Summary

High-throughput Hefeplasmid Überexpression Bildschirm

Published: July 27, 2011
doi:

Summary

Hier beschreiben wir ein Plasmid Überexpression Bildschirm in<em> Saccharomyces cerevisiae</em>, Mit einem Array-Plasmid-Bibliothek und einem High-Throughput-Hefe-Transformation-Protokoll mit einem Liquid-Handling-Roboter.

Abstract

Die Bierhefe, Saccharomyces cerevisiae, ist ein leistungsfähiges Modell für die Definition grundlegenden Mechanismen von vielen wichtigen zellulären Prozessen, einschließlich solcher mit unmittelbarer Relevanz für menschliche Krankheiten. Wegen seiner kurzen Generationszeit und gut charakterisierten Genoms, ist ein großer experimenteller Vorteil der Hefe Modellsystem die Fähigkeit, genetische Screens durchgeführt, um Gene und Signalwege, die in einem bestimmten Prozess beteiligt sind zu identifizieren. Im Laufe der letzten 30 Jahre solche genetischen Screens wurden verwendet, um den Zellzyklus, Sekretionsweg, und viele weitere hochkonservierte Aspekte der eukaryotischen Zelle Biologie 1-5 aufzuklären. In den letzten Jahren haben mehrere genomweiten Bibliotheken Hefestämme und Plasmide wurden 6-10 generiert. Diese Sammlungen erlauben nun für die systematische Befragung der Genfunktion mit Gewinn-und Verlust-of-function Ansätze 11-16. Hier bieten wir Ihnen ein detailliertes Protokoll für den Einsatz eines High-Throughput-Hefe-Transformation-Protokoll mit einem Liquid-Handling-Roboter ein Plasmid Überexpression Bildschirm durchführen, mit einem Array-Bibliothek von 5.500 Hefeplasmide. Wir verwenden diese Bildschirme zu genetischen Modifikatoren der Toxizität mit der Akkumulation von Aggregation neigende menschliche neurodegenerative Erkrankung Proteinen assoziiert zu identifizieren. Die hier vorgestellten Methoden sind leicht an das Studium der anderen zellulären Phänotypen von Interesse.

Protocol

1. Die Vorbereitungen für die Hefe-Transformation Dieses Protokoll wird für zehn 96-Well-Platten ausgelegt, kann jedoch vergrößert oder verkleinert entsprechend. Wir haben festgestellt, dass dieses Protokoll nicht gut funktioniert seit mehr als zwanzig 96-Well-Platten pro Runde der Transformation. Die gesamte Transformation Verfahren (aus Schritt I.3) dauert ca. 8 Stunden. Aliquot 5-10 &mgr; l von Plasmid-DNA (100 ng / ul) aus der Hefe FLEXGene ORF-Bibliothek in jede Verti…

Discussion

Hier präsentieren wir ein Protokoll zu einem High-Throughput-Plasmid-Überexpression in der Hefe Bildschirm ausführen. Dieser Ansatz ermöglicht die schnelle und unvoreingenommene Screening auf genetische Modifikatoren von vielen verschiedenen zellulären Phänotypen. Mit diesem Ansatz kann ein Forscher einen bedeutenden Teil des Hefe-Genoms in einer Angelegenheit von Wochen-Bildschirm. Diese unvoreingenommene Herangehensweise ermöglicht auch die Identifizierung von Modifikatoren, die nicht vorhergesagt basierend auf…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch einen Zuschuss aus dem Packard Zentrum für ALS-Forschung an der Johns Hopkins (ADG), ein NIH Director des New Innovator Award 1DP2OD004417-01 (ADG), NIH R01 NS065317 (ADG), der Rita Allen Foundation Scholar Award unterstützt. ADG ist ein Pew Scholar in der Biomedizin, von The Pew Charitable Trusts unterstützt.

Materials

Name of reagent Company Catalog number
BioRobot RapidPlate Qiagen 9000490
96 bolt replicator (frogger) V&P Scientific VP404
FLEXGene ORF Library Institute of Proteomics, Harvard Medical School  
Tabletop centrifuge Eppendorf 5810R
500mL baffled flask Bellco 2543-00500
2.8L triple-baffled Fernbach flask Bellco 2551-02800
100μL Rapidplate pipette tips Axygen ZT-100-R-S
200μL Rapidplate pipette tips Axygen ZT-200-R-S

References

  1. Nurse, P. The Nobel Prize and beyond: an interview with Sir Paul Nurse. Interview by Susan R. Owens. EMBO Rep. 3, 204-206 (2002).
  2. Hartwell, L. H. Nobel Lecture. Yeast and cancer. Biosci Rep. 22, 373-394 (2002).
  3. Stevens, T., Esmon, B., Schekman, R. Early stages in the yeast secretory pathway are required for transport of carboxypeptidase Y to the vacuole. Cell. 30, 439-448 (1982).
  4. Novick, P., Ferro, S., Schekman, R. Order of events in the yeast secretory pathway. Cell. 25, 461-469 (1981).
  5. Novick, P., Field, C., Schekman, R. Identification of 23 complementation groups required for post-translational events in the yeast secretory pathway. Cell. 21, 205-215 (1980).
  6. Sopko, R. Mapping pathways and phenotypes by systematic gene overexpression. Mol Cell. 21, 319-330 (2006).
  7. Alberti, S., Gitler, A. D., Lindquist, S. A suite of Gateway((R)) cloning vectors for high-throughput genetic analysis in Saccharomyces cerevisiae. Yeast. 24, 913-919 (2007).
  8. Gelperin, D. M. Biochemical and genetic analysis of the yeast proteome with a movable ORF collection. Genes Dev. 19, 2816-2826 (2005).
  9. Hu, Y. Approaching a complete repository of sequence-verified protein-encoding clones for Saccharomyces cerevisiae. Genome Res. 17, 536-543 (2007).
  10. Giaever, G. Functional profiling of the Saccharomyces cerevisiae genome. Nature. 418, 387-391 (2002).
  11. Boone, C., Bussey, H., Andrews, B. J. Exploring genetic interactions and networks with yeast. Nat Rev Genet. 8, 437-449 (2007).
  12. Mnaimneh, S. Exploration of essential gene functions via titratable promoter alleles. Cell. 118, 31-44 (2004).
  13. Parsons, A. B. Integration of chemical-genetic and genetic interaction data links bioactive compounds to cellular target pathways. Nat Biotechnol. 22, 62-69 (2004).
  14. Schuldiner, M. Exploration of the function and organization of the yeast early secretory pathway through an epistatic miniarray profile. Cell. 123, 507-519 (2005).
  15. Tong, A. H. Systematic genetic analysis with ordered arrays of yeast deletion mutants. Science. 294, 2364-2368 (2001).
  16. Tong, A. H. Global mapping of the yeast genetic interaction network. Science. 303, 808-813 (2004).
  17. Neumann, M. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis. Science. 314, 130-133 (2006).
  18. Johnson, B. S., McCaffery, J. M., Lindquist, S., Gitler, A. D. A yeast TDP-43 proteinopathy model: Exploring the molecular determinants of TDP-43 aggregation and cellular toxicity. Proc Natl Acad Sci U S A. 105, 6439-6444 (2008).
  19. Elden, A. C. Ataxin-2 intermediate-length polyglutamine expansions are associated with increased risk for ALS. Nature. 466, 1069-1075 (2010).
  20. Johnson, B. S. TDP-43 is intrinsically aggregation-prone, and amyotrophic lateral sclerosis-linked mutations accelerate aggregation and increase toxicity. J Biol Chem. 284, 20329-20339 (2009).
  21. Cooper, A. A. Alpha-synuclein blocks ER-Golgi traffic and Rab1 rescues neuron loss in Parkinson’s models. Science. 313, 324-328 (2006).
  22. Gitler, A. D. Beer and Bread to Brains and Beyond: Can Yeast Cells Teach Us about Neurodegenerative Disease?. Neurosignals. 16, 52-62 (2008).
  23. Gitler, A. D. Alpha-synuclein is part of a diverse and highly conserved interaction network that includes PARK9 and manganese toxicity. Nat Genet. 41, 308-315 (2009).
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Cite This Article
Fleming, M. S., Gitler, A. D. High-throughput Yeast Plasmid Overexpression Screen. J. Vis. Exp. (53), e2836, doi:10.3791/2836 (2011).

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