Presentiamo un protocollo dettagliato per costruire e selezionare librerie mutanti per campagne di evoluzione diretta in Saccharomyces cerevisiae.
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Presentiamo un protocollo dettagliato per costruire e selezionare librerie mutanti per campagne di evoluzione diretta in Saccharomyces cerevisiae.
Evoluzione diretta in Saccharomyces cerevisiae offre molti vantaggi interessanti nella progettazione di enzimi per applicazioni biotecnologiche, un processo che prevede la realizzazione, la clonazione e l'espressione di biblioteche mutante, accoppiato ad alta frequenza omologa ricombinazione del DNA in vivo. Qui, vi presentiamo un protocollo per creare e biblioteche schermo mutanti di lievito in base l'esempio di un fungina aril-alcol ossidasi (AAO) per migliorare la sua attività totale. Due segmenti proteici sono stati sottoposti ad evoluzione focalizzata diretto mediante mutagenesi casuale e in vivo ricombinazione DNA. Le sporgenze di ~ 50 bp fiancheggianti ogni segmento ammessi corretto rimontaggio del gene AAO-fusione in un vettore linearizzato dando luogo ad una completa plasmide autonomamente replicare. Librerie Mutant arricchiti con varianti funzionali AAO sono stati proiettati in S. surnatanti cerevisiae con un saggio ad alta sensibilità basato sulla reazione di Fenton. Il processo generale dicostruzione della libreria a S. cerevisiae qui descritto può essere facilmente applicato ad evolversi molti altri geni eucarioti, evitando reazioni PCR in più, in vitro di ricombinazione del DNA e legatura passi.
Evoluzione molecolare diretto è un metodo affidabile, veloce e affidabile per progettare enzimi 1, 2., Attraverso cicli iterativi di casuali mutazioni, ricombinazione e lo screening, le versioni migliorate di enzimi possono essere generati che agiscono sui nuovi substrati, nelle reazioni romanzo, a non naturale ambienti, o anche per assistere alla cella di raggiungere nuovi obiettivi metabolici 3-5. Tra i padroni di casa utilizzate in evoluzione diretta, di birra lievito Saccharomyces cerevisiae offre un repertorio di soluzioni per l'espressione funzionale di proteine eucariotiche complesse che non sono altrimenti disponibili in controparti procarioti 6,7.
Utilizzato esaustivamente in studi di biologia cellulare, questo piccolo modello eucariote ha molti vantaggi in termini di modificazioni post-traduzionali, la facilità di manipolazione e trasformazione di efficienza, che sono tutti tratti importanti per progettare enzimi dalla evoluzione diretta 8. Inoltre, l'alta frequenzadi omologa ricombinazione del DNA a S. cerevisiae accoppiato al suo apparato a prova di lettura efficiente apre una vasta gamma di possibilità per la creazione di una biblioteca e di assemblaggio genica in vivo, favorendo l'evoluzione dei sistemi diversi da singoli enzimi per vie artificiali complessi 9-12. Il nostro laboratorio ha trascorso gli ultimi dieci anni la progettazione di strumenti e strategie per l'evoluzione molecolare di diverse ligninases nel lievito (ossidoriduttasi coinvolti nella degradazione della lignina durante il decadimento legno naturale) 13-14. In questa comunicazione, vi presentiamo un protocollo dettagliato per la preparazione e le librerie schermo mutanti in S. cerevisiae per un modello flavooxidase, arile-alcol ossidasi (AAO 15) -, che può essere facilmente tradotto a molti altri enzimi. Il protocollo prevede un metodo di evoluzione mirata-diretto (MORPHING: mutageni organizzata ricombinazione omologa processo da in vivo raggruppamento) assistito dall'apparato cellula di lievito 16, unda test di screening molto sensibile basato sulla reazione di Fenton per rilevare l'attività all'AAO secreta nel brodo di coltura 17.
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1. Mutant Biblioteca Edilizia
2. Alta-Throughput Screening Assay (Figura 3)
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AAO da P. eryngii è un flavooxidase extracellulare che fornisce perossidasi fungine con H 2 O 2 per iniziare attaccare lignina. Due segmenti di AAO stati sottoposti a evoluzione focalizzata-diretto da MORPHING al fine di migliorare la sua attività e la sua espressione in S. cerevisiae 19. Indipendentemente dalle enzimi stranieri nutriti da S. cerevisiae, la questione più critica quando la costruzione di librerie di mutanti nel l...
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In questo articolo, abbiamo riassunto la maggior parte dei suggerimenti e trucchi impiegati nel nostro laboratorio per progettare enzimi dalla evoluzione diretta a S. cerevisiae (utilizzando AAO come esempio) in modo che possano essere adattati per l'uso con molti altri sistemi enzimatici eucariotica semplicemente seguendo l'approccio comune descritti qui.
In termini di creazione di biblioteca, Morphing è un metodo rapido one-pot di introdurre e ricombinare le mutazioni casu...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato supportato dal progetto della Commissione Europea Indox-FP7-KBBE-2013-7-613549; da un Cost-Action CM1303-Systems Biocatalysis; e dai Progetti Nazionali Dewry [BIO201343407-R] e Cambios [RTC-2014-1777-3].
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1. Terreni di coltura | |||
| Ampicillina sale sodico | Sigma-Aldrich | A0166 | CAS Nº 69-52-3 M.W. 371.39 |
| Bacto Agar | Difco | 214010 | |
| Cloramfenicolo | Sigma-Aldrich | C0378 | CAS Nº 56-75-7 M.W. 323.13 |
| D-(+)-Galattosio | Sigma-Aldrich | G0750 | CAS Nº 59-23-4 M.W. 180.16 |
| D-(+)-Glucosio | Sigma-Aldrich | G5767 | CAS Nº 50-99-7 M.W. 180.16 |
| D-(+)-Raffinosio pentaidrato | Sigma-Aldrich | 83400 | CAS Nº 17629-30-0 M.W. 594.51 |
| Peptone | Difco | 211677 | |
| Fosfato di potassio monobasico | Sigma-Aldrich | P0662 | CAS Nº 7778-77-0 M.W. 136.09 |
| Uracil | Sigma Aldrich | U1128 | |
| Estratto di lievito | Difco | 212750 | |
| Lievito base azotata senza aminoacidi | Difco | 291940 | |
| Lievito sintetico drop-out Medium Integratori senza uracile | Sigma-Aldrich | Y1501 | |
| Name | Company | Numero di catalogo | Comments |
| 2. Reazioni PCR | |||
| dNTP Mix | Agilent genomics | 200415-51 | 25 mM ciascuno |
| iProof High-Fidelity DNA polimerasi | Bio-rad | 172-5301 | |
| Cloruro di manganese(II) tetraidrato | Sigma-Aldrich | M8054 | CAS Nº 13446-34-9 M.W. 197.91 |
| Taq DNA polimerasi | Sigma-Aldrich | D4545 | Per errore prono PCR |
| Name | Company | Numero di catalogo | >Comments |
| 3. Linearizzazione plasmidica | |||
| BamHI enzima di restrizione | New England Biolabs | R0136S | |
| Albumina sierica bovina | New England Biolabs | B9001S | |
| Enzima di restrizione XhoI | New England Biolabs | R0146S | |
| Enzima di restrizione Non I | England Biolabs | R0189S | |
| Gel Rosso | Biotium | 41003 | Per la colorazione del DNA |
| strong>Nome | Azienda | Numero di catalogo | Comments |
| 4. Saggi FOX | |||
| Solfato di ferro (II) ammonio esaidrato | Sigma-Aldrich | F3754 | CAS Nº 7783-85-9 M.W. 392.14 |
| Alcool Anysil | Sigma Aldrich | W209902 | CAS Nº 105-13-5 M.W. 138.16 |
| D-Sorbitolo | Sigma-Aldrich | S1876 | CAS Nº 50-70-4 M.W. 182.17 |
| Perossido di idrogeno 30% | Merck Millipore | 1072090250 | FOX curva standard |
| Xilenolo Arancio sale disodico | Sigma-Aldrich | 52097 | CAS Nº 1611-35-4 M.W. 716.62 |
| Name | Company | Numero di catalogo | Comments |
| 5. Agarosio gel stuff | |||
| Agarose | Norgen | 28035 | CAS Nº 9012-36-6 |
| Gel Red | Biotium | 41003 | Colorante per l'analisi del DNA |
| GeneRuler 1kb Ladder | Thermo Scientific | SM0311 | DNA M.W. standard |
| Loading Dye 6x | Thermo Scientific | R0611 | |
| Agarosio a bassa temperatura di fusione | Bio-rad | 161-3112 | CAS Nº 39346-81-1 |
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Comments |
| 6. Kit e cellule | |||
| S. cerevisiae ceppo BJ5465 | LGC Promochem | ATTC 208289 | Ceppo carente di proteasi con genotipo: MAT&alfa; ura3-52 trp1 leu2-delta1 his3-delta200 pep4::HIS3 prb1-delta1.6R can1 GAL |
| E. coli XL2-Blue cellule competenti | Agilent genomics | 200150 | Per la purificazione e l'amplificazione dei plasmidi |
| NucleoSpin Gel e PCR Clean-up Kit | Macherey-Nagel | 740,609,250 | Estrazione del gel di DNA |
| Kit plasmidico NucleoSpin | Macherey-Nagel | 740,588,250 | Kit miniprep a colonna |
| Kit di trasformazione del lievito | Sigma-Aldrich | YEAST1-1KT | Incluso vettore di DNA (testicoli di salmone) |
| Zymoprep lievito plasmide plasmide miniprep I | Zymo research | D2001 | Estrazione plasmidico da lievito |
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Comments |
| 7. Piastre | |||
| piastre a 96 pozzetti | Greiner Bio-One | 655101 | Polistirene trasparente, non sterile, (per misure di attività) |
| Piastre a 96 pozzetti | Greiner Bio-One | 655161 | Polistirene trasparente, sterile, (per microfermentazioni) |
| Coperchio per piastre a 96 pozzetti | Greiner Bio-One | 656171 | Polistirene trasparente, sterile, (per microfermentazioni) |
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