يوفر هذا البروتوكول الباحثين مع أداة جديدة لرصد الإخلاص للنسخ في الكائنات نموذج متعددة.
مقالة منهجية
يوفر هذا البروتوكول الباحثين مع أداة جديدة لرصد الإخلاص للنسخ في الكائنات نموذج متعددة.
دقة النسخ مطلوب للتعبير الصادق عن المعلومات الوراثية. على الرغم من المثير للدهشة، يعرف الكثير عن الآليات التي تتحكم في الإخلاص للنسخ. لملء هذه الفجوة في المعرفة العلمية، ونحن مؤخرا الأمثل المقايسة تسلسل دائرة للكشف عن أخطاء النسخ في جميع أنحاء الترنسكربيتوم Saccharomyces cerevisiaeو المورفولوجية ميلانوجاستير كاينورهابديتيس ايليجانس. وسيوفر هذا البروتوكول الباحثين مع أداة قوية جديدة تعيين المناظر الطبيعية أخطاء النسخ في الخلايا حقيقية النواة بحيث يمكن توضيح الآليات التي تتحكم في الإخلاص للنسخ بتفصيل لم يسبق له مثيل.
الجينوم يوفر مخططا بيولوجية دقيقة للحياة. لتنفيذ هذا المخطط بشكل صحيح، من المهم للجينوم يتم نسخها بدقة كبيرة. ومع ذلك، النسخ من غير المرجح أن تكون خالية من الأخطاء. على سبيل المثال، رنا بولمرس منذ فترة طويلة من المعروف أن يكون عرضه للخطأ في المختبر1،2، ومؤخرا فقد تبين أنهم يرتكبون أخطاء في فيفو فضلا عن3،،من56، لا سيما عندما تواجه مع الحمض النووي الضرر7،،من89،10. وتشير هذه الملاحظات مجتمعة، إلى أن أخطاء النسخ تحدث باستمرار في جميع الخلايا الحية، مما يوحي بأنها يمكن أن تكون مصدرا قويا للبروتينات المتحولة.
هذه العملية، ووصف الطفرات النسخي، يختلف عن الطفرات الكلاسيكية بطريقتين. أولاً، على عكس الطفرات الوراثية، أخطاء النسخ تؤثر على الخلايا الانقسامية والانقسامية اللاحقة على حد سواء، كما أنها لا تعتمد على تكرار الحمض النووي. ولذلك، دراسة الآليات التي تؤثر على الإخلاص للنسخ سيوفر نظرة متعمقة في التحميل تحور الخلايا الانقسامية والانقسامية اللاحقة على حد سواء. من المثير للاهتمام، تورطت مؤخرا في الترويج للبروتين تجميع11،،من1213 أخطاء النسخ وقد تم الافتراض بالإسهام في كلا التسرطن10 تطوير المقاومة للمضادات الحيوية في البكتيريا14.
ثانيا، على النقيض من الطفرات الوراثية، أخطاء النسخ عابرة في الطبيعة. وجودها مؤقت يشكل تحديا كبيرا لأنه يجعل من الصعوبة للكشف عن أخطاء النسخ. على سبيل المثال، في حين وضعت عدة مختبرات فحوصات مراسل قيماً لدراسة الطفرات النسخي، هذه فحوصات فقط قادرة على قياس أخطاء النسخ في عدد محدود من سياقات ونموذج الكائنات الحية4،15. للتغلب على هذه القيود، تحولت العديد من الباحثين لتكنولوجيا تسلسل الحمض النووي الريبي (الرنا-seq)، الذي يسمح نظرياً أخطاء النسخ التي سيتم تسجيلها في جميع أنحاء الترنسكربيتوم من أي نوع. ومع ذلك، هذه الدراسات بسهولة خلطت بين من التحف بناء مكتبة، مثل أخطاء النسخ العكسي، وبكر تضخيم الأخطاء، وطبيعة التسلسل نفسه عرضه للخطأ. على سبيل المثال، ترانسكريبتاسيس عكس ارتكاب خطأ واحد تقريبا كل القواعد ~ 20,000، بينما يتوقع رنا بولمرس (رنابس) لجعل خطأ واحد فقط كل5،القواعد 300,0006. لأن نسبة الخطأ لوحدها عكس النسخ الأقزام بمعدل خطأ رنا بولمرس داخل الخلايا، يكاد يكون من المستحيل التمييز بين أخطاء النسخ الحقيقية من النتائج الملموسة الناجمة عن إعداد مكتبة في بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي التقليدية ( الشكل 1a).
لحل هذه المشكلة، قمنا بتطوير نسخة محسنة من الدائرة-التسلسل (سيرسيق، أو ج-seq من الآن فصاعدا) الإنزيم5،16. هذا التحليل يسمح للمستخدم بالكشف عن أخطاء النسخ وغيرها من المتغيرات نادرة في الجيش الملكي النيبالي في جميع أنحاء الترنسكربيتوم5. مقايسة تسلسل التعميم يحمل هذا الاسم لأنه خطوة رئيسية في هذا التحليل تدور حول على الحمض النووي الريبي. حالما يتم سيركولاريزيد أهداف الجيش الملكي النيبالي، وهم عكس نسخها بطريقة دائرة متداول، لإنتاج جزيئات كدنا الخطية التي تحتوي على نسخ عديدة من نفس القالب الجيش الملكي النيبالي. إذا كان خطأ كان حاضرا في أحد هذه القوالب، سيكون أيضا حاضرا في كل تكرار واحد الواردة ضمن الجزيء كدنا هذا الخطأ. على النقيض من ذلك، أخطاء عرض النسخ العكسي، [بكر] تضخيم أو تسلسل تميل إلى أن تنشأ عشوائياً، وهكذا سيكون حاضرا في تكرار واحد أو اثنين فقط. وهكذا، بتوليد تسلسل توافق آراء لكل جزيء كدنا، والتمييز بين أخطاء عشوائية من الأخطاء التي تحدث في كل تكرار، التحف بناء مكتبة يمكن فعلياً فصل من أخطاء النسخ الحقيقية (الشكل 1b).
إذا استخدمت بشكل صحيح، يمكن استخدام مقايسة ج-seq دقة الكشف عن معدل استبدال قاعدة وعمليات الإدراج والحذف في الجيش الملكي النيبالي في جميع أنحاء الترنسكربيتوم من أي نوع (على سبيل المثال، انظر الاعتراضية و Ochman17). على سبيل المثال، أننا استخدمنا التحليل ج-seq توفير قياسات المجين على نطاق المنظومة لمعدل خطأ النسخ في Saccharomyces cerevisiaeو المورفولوجية melanogaster ايليجانس كاينورهابديتيس بقرار واحد لقاعدة5 (غير منشورة الملاحظات). المستخدمة في الأصل لدقة تسلسل السكان فيروسات الرنا، تم تبسيط هذا الإصدار الأمثل من التحليل ج-seq للتقليل من الظروف القاسية أثناء إعداد المكتبة التي تسهم في بناء مكتبة التحف. وبالإضافة إلى ذلك، باستخدام عدد من مجموعات المتاحة تجارياً، الإنتاجية من الفحص هو تحسن كبير، كذلك سهولة. هذا التحليل بدقة إذا ما استخدمت بشكل صحيح، يمكن اكتشاف آلاف أخطاء النسخ كل تكرار، وبذلك تحسنت في الدراسات السابقة6. وعموما، هذا الأسلوب يوفر أداة قوية لدراسة الطفرات النسخي وسوف تسمح للمستخدم بالحصول على رؤى جديدة في الآليات التي تتحكم في الإخلاص للنسخ في طائفة واسعة من الكائنات الحية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1-إعداد
2- الخلية الحيوانية الثقافة وجمع
3-بلغ مجموع الجيش الملكي النيبالي تنقية
ملاحظة: عند هذه النقطة، تلتقي جميع البروتوكولات الثلاثة، واتباع نهج واحد وموحد يمكن استخدامها لإنشاء مكتبات ج-seq.
4-مرناً تخصيب
5-رناسي الثالث التجزؤ والجيش الملكي النيبالي تنظيف
ملاحظة: (هام) أن تعد جزيئات الحمض النووي الريبي التعميم المناسبة لتوليد ج-seq المكتبات، يجب تجزئة الجيش الملكي النيبالي لحوالي 60 – 80 في القواعد في الطول. بينما استخدمت الأساليب السابقة تجزئة المواد كيميائية إلى جزء من الجيش الملكي النيبالي، يقدم تجزئة المواد الكيميائية مع المعادن الثقيلة الأضرار لعينات الحمض النووي الريبي التي يمكن أن تفسر خطأ بأنها أخطاء النسخ أثناء التحليل النهائي. للتحايل على هذه المشكلة، تعتمد بدلاً من ذلك على تجزئة استخدام "رناسي الثالث" لتوليد أجزاء صغيرة. ميزة إضافية لهذا النهج الانزيمية أنه يخلق متوافق مع الغايات المطلوبة لربط، تنتفي الحاجة للغاية--إصلاح بعد تجزئة المواد الكيميائية.
6-الجيش الملكي النيبالي على ودائرة المتداول عكس النسخ
7-الثاني حبلا كدنا توليف و "إصلاح نهاية"
8-محول ربط وتحديد حجم المكتبات المعدة
9-[بكر] تضخيم وتنقية حبة النهائي
10-بيو المعلوماتي تحليل دائرة تسلسل البيانات
ملاحظة: تحليل وتفسير البيانات الخام من التحليل ج-seq يتطلب خط أنابيب مخصصة للمعلوماتية الحيوية. تخطيطي لخط الأنابيب الذي تم استخدامه لتحليلاتنا هو مبين في الشكل 3. تحميل خط الأنابيب هذا في https://github.com/LynchLab/MAPGD.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مثل كل تسلسل موازية على نطاق واسع النهج، تنتج كل تجربة ج-seq dataset كبيرة وغير عملي. لأول مرة للمستخدمين، قد يكون من الصعب التعامل مع هذه البيانات؛ وهكذا، من المستحسن أن كافة المستخدمين بالاتصال ذوي خبرة بيو-إينفورماتيسيان قبل التجربة. وفي المتوسط، يتوقع أن المستخدمين سوف تولد حوالي 55 – 70 جيجا قواعد (جباسيس) لتشغيل على معظم منصات تسلسل موازية على نطاق واسع. لهذا البروتوكول، عادة، 12 – 30 العينات كانت متعدد في تشغيل حيث أن لكل عينة تم الحصول عليها ما يقرب من 2 – 6 جباسيس. بعد التشذيب بت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وهنا يصف لنا بروتوكولا أمثل لإعداد مكتبات ج-seq للكشف عن أخطاء النسخ في Saccharomyces cerevisiaeو المورفولوجية melanogaster ايليجانس كاينورهابديتيس. هذا البروتوكول له مزايا عديدة على البروتوكولات القائمة، فضلا عن تقنيات بديلة.
على مدى السنوات ال 15 الماضية، العديد من نظم مراسل وضعت التي تعتمد على لوسيفراس7،8 أو لوكس Cre جزئ3،4،،م...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
وأمكن هذا المنشور بتمويل من منحة T32ES019851 (إلى فريتش جيم)، R01AG054641، ومحقق شباب عفر منح (إلى فرمولست م.).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| طقم تنقية الحمض النووي الريبي RiboPure | ThermoFisher | AM1926 | تنقية الحمض النووي |
| الكلي طقم تنقية الحمض | Sigma-Aldrich | MRN70-1KT | mRNA تنقية |
| المياه الخالية من النوكلياز | Ambion | AM9937 | الشطف والتخفيف |
| Ambion RNase III | ThermoFisher | AM2290 | تجزئة الحمض النووي الريبي |
| T4 RNA Ligase 1 (ssRNA Ligase) | نيو إنجلاند Biolabs | M0204S | RNA دائري |
| Ribolock | ThermoFisher | EO0381 | RNase مثبط |
| SuperScript III Reverse Transcriptase | ThermoFisher | 18080044 | النسخ العكسي للدائرة المتدحرجة |
| 10 ملي مولار dNTP مزيج | ThermoFisher | 18427013 | النسخ العكسي لدائرة المتداول |
| سداسيات عشوائية (50 نانوغرام /& ميكرو ؛ L) | ThermoFisher | N8080127 | النسخ العكسي لدائرة |
| المتداول NEB وحدة توليف الخيط الثاني | نيو إنجلاند Biolabs | E6111S | ثانية لتوليف الخيط |
| NEBNext Ultra DNA Library Prep Kit ل Illumina | New England Biolabs | E7370S | إعداد مكتبة cDNA |
| NEB Next بادئات الفهرس | NEB | E7335S | Multiplex PCR |
| أوليجو كلين اند المكثف | Zymo Research | D4061 | تنظيف عينات الحمض النووي الريبي والحمض |
| النووي DynaMag-2 Magnet | ThermoFisher | 12321D | تنقية الخرزة المغناطيسية |
| AMPure XP حبات | بيكمان كولتر | A63881 | تنقية الخرزة المغناطيسية |
| Eppendorf 5424 أجهزة الطرد المركزي | الدقيقة FisherScientific | 05-403-93 | الطرد المركزي |
| INCU-Shaker 10 L | Benchmark Scientific | H1010 | Cell Culture |
| T100 Thermal Cycler | BIO RAD | 1861096 | ظروف ركوب الدراجات ذات درجة الحرارة المتوسطة إلى العالية |
| PTC-200 Thermal Cycler | GMI | 8252-30-0001 ؛ | ظروف ركوب الدراجات في درجات الحرارة المنخفضة |
| RNase Away | المنتجات الحيوية الجزيئية | 700S-11 | التعقيم |
| 50 مل أنبوب الطرد المركزي | Corning | 430290 | الخالي من Nuclease |
| 15 مل | Corning | 430052 | الخالية من Nuclease |
| الولايات المتحدة الأمريكية Scientific | 1615-5500 | Nuclease | |
| Nuclease 4200 نظام Tapestation | Agilent | G2991AA | أداة تحليل النيوكليوتيدات لمراقبة جودة عينات الحمض النووي الريبي وعينات الحمض النووي المفردة التي تقطعت بها السبل |
| شاشة الحمض النووي الريبي عالي الحساسية | Agilent | 5067-5579 | مراقبة جودة الحمض النووي الريبي وعينات الحمض النووي المفردة التي تقطعت بهم السبل |
| RNA ScreenTape Sample Buffer | Agilent | 5067-5577 | مراقبة جودة الحمض النووي الريبي وعينات الحمض النووي المفردة التي تقطعت بها السبل |
| RNA ScreenTape Ladder | Agilent | 5067-5578 | مراقبة جودة الحمض النووي الريبي وعينات الحمض النووي المفردة التي تقطعت بهم السبل |
| 2100 أداة محلل حيوي | Agilent | G2939BA | مراقبة جودة الحمض النووي مزدوج تقطعت بهم السبل |
| مجموعة الحمض النووي عالي الحساسية | Agilent | 5067-4626 | مراقبة الجودة لعينات الحمض النووي (كدنا) المزدوجة التي تقطعت بهم السبل |
| مائي | VWR | 462-0244 | حضانة |
| NanoDrop 2000 / 2000C مقياس الطيف | ThermoFisher | ND-2000C | تحديد تركيز الحمض النووي الريبي |
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