מאמר שיטה

מבחני ACT1-CUP1 קובעים את הרגישויות הספציפיות למצע של מוטנטים שחבורים בשמרים ניצנים

DOI:

10.3791/63232

⸱

30 ביוני 2022

1College of Arts and Sciences, Northwest University

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בדיקת ACT1-CUP1, בדיקת גידול נחושת, מספקת קריאה מהירה של שחבור RNA שליח מבשר (pre-mRNA) וההשפעה שיש לגורמי שחבור מוטנטיים על תפקוד השחבור השחבור. מחקר זה מספק פרוטוקול ומדגיש את ההתאמה האישית האפשרית כדי להתמודד עם שאלת השחבור המעניינת.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מוטציות שהוכנסו בספליקוזום או במצע שלו תרמו באופן משמעותי להבנתנו את המורכבות של תפקוד השחבור. בין אם הן קשורות למחלה או נבחרו באופן פונקציונלי, רבות מהמוטציות הללו נחקרו באמצעות מבחני גדילה באורגניזם המודל Saccharomyces cerevisiae (שמרים). בדיקת צמיחת הנחושת הספציפית לשחבור, או בדיקת ACT1-CUP1, מספקת ניתוח מקיף של מוטציה ברמה הפנוטיפית. בדיקת ACT1-CUP1 משתמשת בעיתונאים המעניקים עמידות לנחושת כאשר הם מחוברים כהלכה. לפיכך, בנוכחות נחושת, שינויים בכדאיות השמרים מתואמים לשינויים בייצור mRNA באמצעות שחבור. בניסוי טיפוסי, שחבור השמרים מאותגר עם כתבי שחבור שונים שאינם בקונצנזוס ומוטציה של גורם שחבור מעניין כדי לזהות כל השפעה סינרגטית או אנטיתטית על השחבור. כאן ניתן תיאור מלא של הכנת לוחות נחושת, ציפוי של תאי שמרים והערכת נתונים. מתואר מבחר של ניסויים משלימים, המדגישים את הרבגוניות של כתבי ACT1-CUP1. בדיקת ACT1-CUP1 היא כלי שימושי בארגז הכלים של השחבור הודות לקריאה ישירה של אפקטים מוטציוניים והאפשרויות ההשוואתיות מהמשך השימוש בשטח.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השחבור הוא מכונה ביולוגית גדולה המזרזת הסרה של אינטרונים, אזורים שאינם מקודדים ב-RNA שליח מבשר (pre-mRNA)1,2. אפיון ההשפעה של מוטציה נקודתית אחת ב-1 מתוך כמעט 100 חלבונים ו-5 רנ"א שאינם מקודדים הוא לעתים קרובות דו-משמעי כאשר חוקרים את החלבון או הרנ"א בבידוד. את השינוי בתפקוד הרכיב המוטנטי ניתן להעריך בצורה הטובה ביותר in vivo בהקשר של השחבור המלא והמתפקד.

בדיקת צמיחת הנחושת המתוארת כאן היא מדד מהיר של יעילות שחבור ב- Saccharomyces cerevisiae או שמרים ניצנים. בדיקה זו, שפותחה על ידי C.F. Lesser ו- C. Guthrie ופורסמה בשנת 1993, משלבת את קלות העבודה עם אורגניזם מודל פשוט ואת הקריאה הפשוטה של כדאיות התא3. הכדאיות מתואמת עם מידת היכולת של השחבורים בתאים אלה לזהות ולפצל את תעתיק הכתב.

בדיקת גידול נחושת זו נקראת בדרך כלל בדיקת ACT1-CUP1. השם ACT1-CUP1 מקורו בשני הגנים שהתמזגו ליצירת כתב של יעילות שחבור. ACT1 הוא גן האקטין של שמרים, אשר בא לידי ביטוי גבוה ויש לו אינטרוןשחבור יעיל 4,5. Cup1p הוא צ'לטור נחושת המסנן נחושת בתא כדי למנוע הפרעה לתפקודים תאיים סדירים 6,7,8. כתב ACT1-CUP1 מכיל את הגנים האלה ברצף כך ש-CUP1 נמצא במסגרת הקריאה הנכונה רק אם מתרחשת שחבור קדם-mRNA של האינטרון של ACT1 (איור 1). חלבון הפיוז'ן המתקבל מכיל את 21 חומצות האמינו הראשונות של אקטין ואת חלבון Cup1p באורך מלא, מה שמגדיל את כדאיות השמרים בסביבה עשירה בנחושת3. לפיכך, עלייה בכמות השחבור של הכתב גורמת לריכוז גבוה יותר של Cup1p ולהתנגדות נחושת גבוהה יותר (איור 1). בהשוואה לגנים מדווחים אחרים, CUP1 משפיע על כדאיות התאים גם ברמות נמוכות, יש לו טווח רגישות רחב, וניתן להשתמש בו כדי לבחור ישירות עבור שחבור מוטציות 3,6,7. בנוסף, CUP1 אינו חיוני לצמיחת שמרים סטנדרטית, ולכן הומאוסטזיס תאי אינו מושפע במהלך ההתקנה לבדיקה זו. ACT1-CUP1, המשלים את מבחני המחיקה או הצמיחה בטמפרטורה, מספק מידע על ההשפעות על שחבור בתנאי גידול שמרים אופטימליים אחרים.

השחבור מזהה את המצע שלו באמצעות שלושה רצפים אינטרוניים, כלומר אתר שחבור 5' (5' SS), אתר הסתעפות (BS) ואתר שחבור 3' (3' SS). באתרים אלה נוצרו מספר רב של כתבי ACT1-CUP1 המכילים רצפים שאינם בקונצנזוס. מבחר מהכתבים הנפוצים ביותר של ACT1-CUP1 מוצג באיור 1 ובטבלה 1. מכיוון שהשחבור מקיים אינטראקציה עם כל אתר שחבור באופן ייחודי בנקודות שונות במחזור השחבור, ניתן לבחון את חוסנו של השחבור בשלבים שונים על סמך איזה כתב שאינו קונצנזוס משמש. כתבים שאינם בקונצנזוס נקראים על שם העמדה שעברה מוטציה בתוך האינטרון והבסיס שאליו הוא עבר מוטציה. לדוגמה, A3c הוא כתב עם מוטציה ב-5' SS, במיוחד מיקום 3 מהקונצנזוס אדנוזין לציטוזין. כתב זה יקיים אינטראקציה חזקה עם מוטציות spliceosome המשפיעות על בחירת 5' SS ושימוש. במחקר הראשוני שלהם, לסר וגות'רי קבעו אילו מוטציות SS 5' מעכבות שחבור3. מאוחר יותר באותה שנה, כתבים שאינם בקונצנזוס בכל שלושת אתרי השחבור פורסמו על ידי ברג'ס וגות'רי במסך מדכא של מוטציות ב-ATPase Prp16p9. בהשוואה בין קונצנזוס לכתבים שאינם בקונצנזוס, מבחן ACT1-CUP1 היה מפתח חשוב להבנת החוסן והסלקטיביות של שחבור השמרים ולהסקת התפקוד של שחבורים אחרים של אאוקריוטים.

מכיוון שכתבי ACT1-CUP1 שאינם בקונצנזוס חושים את השחבור להפרעה נוספת, ניתן לאפיין את ההשפעה של מוטציה של גורם שחבור יחיד באמצעות הכתבים שהיא משפיעה עליהם באופן חיובי או שלילי. זה יושם על שחבור שאלות מחקר במגוון דרכים. ראשית, בדיקת ACT1-CUP1 יכולה לשמש כבדיקה גנטית למוטציות בגורמי שחבור. לדוגמה, Prp8p, חלבון השחבור הגדול ביותר, משמש כפלטפורמה שעליה ליבת הרנ"א של השחבור מזרזת את תגובת השחבור. זה הסיק, בין השאר, באמצעות האופן שבו מוטנטים של Prp8p שיפרו או הפחיתו את השחבור של כתבי ACT1-CUP1 שונים 10,11,12,13,14,15,16,17. רכיבי חלבון אחרים של השחבור נחקרו גם הם באמצעות ACT1-CUP1, כולל Hsh155p, Cwc2p, Cef1p ו-Ecm2p 18,19,20,21,22,23,24,25. הסף האנרגטי של Prp16p וארבעה ATPases אחרים המעורבים במעבר spliceosomal נחקרו גם הם באמצעות בדיקה זו 9,26,27,28,29,30. הרנ"א הגרעיניים הקטנים (snRNAs) נחקרו בהרחבה תוך שימוש ב-ACT1-CUP1 כדי לזהות את רצפי הקדם-mRNA שהם מתאמים ואת השינויים במבנה המשני שה-snRNAs עוברים במהלך שחבור 3,31,32,33,34,35,36,37.

בדיקת ACT1-CUP1 דורשת זן שמרים שבו כל העותקים של הגן CUP1 הודבקו. מכיוון של-CUP1 יכול להיות מספר עותק גבוה 6,38, הכנה של מאמץ נוק-אאוט מלא יכולה לדרוש סיבובים מרובים או סינון נרחב. כתוצאה מכך, זני שמרים cup1Δ חולקו לעתים קרובות בין המעבדות, וכך גם הכתבים.

אם מוטציות בפקטור שחבור נבדקות מעותק פלסמיד, יש לדפוק את הגן מסוג בר עבור גורם זה. בנוסף, רקע השמרים אמור לאפשר בחירה של לפחות שני פלסמידים, אחד המכיל כתב ACT1-CUP1, באופן היסטורי על פלסמיד לבחירת חומרים מזינים של לאוצין, ואחד המכיל מוטציה או הפרעה במנגנון השחבור שייחקרו (איור 2). בדרך כלל, בבדיקה אחת, זני שמרים מרובים, שכל אחד מהם נושא את השאילתה splicing perturbation (QSP) וכתב אחר, יבדקו את השפעת השאילתה על השחבור.

המשתנים הבלתי תלויים במבחן ACT1-CUP1 מאפשרים לחוקר להעריך את חומרת ה-QSP. משתנים בלתי תלויים אלה הם ריכוז הנחושת ובחירתם של כתבים רבים שאינם בקונצנזוס. ראשית, כאשר זני השמרים גדלים על לוחות המכילים מגוון ריכוזי נחושת (איור 2), הגדרת הבדיקה כוללת בחירת השיפוע של הריכוזים שבהם נעשה שימוש. מחקרים יכולים להשתמש בשיפוע ריכוז נחושת קורס כדי לקבל קריאה ראשונית של הכדאיות ולאחר מכן לחזור על הבדיקה עם שיפוע עדין יותר כדי לזהות הבדלים עדינים בכדאיות. המשתנה השני הוא המגוון הרחב של כתבי ACT1-CUP1 שניתן לבדוק (איור 1 וטבלה 1). אם ה-QSP משפיע באופן שונה על כדאיות השמרים בנוכחות כתב שאינו קונצנזוס לעומת סוג פראי, ניתן להסיק מסקנה שה-QSP משפיע על שלב בשחבור או על אזור של השחבור החשוב במהלך הזיהוי או העיבוד של אותו אזור של האינטרון.

ארגז הכלים של השמרים הוא נרחב, ובדיקת ACT1-CUP1 היא חלק בלתי נפרד ממחקר השחבור. בדיקת ACT1-CUP1 מבוצעת לעתים קרובות לצד ניתוח גנטי, מבני ו/או ביוכימי מעמיק יותר על ההשפעה של QSP. מכיוון שלמחקרים מפורטים יותר אלה יש בדרך כלל הליך ארוך יותר ו/או תג מחיר גבוה יותר, גישה שכיחה היא סינון מוטנטים מעניינים עם ACT1-CUP1 תחילה.

מסופק כאן פרוטוקול בדיקה ACT1-CUP1, כולל הכנת לוחות נחושת. בדיקה זו מספקת לחוקרים תשובה ראשונית להשפעת QSP על שחבור ואילו אזורים פנימיים מושפעים ביותר מההפרעה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. בניית זן שמרים

  1. צור או קבל זן S. cerevisiae שהרקע שלו כולל leu2 ו - cup1Δ. כדי ליצור את הרקע הזה, השתמש בשיטת השמרים המבוססת היטב המשתמשת בליתיום אצטט ובדנ"אחד-גדילי 39.
    הערה: זני שמרים הפלואידים עשויים להכיל עותק אחד, שניים או יותר של CUP1 6,38. עיין במידע גנומי עבור זן השמרים שנבחר בעת תכנון פריימרים נוק-אאוט כדי לאגף את מיקומי הגנים CUP1.
  2. בצע טרנספורמציה של שמרים כדי לשלב את ה- QSP באמצעות שילוב גנומי או על פלסמיד. השתמש בפרוטוקול מבוסס היטב כמו אלה שתוארו במחקרים קודמים40,41,42.
  3. בצע טרנספורמציה של שמרים עם הזנים המתקבלים משלב 1.2. כדי להוסיף את פלסמיד הכתב הרצוי של ACT1-CUP1.
    הערה: יש לשמור על התאים על צלחות ומדיה של נשירת לאוצין (-Leu) כדי להבטיח שימור של פלסמידים מדווחים ACT1-CUP1 לאחר שינוי זה.
  4. בצע את שלבים 1.2. ו-1.3. עבור כל QSP וכל כתב ACT1-CUP1 פלסמיד להיבדק, כולל זני בקרה.

2. הכנת צלחת נחושת

  1. בחר טווח ריכוז נחושת המתאים לכתבים לבדיקה (ראה טבלה 1 לקטלניות של כתבים הנמצאים בשימוש תכוף).
    הערה: דוגמה לטווח ריכוזי נחושת מקיף היא 30 ריכוזי נחושת שונים של 0 mM, 0.025 mM, 0.05 mM, 0.075 mM, 0.1 mM, 0.15 mM, 0.2 mM, 0.25 mM, 0.3 mM, 0.35 mM, 0.4 mM, 0.45 mM, 0.5 mM, 0.6 mM, 0.7 mM, 0.8 mM, 0.9 mM, 1.0 mM, 1.1 mM, 1.2 mM, 1.3 mM, 1.4 מ"מ, 1.5 מ"מ, 1.6 מ"מ, 1.7 מ"מ, 1.8 מ"מ, 1.9 מ"מ, 2.0 מ"מ, 2.25 מ"מ ו-2.5 מ"מ Cu2+.
  2. צור תמיסת מלאי של 1 M CuSO4 ומסנן סטרילי באמצעות מסנן סטרילי PES (polyethersulfone) בגודל 0.22 מיקרומטר.
  3. לפי צלחת הנחושת הרצויה, הכינו דילול של 2 מ"ל של מלאי CuSO4 במים סטריליים.
    הערה: מכיוון שהצלחת עם 0 mM Cu 2+ תמיד תנותח ותוצג כהפניה, מומלץ ליצור שתי צלחות 0 mM Cu2+, אחת בהתחלה ואחת בסוף שלב הציפוי (שלב 3.4.).
    1. חישוב כמות המלאי עבור ריכוז הנחושת הרצוי הסופי ב-40 מ"ל מנפח הצלחת (טבלה משלימה 1).
    2. הוסף את הכמות המחושבת של מים סטריליים ומלאי 1 M CuSO4 לצינור סטרילי, 2 מ"ל.
  4. יוצקים צלחות לבדיקת ACT1-CUP1.
    הערה: חלופה לפרוטוקול שלהלן היא לשלב בתחילה את המדיה והאגר במיכל גדול ועליקוט לאחר אוטוקלאבינג למכלים קטנים יותר כדי להשיג ריכוזי נחושת שונים עבור כל צלחת. לא משנה באיזו שיטה ננקטת, חשוב לוודא שריכוז המדיה עקבי בין כל הלוחות למרות שלכל אחד מהם יש ריכוז נחושת שונה.
    1. סמן כל צלחת ריקה שיש למזוג עם ריכוז הנחושת הסופי שהיא תכיל. הכינו לפחות צלחת מרובעת אחת לכל ריכוז נחושת לבדיקה.
    2. תייג בקבוק של 100 מ"ל לכל ריכוז נחושת לבדיקה.
    3. לכל בקבוק, יש להוסיף 790 מ"ג אגר (2% עם אגר) וחטיף מוקפץ.
    4. בכוס גדולה, שלב את מצע הצמיחה -Leu כדי שכל לוחות הנחושת יישפכו. בכל צלחת שיש להכין, יש להמיס 265 מ"ג של בסיס חנקן שמרים (YNB) ו-64 מ"ג של תערובת נשירה פחות לאוצין (וכל חומר מזין אחר שעשוי להידרש כדי לשמור על פלסמיד QSP בתאים) ב-34 מ"ל של מים שעברו דה-יוניזציה.
    5. הוסיפו 34 מ"ל של תמיסת מדיית הגידול -Leu לכל בקבוק ופקק מוכן של 100 מ"ל עם רדיד אלומיניום. סמן את נייר הכסף בריכוז הנחושת המיועד.
    6. אוטוקלאב כדי לעקר ולהמיס את האגר באמצעות מחזור הנוזל המומלץ עבור האוטוקלב.
    7. בהקדם האפשרי, יש להוסיף 4 מ"ל של 20% גלוקוז (מסונן סטרילי) לכל בקבוק.
    8. התאימו את התוויות והוסיפו את הדילולים של 2 מ"ל של CuSO4 לבקבוק המיועד.
      הערה: מכיוון שניתן לייצר עשרות לוחות נחושת בו זמנית, כל אחד עם ריכוז שונה, סימון כל הבקבוקים, הצינורות והצלחות בבירור עם ריכוז הנחושת המיועד ימנע בלבול במהלך מזיגת הצלחת.
    9. השתמש בצלחת ערבוב כדי לערבב במשך ~ 30 שניות ולשפוך או פיפט 35 מ"ל לתוך הצלחת המסומנת, הימנעות בועות. יש להניח להתקרר לפני אחסון או שימוש.
      הערה: לעתים קרובות, הצלחות מיוצרות יום אחד או יומיים לפני הבדיקה ומאוחסנות בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס עד מספר שעות לפני השימוש. הצלחות צריכות להיות בטמפרטורת החדר (RT) לפני תחילת הציפוי (שלב 3.4).

3. בדיקת ACT1-CUP1

  1. פזרו את הזנים הרצויים על צלחות -Leu.
    הערה: אם אתם עובדים ממלאי קריו, יש להקפיד על כך שהתאים יקומו לתחייה מספקת מהאחסון לפני הציפוי. הליך מומלץ לכך הוא לפסוע מהמלאי הקריוגני ולאפשר לו לגדול במשך 3-5 ימים ב 30 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, פזרו דוגמית קטנה ואפשרו לה לגדול עוד 2-3 ימים בטמפרטורה של 30 מעלות צלזיוס.
  2. לגדל תרבויות בן לילה ב 10 מ"ל של מדיה.
    1. הכן את מדיית הצמיחה של Leu באמצעות אותם יחסים כמתואר בשלב 2.4.2. לכל 10 מ"ל של מדיה, יש להוסיף 66 מ"ג של בסיס חנקן שמרים (YNB) ו-16 מ"ג של תערובת נשירה פחות לאוצין ל-9 מ"ל של מים שעברו דה-יוניזציה. יש לעבור דרך מסנן סטרילי PES בגודל 0.22 מיקרומטר.
    2. לכל זן שמרים, יש להוסיף 9 מ"ל של מדיית צמיחה -Leu ו-1 מ"ל של 20% w/v גלוקוז (מסונן סטרילי) לצינור חרוטי סטרילי של 50 מ"ל.
    3. בעזרת מקל סטרילי או קצה פיפט, אספו דוגמית קטנה (~1 מ"מ עגולה) של שמרים וחסנו את המדיה.
    4. נערו את כל תרביות הלילה ב-180 סל"ד וב-30 מעלות צלזיוס.
      הערה: אם זמין, ניתן להשתמש בסיבובים במקום בשייקר.
  3. דלל את הזנים ל-OD600 0.5 ± 0.05 ב-10% גליצרול.
    1. לכל זן, יש להוסיף 100 μL של תרבית לקובטה המכילה 900 μL מים.
    2. מדוד את OD600 באמצעות ספקטרופוטומטר.
    3. חשב את הדילול הנדרש כדי להיות ב- OD600 של 0.5 בנפח סופי של 2 מ"ל.
    4. יש לדלל כל זן ל-OD600 0.5 ב-10% גליצרול (סטרילי).
    5. מדוד מחדש את OD600 כדי לוודא שצפיפות התאים נמצאת בטווח הרצוי של 0.5 ± 0.05.
  4. צלחת את הזנים על לוחות הנחושת.
    הערה: ניתן להשתמש במגוון שיטות כדי לצלוח את הזנים, כולל פיפטר ידני בנפחים של 5-10 μL, שימוש בפיפטטור חוזר או רב-ערוצי, או הטבעה עם משכפל פינים. שיטה אחרונה זו מתוארת להלן, אם כי רוב השלבים יהיו דומים ללא קשר לשיטה.
    1. הגדר מיקום עבודה סטרילי ומבער בונזן מואר.
    2. עבור משכפל 48 פינים, פיפט 200 μL של כל זן מדולל לתוך באר נפרדת של צלחת 96 באר. מלא את החללים הריקים ברשת 6 x 8 עם 200 μL של 10% גליצרול (סטרילי).
      הערה: דוגמה לסכמת ציפוי עבור תשעה זני שמרים נמצאת בטבלה משלימה 2.
    3. טובלים את המשכפל בצלחת רדודה של 95% (v/v) אתנול ולהבה כדי לעקר. תן לו להתקרר לפחות 2 דקות לאחר הלהבה כבה, כדי למנוע חום מזעזע את התאים.
    4. מניחים ארבע צלחות ליד המבער ומסירים את המכסים.
    5. טבלו את המשכפל בצלחת 96 הבארות והרימו אותו בתנועה מהירה אחת.
    6. מניחים בעדינות על הצלחת ומתנדנדים קלות קדימה ואחורה כדי להקל על העברה טובה.
    7. הרם בתנועה מהירה אחת והניח באותו כיוון בדיוק בלוח 96 הבאר.
    8. חזרו על הפעולה לקבלת עד שלוש צלחות נוספות. חזור על התהליך של טבילת המשכפל באתנול, בוער כדי לעקר, ומחכה להתקרר כל ארבע צלחות.
    9. לאחר שצלחת, נעים בתנועה חלקה לצד אך עדיין בתוך מטריית העיקור של הלהבה.
      הערה: מומלץ לבצע את דילול השמרים וציפוי ליד להבה. הצלחות יכולות בקלות להזדהם בזמן הייבוש.
    10. תנו לצלחות להתייבש לחלוטין לפני שאתם מניחים את המכסים, בדרך כלל 3-5 דקות.
    11. לדגור את הצלחות במשך 3 ימים ב 30 מעלות צלזיוס.

4. איסוף וניתוח נתונים

  1. הסר את הלוחות מהאינקובטור ובדוק אותם חזותית.
  2. הקלט את התמונות של הלוחות באמצעות מצלמה זמינה או מערכת הדמיה דיגיטלית אחרת.
  3. שיא (או ניקוד) עבור כל זן את ריכוז הנחושת האחרון נראה לעין צמיחה.
    הערה: התאים מסוגלים לחבור ולהישאר בני קיימא עד לריכוז זה. לקבלת עקביות, השתמש תמיד באותה שיטה, בעין או מתמונות הצלחת, כדי להשיג את ריכוז הנחושת הישים האחרון. מושבות קטנות מאוד נראות לפעמים בעין אך לא בתמונה. ההבדל בין בדיקה חזותית ישירה או הקלטה מתמונות הוא קטן, בדרך כלל שלב בשיפוע. מכיוון שתמונות של המושבות משמשות לעתים קרובות בפרסומים, מומלץ להבקיע לפי התמונות.
  4. שלב נתונים ממבחני ACT1-CUP1 מרובים עבור אותו זן כדי להסיק מסקנות לגבי האופן שבו ה-QSP משפיע על השחבור.
    הערה: נתוני הפרסום נוהגים להציג תמונות של מושבות השמרים בריכוז 0 mM Cu2+ , ריכוז הנחושת האחרון בר קיימא, והריכוז שלאחר מכן שבו המושבה מתה. ניתן להציג נתונים גם כגרף עמודות עם קווי שגיאה עבור סטיית התקן בין עותקים משוכפלים. אין צורך לנרמל את הנתונים, אך ניתן לעשות זאת על ידי הגדרת הכדאיות של בקרת גורם השחבור WT ל-1 והשוואת ההשפעה של המוטציות(ות) שהוכנסו.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מבחני צמיחה, כמו ACT1-CUP1, דורשים הערכה חזותית והשוואתית של מושבות מרובות. כאן, כל זן גדל לרוויה בן לילה, מדוללל-OD 600 של 0.5, ומצופה על 20 לוחות המכילים טווח של ריכוזי נחושת מ-0 mM עד 1.1 mM CuSO4 (איור 3). טווח זה קטן יותר מזה המופיע בפרוטוקול מכיוון שהוא מאפשר הערכה מלאה של ההשפעה של כתבי QSPs ו- ACT1-CUP1 המשמשים ומתוארים להלן. הלוחות צולמו וקיבלו ניקוד (איור 3 וטבלה משלימה 3).

עבור הניסוי ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ACT1-CUP1 הוא מבחן גדילה, ויש לנקוט בזהירות כדי להבטיח שניתן לייחס הבדלי גדילה שנצפו רק לפגמים בשחבור. יש לטפל בכל הזנים באופן דומה לפני הציפוי, כולל אורך וסוג דומים של תנאי גידול ואחסון. אם משתמשים בזנים רגישים לטמפרטורה, יש לבצע בדיקות ACT1-CUP1 רק בתנאים שבהם זנים אלה גדלים באופן דומה לסוג בר. באופן דומה, עבור רכיב QSP, מומלץ שיהיו רקעים זהים של שמרים ורמות ביטוי זהות של גנים QSP כדי לא להעיב על הפרשנות של התוצאות. כאשר בוחנים את מספר ה- QSPs והכתבים לשימוש, לא מומלץ לבדוק יותר מ -30 זנים בכל פעם בשיטת משכפל הפינים. ע...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחבר אין מה לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תודה לאהרון הוסקינס ולחברי מעבדת הוסקינס באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון על השימוש בזני שמרים ובציוד בדור של איורים 3-5. תודה להרפרט קאור ושינגיאנג פו על הערותיהם התובנות על כתב היד. תודה לסטודנטים, לסגל ולסגל התומכים באוניברסיטת נורת'ווסט במהלך הכתיבה, העריכה והצילומים של מאמר זה. תודה לאיזבל מרסיגן על העזרה בצילום שיטה זו.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
צינורות מיקרוצנטריפוגה סטריליים 1.5 מ"לפישר סיינטיפיק05-408-129או פריט דומה מיצרן אחר.
צינורות מיקרוצנטריפוגה סטריליים 2 מ"לפישר סיינטיפיק05-408-138או פריט דומה מיצרן אחר.
צינורות צנטריפוגה סטריליים 50 מ"לפישר סיינטיפיק07-201-332או פריט דומה מיצרן אחר.
מיקרופלייט תחתון עגול 96 בארפישר סיינטיפיק07-200-760או פריט דומה מיצרן אחר.
190 הוכחת אתנולפישר סיינטיפיק22-032-600או פריט דומה מיצרן אחר.
מערכת סינון 500 מ"ל (0.22 ומיקרו; מ)מוצרים מדעיים של CellTreat229707או פריט דומה מיצרן אחר.
אגרפישר סיינטיפיקBP1423-500כל אגר בדרגה מולקולרית יעבוד.
אוטוקלאבTuttnauer3870EAאו פריט דומה מיצרן אחר.
מבער בונסןHumboldtPN6200.1או פריט דומה מיצרן אחר.
מד צפיפות תאיםVWR490005-906או מכשיר ספקטרלי אחר שיכול למדוד ספיגה ב-595 ננומטר.
נחושת גופרתית PentahydrateFisher ScientificLC134051או פריט דומה מיצרן אחר.
מערכת הדמיה דיגיטליתCytiva29399481ImageQuant 4000 (משמשת לאיור 3),  Amersham ImageQuant 800, או פריט דומה מיצרן אחר.
תערובת נשירה (-Leu)USBiological Life SciencesD9525השתמש בתערובת הנשירה המתאימה לניסוי שלך. יתכן שתשתמש בסמן תזונתי של שמרים גם להפרעת השאילתה שלך. במקרה כזה, תערובת הנשירה צריכה להיות עבור אותו סמן ו-Leu
D-GlucoseFisher ScientificAAA1682836או פריט דומה מיצרן אחר.
תוכנת כימות פס ג'לCytiva29-0006-05ImageQuant TL v8.1 (משמש לאיור 5A) או פריט דומה מיצרן אחר.
מצלמת כף ידNikonD3500או פריט דומה מיצרן אחר.
ליד מכשיר הדמיית ג'ל אינפרא אדוםCytiva29238583Amersham Typhoon NIR (משמש לאיור 5a) או פריט דומה מיצרן אחר.
מהדק בדרגת מעבדהפישר סיינטיפיק05-769-7Qאו פריט דומה מיצרן אחר.
מעמד ומהדק בדרגת מעבדהפישר סיינטיפיק12-000-101או פריט דומה מיצרן אחר.
מוטות ערבוב מגנטייםפישר סיינטיפיק14-513-51או פריט דומה מיצרן אחר.
משכפל סיכותVP ScientificVP 407AH
קובטות חד פעמיות חצי מיקרוVWR97000-590או פריט דומה מיצרן אחר.
שייקרJEIO TechIST-3075או פריט דומה מיצרן אחר.
ספקטרופוטומטרביו-גל80-3000-45או כל ספקטופופוטומטר שיכול למדוד את הספיגה ב-600 ננומטר.
לוחות מרובעיםVWR102091-156ניתן להשתמש גם בלוחות עגולים, אם כי הם מאתגרים יותר אם משתמשים במשכפל פינים.
צלחת ערבובפישר סיינטיפיק11-520-16Sאו פריט דומה מיצרן אחר.
בסיס חנקן שמריםUSBiological Life SciencesY2025או פריט דומה מיצרן אחר.

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wahl, M. C., Will, C. L., Luhrmann, R. The spliceosome: Design principles of a dynamic RNP machine. Cell. 136 (4), 701-718 (2009).
  2. Wilkinson, M. E., Charenton, C., Nagai, K. RNA splicing by the spliceosome. Annual Review of Biochemistry. 89, 359-388 (2020).
  3. Lesser, C. F., Guthrie, C. Mutational analysis of pre-mRNA splicing in Saccharomyces cerevisiae using a sensitive new reporter gene, CUP1. Genetics. 133 (4), 851-863 (1993).
  4. Ng, R., Abelson, J. Isolation and sequence of the gene for actin in Saccharomyces cerevisiae. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 77 (7), 3912-3916 (1980).
  5. Gallwitz, D., Sures, I. Structure of a split yeast gene: Complete nucleotide sequence of the actin gene in I. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 77 (5), 2546-2550 (1980).
  6. Fogel, S., Welch, J. W., Cathala, G., Karin, M. Gene amplification in yeast: CUP1 copy number regulates copper resistance. Current Genetics. 7 (5), 347-355 (1983).
  7. Hamer, D. H., Thiele, D. J., Lemontt, J. E. Function and autoregulation of yeast copperthionein. Science. 228 (4700), 685-690 (1985).
  8. Winge, D. R., Nielson, K. B., Gray, W. R., Hamer, D. H. Yeast metallothionein. Sequence and metal-binding properties. Journal of Biological Chemistry. 260 (27), 14464-14470 (1985).
  9. Burgess, S. M., Guthrie, C. A mechanism to enhance mRNA splicing fidelity: The RNA-dependent ATPase Prp16 governs usage of a discard pathway for aberrant lariat intermediates. Cell. 73 (7), 1377-1391 (1993).
  10. Collins, C. A., Guthrie, C. Allele-specific genetic interactions between Prp8 and RNA active site residues suggest a function for Prp8 at the catalytic core of the spliceosome. Genes & Development. 13 (15), 1970-1982 (1999).
  11. Siatecka, M., Reyes, J. L., Konarska, M. M. Functional interactions of Prp8 with both splice sites at the spliceosomal catalytic center. Genes & Development. 13 (15), 1983-1993 (1999).
  12. Umen, J. G., Guthrie, C. Mutagenesis of the yeast gene PRP8 reveals domains governing the specificity and fidelity of 3' splice site selection. Genetics. 143 (2), 723-739 (1996).
  13. Grainger, R. J., Beggs, J. D. Prp8 protein: At the heart of the spliceosome. RNA. 11 (5), 533-557 (2005).
  14. Query, C. C., Konarska, M. M. Suppression of multiple substrate mutations by spliceosomal prp8 alleles suggests functional correlations with ribosomal ambiguity mutants. Molecular Cell. 14 (3), 343-354 (2004).
  15. Konarska, M. M., Vilardell, J., Query, C. C. Repositioning of the reaction intermediate within the catalytic center of the spliceosome. Molecular Cell. 21 (4), 543-553 (2006).
  16. Liu, L., Query, C. C., Konarska, M. M. Opposing classes of prp8 alleles modulate the transition between the catalytic steps of pre-mRNA splicing. Nature Structural and Molecular Biology. 14 (6), 519-526 (2007).
  17. MacRae, A. J., et al. Prp8 positioning of U5 snRNA is linked to 5' splice site recognition. RNA. 24 (6), 769-777 (2018).
  18. Query, C. C., Konarska, M. M. CEF1/CDC5 alleles modulate transitions between catalytic conformations of the spliceosome. RNA. 18 (5), 1001-1013 (2012).
  19. Tang, Q., et al. SF3B1/Hsh155 HEAT motif mutations affect interaction with the spliceosomal ATPase Prp5, resulting in altered branch site selectivity in pre-mRNA splicing. Genes & Development. 30 (24), 2710-2723 (2016).
  20. Carrocci, T. J., Zoerner, D. M., Paulson, J. C., Hoskins, A. A. SF3b1 mutations associated with myelodysplastic syndromes alter the fidelity of branchsite selection in yeast. Nucleic Acids Research. 45 (8), 4837-4852 (2017).
  21. Kaur, H., Groubert, B., Paulson, J. C., McMillan, S., Hoskins, A. A. Impact of cancer-associated mutations in Hsh155/SF3b1 HEAT repeats 9-12 on pre-mRNA splicing in Saccharomyces cerevisiae. PLoS One. 15 (4), 0229315(2020).
  22. vander Feltz, C., et al. Saccharomyces cerevisiae Ecm2 modulates the catalytic steps of pre-mRNA splicing. RNA. 27 (5), 591-603 (2021).
  23. Carrocci, T. J., Paulson, J. C., Hoskins, A. A. Functional analysis of Hsh155/SF3b1 interactions with the U2 snRNA/branch site duplex. RNA. 24 (8), 1028-1040 (2018).
  24. Hogg, R., de Almeida, R. A., Ruckshanthi, J. P., O'Keefe, R. T. Remodeling of U2-U6 snRNA helix I during pre-mRNA splicing by Prp16 and the NineTeen Complex protein Cwc2. Nucleic Acids Research. 42 (12), 8008-8023 (2014).
  25. Hansen, S. R., Nikolai, B. J., Spreacker, P. J., Carrocci, T. J., Hoskins, A. A. Chemical inhibition of pre-mRNA splicing in living Saccharomyces cerevisiae. Cell Chemical Biology. 26 (3), 443-448 (2019).
  26. Xu, Y. Z., Query, C. C. Competition between the ATPase Prp5 and branch region-U2 snRNA pairing modulates the fidelity of spliceosome assembly. Molecular Cell. 28 (5), 838-849 (2007).
  27. Staley, J. P., Guthrie, C. An RNA switch at the 5' splice site requires ATP and the DEAD box protein Prp28p. Molecular Cell. 3 (1), 55-64 (1999).
  28. Bousquet-Antonelli, C., Presutti, C., Tollervey, D. Identification of a regulated pathway for nuclear pre-mRNA turnover. Cell. 102 (6), 765-775 (2000).
  29. Villa, T., Guthrie, C. The Isy1p component of the NineTeen complex interacts with the ATPase Prp16p to regulate the fidelity of pre-mRNA splicing. Genes & Development. 19 (16), 1894-1904 (2005).
  30. Mayas, R. M., Maita, H., Staley, J. P. Exon ligation is proofread by the DExD/H-box ATPase Prp22p. Nature Structure and Molecular Biology. 13 (6), 482-490 (2006).
  31. Lesser, C. F., Guthrie, C. Mutations in U6 snRNA that alter splice site specificity: Implications for the active site. Science. 262 (5142), 1982-1988 (1993).
  32. McPheeters, D. S. Interactions of the yeast U6 RNA with the pre-mRNA branch site. RNA. 2 (11), 1110-1123 (1996).
  33. Perriman, R. J., Ares, M. Rearrangement of competing U2 RNA helices within the spliceosome promotes multiple steps in splicing. Genes & Development. 21 (7), 811-820 (2007).
  34. Mefford, M. A., Staley, J. P. Evidence that U2/U6 helix I promotes both catalytic steps of pre-mRNA splicing and rearranges in between these steps. RNA. 15 (7), 1386-1397 (2009).
  35. Hilliker, A. K., Mefford, M. A., Staley, J. P. U2 toggles iteratively between the stem IIa and stem IIc conformations to promote pre-mRNA splicing. Genes & Development. 21 (7), 821-834 (2007).
  36. Wu, G., et al. Pseudouridines in U2 snRNA stimulate the ATPase activity of Prp5 during spliceosome assembly. EMBO Journal. 35 (6), 654-667 (2016).
  37. Crotti, L. B., Bacikova, D., Horowitz, D. S. The Prp18 protein stabilizes the interaction of both exons with the U5 snRNA during the second step of pre-mRNA splicing. Genes & Development. 21 (10), 1204-1216 (2007).
  38. Fogel, S., Welch, J. W. Tandem gene amplification mediates copper resistance in yeast. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 79 (17), 5342-5346 (1982).
  39. Gardner, J. M., Jaspersen, S. L. Manipulating the yeast genome: Deletion, mutation, and tagging by PCR. Methods Molecular Biology. 1205, 45-78 (2014).
  40. JoVE. Yeast Transformation and Cloning. In Biology I: yeast, Drosophila and C. Elegant. JoVE Science Education Database. , Cambridge, MA. (2021).
  41. Gietz, R. D., Woods, R. A. Yeast transformation by the LiAc/SS Carrier DNA/PEG method. Methods Molecular Biology. 313, 107-120 (2006).
  42. Gietz, R. D., Woods, R. A. Genetic transformation of yeast. Biotechniques. 30 (4), 816(2001).
  43. Mayerle, M., et al. Structural toggle in the RNaseH domain of Prp8 helps balance splicing fidelity and catalytic efficiency. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (18), 4739-4744 (2017).
  44. Schindelin, J., et al. Fiji: An open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
  45. Beier, D. H., et al. Dynamics of the DEAD-box ATPase Prp5 RecA-like domains provide a conformational switch during spliceosome assembly. Nucleic Acids Research. 47 (20), 10842-10851 (2019).
  46. vander Feltz, C., DeHaven, A. C., Hoskins, A. A. Stress-induced pseudouridylation alters the structural equilibrium of yeast U2 snRNA Stem II. Journal of Molecular Biology. 430 (4), 524-536 (2018).
  47. Rodgers, M. L., Didychuk, A. L., Butcher, S. E., Brow, D. A., Hoskins, A. A. A multi-step model for facilitated unwinding of the yeast U4/U6 RNA duplex. Nucleic Acids Research. 44 (22), 10912-10928 (2016).
  48. Stutz, F., Rosbash, M. A functional interaction between Rev and yeast pre-mRNA is related to splicing complex formation. EMBO Journal. 13 (17), 4096-4104 (1994).
  49. Libri, D., Lescure, A., Rosbash, M. Splicing enhancement in the yeast rp51b intron. RNA. 6 (3), 352-368 (2000).
  50. Libri, D., Stutz, F., McCarthy, T., Rosbash, M. RNA structural patterns and splicing: Molecular basis for an RNA-based enhancer. RNA. 1 (4), 425-436 (1995).
  51. Howe, K. J., Kane, C. M., Ares, M. Perturbation of transcription elongation influences the fidelity of internal exon inclusion in Saccharomyces cerevisiae. RNA. 9 (8), 993-1006 (2003).
  52. Cuenca-Bono, B., et al. SUS1 introns are required for efficient mRNA nuclear export in yeast. Nucleic Acids Research. 39 (19), 8599-8611 (2011).
  53. Scherrer, F. W., Spingola, M. A subset of Mer1p-dependent introns requires Bud13p for splicing activation and nuclear retention. RNA. 12 (7), 1361-1372 (2006).
  54. Hálová, M., et al. Nineteen complex-related factor Prp45 is required for the early stages of cotranscriptional spliceosome assembly. RNA. 23 (10), 1512-1524 (2017).
  55. Umen, J. G., Guthrie, C. A novel role for a U5 snRNP protein in 3' splice site selection. Genes & Development. 9 (7), 855-868 (1995).
  56. Crotti, L. B., Horowitz, D. S. Exon sequences at the splice junctions affect splicing fidelity and alternative splicing. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (45), 18954-18959 (2009).
  57. Perriman, R., Ares, M. Invariant U2 snRNA nucleotides form a stem loop to recognize the intron early in splicing. Molecular Cell. 38 (3), 416-427 (2010).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

ACT1 CUP1SplicingSaccharomyces cerevisiaepre mRNA

מאמרים קשורים