Nous présentons un protocole détaillé pour construire et cribler des banques de mutants pour des campagnes d’évolution dirigée chez Saccharomyces cerevisiae.
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Nous présentons un protocole détaillé pour construire et cribler des banques de mutants pour des campagnes d’évolution dirigée chez Saccharomyces cerevisiae.
L' évolution dirigée dans Saccharomyces cerevisiae offre de nombreux avantages attrayants lors de la conception d' enzymes pour des applications biotechnologiques, un processus qui implique la construction, le clonage et l' expression de bibliothèques de mutants, couplé à haute fréquence recombinaison homologue de l' ADN in vivo. Ici, nous présentons un protocole pour créer et bibliothèques de mutants d'écran dans la levure basé sur l'exemple d'un champignon aryl-alcool oxydase (AAO) pour renforcer son activité totale. Deux segments de protéines ont été soumis à l' évolution concentrée dirigée par mutagenèse aléatoire et in vivo la recombinaison de l' ADN. Surplombs de ~ 50 pb flanquant chaque segment a permis au réassemblage correcte du gène AAO-fusion dans un vecteur linéarisé donnant naissance à un plasmide à réplication autonome complète. Bibliothèques de mutants fonctionnels enrichis avec des variantes AAO ont été criblés dans S. Les surnageants cerevisiae avec un dosage à haut débit sensible à la base de la réaction de Fenton. Le processus général deconstruction d'une banque de S. cerevisiae décrit ici peut être facilement appliquée à évoluer beaucoup d' autres gènes eucaryotes, en évitant des réactions PCR supplémentaires, in vitro recombinaison de l' ADN et ligature étapes.
Évolution moléculaire dirigée est une méthode robuste, rapide et fiable pour concevoir des enzymes 1, 2. Par séries itératives de mutation aléatoire, recombinaison et de criblage, des versions améliorées des enzymes peuvent être générés qui agissent sur de nouveaux substrats, dans de nouvelles réactions, dans la non-naturelle environnements, ou même pour aider la cellule à atteindre de nouveaux objectifs métaboliques 3-5. Parmi les hôtes utilisés dans l' évolution dirigée, la levure Saccharomyces cerevisiae du brasseur propose un répertoire de solutions pour l'expression fonctionnelle des protéines eucaryotes complexes qui ne sont pas autrement disponibles dans homologues procaryotes 6,7.
Utilisé de façon exhaustive dans les études de biologie cellulaire, ce petit modèle eucaryote présente de nombreux avantages en termes de modifications post-traductionnelles, la facilité de manipulation et de transformation d' efficacité, sont tous les traits qui importants à l' ingénieur enzymes par évolution dirigée 8. En outre, la haute fréquencede recombinaison homologue de l' ADN dans S. cerevisiae couplé à son appareil de relecture efficace ouvre un large éventail de possibilités de création de la bibliothèque et de l' assemblage de gènes in vivo, de favoriser l'évolution des différents systèmes d' enzymes uniques aux voies artificielles complexes 9-12. Notre laboratoire a passé la dernière décennie la conception d' outils et de stratégies pour l'évolution moléculaire des différentes ligninases dans la levure (des oxydoréductases impliquées dans la dégradation de la lignine lors de la pourriture du bois naturel) 13-14. Dans cette communication, nous présentons un protocole détaillé pour préparer et bibliothèques de mutants d'écran dans S. cerevisiae pour un modèle flavooxidase, -aryl-alcool oxydase (AAO 15) -, qui peut être facilement traduits à de nombreuses autres enzymes. Le protocole implique une méthode d'évolution ciblée dirigée (MORPHING: Mutagène organisée par recombinaison homologue Process in vivo Regroupement) assistée par l'appareil de cellule de levure 16,da test de criblage très sensible basé sur la réaction de Fenton, afin de détecter l' activité AAO sécrété dans le bouillon de culture 17.
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1. Mutant Library Construction
2. Haut-Throughput Screening Assay (Figure 3)
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AAO de P. eryngii est un flavooxidase extracellulaire qui fournit des peroxydases fongiques par H 2 O 2 pour commencer à attaquer la lignine. Deux segments de AAO ont été soumis à l' évolution centrée dirigée par MORPHING afin d'améliorer son activité et son expression dans S. cerevisiae 19. Indépendamment des enzymes étrangers hébergés par S. cerevisiae, la question la plus critique lors de la construction des bibliothè...
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Dans cet article, nous avons résumé la plupart des trucs et astuces employées dans notre laboratoire pour concevoir des enzymes par l' évolution dirigée dans S. cerevisiae ( en utilisant AAO comme exemple) afin qu'ils puissent être adaptés pour une utilisation avec de nombreux autres systèmes enzymatiques eucaryote en suivant simplement l'approche commune décrite ici.
En termes de création de la bibliothèque, MORPHING est une méthode en un seul pot rapide à introduire et...
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Les auteurs ont rien à révéler.
Ce travail a été soutenu par le projet de la Commission européenne Indox-FP7-KBBE-2013-7-613549 ; une biocatalyse Cost-Action CM1303-Systems ; et les projets nationaux Dewry [BIO201343407-R] et Cambios [RTC-2014-1777-3].
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 1. Milieux de culture | |||
| Sel sodique d’ampicilline | Sigma-Aldrich | A0166 | CAS Nº ; 69-52-3 M.W. 371.39 |
| Bacto Agar | Difco | 214010 | |
| Cloramphenicol | Sigma-Aldrich | C0378 | CAS Nº ; 56-75-7 M.W. 323.13 |
| D-(+)-Galactose | Sigma-Aldrich | G0750 | CAS Nº ; 59-23-4 M.W. 180.16 |
| D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G5767 | Nº CAS ; 50-99-7 M.W. 180.16 |
| D-(+)-Raffinose pentahydraté | Sigma-Aldrich | 83400 | Nº CAS ; 17629-30-0 M.W. 594.51 |
| Peptone | Difco | 211677 | |
| Phosphate de potassium monobasique | Sigma-Aldrich | P0662 | Nº CAS ; 7778-77-0 M.W. 136.09 |
| Uracil | Sigma Aldrich | U1128 | |
| Extrait de levure | Difco | 212750 | |
| Base azotée de levure sans acides aminés | Difco | 291940 | |
| Levure synthétique Drop-out Medium Suppléments sans uracile | Sigma-Aldrich | Y1501 | |
| Name | Company | Numéro de catalogue | Comments |
| 2. Réactions PCR | |||
| dNTP Mix | Agilent genomics | 200415-51 | 25 mM chacun |
| iProof High-Fidelity DNA polymérase | Bio-rad | 172-5301 | |
| Chlorure de manganèse(II) tétrahydraté | Sigma-Aldrich | M8054 | CAS Nº ; 13446-34-9 M.W. 197.91 |
| Taq DNA Polymérase | Sigma-Aldrich | D4545 | Pour erreur prone PCR |
| Name | Company | Numéro de catalogue | Comments |
| 3. Linéarisation plasmidique | |||
| Enzyme de restriction BamHI | New England Biolabs | R0136S | |
| Albumine sérique bovine | New England Biolabs | B9001S | |
| Enzyme de restriction XhoI | New England Biolabs | R0146S | |
| Enzyme de restriction Not I | New England Biolabs | R0189S | |
| Gel Rouge | Biotium | 41003 | Pour la coloration de l’ADN |
| Nom | Company | Catalog Number | Comments |
| 4. Dosages FOX | |||
| Sulfate de fer(II) d’ammonium hexahydraté | Sigma-Aldrich | F3754 | CAS Nº ; 7783-85-9 M.W. 392.14 |
| Anysil Alcohol | Sigma Aldrich | W209902 | CAS Nº ; 105-13-5 M.W. 138.16 |
| D-Sorbitol | Sigma-Aldrich | S1876 | CAS Nº ; 50-70-4 M.W. 182.17 |
| Peroxyde d’hydrogène 30 % | Merck Millipore | 1072090250 | FOX courbe standard |
| Xylenol Sel disodique d’orange | Sigma-Aldrich | 52097 | CAS Nº ; 1611-35-4 M.W. 716.62 |
| Nom | Société | >Numéro de catalogue | Comments |
| 5. Agarose gel stuff | |||
| Agarose | Norgen | 28035 | CAS Nº ; 9012-36-6 |
| Gel Red | Biotium | 41003 | Colorant d’analyse de l’ADN |
| GeneRuler 1kb Ladder | Thermo Scientific | SM0311 | ADN M.W. standard |
| Colorant de chargement 6x | Thermo Scientific | R0611 | |
| Agarose à basse température de fusion | Bio-rad | 161-3112 | N° CAS 39346-81-1 |
| fort | >Entreprise | Numéro de catalogue | Comments |
| 6. Kits et cellules | |||
| S. cerevisiae souche BJ5465 | LGC Promochem | ATTC 208289 | Souche déficiente en protéase avec génotype : MAT&alpha ; ura3-52 trp1 leu2-delta1 his3-delta200 pep4 ::HIS3 prb1-delta1.6R can1 GAL |
| E. coli XL2-Blue cellules compétentes | Agilent genomics | 200150 | Pour la purification et l’amplification des plasmides |
| NucleoSpin Gel et PCR Kit | de nettoyageMacherey-Nagel | 740,609,250 | Extraction de gel d’ADN |
| NucleoSpin Plasmid Kit | Macherey-Nagel | 740,588,250 | Column miniprep Kit |
| transformation de levure | Sigma-Aldrich | YEAST1-1KT | Inclus Support d’ADN (testicules de saumon) |
| Zymoprep yeast plasmid miniprep I | Zymo research | D2001 | Extraction de plasmides à partir de yeast |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 7. Plaques | |||
| Plaques à 96 puits | Greiner Bio-One | 655101 | Polystyrène transparent, non stérile (pour les mesures d’activité) |
| Plaques à 96 puits | Greiner Bio-One | 655161 | Polystyrène transparent, stérile (pour les microfermentations) |
| Couvercle à plaques à 96 puits | Greiner Bio-One | 656171 | Polystyrène transparent, stérile (pour les microfermentations) |
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