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Artigo de método

Perfil em todo o genoma das interações de vinculação fator de transcrição-DNA em albicanos candida: um método abrangente CUT&RUN e fluxo de trabalho de análise de dados

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DOI:

10.3791/63655

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1 de abril de 2022

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* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Este protocolo descreve um método experimental e um fluxo de trabalho de análise de dados para decote sob metas e liberação usando nuclease (CUT&RUN) no patógeno fúngico humano Candida albicans.

Resumo

Os fatores de transcrição regulatória controlam muitos processos biológicos importantes, incluindo diferenciação celular, respostas a perturbações e tensões ambientais e interações hospedeiro-patógeno. Determinar a vinculação em todo o genoma dos fatores de transcrição regulatória ao DNA é essencial para entender a função dos fatores de transcrição nesses processos biológicos muitas vezes complexos. O decote sob metas e liberação usando nuclease (CUT&RUN) é um método moderno para mapeamento em todo o genoma de interações de ligação proteína-DNA in vivo que é uma alternativa atraente para a imunoprecipitação de cromatina tradicional e amplamente utilizada seguida pelo método de sequenciamento (ChIP-seq). A CUT&RUN é agradável para uma configuração experimental de maior rendimento e tem um alcance dinâmico substancialmente maior com custos de sequenciamento por amostra mais baixos do que o ChIP-seq. Aqui, um protocolo abrangente da CUT&RUN e um fluxo de trabalho de análise de dados adaptado para análise em todo o genoma das interações de vinculação fator-DNA no patógeno fúngico humano Candida albicans são descritos . Este protocolo detalhado inclui todos os procedimentos experimentais necessários, desde a marcação de epítope de genes de codificação de fatores de transcrição até a preparação da biblioteca para sequenciamento; além disso, inclui um fluxo de trabalho computacional personalizado para análise de dados CUT&RUN.

Introdução

Candida albicans é um patógeno fúngico humano polimórfico clinicamente relevante que existe em uma variedade de diferentes modos de crescimento, como o modo de crescimento planctônico (livre flutuante) e como comunidades de células fortemente aderidas protegidas por uma matriz extracelular, conhecida como o modo de crescimento biofilm 1,2,3. Semelhante a outros processos de desenvolvimento e celulares, o desenvolvimento de biofilmes é um importante traço de virulência de C. albicans que é conhecido por ser controlado no nível transcricional por fatores de tr....

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Protocolo

1. Marcação de epítope de cepas de C. albicans

  1. Carregue o gene de interesse, juntamente com suas sequências de flanco upstream e downstream de 1 kb, desde o Banco de Dados do Genoma candida até a ferramenta de design de primer (veja a Tabela de Materiais). Projete um RNA guia (gRNA) destacando 50 bp upstream e downstream do codon stop, e clique na ferramenta de seleção gRNA à direita. Selecione Guias de design e análise. Use o genoma Ca22 (Candida albicans SC5314 Assembly 22 (diploid)) e um motivo adjacente protoespaçor NGG (SpCas9, 3' side) para os parâmetros gui....

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Resultados

Este robusto protocolo CUT&RUN foi adaptado e otimizado para investigar a localização em todo o genoma de TFs específicos em biofilmes de C. albicans e culturas planctônicas (ver Figura 2 para uma visão geral da abordagem experimental). Um pipeline de análise de dados completo também está incluído para facilitar a análise dos dados de sequenciamento cut&RUN resultantes e exige que os usuários tenham experiência mínima em codificação ou bioinformática (ver

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Discussão

Este protocolo apresenta um abrangente pipeline experimental e computacional para localização de TFs regulatórios em C. albicans. Ele foi projetado para ser altamente acessível a qualquer pessoa com treinamento padrão de microbiologia e biologia molecular. Ao aproveitar o alto alcance dinâmico e os baixos requisitos de entrada de amostras do ensaio CUT&RUN e incluindo otimizações para a localização de interações de ligação TF-DNA em culturas biofilmes c. albicans e planktônicas, este protocolo apresenta.......

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Divulgações

Clarissa J. Nobile é cofundadora da BioSynesis, Inc., uma empresa que desenvolve diagnósticos e terapêuticas para infecções por biofilmes.

Agradecimentos

Agradecemos a todos os membros passados e presentes dos laboratórios Nobile e Hernday pelo feedback sobre o manuscrito. Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Saúde (NIH) Do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais (NIGMS) número R35GM124594 e pela família Kamangar na forma de uma cadeira dotada para C.J.N. Este trabalho também foi apoiado pelo nih National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) número de premiação R15AI137975 a A.D.H.C.L.E. foi apoiado pelo nih National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIDCR) número de bolsas F31DE028488. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa a opinião d....

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
0,22 μ FiltroMillipore SigmaSLGPM33RS
Tubos de baixa adesão de 0,65 mLVWR490003-190
1 M CaCl2Fisher Scientific50-152-341
1 M PIPESFisher ScientificAAJ61224AK
placas de cultura de células não tratadas de 12 poçosCorning351143
2-mercaptoetanolSigma-Aldrich60-24-2
2% Digitonin FisherScientificCHR103MI
tubos cônicos de 50 mLVWR89039-658
5x tampão HF de phusionFisher ScientificF530SItem parte da DNA polimerase de alta fidelidade Phusion; referido no texto como "tampão DNA polimerase"
Critério de ágarC5001
Contas magnéticas Agencourt AMPure XPBeckman CoulterA63880
Agilent BioanalyzerAgilentG2939BAReferido no texto como "instrumento de eletroforese capilar";
tiras de reação de PCR Amplitube dependentes do usuário com tampas anexadas, Simport ScientificVWR89133-910
Bacto peptonaBD Biosciences211677
Ferramenta de design de primer de bancadaBenchlinghttps://www.benchling.com/molecular-biology/; Referido no texto como "a ferramenta de design de primer"
BetaineFisher ScientificAAJ77507AB
Calcofluor mancha brancaSigma-Aldrich18909-100ML-F
Candida Genome Databasehttp://www.candidagenome.org/
Concanavalin A () contas paramagnéticas conjugadasPolysciences  86057-3
Softwarehttps://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html
ferramentahttp://www.candidagenome.org/download/sequence/C_albicans_SC5314/Assembly21/current/C_albicans_SC5314_A21_current_
chromosomes.fasta.gz
CUTANA ChIC/CUT& Kit RUNEpicypher14-1048Referido no texto como "o CUT& Kit RUN "
Solução de desoxinucleotídeo (dNTP) mix (10 mM)New England BiolabsN0447S
Dextrose (D-glicose)Fisher ScientificD163
Difco D-manitol  BD Biosciences217020
Cubetas descartáveisFisher Scientific14-955-127
Pipetas de transferência descartáveisFisher Scientific13-711-20
DNA Gel Loading Dye (6x)Fisher ScientificR0611
DreamTaq green DNA polimeraseFisherScientific EP0713Referido no texto como "cPCR DNA polimerase"
Tampão DNA polimerase verde DreamTaqFisher ScientificEP0713Item parte da DNA polimerase verde DreamTaq; referido no texto como "tampão polimerase DNA cPCRe
E. coli spike-in DNAEpicypher18-1401
ELMI Microplate incubatorELMITRMS-04Referido no texto como "incubadora de microplacas"
End Prep Mistura de enzimasItem parte do NEBNext Ultra II DNA Library Prep kit de preparação
Prep Reaction Bufferparte do NEBNext Ultra II DNA Library Prep kit
Ethanol 200 proofVWR89125-170
FastDigest MssIFisher ScientificFD1344Referido no texto como "enzima de restrição"
FastDigest MssI BufferFisher ScientificFD1344Item parte do kit FastDigest MssI; referido no texto como "tampão de enzima de restrição"
Ficoll 400Fisher BioReagentsBP525-25
Microscópio
eletroforese em geldependente do usuário
escada de DNA de baixo alcanceFisher Scientific
Fluxo de trabalhohttps://gitforwindows.org/
código-fontehttps://github.com/akshayparopkari/cut_run_analysis
HEPES-KOH pH 7,5Boston BioProductsBBH-75-K
CentrífugaIsopropanol dependente do usuário
Sigma-AldrichPX1830-4
Papel para lentesVWR52846-001
Ligation EnhancerItem parte do NEBNext Ultra II DNA Library Prep kit
Acetato de lítio di-hidratadoMP Biomedicals215525683
Living Colors Anticorpo policlonal GFP de comprimento totalTakara632592
MACS2dependente do usuáriohttps://pypi.org/project/MACS2/
Rack de separação magnética, tubos de 0,2 mLEpicypher10-0008
Rack de separação magnética, tubos de 1,5 mLFisher ScientificMR02
MgCl2Sigma-AldrichM8266
Tubos de microcentrífuga 1,5 mLFisher Scientific05-408-129
Microplaca e cubeta espectrofotômetroBioTekEPOCH2TCReferido no texto como "espectrofotômetro"; dependente do usuário
MochiViewhttp://www.johnsonlab.ucsf.edu/mochiview-downloads
MOPSSigma-AldrichM3183
NaClVWR470302-522
NaOHFisher ScientificS318-500
NCBI GEOhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/
NEBNext Adaptor for IlluminaItem parte do NEBNext Multiplex Oligos for Illumina (Index Primers Set 1); referido no texto como "Adaptador"
NEBNext Index X Primer for IlluminaItem parte do NEBNext Multiplex Oligos for Illumina (Index Primers Set 1); referido no texto como "Reverse Uniquely Indexed Library Primer de Amplificação"
NEBNext Multiplex Oligos para Illumina (Conjunto de Primers de Índice 1)New England BiolabsE7335S
NEBNext Ultra II DNA Kit de Preparação para BibliotecaNew England BiolabsE7645SReferido no texto como "kit de preparação de biblioteca"
NEBNext Universal PCR Primer para IlluminaItem parte do NEBNext Multiplex Oligos para Illumina (Index Primers Set 1); referido no texto como "Universal Forward Library Amplification Primer"
Nourseothricin sulfate (NAT)GoldbioN-500-2
Novex TBE Gels, 10%, 15 poçosFisher ScientificEC62755BOX
Nutating mixerVWR82007-202
Caldo de nutrientesCritérioC6471
pADH110Addgene90982Referido no texto como "repositório de plasmídeos ID# 90982"
pADH119Addgene90985Referido no texto como "repositório de plasmídeos ID# 90985"
pADH137Addgene90986Referido no texto como "repositório de plasmídeos ID# 90986"
pADH139Addgene90987Referido no texto como "repositório de plasmídeos ID# 90987"
pADH140Addgene90988Referido no texto como "repositório de plasmídeos ID# 90988"
pAG-MNaseEpicypher15-1016 ou 15-111650 rxn ou 250 rxn
pCE1Addgene174434Referido no texto como "repositório de plasmídeos ID# 174434"
Placas de Petri com tampa transparenteFisher ScientificFB0875712
Polimerase de DNA polimerase de alta fidelidadeFisher ScientificF530SReferido no texto como "DNA polimerase"
Polietilenoglicol (PEG) 3350VWR10791-816
Fosfato de potássio monobásicoFisher ScientificP285-500
Qubit 1x kit de ensaio dsDNA HSInvitrogenQ33230
Qubit fluorômetroLife TechnologiesQ33216Referido no texto como "fluorômetro";
anticorpo de controle negativo Rabbit IgGEpicypher13-0042
RNase ASigma-Aldrich10109169001
Roche Comprimidos completos de inibidor de protease (sem EDTA)Sigma-Aldrich5056489001
RPMI-1640Sigma-AldrichR6504
Incubadora agitadoraEppendorfM12820004do usuário
Sigma-AldrichS1876-500G
Filtros de tubo de centrífuga Spin-XFisher Scientific07-200-385
Alças de inoculação estéreisVWR30002-094
SYBR Gold mancha de gel de ácido nucleicoFisher ScientificS11494
Coloração de ácido nucleico SYTO 13Fisher ScientificS7575Referido no texto como "coloração de gel de ácido nucleico"
ThermocyclerThermoMixer dependente do usuário
CEppendorf5382000023
Tris (hidroximetil) aminometanoSigma-Aldrich252859-100G
Ultra II Ligation Master MixItem parte do kit de preparação da biblioteca de DNA NEBNext Ultra II; referido no texto como "Ligation Master Mix"
Ultra II Q5 Master MixItem parte do NEBNext Ultra II DNA Library Prep kit; referido no texto como "High Fidelity DNA Polymerase Master Mix "
UltraPure solução de DNA de esperma de salmãoInvitrogen15632011
USER EnzymeItem parte do kit de preparação da biblioteca de DNA NEBNext Ultra II; referido no texto como "Enzima de excisão de uracila"
Misturador de vórticeVWR10153-834
ferramenta wgethttp://www.candidagenome.org/download/sequence/C_albicans_SC5314/Assembly21/current/C_albicans_SC5314_A21_current_
chromosomes.fasta.gz
Extrato de leveduraCritérioC7341
Zymolyase 100T (liticase, enzima lítica de levedura)NC0439194Científica Fisher
Conda de ondulação End de fluorescência Aparelho de dependente do usuário GeneRuler FERSM1192 do GitBash do GitHub de alta velocidade dependente do usuário Sorbitol dependente

Referências

  1. Gulati, M., Nobile, C. J. Candida albicans biofilms: development, regulation, and molecular mechanisms. Microbes and Infection. 18 (5), 310-321 (2016).
  2. Lohse, M. B., Gulati, M., Johnson, A. D., Nobile, C. J. Development and regula....

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Reimpressões e permissões

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