RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
المشفرة وراثيا هيستون-miniSOG يدفع الطفرات الوراثية الجينوم على نطاق بطريقة تعتمد الخفيفة والأزرق. هذه الطريقة الطفرات بسيطة وسريعة وخالية من المواد الكيميائية السامة، ومناسبة تماما للفحص الجيني إلى الأمام والتكامل التحوير.
الفحص الجيني الأمامي في الكائنات الحية النموذجية هو العمود الفقري لاكتشاف الجينات والمسارات المهمة وظيفيا في العديد من العمليات البيولوجية. في معظم الشاشات القائمة على الطفرات ، اعتمد الباحثون على استخدام المواد الكيميائية السامة أو المواد المسرطنة أو التشعيع ، الأمر الذي يتطلب معدات معينة و / أو إعداد أمان و / أو التخلص من المواد الخطرة. لقد طورنا نهجا بسيطا للحث على طفرات وراثية في C. ايليجانس باستخدام هيستون-ميني SOG المعبر عن السلالة الجرثومية ، وهو مولد قوي محفز للضوء لأنواع الأكسجين التفاعلية. طريقة الطفرات هذه خالية من المواد الكيميائية السامة وتتطلب الحد الأدنى من سلامة المختبرات وإدارة النفايات. تشمل تعديلات الحمض النووي المستحثة تغييرات أحادية النيوكليوتيدات والحذف الصغير ، وتكمل تلك التي تسببها الطفرات الكيميائية الكلاسيكية. يمكن أيضا استخدام هذه المنهجية للحث على تكامل الجينات المعدلة وراثيا خارج الكروموسومات. هنا ، نقدم تفاصيل إعداد LED والبروتوكولات الخاصة بالطفرات القياسية وتكامل الجينات المعدلة وراثيا.
وقد استخدمت على نطاق واسع شاشات الوراثية إلى الأمام لتوليد طفرات الوراثية تعطيل العمليات البيولوجية المختلفة في الكائنات نموذج مثل ايليجانس انواع معينة (C. ايليجانس) 1. التحاليل التي أجريت على تلك المسوخ تؤدي إلى اكتشاف الجينات مهمة وظيفيا ويشير على مسارات 1،2. تقليديا، الطفرات في C. ويتحقق ايليجانس استخدام المواد الكيميائية تسبب الطفرات الوراثية، الإشعاع، أو الترانسبوزونات 2. المواد الكيميائية مثل methanesulfonate الإيثيلي (EMS) وN -ethyl- N -nitrosourea (ENU) تكون سامة للبشر؛ أشعة جاما أو الأشعة فوق البنفسجية (UV) الطفرات الإشعاع يتطلب معدات خاصة. وسلالات ينقول النشط، مثل سلالات mutator 3، يمكن أن تسبب الطفرات غير الضرورية أثناء الصيانة. لقد قمنا بتطوير مقاربة بسيطة للحث على الطفرات الوراثية باستخدام الضيائي المشفرة وراثيا-4.
يمكن أن أنواع الاكسجين التفاعلية (ROS) الحمض النووي من التلف 5.مولد صغير القميص الأوكسجين (miniSOG) هو بروتين الفلورية الخضراء من 106 الأحماض الأمينية التي تم تصميمها من قائمة القيم (الضوء، والأكسجين، والجهد) مجال نبات الأرابيدوبسيس phototropin 2 6. عند التعرض للضوء الأزرق (~ 450 نانومتر)، miniSOG يولد ROS بما في ذلك الأكسجين القميص مع فلوريدا AVIN النوكليوتيد بمثابة العامل المساعد 6-8، التي هي موجودة في جميع الخلايا. بنينا بروتين الانصهار صاحب-mSOG عن طريق وضع علامات miniSOG إلى C-محطة من هيستون-72، وجيم ايليجانس البديل من هيستون 3. نحن إنشاء واحدة في نسخة التحوير 9 في التعبير عن رأيه، mSOG في سلالة الجرثومية من C. ايليجانس تحت ظروف التربية العادية في الظلام، والديدان المعدلة وراثيا صاحب-mSOG لها حجم الحضنة العادي والعمر الافتراضي 4. عند التعرض إلى الضوء الأزرق LED، الديدان صاحب-mSOG تنتج الطفرات الوراثية بين ذريتها 4. الطيف من الطفرات المستحثة يتضمن تغييرات النوكليوتيدات، مثل G: C إلى T: A و G: C إلى C: G، وchromoso صغيرةلي الحذف 4. هذا الإجراء الطفرات بسيط على القيام بها، ويتطلب الحد الأدنى من الإعداد سلامة المختبر. هنا، نحن تصف الإعداد إضاءة LED وإجراءات الطفرات علم البصريات الوراثي.
1. بناء الصمام المنور
ملاحظة: يتم تلخيص معدات LED المطلوبة في قائمة المواد. الإعداد الصمام كامل صغير ويمكن وضعها في أي مكان في المختبر، على الرغم من أننا أوصي به أن توضع في غرفة مظلمة للسيطرة على التعرض للضوء من الديدان 4.
2. الأزرق علاج الخفيفة
ملاحظة: استخدم سلالة CZ20310 juSi164 [Pmex-5-HIS-72 :: miniSOG-3'UTR (TBB-2) + CB-UNC-119 (+)] UNC-119 (ED3) الثالث 4 هو السلالة متاح. في انواع معينة مركز علم الوراثة (CGC، http: //: //www.cgc.cbs.umn.edu/).
3. مثال على شاشة الوراثية إلى الأمام
ملاحظة: هذا مثال من الشاشة نسيلي مع 120 الجينوم فرداني للتحقق مما إذا كان الصمام وسلالة تعمل يبين الشكل 2 التخطيطي لهذا الإجراء.
4. مثال على التكامل خارج الصبغي التحوير
أجرينا شاشة الوراثية إلى الأمام مع CZ20310 juSi164 (ED3) UNC-119 باستخدام التعرض للضوء 30 دقيقة بعد بروتوكول قياسي الموصوفة في أقسام 2 و 3. من بين 60 F 1 لوحات الموافق 120 الجينوم فرداني mutagenized، وجدنا 8 F 1 لوحات مع F 2 الديدان التي تظهر الظواهر المرئية مثل عيب حجم الجسم (الشكل 3B)، حركة غير منسقة (الشكل 3C)، والفتك الكبار (الشكل 3D). لم نلاحظ أي اختلاف في عدد من المسوخ بين "DAY1" وألواح "DAY2". وأظهرت كل ذرية صغيرة F 2 الديدان خص وغير منسقة F 2 الديدان الظواهر المقابلة، مما يشير إلى أنها طفرات وراثية. وتتلخص المراقبة الكاملة في الجدول 2. وفي المتوسط، فإن الشاشة نسيلي مع 120 الجينوم فرداني يؤدي إلى حوالي 10 F 1 لوحات يخدعtaining الديدان مع الظواهر كشف بشكل واضح مثل شكل الجسم والحركة التي رصدت بسهولة تحت مجهر تشريحي. المزيد من التحليل الكمي ضروري لتحديد معدل التحور على وجه التحديد 4. العدد المتوقع من المسوخ وضوحا من هذه الشاشة تشير إلى أن سلالة والإعداد تعمل بشكل صحيح عن الطفرات علم البصريات الوراثي.

الشكل 1: الإعداد الصمام (A) والنظام بأكمله. وقد شنت LED على حامل حسب الطلب. تم العثور على التفاصيل في قائمة المواد. يرصد (B) غطاء من البلاستيك. أنه لا يغطي النظام بشكل كامل لتجنب تراكم الحرارة. (C) وحدة تحكم وظيفة المولد. (D) في الجانب الخلفي للنظام. (E) لوحة غير المصنف مع CuCl 2 -soaked ورق الترشيح للعلاج الضوء الأزرق. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: إجراء تجريبي لشاشة نسيلي بعد العلاج الضوء الأزرق، يتم نقل ف 0 الديدان إلى لوحة المصنفة وسمح لوضع البيض. يتم نقل ف 0 الديدان جديدة لوحة المصنفة 1 د بعد العلاج الخفيفة وقتل 2 د بعد العلاج الخفيفة. وخص F 1 الديدان من ف 0 لوحات. يتم فحص الظواهر من F 2 الديدان بعد يصبحون بالغين. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
10fig3.jpg "/>
الرقم 3: مثال من المسوخ (A) سلالة الأصلي للالطفرات علم البصريات الوراثي: CZ20310 juSi164 UNC-119 (ED3). هذه السلالة لها شكل طبيعي الجسم والسلوك، وحجم الحضنة. شريط مقياس: 0.5 مم. (B - D) F 2 ذرية تظهر حجم الجسم عيب (B)، غير منسقة (C)، وقاتلة (D) الظواهر الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1: انماط من juSi164 وUNC-119 (ED3).

الجدول 2: مثال من الظواهر الابام شاشة نسيلي.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
المشفرة وراثيا هيستون-miniSOG يدفع الطفرات الوراثية الجينوم على نطاق بطريقة تعتمد الخفيفة والأزرق. هذه الطريقة الطفرات بسيطة وسريعة وخالية من المواد الكيميائية السامة، ومناسبة تماما للفحص الجيني إلى الأمام والتكامل التحوير.
العمل مدعوم من قبل HHMI. نشكر أعضاء المختبر لدينا على مساعدتهم في اختبار البروتوكول ومراجعة المخطوطة.
| مصدر ضوء LED فائق الطاقة | Prizmatix | UHP-mic-LED-460 | 460 & plusmn; 5 نانومتر |
| وحدة تحكم LED | Prizmatix | UHPLCC-01 | |
| مولد / مكبر للصوت رقمي | PASCO | PI-9587C | لميعد متاحا. البديل هو PI-8127. |
| كابل BNC ذكر / ذكر | THORLABS | CA3136 | |
| واجهة USB-TTL | Prizmatix | مقياس | |
| ضوئي | اختياريTHORLABS | PM50 وموديل D10MM | |
| ورق ترشيح | Whatman | 1001-110 | |
| مجهر مجسم | Leica | MZ95 | |
| لوحة | NGMيذوب 5 جم كلوريد الصوديوم ، 2.5 جم بيبتون ، 20 جم أجار ، 10 و ميكرو ؛ جم / مل من الكوليسترول في 1 لتر H2< / sub>O. بعد التعقيم ، أضف 1 ملي مولار CaCl 2 < / sub > ، 1 ملي مولار MgSO4< / sub > ، 25 ملي مولار KH2< / sub>PO4< / sub> (pH 6.0). | ||
| محلول | التحلل | 10 ملي تريس (درجة الحموضة 8.8) ، 50 ملي كلوريد الكولينيوم ، 0.1٪ تريتون X-100 ، 2.5 ملي مللي مللي كلوريد < >2< / فرعي > ، 100 وميكرو ؛ جم / مل بروتيناز ك |