Yukawa, H. Random genome deletion methods applicable to prokaryotes. Applied Microbiology and Biotechnology. 79 (4), 519-526 (2008).
- Malley, M. A., Powell, A., Davies, J. F., Calvert, J. Knowledge-making distinctions in synthetic biology. BioEssays news and reviews in molecular, cellular and developmental biology. 30 (1), 57-65 (2008).
- Zheng, Y. -. N., Li, L. -. Z., et al. Problems with the microbial production of butanol. Journal of industrial microbiolog., & biotechnology. 36 (9), 1127-1138 (2009).
