הוספת תג לחלבון היא דרך רבת עוצמה לקבל תובנה לגבי תפקודו. כאן, אנו מתארים פרוטוקול לתיוג אנדוגני של מאות חלבוני Trypanosoma brucei במקביל כך שניתן להשיג תיוג בקנה מידה גנומי.
הוספת תג לחלבון היא דרך רבת עוצמה לקבל תובנה לגבי תפקודו. כאן, אנו מתארים פרוטוקול לתיוג אנדוגני של מאות חלבוני Trypanosoma brucei במקביל כך שניתן להשיג תיוג בקנה מידה גנומי.
שיפורים בספקטרומטריית מסה, ריצוף וביואינפורמטיקה יצרו מערכי נתונים גדולים של גנים בעלי פוטנציאל מעניין. תיוג חלבונים אלה יכול לתת תובנות לגבי תפקודם על ידי קביעת הלוקליזציה שלהם בתוך התא ומתן אפשרות לזיהוי שותפים לאינטראקציה. לאחרונה פרסמנו שיטה מהירה וניתנת להרחבה ליצירת קווי תאי Trypanosoma brucei המבטאים חלבון מתויג מהלוקוס האנדוגני. השיטה התבססה על פלסמיד שיצרנו, שכאשר הוא משולב עם PCR פריימר ארוך, ניתן להשתמש בו כדי לשנות גן לקידוד חלבון המתויג בכל אחד מהקצות. זה מאפשר תיוג של עשרות חלבוני טריפנוזום במקביל, מה שמקל על אימות בקנה מידה גדול של גנים מועמדים מעניינים. ניתן להשתמש במערכת זו כדי לתייג חלבונים ללוקליזציה (באמצעות חלבון פלואורסצנטי, תג אפיטופ או תג מיקרוסקופ אלקטרונים) או ביוכימיה (באמצעות תגים לטיהור, כגון תג TAP (טיהור זיקה טנדם). כאן, אנו מתארים פרוטוקול לביצוע ה-PCR הארוך והאלקטרופורציה בצלחות של 96 בארות, כאשר ההתאוששות והבחירה של טריפנוזומים טרנסגניים מתרחשים בצלחות של 24 בארות. עם זרימת עבודה זו, ניתן לתייג מאות חלבונים במקביל; זהו שיפור בסדר גודל לפרוטוקול הקודם שלנו ותיוג קנה מידה גנומי אפשרי כעת.
Trypanosoma brucei הוא טפיל protozoan שגורמת trypanosomasis אדם אפריקאי nagana בבקר. ט brucei הוא אורגניזם אידיאלי לניתוח תפקוד חלבון עקב השילוב של הגנום באיכות גבוהה, פרוטאומיקה רב מערכי נתוני transcriptomics וכלים מולקולריים מפותחים 1-3. התקדמות פרוטאומיקה וסדר גרמה מערכי נתונים גדולים המדגישים גנים מעניינים פוטנציאל 4-6; יש עם זאת, גנים רבים מידע מינימאלי הקשורים בהם במסדי הנתונים הקיימים. לכן יש צורך שיטת תפוקה גבוהה כדי לסייע ואפיון חלבונים פונקציונלי.
ביטוי של חלבון מתויג יכול לתת ריבוי תובנה הפונקציה של חלבון. לדוגמה, חלבון מסומן בחלבון או epitope ניאון יכול להיות מקומי באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי, אשר נותן מידע על המקום ממנו protעין עלולה להיות הפעלת ההשפעה הביולוגית שלה. לחלופין, חלבון מתויג עם ברז 7, HaloTag 8 או התג שלו יכול להיות מטוהר עבור מבחני ביוכימיים ואיתור שותפי האינטראקציה שלה.
אנחנו לאחרונה פתחנו מתודולוגיה תיוג חזקה ט brucei 9. זה זמן רב בשימוש פריימר PCR על מנת ליצור את ה- DNA עבור transfection ואפשר התיוג של עשרות חלבונים במקביל - שיפור משמעותי כדי פרוטוקולים קיימים. עכשיו שיפרנו את יכולת ההרחבה של פרוטוקול זה בצורות procyclic ידי סדר גודל. כאן, אנו מציגים את השיטה שלנו שבו אנחנו מבצעים את PCR ו transfection לתוך צלחות 96-היטב, עם ההתאוששות והבחירה המתרחשים 24 גם צלחות. צירופם של מאות חלבונים יכול עכשיו להיות מתויג במקביל שיטה זו מספקת חסכונית ריאלי שיטה תיוג הגנום trypanosome כולו.
1. 96-היטב ארוך פריימר PCR
2. אימות של 96-היטב ארוך פריימר PCR
3. Transfection 96-היטב
בשנת transfection נציג זה, פריימרים תוכננו באמצעות סקריפט perl תגית 9 ו מסונתז מסחרית. 96-גם PCR בוצע ומאומת כמתואר (איור 1 א); בדוגמה זו, 95/96 PCRs היו מוצלחים (איור 1B). מניסיוננו, חוזר תגובות נכשלו גם עם פריימרים המקורי או פריימרים-מסונתז מחדש לא לגרום PCR מוצלח.
Amplicons הועבר לתוך צלחות electroporation 96-היטב עבור electroporation (איור 2 א) ולאחר מכן מועבר צלחות תרבות 24 גם להתאוששות ובחירה. אחרי מספיק זמן כדי לאפשר את הבחירה להתרחש, הבארות דורגו להישרדות לפני ניתוח נוסף. בדוגמה זו, 88/96 בארות (92%) היו חיוביות לאחר בחירת 15 ימים.
איור 1: אימות של פריימר ארוך PCR (א) תבנית להעברת מוצרים PCR מ 96-גם צלחת PCR על ג'ל agarose למתן תוקף של PCR.. (ב) ג'ל אימות 96-היטב PCR נציג תיוג 95 גנים על הקצה האמין, ו -1 amplicon המכיל מס '5 "הומולוגית מיקוד לפעול כביקורת שלילית transfection. הדגימות הועמסו על 1% (w / v) agarose ג'ל והחליטו ב -100 V למשך 30 דקות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2: 96-היטב electroporation ובחירה (א) תבנית להעברת תאי electroporated מ -96 היטב plat electroporation.דואר צלחות בתרבית רקמה 24 גם. (ב) סכימטי מראה ניקוד חי / מת בדרך כלל אחרי 15 ימים של בחירת 24 גם צלחות. הירוק מייצג transfection מוצלח, אפור מייצג היטב עם תאים מתים בלבד. בדוגמא זו, 88/96 (92%) של בארות כלולות טפילי transfected בהצלחה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
שיפור דרמטי את הרגישות של חקר החלבונים ושיטות transcriptomics ב 5-10 השנים האחרונות סיפקה נתונים חשובים על אלפי גנים ומוצריהם. עם זאת, את הכלים כדי להתמודד עם תפקודם של חלבונים אלה לא עמדו בקצב.
תיוג חלבון הופך לפשוט ניסויים רבים כדי לקבוע את תפקידו. לדוגמא, חלבון יכול להיות התמזג חלבון פלואורסצנטי במגוון צבעים שונים כדי להקל על מחקרי לוקליזציה שיתוף לוקליזציה. תגיות שפותחו עבור במיקרוסקופ אלקטרונים, כגון APEX2 או miniSOG 11,12, לאפשר לוקליזציה ultrastructural של החלבון המתויג. תגיות עבור ביוכימיה, כגון תג TAP, ו ProtC-TEV-ProtA (PTP) לתייג 7,13 לאפשר טיהור של מתחמים הקשורים החלבון לזיהוי שותפים מחייבים או מבחני ביוכימיים במבחנה.
הצעדים הספציפיים הם קריטיים להצלחת protocol הוא: השילוב של DMSO לתערובת 1 מאסטר PCR, מקפיא של מיקס מאסטר PCR 1 לפני התוספת של מיקס מאסטר 2, השימוש פולימראז המסחרי מיקס מאסטר 2 ואת השינוי של חיץ electroporation cytomix. מניסיוננו, יש צורך להשתמש כפול ממספר תאים עבור transfections תיוג מסוף C ובאשר transfections תיוג מסוף N על מנת להשיג שיעור דומה של בארות חיוביות. לכן, כל הצעדים צריכים להתבצע כפי שתוארו.
טכניקה זו עשויה היחידה להצליח כאשר transfecting trypanosome טופס procyclic חרקים. יש צורות דם יעילה transfection נמוך 14, יתר על כן הם צפויים למות במהלך בחירה בשל רעילויות צפיפות תלויה כי אינה קשורה לתרופה סלקטיבית. לכן, הפרוטוקול הקודם שלנו מייצג את הטכנולוגיה הטובה ביותר הנוכחית עבור תיוג של trypanosomes טופס דם 9. כמו כן סביר להניח כי טרנסיעילות fection תשתנה תלוי לבודד trypanosome הספציפי. פרוטוקול זה היה מותאם באמצעות 927 SMOX צורות procyclic - זנים אחרים עשויים לדרוש אופטימיזציה נוספת. צעדים שעשויים להגביר את סיכויי הצלחת כוללים: הגדלת הסכום של amplicon PCR, הגדלת מספר התאים הכלולים transfection.
אנו מציגים שיטה שבה מאה חלבונים יכולים להיות מתויגות במקביל. זה יקל מחקרים בקנה מידה גדול על לוקליזציה ואינטראקציה, המשלימה מערכי נתונים גדולים קיימים ומתן מידע שלא יסולא בפז לקהילה. תבניות פריימר יימסרו לכל מבקש ורשימת תבניות פלסמידים זמין מ: http://www.sdeanresearch.com/
למחברים אין מה לחשוף.
SD נתמך על ידי מלגת סר הנרי וולקאם [092201/Z/10/Z]. עבודה זו מומנה על ידי מענקי קרן וולקאם [WT066839MA][104627/Z/14/Z][108445/Z/15/Z] לפרופסור קית' גול. ברצוננו להודות לפרופסור קית' גול על שיחות ותובנות מועילות.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אוליגונוקלאוטיד | טכנולוגיות חיים | עם | מלח בלבד (אין להשתמש בטיהור נוסף) |
| DMSO | Roche | כלול בחבילת הרחבת HiFi | חייב להיות בדרגת PCR |
| dNTP | כל מכובד | ||
| הרחב HiFi פולימראז | רוש | 11759078001 | |
| BTX ECM830 | הרווארד מכשיר | אלקטרופורטור | |
| HT-200 מטפל בלוחות | הרווארד מכשיר | HT-200 | מטפל בפלטות האלקטרוניות 96 בארות |
| MOS 96 ELECTROPLATE 4 מ"מ | מכשיר הרווארד | 45-0452 | Electroplate עבור אלקטרופורציה של 96 בארות |
| Blasticidin S Hydrochloride | Melford | 3513-03-9 | |
| Hygromycin b Gold | Invivogen | ant-hg-1 | |
| Phleomycin | Melford | P0187 | |
| 225 ס"מ בקבוק TC, צוואר משומר, כובע פנולי | Appletonwoods | BC006 | |
| 24 צלחות תרבית באר | Appletonwoods | BC017 | |
| Eppendorf® PCR Cooler, מערכת אחסון קר ללא קרח ל-96 צלחות באר וצינורות PCR | Sigma Aldrich | Z606634-1EA | |
| 96-well Multiply® לוחית PCR עם חצאית רוחבית | Sarstedt | 72.1979.203 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה