유전자 교란 mutans 연쇄 상 구 균 긴장 없이 유전자 복제의 생성
Summary
우리 유전자 교란 구 mutans 의 생성에 대 한 손쉬운, 신속한, 그리고 상대적으로 저렴 한 방법 설명 변종; 이 기술은 다양 한 종의 유전자 교란 종자의 생성에 대 한 적용할 수 있습니다.
Abstract
특정 유전자의 기능 설명에 대 한 일반적인 방법을 야생-타입 스트레인 및 관심사의 유전자 교란 되었습니다 했다 긴장의 비교 phenotypic 분석을 포함 한다. 유전자 장애 DNA 구조 적당 한 항생제 내성 표시 유전자를 포함 하는 박테리아의 변종 유전자 교란의 세대에 대 한 유용 합니다. 그러나, 전통적인 건축 방법, 유전자 복제 단계를 필요로 하는 복잡 하 고 시간이 걸리는 프로토콜을 포함 한다. 여기, 타겟된 유전자 장애 mutans 연쇄 상 구 균에 에서 대 한 상대적으로 손쉬운, 빠르고 비용 효율적인 방법을 설명 합니다. 메서드는 2 단계 융합 연쇄 반응 (PCR) 중단 구조 및 유전자 변환 위한 electroporation 생성 하 이용 한다. 이 메서드는 효소 반응, PCR, 이외의 필요 하지 않습니다 그리고 또한 중단 구성의 디자인 측면에서 더 큰 유연성을 제공 합니다. 고용 electroporation의 유능한 세포 준비를 용이 하 게 하 고 변환 효율을 향상 시킵니다. 현재 메서드는 다양 한 종의 유전자 교란 종자의 생성에 대 한 적응 수 있습니다.
Introduction
유전자 기능 분석은 일반적으로 야생-타입 긴장과 긴장에 관심사의 특정 유전자 중단 되었습니다 phenotypic 비교를 포함 한다. 이 유전자-중단 기술은 다양 한 포유 동물에 박테리아에서 taxa에에서 유전자 기능 분석에 대 한 활용 되었습니다. 유전자 장애 개념은 유전자 교란 스트레인;의 생성에 필요한 이 deoxyribonucleic 산 (DNA) 구문 업스트림 및 다운스트림 영역 대상 유전자의 측면에 융합 항생제 내성 표시 유전자의 구성 되어 있으며 동종 재결합을 통해 게놈으로 통합 됩니다. 유전자 교란 스트레인 항생제를 포함 하는 선택적 미디어를 사용 하 여 격리 될 수 있습니다. 유전자 교란 스트레인의 건설에 사용 되는 기존의 방법 중 합 효소 연쇄 반응 (PCR), 적당 한 플라스 미드, 제한 된 소화에 유전자의 결 찰에 의해 대상 유전자의 증폭 등의 복잡 한 단계 필요 효소, 그리고 항생제-저항 마커 유전자 삽입을 religation. 이 과정은 시간이 많이 걸리는, 각 단계의 성공에 따라 몇 주 몇 일 복용. 또한, 장애 구문 디자인 대상 유전자의 금지 효소 사이트에 따라 달라 집니다. 이러한 문제를 해결 하려면 DNA PCR 기반 접합 방법1,2 Dictyostelium discoideum3 , Synechocystis sp. PCC68034 의 돌연변이 유전자 교란의 디자인에 대 한 보고 되었습니다. 현재 연구에서 메서드는 상대적으로 손쉬운, 신속 하 고 저렴 한 방식으로, 파괴의 건설에 대 한 수정 된 PCR 기반 방법 (지정 2 단계 융합 PCR)을 이용 하 여 유전자 교란 연쇄 구 균 긴장을 생성 하 개발 되었다 구문 및 electroporation 유전자 변환에 대 한입니다.
PCR는 적절 하 게 genomic DNA, PCR 템플릿으로 항생제 내성 표시 유전자 및 4 쌍의 필요 2 단계 융합 oligonucleotide 뇌관 설계 되었습니다. 첫 번째 단계 (1세인트 PCR), 1 kb 업스트림 측면에 서 지역 1 kb 다운스트림 측면에 서 지역 대상의 대상 유전자의 유전자, 그리고 항생제-저항 마커 유전자 PCR에 의해 증폭 됩니다. 역방향 뇌관 및 증폭의 상류와 하류에 대 한 앞으로 뇌관의 5′ 지역 지역, 각각, 측면 15 기지 마커 유전자의 끝에 보완을 포함 됩니다. 5′ 영역 마커 유전자 증폭에 대 한 정방향 및 역방향 뇌관의 비슷하게 포함 15 기초 대상 유전자의 상류 측면에 서 영역의 아래쪽 끝 고 대상 유전자의 하류 측면에 서 영역의 위쪽 끝을 보완 각각. 따라서, 3 개의 증폭 된 파편 퓨전 사이트에서 겹치는 30-기본적인 쌍 지역 포함. 두 번째 단계 (2차 PCR), 1세인트 PCR 템플릿으로 의해 증폭 3 조각을 사용 하 여 중첩된 한 PCR 뇌관으로 PCR 수행 됩니다. 서식 파일의 상호 보완적인 영역 또한 2차 PCR을 통해 서로 연결 됩니다. 마지막으로, 동종 재결합에 대 한 구문 electroporation 야생-타입 스트레인에 소개 된다. 성공적인 유전자 장애 특정 뇌관을 사용 하 여 PCR에 의해 확인 될 수 있습니다. 중단 구조는 고 충실도 DNA 중 합 효소를 사용 하 여 증폭, 비록 추가 효소 반응, DNA 결 찰 등 DNA 소화, 구조를 생성 하기 위해 필요 하지 않습니다. 또한, 게놈에 삭제 또는 보존 지역 뇌관 디자인에 따라 유연 하 게 선택할 수 있습니다.
현재 작업에서 glucosyltransferase mutans 연쇄 상 구 균에에서 인코딩하는 gtfC 유전자의 전체 코딩 영역의 삭제 연쇄 구 균 종에서 신속 하 고 쉽게 유전자 장애 메서드를 보여 주기 위해 수행 되었다. 또한, gtfB-방해 스트레인 같은 방식으로 생성 된. GtfC 와 gtfB 에 의해 glucosyltransferases cariogenic 치과 biofilm 개발5,6에 기여 한다. 야생-타입의 biofilm 형성 능력 스트레인 (S. mutans WT), gtfC-스트레인 (S. mutans ΔgtfC), 및 gtfB중단-방해 스트레인 (S. mutans ΔgtfB) 평가 했다 대 한 비교 phenotypic 분석. 이 프로토콜 추가 종 유전자 장애에 대 한 2 단계 방법의 응용 프로그램을 확장 하 고 taxa의 넓은 범위에서 유전자 기능 연구에 대 한 수정할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
현재 프로토콜 1세인트 PCR 뇌관 상류와 하류 측면 게놈에서 대상 영역의 영역 약 1kb를 증폭 설계 되어야 합니다. 이러한 긴 측면에 서 시퀀스는 동종 재결합의 효율성을 개선 하는 데 필요한.
뇌관의 시퀀스 (최대 반전, 아래-앞으로, spcr-앞으로, 및 spcr-리버스)이이 프로토콜에서 자동으로 결정 되었다 중단 구성의 사이트에 따라. 각 뇌관 1…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 과학의 승진 [부여 번호 16 K 15860 T.M. 15 K 15777 햄프셔를]에 대 한 일본 사회에 의해 지원 되었다.
Materials
| Streptococus mutans | Stock strain in the lab. | Wild-type strain (Strain UA159) | |
| Genomic DNA extraction kit | Zymo Research | D6005 | |
| Bead-beating disruption apparatus | Taitec | GM-01 | |
| Synthetic genes | Eurofins Genomics | Custom-ordered | Spectinomycin- and erythromycin-resistance gene |
| Thermal cycler | Astec | PC-708 | |
| PCR primers | Eurofins Genomics | Custom-ordered | 35 bases in length |
| DNA polymerase | Takara | R045A | High-fidelity DNA polymerase |
| Gel extraction kit | Nippon Genetics | FG-91202 | DNA extraction from agarose gel |
| Gel band cutter | Nippon Genetics | FG-830 | |
| Spectrophotometer | Beckman Coulter | DU 800 | |
| Electroporator | Bio-rad | 1652100 | |
| Electroporation cuvette | Bio-rad | 1652086 | 0.2-cm gap |
| Anaeropack | Mitsubishi Gas Chemical | A-03 | Anaerobic culture system |
| Brain heart infusion broth | Becton, Dickinson | 237500 | Bacterial culture media |
| Spectinomycin | Wako | 195-11531 | Antibiotics |
| Erythromycin | Wako | 057-07151 | Antibiotics |
| Sucrose | Wako | 196-00015 | For biofilm development |
| CBB R-250 | Wako | 031-17922 | For biofilm staining |
References
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