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方法論記事

作る条件付き変異体の人間のマラリア原虫マラリアに CRISPR/Cas9 遺伝子の編集

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DOI:

10.3791/57747

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2018年9月18日

* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

GlmSを生成する手法について述べる-熱帯熱マラリア原虫CRISPR/Cas9 ゲノム編集を使用して条件付きノックダウン変異体を用いた。

要約

マラリア罹患率と死亡率の世界の重要な原因であります。主に熱帯および亜熱帯地域に住んでいる人に影響を与える、この病気は、原虫の感染が原因です。マラリアと闘うためにより効果的な薬の開発は、この複雑な寄生虫の生物学の私達の理解を改善することによって加速することができます。これらの寄生虫の遺伝子操作の生物学を理解する鍵は、します。しかし、歴史的にマラリアのゲノムが難しかった操作します。最近では、容易に蛋白質のタグ付け、条件付きタンパク質ノックダウンの発生と遺伝子の削除を可能にするマラリア原虫に CRISPR/Cas9 ゲノム編集を利用されています。CRISPR/Cas9 ゲノム編集はマラリア研究の分野を進めるための強力なツールであると証明しました。ここで、 glmSを生成するための CRISPR/Cas9 手法について述べる-基づくマラリアでノックダウン変異体条件付き。このメソッドは、適応性の高いタンパク質タグを含む、遺伝子操作、遺伝子のノックアウトの他のタイプです。

概要

マラリアは、マラリア原虫属原虫によって引き起こされる壊滅的な病気です。マラリア、ほとんど致命的な人間のマラリア原虫の 51歳未満の子供を中心に、年間約 445,000 死亡を原因します。原虫媒介蚊と脊椎動物のホストを含む複雑なライフ サイクルがあります。人間最初に感染感染した蚊は吸血します。その後、寄生虫はどこに成長、成長して約 1 週間分割肝を侵入します。このプロセスの後、寄生虫は赤い血球 (赤血球) の無性複製を受ける血流に解放されます。赤血球内寄生虫の成長はマラリア2に関連付けられている臨床症状の直接責任があります。

最近まで、トランスジェニックマラリアの生産は、何ヶ月かかったし、高い故障率があった医薬品の選択のいくつかのラウンドを含む、骨の折れるプロセスをだった。この時間のかかる手順 relieson 関心領域とそのゲノムをも修復する寄生虫の内因性の能力ランダム DNA の世代改相同修理3,4,5,6.最近では、クラスター化された定期的に空間回文繰り....

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プロトコル

マラリアの連続培養ひと赤血球の使用を必要とし、我々 は血のすべての識別子を剥奪され、匿名の市販購入したユニットを利用します。制度検討委員会とジョージア大学でバイオ セーフティ オフィス私達のプロトコルを見直し、私たちの研究室で使用されているすべてのプロトコルを承認しました。

1. gRNA シーケンスを選択します。

  1. CHOPCHOP (http://chopchop.cbu.uib.no/) に移動し、 'Fasta ターゲット'を選択します。[ 'ターゲット'のオープンリーディング フレーム (ORF) 遺伝子の 3' 末端から 200 塩基対、遺伝子の 3' UTR の開始から 200 塩基対を貼り付けます。'' で、 'マラリア'を選択 (3 7 v3.0)、 '使用'下'CRISPR/Cas9'を選択します。次に、 「検索対象サイト」をクリックします。
  2. 最も効率的な gRNA に変更されたサイトに最も近い、最小限のオフのターゲット サイトを優先表示されたオプションから gRNA シーケンスを選択します。
    注: 彼らがすぐ上流の Protospacer 隣接するモチーフ (PAM)、dna Cas9 の募集に必要なために、潜在的な gRNA のシーケンスが識別されます。PMK U6、....

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結果

シールドの突然変異の例と同様、このメソッドで使用されるプラスミドの模式図は、図 1のとおりです。トランスフェクション後突然変異体の寄生虫を識別する方法の例として図 2に HAglmSコンストラクトの統合をチェックするため Pcr の結果が表示されます。クローン板の代表的な画像は、寄生虫の存在下で培地の色の変化を示すため、図 3に示すが。蛍光抗体法と西部のしみが付く実験からの結果は、HA タグとglmSの機能を示す図 4に示す-寄生虫の蛋白質の削減をしました。図 5は、寄生虫のゲノムを変更し、実行可能な突然変異体を取得する PCR の製品の短いホモロジー腕の無力を示しています。

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ディスカッション

マラリアに CRISPR/Cas9 の実装が両方の効率を高め、寄生虫のゲノム、遺伝子操作の以前の方法と比較してを変更するために必要な時間の量を減少します。この包括的なプロトコルでは、マラリアに CRISPR/Cas9 を使用して条件付き変異体を生成するために必要な手順について説明します。ここにメソッドは、具体的には HAglmS変異体の世代向け、この戦略多様なニーズ、遺伝子、遺伝子ノックアウトおよび点突然変異の導入へのタグ付けを含むために適応させることができます。

このプロトコルの重要な初期ステップは gRNA シーケンスの選択です。ときに、gRNA を選択すると、gRNA が座っている、どのように効率的なだ、オフターゲット効果の可能性があるかどうかなどを検討するいくつかのポイントがあります。GRNA シーケンスは変更、理想的には 200 塩基以内のサイトにできるだけ近くする必要があります。修理テンプレートを使ってタグを統合せずにそのゲノムを解決する寄生虫の可能性を減らします。ここで、gRNA を検索するためのツールだった CH.......

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開示事項

著者が明らかに何もありません。

謝辞

PUF1 Cas9 と pL6 プラスミドを共有、技術支援のためジョージアの大学 (UGA) 生体顕微鏡コア Muthugapatti Kandasamy とホセ フアン ・ ロペス ・ ルビオ監督に感謝します。この作品は v. m. v. m.、および米国国立衛生ダイム財団 (バジル ・ オコナー スターター学者研究賞) の 3 月から助成金に UGA スタートアップ資金を付与円弧財団賞 D.W.C. と H.M.K.、によって支えられた (R00AI099156 とR01AI130139) 参加して (T32AI060546) H.M.K. に

....

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
遺伝子パルサー Xcell エレクトロポレーターBio-Rad1652660
Gene Pulser Xcell ElectroporatorBio-Rad165-2086私たちは、個別に包装されたものを購入
酢酸ナトリウムSigma-AldrichS2889-250g
DSM1Akhil Vaidyaラボからの贈り物Ganesan et al. Mol. Biochem.パラシトール。2011 177:29-34
TPP Tissue Culture 6 Well PlatesMIDSCITP92006
TPP 100 mm Tissue Culture Dishes (12 mL Plate)MIDSCITP93100
TPP Tissue Culture 96 Well PlatesMIDSCITP92096
TPP Tissue Culture 24 Well PlatesMIDSCITP92024
NEBuffer 2New England Biolabs#B7002S
NEBuffer 2.1ニューイングランド バイオラボ#B7202S
BtgZIニューイングランド バイオラボ#R0703L
SacIIニューイングランド バイオラボ#R0157L
HindIII-HFニューイングランド バイオラボ#R3104S
Afe1ニューイングランド バイオラボ#R0652S
Nhe1-HFニューイングランド バイオラボ
T4 DNAポリメラーゼニューイングランドバイオラボ#M0203S
500 mL ステリトップボトルトップフィルターユニットミリポアSCGPU10REニーズに合った任意のサイズを使用できます
EGTAシグマE4378-100G
KClシグマ-アルドリッチP9333-500g
CaCl<サブ>2シグマ-アルドリッチC7902-500g
MgCl2Sigma-AldrichM8266-100g
K2HPO4FisherP288-500
HEPESSigma-AldrichH4034-500g
pMK-U6Generated by the Muralidharan Lab
pHA-glmS
pUF1-Cas9Gift from the Jose-Juan Lopez-Rubio LabGhorbal et al. Nature Biotech 2014
グルコースSigma-AldrichG7021-1KG
重炭酸ナトリウムSigma-AldrichS5761-500G
ピルビン酸ナトリウムSigma-AldrichP5280-100G
ヒポキサンチンSigma-AldrichH9636-25G
ゲンタマイシン試薬Gibco15710-064
チミジンSigma-AldrichT1895-1G
PL6-eGFP BSDMuralidharan Lab
Puf1-cas9 eGFP gRNAMuralidharan Lab
NucleoSpin Gel and PCR Clean-upMacherey-Nagel740609.250
Albumax ILife TechnologiesN/A成長するものを見つけるためにいくつかのバッチを試してみたいと思うでしょう
電子メールまたは注文のために直接それらを呼び出します私たちは通常、O +血液
3D7寄生虫ラインリクエストに応じて利用可能N / A
リソジェニーブロス(LB)フィッシャーBP1426-2あなたはあなた自身のものを作ることができます、それは正確にこの
AmpicilinッシャーBP1760-25を使用する必要はありません 私たちは水で100mg / mlで1000Xストックを作り、-20Cで保存
AmpicilinClonetechR050A
Anti-EF1alpha博士ダニエル・ゴールドバーグの研究室セントルイスのワシントン大学あなたは西部のしみのためのあなたの好みのローディングコントロールを使用することができます。これはちょうど私達が私達の実験室でラット
の抗HAのクローン3F10、モノクローナルロシュによってなされ、シグマによって11867423001 あなたの好みの抗HA抗体
0.6 mLの管フィッシャーAB0350
フィッシャーヘルスケア* プロトコル* ヘマ3 *手動染色システム (固定剤+溶液IおよびII)ッシャー22-122-911あなたはまた、ギムサの汚れ
を使用することができますFisherfines プレミアム フロスト マイクロスコープ スライド - サイズ: 3 x 1 インチフィッシャー12-544-3
します #R3131L あなたの n/a によって生成された によって生成された あなたは、寄生虫が最高のヒト赤血球州間血液銀行、Incでを使用します フィします 販売される を使用することができます フィ

参考文献

  1. World Health Organization. World Malaria Report. , World Health Organization. Geneva. (2017).
  2. Miller, L. H., Baruch, D. I., Marsh, K., Doumbo, O. K. The pathogenic basis of malaria. Nature. 415 (6872), 673-679 (2002).
  3. Florentin, A., et al.

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再版と許可

タグ

熱帯熱マラリア原虫GlmSノックダウンタンパク質タグ付け遺伝子ノックアウトエレクトロポレーション法ウェスタンブロット解析免疫蛍光染色法血液塗抹標本作製