يصف هذا العمل طريقة جديدة لاستهداف انتقائي العضيات التحت خلوية في النباتات، ويعاير باستخدام BIORAD جين غون.
مقالة منهجية
يصف هذا العمل طريقة جديدة لاستهداف انتقائي العضيات التحت خلوية في النباتات، ويعاير باستخدام BIORAD جين غون.
من أجل استهداف بروتين واحد لالعضيات التحت خلوية متعددة، النباتات عادة تكرار الجينات ذات الصلة، والتعبير عن كل جينة على حدة باستخدام استراتيجيات التنظيمية المعقدة بما في ذلك الفرق المروجين و / أو متواليات إشارة. وتواجه المهندسين وعلماء الأحياء الاصطناعية الأيض المهتمين في استهداف الإنزيمات إلى عضية خاص مع التحدي: للحصول على البروتين الذي هو أن تكون مترجمة إلى عضية أكثر من واحد، ويجب على مهندس استنساخ نفس الجين عدة مرات. ويعرض هذا العمل حل لهذه الاستراتيجية: تسخير الربط البديلة للمرنا. هذه التكنولوجيا يستفيد من اليخضور وأنشأت بيروكسية استهداف تسلسل ويجمع بينهما في مرنا واحد هو أن تقسم بدلا من ذلك. يتم إرسال بعض المتغيرات لصق إلى بلاستيدات الخضراء، وبعض إلى بيروكسية، وبعض إلى العصارة الخلوية. هنا تم تصميم هذا النظام لاستهداف متعدد عضية مع الربط البديلة. في هذا العمل، وكان من المتوقع أن تكون EXPR GFPessed في بلاستيدات الخضراء، العصارة الخلوية، وبيروكسية من خلال سلسلة من تصميم بعقلانية 5 'مرنا به. هذه العلامات لديها القدرة على تقليل كمية الاستنساخ المطلوبة عند تحتاج إلى أن تتجلى في العضيات التحت خلوية متعددة الجينات مغاير. تم تصميم البناءات في العمل السابق 11، وكانت المستنسخة باستخدام جيبسون التجمع، وربط الأسلوب مستقلة الاستنساخ التي لا تتطلب الإنزيمات قيود. أدخلت البلازميدات الناتجة في نيكوتيانا benthamiana خلايا البشرة ورقة مع بروتوكول تعديل الجينات بندقية. أخيرا، لوحظت الأوراق تتحول مع المجهري متحد البؤر.
هذا العمل هو مشروع الهندسة / البيولوجيا التركيبية التمثيل الغذائي حيث صممت الخلايا النباتية للتعبير عن البروتين مراسل في العضيات متعددة ولكن فقط مع بناء الحمض النووي واحد.
نهج واحد لاستهداف البروتينات لأكثر من موقع واحد ينطوي على استنساخ نسخ جينية متعددة، كل منها يحتوي على الببتيد توطين مختلفة. يجب إدخال كل نسخة قبل إعادة تحويل المتعاقبة، أو بدلا من ذلك، من خلال backcrossing التحويلات واحدة 1. وهذا ينطوي على الاستنساخ إضافية، ويقتصر تلو الآخر علامة التعريب في محطة.
طريقة أخرى لتوطين البروتين إلى مواقع متعددة من خلال الربط البديلة 2-5. وكتب الحمض النووي الريبي من جين واحد، ولكن يتم معالجتها نسخ مختلفة من النص بشكل مختلف، وغالبا في أكثر من طريقة واحدة لكل خلية. هذا يمكن أن يؤدي في أكثر من الحمض النووي الريبي رسول في الخلية نسخها من جين واحد. هذه MESSENGE مختلفةيمكن الرنا ص ترميز لالإسوية مختلفة من نفس البروتين، أو في حالة وجود انزياح الإطار، وهو بروتين مختلفة تماما. على الرغم من أن وصفت الربط البديلة في الأدب لسنوات عديدة، وفقط يتم توضيح آليات العمل والجهات المانحة الحفظ ولصق مواقع مستقبلات مؤخرا 6. كما ويجري وصف هذه المواقع على نحو أفضل، فإنها تفتح فرصا للهندسة.
وتواجه المهندسين الأيض النباتية مع التحدي عند التعبير عن بروتين في العضيات متعددة. لبروتين الذي هو أن تكون مترجمة إلى عضية أكثر من واحد، ويجب على مهندس استنساخ نفس الجين عدة مرات، مع كل تسلسل إشارة منفصلة توجيهها إلى عضية من الفائدة. لجين واحد في ثلاثة العضيات، وهذا هو ببساطة ثلاثة جينات. ولكن لالأيضية مسار ستة الجينات، وهذا يوسع إلى 18 الجينات، وهو جهد كبير الاستنساخ. الجمع بين متواليات توطين متعددة في، علامة جين واحد تقسم بدلا من ذلك،ificantly يقلل من هذا الجهد. على سبيل المثال، إعادة هندسة التنفس الضوئي والتوليف isoprenoid 7،8 9،10 تشمل كلا من البلاستيدات الخضراء وperoxisomes. في حالتنا نحن استغل مواقع لصق كما لوحظ في نظام thaliana نبات الأرابيدوبسيس الطبيعية الموصوفة سابقا 6. نحن أعيد تصميمه بعقلانية تسلسل مرنا مغادرة مواقع لصق الطبيعية وحدها، ولكن وضعت تسلسل التي من شأنها أن ترميز-بلاستيدات الخضراء أو العلامات التي تستهدف بيروكسية ضمن الإنترونات تقسم بدلا من ذلك (الشكل 1). البروتين المعبر عنه قد أو قد لا يكون علامة، اعتمادا على ما إذا كان رفعه ما قبل مرنا أن المشفرة على أنها إنترون (أرقام 1G و1H). لمزيد من المعلومات حول تصميم بنيات قدمت في هذا العمل، الرجاء مراجعة المقالة رفيق 11.
لأن هذا لا يزال هناك جهد كبير الاستنساخ، جيبسون التجمع، طريقة جديدة لاستنساخ بنيات الحمض النووي، هو شالحوار الاقتصادي الاستراتيجي في البناء. طريقة جيبسون يمكن استخدامها لأي تسلسل، بغض النظر عن المواقع تقييد (الشكل 2) 12-14. مزيج محددة من الانزيمات يسمح لخطوة واحدة، والتجمع متساوي الحرارة. في هذه الطريقة، فقد تم تصميم عدة أجزاء الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل خطي بحيث يكون تسلسل تداخل ~ 50 نقطة. جيبسون التجمع مزيج إنزيم يساعد على هضم جزئيا أجزاء الحمض النووي الخطية، وفضح خيوط واحدة من متواليات مثلي. وهذه التسلسلات واحد الذين تقطعت بهم السبل جزئية إعادة صلب في خليط التفاعل، مما أدى إلى، خطوة واحدة، تسلسل مستقلة، خالية من ربط رد فعل subcloning السريع.
يصف هذا العمل 1) تصميم عقلاني يبني تقسم بدلا من ذلك للتعبير في البلاستيدات الخضراء النباتية، peroxisomes، وcytosols، 2) الاستنساخ باستخدام طريقة خالية من ربط جديدة من جيبسون التجمع، 3) إيصالها إلى خلايا نبات التبغ مع جين غون، و 4) النتائج التي تظهر استهداف عضية، كما لوحظ مع GFPومتحد البؤر المجهري.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. تصميم متواليات تقسم بدلا من ذلك لاستهداف متعددة العضيم
2. الجمعية جيبسون من أجزاء الحمض النووي
انظر أيضا الشكل 2.
يعتمد أسلوب التجميع جيبسون على عمل العديد من الأنزيمات في مزيج مسبقة الصنع ل1) هضم جزئيا نهايات مزدوجة الذين تقطعت بهم السبل الحمض النووي لجعل خيوط واحد و 2) يصلب أزواج قاعدة مجانية من أجزاء الحمض النووي المجاورة. وهذا يسمح لاستنساخ شظايا الحمض النووي من دون قيود من المواقع قيود.
3. Biolistic ترنسفكأيشن من التبغ مع جين غون
هذا هو الاسلوب الذي أنشئ في إن الرب 18،19. يتم وصف الخطوات الرئيسية والاختلافات أدناه.
4. متحد البؤر المجهري لأنسجة Transfected
هذه التعليمات تختلف عن كل صك، ولذلك فمن الضروري الحصول على التدريب المناسب.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كان جهد التصميم نتيجة لتخطيط كبير. رواية لهذا المشروع هو استخدام الربط بديلة لإنشاء ما قبل مرنا التي يتم ترجمتها إلى البروتينات وأعرب تفاضلي. يتم التعبير عن هذه البروتينات في العضيات المختلفة، في هذه الحالة بلاستيدات الخضراء، بيروكسية و / أو العصارة الخلوية. نحن تكييفها الجينات نبات الأرابيدوبسيس الطبيعية التي تقسم بدلا من 6، ووضعها المعروف بلاستيدات الخضراء 6 و 17 بيروكسية استهداف تسلسل في الإكسونات البديل (TriTag-1 وTriTag-2). TriTag-3 ي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذه الدراسة، تم وصفها استراتيجيات بسيطة لإضفاء الطابع المحلي على البروتين المعدلة وراثيا واحد لمقصورات الخلوية متعددة في النباتات. كان الهدف لتصميم بناء من شأنه أن التعبير عن جين واحد في عضية أكثر من واحد في نيكوتيانا benthamiana. وتشمل استراتيجيات التصميم الرشيد للبنيات الحمض النووي القائم على GFP، جيبسون التجمع، والتسليم من البلازميدات إلى الخلايا ورقة مع جين غون، ومراقبة النتائج مع المجهري متحد البؤر.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
والكتاب ليس لديهم ما يكشف.
فإن الكتاب أود أن أشكر جين شين من مستشفى ماساتشوستس العام للتبرع سخي من الشتلات نيكوتيانا benthamiana. ساعد جين بوش لنا إلى حد كبير في تقديم المشورة في زراعة النباتات وإنشاء منطقة غرفة النمو. عرضت توم فيرانتي من معهد ويس مساعدة حاسمة مع المجهري متحد البؤر. فإن الكتاب أود أن أشكر بصفة خاصة دون انجبير من مستشفى بوسطن للأطفال ومعهد لويس التبرع السخي من جين غون واللوازم المرتبطة بها. وقدمت التمويل لهذا المشروع من خلال اتفاقية تعاون مع وزارة الطاقة وكالة مشاريع البحوث المتقدمة (ARPA-E جائزة # DE-000079) لنظام تقييم الأداء، JCW، وأطباء العالم، ومن خلال Chimerion التكنولوجيا الحيوية، وشركة لMJV.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| بادئات قليل النوكليوتيدات | IDT | (مخصص) | مصممة خصيصا لبناء |
| GeneBlocks | IDT | (مخصص) | 500 نقطة أساس قليل النوكليوتيدات |
| APE | برنامج U | U (تنزيل) | http://biologylabs.utah.edu/jorgensen/wayned/ape/ |
| MinElute kit | Qiagen | 28004 | تستخدم لتنقية منتجات PCR |
| QIAprep تدور مجموعة miniprep | Qiagen | 27104 | يستخدم لتحضير كميات مناسبة للاستنساخ من البلازميد |
| Phusion Master Mix مع GC Buffer | NEB | M0532S | يستخدم لتضخيم تفاعل الجين ذي الأهمية في جيبسون |
| مزيج تفاعل تجميع | جيبسون NEB | E2611L | ، مزيج رئيسي من المكونات التسعة التالية |
| 1 M Tris-HCl pH7.5 | Teknova | T1075 | مزيج تجميع جيبسون |
| 1 M MgCl2 | G Biosiences | 82023-086 | مزيج تجميع جيبسون |
| dNTP مزيج | التخمير | R0192 | جيبسون مزيج التجميع |
| 1 M DTT | Fermentas | R0861 | Gibson مزيج |
| التجميع PEG-8000 | Affymetrix | 19966 | مزيج تجميع جيبسون |
| NAD | Applichem | A1124،0005 | مزيج تجميع جيبسون |
| T5 exonuclease | مركز | T5E4111K | مزيج تجميع جيبسون |
| مزيج تجميع Phusion polymerase | NEB | F530S | Gibson |
| Taq DNA ligase NEB | M0208L | Gibson Assembly mix | |
| Gibthon.org | Website لتبسيط الحسابات | ||
| مجموعة Plasmid PLUS Maxi | Kit Qiagen | 12963 | تستخدم لإعداد الحمض النووي لرصاص بندقية الجينات |
| نظام بندقية | الجينات BioRad | 165-2451 | يشمل جميع الأجزاء اللازمة |
| نيكوتانيا بنثاميانا | (ن / أ) | (ن / أ) | هدية جين شين ، مجهر متحد البؤر MGH |
| Leica | SP5 X MP | تصوير الخلايا الناتجة | |
| شرائح البئر العميقة | علوم المجهر الإلكتروني | 71561-01 | تستخدم للتصوير متحد البؤر |
| محرر بلازميد (ApE) | جامعة يوتا | http://biologylabs.utah.edu/jorgensen/wayned/ape | |
| جيبثون: حاسبة | http://django.gibthon.org/tools/ligcalc/ |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن