ここでは、RNA シーケンスを使用して酵母細胞の低酸素応答中に時間をかけての mRNA のレベルを監視するプロトコルを提案する.このメソッドは、任意の携帯電話応答中に遺伝子発現を解析する合わせることができます。
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ここでは、RNA シーケンスを使用して酵母細胞の低酸素応答中に時間をかけての mRNA のレベルを監視するプロトコルを提案する.このメソッドは、任意の携帯電話応答中に遺伝子発現を解析する合わせることができます。
遺伝子発現の複雑な変化は通常大部分の細胞応答を仲介します。各遺伝子は、遺伝子は多くの刺激、信号経路または二次的な影響の 1 つの特定のタイミングで規制されて、ユニークな反応速度で式を変更可能性があります。全体の遺伝子をキャプチャするために酵母、RNA シーケンス解析における低酸素応答は低酸素への露出の後の特定の時間にすべての遺伝子の mRNA のレベルを監視する使用されました。低酸素症は、〜 100% N2ガス細胞の成長によって設立されました。重要なは、その他の低酸素の研究とは異なりエルゴステ ロール、不飽和脂肪酸に追加されませんでしたメディアこれら代謝遺伝子発現に影響を与えるため。その期間は遺伝子発現に大きな変化をキャプチャするため、タイム ポイントは 0 - 低酸素後 4 h の範囲に選ばれました。各時点で中間ログ低酸素細胞がすぐにフィルタ リングされ、凍結、遺伝子発現の O2と併用変更への露出を制限します。総 RNA は細胞から抽出され、cDNA に変えられたし、mrna を豊かにするために使用します。この cDNA から多重ライブラリが作成された、8 個以上のサンプルが次世代シーケンサーの 1 つの車線に配列されました。マッピングと遺伝子ごとの読み取り数を決定する品質基本トリミングを含むポスト シーケンス処理パイプラインを説明します。R 統計環境の中で DESeq2 は、低酸素時点のいずれかで大きく変化する遺伝子を識別するために使用されました。3 生物的複製の分析は、高い再現性を明らかにした、異なる速度の遺伝子と多数の期待 O2-遺伝子。これらのメソッドは、時間をかけて様々 な生物の細胞が低酸素に対応方法を研究するために使用し、他の細胞に発現する遺伝子の研究に適応できます。
多くの生物は、遺伝子発現1,2,3を変更することにより低酸素症、または低 O2に応答します。この応答細胞の有酸素呼吸のため、いくつかの生合成反応の重要な基板の欠如と、変化する酸化還元状態4を対処するために役立ちます。出芽酵母で実行されるいくつかのマイクロ アレイ研究を示す低酸素5,6,7,8,9への応答で何百もの遺伝子の mRNA のレベルが変更されます。,10,11,12です。 最近、RNA シーケンスは低酸素症13時に時間をかけて遺伝子発現変動を特徴付けるために使用されました。ここでは、実験の詳細が表示されますと説明しました。
低酸素は O2の別のレベルがそれぞれ、様々 な方法で実現できます。ここでは、低酸素血症が継続的に流れるによって設立された超高純度 N2フラスコに [2] を下げるが再現速度10のすぐに溶解しました。いくつか O2分子存在代謝と遺伝子発現に寄与するが、この環境で嫌気性の近くに非常にあることが可能です。O2がない場合は、酵母細胞は、ピロールポリアミド ヘム、エルゴステ ロール、不飽和脂肪酸4,12,14をことはできません。したがって、酸素5,10,15なし酵母を育てるときは、以前の研究にこれらの代謝物質が含まれています。ただし、これらの代謝物質の枯渇によって仲介される多くの低酸素応答し低酸素遺伝子発現応答12,16を反転従ってそれらを補充します。自然な低酸素状態を模倣するために、これらの代謝物はメディアに追加されませんでした。細胞がこれらの重要な代謝物質が存在しなくても低酸素にさらされた短い時間で細胞死 (データは示されていない) も長期のストレス応答13の顕著な増加がなかった。
応答は、ひずみとその遺伝子型に依存しています。特に重要なは、低酸素応答2の知られている規制当局の対立遺伝子は。S288C 株の背景は、この歪みを使用して実行するその他のゲノム研究と結果を比較することが望ましい。ただし、S288C にはHAP1遺伝子17、低酸素応答の重要な転写因子の部分的な機能喪失の対立遺伝子が含まれています。この対立遺伝子は S288C で修復された、野生型を使用して、Σ1278b からコピーひずみ背景11。
遺伝子の発現は細胞の環境に大きく依存しています。したがって、mRNA 全ゲノム解析を実行すると、時間、刺激、または遺伝子型など別のパラメーターを変えながら一定の環境を維持するために重要です。再現性の高い結果を達成するため、これらの 3 つの事例研究とその生物学的または技術的な複製のすべてを検討してください。まず、同じ experimenter(s) を実行し、研究技術プラクティスは実験者間で異なる場合がありますので。第二に、各バッチがある遺伝子発現に影響を与えることができますわずかに異なる組成としては、成分の同じバッチを成長媒体で使用ください。第三に、細胞周期の影響を最小限に抑えるために各時点で構成されます非同期セルの成長 (1-2 x 107セル/mL) の中間ログの段階で。
低酸素遺伝子発現応答のような複雑な応答を特性評価する際時間コースは様々 なイベントの速度を決定するため有利です。応答の主要な変更をキャプチャする、特定の時間ポイントを選択必要があります。本研究では、過去の実験は、この期間の13の間に遺伝子発現の広範な変化を明らかにしたので、0 と 4 h の時間ポイントが観察された.
世界的な遺伝子発現を測定するには、RNA シーケンス使用18,19であった。このメソッドでは、次世代シーケンサーを使用して、各遺伝子の転写産物の相対量を決定します。RNA seq DNA マイクロ アレイ解析と比較して、(より少なく豊富な転写産物を検出) に対する感受性も高い、(大きいフォールドの変更を測定) に大きなダイナミック レンジ、優れた再現性に正確に時間をかけて遺伝子発現を展示しています。通常、ほとんどの携帯電話の RNA はリボソーム RNA 特定 RNA 種20を豊かにするとても多くの方法が開発されているです。ここでは、浄化するためにポリ A を含む mrna もさまざまな商業的使用されたポリ T ビーズ - 入手可能な rRNA 枯渇キットは mRNA 濃縮に有効である可能性があります。
ここでは、低酸素に出芽酵母遺伝子の発現は特徴付けられました。細胞が低酸素にさらされ、8 の時点でサンプリングし、(0、5、10、30、60、120、180 と 240 分)。再現性を確認するためおよび統計的に変更された成績証明書を識別するには、3 つの生物学的複製を行った。RNA だった機械的破壊とカラム精製により抽出し、RNA シーケンス解析処理し、.ポスト シーケンス処理パイプラインは記述されプログラミング スクリプトは解析の厳密な複製を実行できます。具体的には、Trimmomatic 21、TopHat2 22、HTseq 23、R 統計環境24、DESeq2 パッケージ25を用いて RNA シーケンス データを処理し、中に大幅変更 607 の遺伝子を識別するには低酸素血症。主成分分析 (PCA) および複製の遺伝子発現手法の再現性を示した。クラスタ リングとヒートマップなどは遺伝子の ontology (GO) の分析を示した酸素遺伝子のセットで好気性の呼吸のような多くの細胞プロセスが濃縮され、広範な発現動態を明らかにしました。
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1. 低酸素血症を誘発します。
2. RNA の抽出
3. RNA 濃度と品質を決定します。
4. RNA シーケンス解析
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低酸素症の経過と RNA シーケンス解析を独立して 3 回行った。3 つのレプリケートの再現性を確認するには、すべての遺伝子の遺伝子発現データを主成分分析 (PCA) を使用して行った。図 2は、サンプルが一緒に可変性の 58.9% を表す最初の 2 つの主要コンポーネントを変更する方法を示しています。この分析では、(各曲線の似たような形で描かれている)、各時間コースが同様の変化を示すことを示した。さらに、最後の 2 つの複製最初のレプリケートするよりも互いに類似していた。これは実際に最後の 2 つの複製が最初の複製を行った別の人とバッチ間メディア コンポーネントの同じバッチを使用している同じ人によって行われたこと。この発見は、技法と化学物質の整合性が高い再現性を得る場合の重要な要素であるという事実を強調表示します。最後に、PCA 分析は、選ばれた時ポイントをキャプチャ時間経過中に発生する主要な変更かどうかを評価する上で便利です。遺伝子発現と小さい変化と可能性を好気性からスイッチの終わりを示す後のサンプル間の距離...
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本研究では酵母出芽酵母における低酸素の中にすべての遺伝子の mRNA のレベルを測定しました。目標は、制御 - 無酸素環境で成長のためにどのようにグローバル遺伝子発現変動を分析することでした。いくつかの手順は、ここで説明したメソッドが慎重に制御され、再現可能なことを確認に運ばれました。まず、セルの正確に定義された低酸素環境にさらされた: リッチ メディア (YPD) で 99.999% N2 。低酸素症の他の研究がフラスコまたは32を空気管を閉鎖、低酸素・ ミメティック コバルト塩化33を使用または低酸素血症を誘発する嫌気性チャンバーや袋34を採用します。これらの各メソッドは、低酸素血症やその他の意図しない環境の変化のさまざまなレベルであります。野生の酵母より少なく深刻な低酸素状態を経験する可能性がある (例えば90% N2および 10% O2)、混合ガスを系統的に変化させて中の遺伝子発現の研究...
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著者が明らかに何もありません。
技術的な助言および RNA ライブラリの準備とシーケンス プリンストン大学統合ゲノミクス シーケンス中核施設、ルイス Sigler 研究所に感謝しますこの作品は、ローワン大学と NIH 日の出 R15GM113187 からの M.J.H. に補助金によって支えられました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 密閉型ドライインキュベーター | Thermo Scientific | MaxQ 4000 | 30°Cに設定 ドアを変更して、Tygonチューブを1本入れられるようにします。あるいは、チューブポートを含むニューブランズウィックG25インキュベーターを使用してください。フラスコ間のチューブに結露が集まり、培養物が交差汚染する可能性があるため、屋外のウォーターシェーカーは使用しないでください。 |
| マイクロ分析フィルターホルダー | ミリポア | XX1002530 | 直径25mm、ステンレス鋼サポート、No.5穴あきシリコンストッパーマウント、標準125mLろ過フラスコ |
| 強力真空 | Edwards | E-LAB 2 | The "家"真空が弱すぎる可能性があります。または、ここに記載されているような電動ポータブル真空ポンプを使用してください。 |
| 1,000mLフラスコ | 真空トラップとして機能します。 | ||
| ~2フィートの長さのヘビーウォール真空チューブ、内径3/8インチ、タイゴン38TTの外径7/8 | 2ピース:1つ目は真空をトラップに接続し、2つ目はトラップをフィルターシステムに接続します。 | ||
| 高圧N2ガスタンク | 純度99.999%、>1,000psi、レギュレーターとガスフローコントローラー付き | ||
| オートクレーブ処理された500mLフラスコ | 開口部はアルミホイルで覆われています。酵母株ごとに1つ。 | ||
| オートクレーブ処理された250mLフラスコ開口部 | アルミホイルで覆われています。各時点に 1 つ、さらにウォーター トラップ用に 2 つ。 | ||
| フラスコストッパー(サイズ6、穴5mm径2個) | エタノール70%で滅菌。フラスコごとに1つ。 | ||
| ガラス管、長さ9cmまたは17cm、内径2mm、外径5mm70 | %エタノールで滅菌されています。各フラスコに2本のチューブ。各ストッパーの穴に入れます。9cmと17cmのチューブの配置については、図1を参照してください。 | ||
| ~25 cmの長さのプラスチックチューブ、内径5 mm | Tygon | E-3603 | フラスコごとに1個。70%エタノールで滅菌。 |
| 滅菌フィルターディスクミリ | ポア | HAWP02500 | 直径25mm、0.45µm孔径、各時点に1つずつ |
| 滅菌dH2O(~100 mL) | |||
| 1 mLキュベット | OD600(細胞濃度)の測定用 | ||
| 50 mL 滅菌遠心チューブ | 各時点に1本 | ||
| 清潔で滅菌済みのピンセット | |||
| 液体窒素 | 細胞の凍結用 | ||
| 酸洗浄ビーズ | Sigma | G8772 | 4°C;細胞を溶解するためのC |
| Qiagen RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | RNAカラム精製用 |
| Qiagen RLTバッファー | 10 & microを追加して調製します。RLT緩衝液1 mLあたりのβ-メルカプトエタノールのLは、4°Cに保ちます。 | ||
| 2 mLコレクションチューブ | Qiagen Qiagen | Rneasy Mini Kit | |
| Buffer RPE | Qiagen | Rneasy Mini Kit | |
| Buffer RW1 | Qiagen | Qiagen | |
| 79254 | DNase I酵素は、ガラスバイアルに入った凍結乾燥粉末として提供されます。滅菌針とシリンジを使用して、550 µを注入します。バイアルにRNaseを含まない水(Qiagenキットで提供)のL。ボトルを静かにひっくり返して混ぜます。酵素の変性を防ぐため、ボルテックスしないでください。ピペットを使用して、このストック溶液をバイアルから取り出し、冷凍庫(-20°C;C)使い捨てアリコート(80µL各)。原液は解凍して再凍結しないでください。 | ||
| Qiagen DNaseキットに含まれる | バッファーRDD | Qiagen | |
| 冷2mLスクリューキャップチューブ | RNA抽出ビー | ||
| ドミルホモジナイザー | Biospec Mini-Beadbeater-24 | 112011 | 冷蔵室に保管 |
| バクトペプトン | BD | DF0118 | 液体YPD培地用 |
| バクト酵母エキス | BD | DF0886 | 用YPD培地 |
| グルコース | フィ | ッシャーD16 | 液体用) YPD培地 |
| Qubitアッセイチューブ | サーモフィ | ッシャーQ32856 | 核酸濃度測定用 |
| ) Quant-iTTM dsDNA BRアッセイキット | サーモフィ | ッシャーQ32853 | 核酸濃度測定用 |
| Quant-iTTM RNAアッセイキット | サーモフィッシャーQ32855 | 酸濃度測定用 | |
| Qubit Fluorometer | Thermo Fisher | Q33216 | 核酸濃度測定用 |
| 商用電気泳動システム | Agilent | Bioanalyzer 2100 | 核酸品質測定用 |
| 次世代シーケンサー | Illumina | HiSeq 2500 | シーケンシングライブラリ用 |
| 自動リキッドハンドリングシステム | Wafergen | Apollo 324 | 作成用シーケンシングライブラリ |
| PrepX PolyA mRNA Isolation Kit | Wafergen | 400047 | RNAからmRNAを単離 |
| PrepX RNA SEQ for Illumina Library Kit | Wafergen | ||
| からストランド特異的シーケンシングライブラリを作成するためのWafergen 400039 | |||
| https://toolshed.g2.bx.psu.edu/repository?repository_id=7119c4f7a89efa57&changeset_revision=e7b7cdc1834d Samtools: gzip コマンド | http://www.htslib.org/download/ | ||
| Trimmomatic | http://www.usadellab.org/cms/?page=trimmomatic | ||
| Bowtie2 (TopHat より前にインストール) が含まれています。 | http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml | ||
| TopHat | https://ccb.jhu.edu/software/tophat/index.shtml | ||
| HTSeq | http://www-huber.embl.de/HTSeq/doc/overview.html | ||
| R(R Studioより前にインストール) | https://cran.rstudio.com | ||
| R Studio(無料版) | https://www.rstudio.com/products/rstudio/download/ |
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