合成小分子の高スループット画面は、モデル植物シロイヌナズナの行われました。液体ハンドリング ロボットの開発、このプロトコルは、前方の化学遺伝学スクリーン、植物生理に影響を与える小さな分子の発見を加速の速度を上げます。
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合成小分子の高スループット画面は、モデル植物シロイヌナズナの行われました。液体ハンドリング ロボットの開発、このプロトコルは、前方の化学遺伝学スクリーン、植物生理に影響を与える小さな分子の発見を加速の速度を上げます。
化学遺伝学はますます伝統的な遺伝学遺伝子重複や致死性のために手に負えないことができる植物の形質をデコードに採用されています。ただし、生理活性されている合成小分子の確率が低いです。したがって、分子の数千人は、関心のあるものを見つけるためにテストする必要があります。リキッドハンド ロボット システム、エラーの最小化/標準化に加えて化合物ライブラリーをスクリーニングする速度を増加させるサンプルの大規模な数を処理する設計されています。ベンチ上のマルチ チャンネル液体を用いたプロトコルシロイヌナズナ(シロイヌナズナ) に 50,000 の小分子のライブラリの高スループット転送化学遺伝学画面を達成するために最小限必要とする開発されたハンドリング ロボット技術者の関与です。これらのプロトコルで目に見える表現型の変化を引き起こした 3,271 小分子を発見されました。1,563 化合物による短い根、変更 1,148 化合物着色、383 化合根毛と他、非分類変更と発芽抑制 177 化合物。
過去 20 年間で植物学の分野の研究者長足化学遺伝学アプローチ、フォワードおよびリバースを使用して細胞壁生合成、細胞骨格、ホルモンの生合成の私達の理解を改善し、シグナル伝達、重力屈性、病態、プリン生合成、内1,2,3,4,5を人身売買します。前方の化学遺伝学手法を用いた関心の表現型の識別し特定のプロセスの遺伝的基盤を理解する研究者ができます。逆に、逆の化学遺伝学は、事前に決められた蛋白質ターゲット6と対話する化学物質を求めています。シロイヌナズナは、マップ、および注釈、そのゲノムは小さいためプラント生物学のこれらの発見の最前線にされています。短い世代時間があり、異常な細胞内機械7の識別を容易に利用可能な複数の変異/記者行があります。
前方の化学遺伝学的画面の進行状況、初期審査と金利8化合物のターゲットを決定する 2 つの主要なボトルネックがあります。小分子選択の速度の増加の主要な援助は、自動化と自動機器9の使用です。液体ハンドリング ロボットは小分子の大規模なライブラリを処理するための優れたツールを生物科学10で進行中の運転に尽力しています。ここで提示されたプロトコルは.の急速なペースで生理活性小分子の同定を有効化審査に関連するボトルネックを軽減するために設計されていますこの手法は、労力とも原則として探偵に経済的なコストを減らしている間オペレーターに代わって時間の負担を減少します。
これまでほとんどの化学ライブラリ分析は 10,000 のそして 20,000 化合物として 150,000 と 709,11,12,13,14,ようないくつかのいくつかの間抱いてください。15,16. ここに紹介されたプロトコル (材料表参照) 50,000 化合物の小分子ライブラリで実装されていました、これまでに実施したシロイヌナズナの画面より大きい前方化学遺伝学の一つ。このプロトコルは除草剤検出、発見殺虫剤、殺菌剤に関連した特に効率性の向上と前方の化学遺伝学に関する速度の現在の傾向とフィットを発見、創薬、・がん生物学17 ,18,19,20,21。実装されているシロイヌナズナと、このプロトコルでは、簡単にできる培養細胞、胞子、および可能性のある昆虫に適応 96-、384 - または 1536 ウェル プレート内液体培地で。サイズが小さいため、シロイヌナズナ、96 ウェル プレートでのスクリーニングを受けやすい。ただし、井戸の間で均等に種子を配布するは難しい問題です。手播種は労働集約的、正確、96 ウェルのプレートに種子を分配する機器がありますが、購入する高価。ここでは、精度で小さな損失だけでこのステップを回避できる方法を示す.
このメソッドの全体的な目標は、経由での使用液体ハンドリング ロボットの精度を損なうことがなくより管理しやすいシロイヌナズナに対する大規模な化合物ライブラリーをスクリーニングすることでした。このメソッドを使用して初期希釈シリーズ管理と解剖顕微鏡の下で迅速なサンプルの迅速な視覚化を許可以降の表現型画面を完了するのにかかる時間を減少させることによって研究者の効率を改善します。新規生理活性小分子の同定。図 1は、4 つのステップでこのプロトコルの主要な成果を示しています。

図 1: 前方の化学遺伝学画面の全体的なワークフロー 。4 主な手順のそれぞれのいくつかの詳細を説明するプロトコルの概要です。1: 化学ライブラリ、2 を受信: 3 希釈ライブラリを作る: スクリーニング プレートと 4: インキュベートとスクリーニング プレートを可視化します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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1. 希釈ライブラリを作成します。
2. スクリーニング プレートにメディア シード混合物を追加します。
3. スクリーニング プレートに小さな分子を追加します。
4. インキュベーションとプレートをスクリーニングの可視化
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正確かつ効率的に解剖顕微鏡の下で濃度のスクリーニングで小分子添加に基づく表現型を特徴付ける能力はシロイヌナズナ.の化学遺伝学前方のこのメソッドの最終的な目標50,000 すべての化合物を上映したときに観察された表現型多様ないくつかの異なるクラス (図 2) に分割できます。図 3A-Fは、解剖顕微鏡の下で低倍率で観察された表現型の例を示しています。いくつかの表現型は、決定的でない結果 (図 3, H) を提供しました。これらは化学薬品が低い線量で異なる表現型を提供していないことを確認する低濃度で再テストが必要だった。
悪い結果が発生する原因としては、多くの理由があります。1 つは、種子の発芽...
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このプロトコルは、シロイヌナズナの前方の化学遺伝学画面を達成するために研究者を支援するために設計されています。我々 は、代表的な結果を提供するまでに9,13,23シロイヌナズナの実行最大の前方の化学遺伝学スクリーンの 1 つ 50,000 化合物 (図 2および図 3) の画面から。液体ハンドリング ロボットを使用することより効率的な希釈ライブラリやライブラリ生成のスクリーニング、速度と新規化合物の同定の効率の向上します。高スループット自然に画面に容量を増やすことは、研究者に代わって労働の減少を伴っていた。この手法は、小さな種子または解剖顕微鏡の下で目に見える植物を収容できる 96 ウェル プレートで使用する設計されました。板の大きな種子を収まるように大きな井戸を利用したスループットや設計の変更が必要です。
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著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。
建設的な議論、Jozsef コウノトリ、ミッチェル リッチモンド、Jarrad Gollihue とアンドレア ・ サンチェスに感謝します。表現型の写真のため博士 Sharyn ペリー。この材料は、組合契約第 1355438 の下での国立科学財団によってサポートされる作業に基づいています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| キーボード | ローカル プロバイダー | N/A | プロトコルの設計と操作に使用 Biomek FX |
| マウス | ローカル プロバイダー | N/A | プロトコルの設計と操作に使用 Biomek FX |
| コンピューター スクリーン | ローカル プロバイダー | N/A | プロトコルの設計と操作に使用 Biomek FX |
| コンピューター | ローカル プロバイダー | N/A | プロトコルの設計と操作に使用Biomek FX |
| DIVERSet 多様なスクリーニングライブラリ | ChemBridge | N/A | ケミカルライブラリ |
| Biomek Software | Beckman Coulter | N/A | Biomek FX |
| デバイスコントローラー | ベックマン・コールター | 719366 | ウォーターポンプ/チップ洗浄ステーションを操作 |
| スタッカー カルーセル ペンダント | ベックマン・コールター | 148240 | バイオメックの手動操作スタッカー カルーセル |
| バイオメック スタッカー カルーセル | ベックマン・コールター | 148520 | すべてのFXスタッカーを収納するロータリーユニット 10の |
| FXスタッカー 10 | ベックマン・コールター | 148522 | スクリーン用部品を収納するエレベーターユニット |
| FXスタッカー10 | ベックマン・コールター | 148522 | スクリーン用部品を収納するエレベーターユニット |
| FXスタッカー10 | ベックマン・コールター | 148522 | スクリーン |
| FXスタッカー10 | ックマンコールター | 148522 | スクリーン用コンポーネントを収納するエレベーターユニット |
| バイオメックFX | ベックマンコールター | https://www.beckman.com/liquid-handlers | 所望の操作を行うロボット |
| アキュフレーム | 職人技術グループ | 76853-4 | フレームアーム 部品を適切に配置する |
| レーミングフィクスチャ | ベックマン・コールター | 719415 | アキュフレームのアームを中心 |
| チップウォッシュ ALP | ベックマン・コールター | 719662 | エタノールバスの後にチップを洗浄 |
| チップローダー ALP | ベックマン・コールター | 719356 | 空気圧でアームにチップをロード |
| エアコンプレッサー | ローカルプロバイダー | N/A | 空気圧チップローディング用の空気を供給し |
| マスターフレックスコンソールドライブ | Cole-Parmer | 77200-65 | ポンプ マルチチャンネル チップ ウォッシャー |
| エア ホース | ローカル プロバイダー | N/A | エア コンプレッサーからチップ ローダー |
| ウォーター ホース | ローカル プロバイダー | N/A | 5 ガロン Reserviour から Tip Washer |
| スタティック ALP の | ベックマン コールター | Biomek FX | スクリーン用機器 |
| 5ガロンの予約 | ローカルプロバイダーN | / A | クリーニングから汚れた水を再循環 |
| Biomek FX | グラブが付属し、機器を正しい場所に移動します | ||
| 96チャンネル200&マイクロ;Lヘッド | ベックマン・コールター | Biomek FXが付属 | スクリーン内で使用される96個のチップを保持 |
| AP96 P200ピペットチップ | ベックマン・コールター | 717251 スクリーニングライブラリを作るために使用 | |
| 96ウェルフラットボトムプレート | Costar | 9018 | スクリーンの可視化を支援 |
| 96 ウェルVボトムプレート | Costar | 3897 | 希釈ライブラリの保管を支援 |
| AlumaSeal 96シーリングフィルム | MedSci | F-96-100 | 貯蔵のためのシール chemicle libraryおよびdilutionライブラリ |
| プラスチックジップロックサンドイッチ袋 | ローカルプロバイダー | N/A | スクリーンのための湿気の多い環境を確保するために使用 |
| AP96 P20ピペットのヒント | ベックマン・コールター | 717254 | 希釈ライブラリの作成に使用 |
| 成長チャンバー | パーシバル | AR36L3 | 表現型の種子を発芽させるvisulization |
| へら | Local Provider | N/A | 井戸に追加する種子を保持し、液体の播種が失敗した種子を適切に |
| つまようじ | Local Provider | N/A | へらから井戸に種子をプッシュします |
| Murashige and Skoog Basal Salt Mixture | PhytoTechnology Laboratories | M524 | MS Media Mixture |
| MES Free Acid Monohydrate | Fisher Scientific | ICN19483580 | pHを下げるためにMS培地に追加 |
| 寒天粉末 | アルファ・エーザー | 9002-18-0 | 種子懸濁液を支えるために培地の厚さを増加 |
| 5M KOH | Sigma-Aldrich | 484016 | pHを適切なレベルまで上昇させる |
| 1L 培地保存ボトル | コーニング | 1395-1L | スクリーンに十分な培地を収納 |
| ポリプロピレン製遠心分離管 | コーニング | 431470 | Vernilization pH |
| デイビスインスツルメンツ | YX-58825-26 | ||
| ALP(自動ラボウェアポジショナー) | ベックマン・コールター | PN 987836 | Biomek |
| FX Biomek 2000スタッカーカルーセルの | ベックマン・コールター609862-AA | ッカーカルーセル | |
| のセットアップを支援しますBiomek FXおよびFXPラボラトリーオートメーションワークステーションユーザーマニュアル | ベックマン | ターPN 987834 | マルチチャンネルポッドのフレームに使用 |
| Biomek FXPラボラトリーオートメーションワークステーション カスタマースタートアップガイド | ベックマンコール | ターPN B32335AB | Biomek FX |
| Biomekソフトウェアのセットアップを支援するために使用されます ユーザーズマニュアル | ベックマンコール | ターPN 987835 | セットアップと理解に使用しますソフトウェア |
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