強化されたイースト 1 ハイブリッド スクリーニング興味の人間 DNA 領域にバインドできる転写因子 (TFs) を識別するためにプロトコルを紹介します。このメソッドのバインディングを問い合わせたりすることができます高速スクリーニング パイプラインを使用して > 単一の実験で 1,000 TFs。
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方法論記事
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強化されたイースト 1 ハイブリッド スクリーニング興味の人間 DNA 領域にバインドできる転写因子 (TFs) を識別するためにプロトコルを紹介します。このメソッドのバインディングを問い合わせたりすることができます高速スクリーニング パイプラインを使用して > 単一の実験で 1,000 TFs。
各人間の遺伝子を調節する転写因子 (TFs) のセットを識別するは、多数の実験と計算のアプローチの統合を必要とする困難な作業です。このような 1 つの方法は、酵母 1 ハイブリッド (Y1H) 試金、TFs と DNA の相互作用の領域、レポーター遺伝子を用いた酵母核の環境でテストします。Y1H アッセイを含む 2 つのコンポーネント: 'DNA-餌' (例えば.、プロモーター、エンハンサー、サイレンサー等) と ' TF-犠牲、' レポーター遺伝子の活性化のため上映することができます。Y1H 画面を実行する最も公開されたプロトコルは DNA 餌酵母に TF 獲物ライブラリまたは配列の変換に基づいています。ここでは、パイプラインについて述べる、強化された Y1H と呼ばれる (eY1H) 試金、TF 獲物系統高密度配列を使用して配列コレクションを持つ DNA 餌株を交配による TF DNA の相互作用を尋問するところ、1,536 のスクリーニングができる (HDA) ロボットプラット フォームコロニーの形式です。これにより、スループットが劇的に増加 (60 DNA 餌系列 > 1,000 TFs 研究員あたり 2 週間はかかる) と再現性。画面とそれらの解決方法の中に発生する問題の例と同様、1,086 人間 TFs の配列に対してヒトプロモーター配列をテストすることによって期待される結果の種類を示しています。
バイオメディカル分野で中心的な問題は、各人間の遺伝子を調整するメカニズムを決定します。転写は遺伝子発現を制御する最初のステップと対象の各遺伝子は、転写因子 (TFs) の規制を受けます。人間はエンコードのことを考える > 1,500 TFs1、2、各遺伝子の発現を制御する TFs の完全なセットを識別する開かれた挑戦に残る。
TF DNA の相互作用をマップする 2 種類の方法を使用できます: TF 中心と DNA の方法3 (図 1 a)。TF を中心とした方法でまたは DNA 結合特異性を決定するゲノム DNA 領域にバインドするための関心の TF がプローブされます。これらのメソッドには、クロマチン免疫沈降 (チップ) 続いて高スループット シーケンス、タンパク質結合マイクロ アレイと SELEX4,5,6が含まれます。DNA を中心とした方法では、DNA 配列に結合する TFs のセットを決定する興味の DNA シーケンスがプローブされます。このようなメソッドの中で最も広く応用イースト 1 ハイブリッド (Y1H) 試金、TFs と DNA の相互作用の地域、レポーター遺伝子7,8,9を使用して酵母核の環境でテスト済みです。
Y1H アッセイを含む 2 つのコンポーネント: 'DNA-餌' (例えば、プロモーター、エンハンサー、サイレンサー等) と ' TF-犠牲、' レポーター遺伝子活性化9,10 (図 1 b) を上映することができます。DNA の餌は上流のクローン作成 2 つのレポーターの遺伝子 (LacZおよびHIS3) および両方の DNA bait::reporter 構造、chromatinized 'DNA 餌系統 ' を生成する酵母ゲノムに統合されて。TF DNA の相互作用のために採取する DNA 餌ひずみに TF 獲物、Gal4 TF、酵母の活性化ドメイン (AD) 融合した TF を表現するプラスミッドで符号化を導入します。TF 獲物は餌 DNA シーケンスにバインドされた場合 TF 獲物で存在の広告は、この両方のレポーターの遺伝子の活性化に します。その結果、肯定的な相互作用を持つ細胞をプレート 3-アミノ-1,2,4-トリアゾール (3 AT)、競争の阻害剤を克服し同様、ヒスチジンに欠けている成長のための選択および X gal の存在下で青いコロニーとして視覚化できます。強力な酵母 Gal4 AD を使用すると、Y1H のアッセイは、リプレッサーと同様に、転写活性化因子の相互作用を検出できます。さらに、TF-犠牲が強い酵母プロモーター (ADH1) から出されることを考えるは、TFs 低内因性発現レベルが、チップ11,12の検出に挑戦しているのも相互作用を検出できます。
Y1H アッセイを行うため最も公開プロトコル選択、ピッキング、コロニーおよび相互作用の TF を識別するために配列することによって続いてプールの TF 獲物ライブラリを変換することによって酵母 DNA 餌に TF-犠牲を導入することに基づいています。個々 の変換8,9のクローンを作成します。これらは、時間のかかるプロトコル、研究員あたりテストすることができます DNA シーケンスの数を制限することです。呼ばれる、Y1H のアッセイの最近の改善強化 Y1H (eY1H) が DNA 餌酵母酵母のコレクションにそれぞれ異なる表現をチームメイトに高密度配列 (HDA の) ロボット プラットフォームを用いたスクリーニングのスループットを大幅に増加TF 獲物10,13 (図 1)。これらの画面は、唯一の 3 つのプレートを使用して 4 連で最も人間 TFs をテストするを許可する 1,536 コロニー形式を採用しています。さらに、TF DNA の相互作用は一対にテスト、ことを考えるこのアプローチ (2 つの非翻訳一塩変形) など DNA 餌とは別の TFs の間の相互作用を比較することができますまたは TF バリエーション11,12。 ,14。
EY1H の試金を使用して、最大の人間と DNA を中心とした TF DNA 相互作用ネットワークに日の線虫を線引きが。特に、246 人間発生エンハンサーと 283 の TFs122,230 相互作用を同定しました。さらに、109 単一のヌクレオチド非コード バリエーション発達奇形、がん、神経疾患などの遺伝病に関連付けられている変更した TF バインディングを明らかにする eY1H のアッセイを採用しました。もっと最近、2,576 c. の elegans遺伝子プロモーターと 366 の TFs1121,714 相互作用で構成されるネットワークを記述する eY1H を使用しました。このネットワークはc. の elegans TFs の数十の機能的役割を明らかにするため尽力しました。
DNA の餌の汚れを生成、バック グラウンド レポーターの活動のレベルを評価するプロトコルがされている15,16,17は別途報告します。ここでは、1,086 人間 TFs の配列に対して任意の人間ゲノム DNA の領域を画面に使用することができます eY1H パイプラインについて述べる。一度酵母 DNA 餌ひずみが生成され、対応するプレートの上に TF 獲物配列を発見、プロトコル全体は 2 週間 (表 1) で実行できます。もっと重要なは、単一の研究者は同時に 60 餌 DNA シーケンスを選別できるようにプロトコルを並列化できます。プロトコルを示すためには、我々 は CCL15 と IL17F の 2 つのサイトカイン遺伝子のプロモーターを上映しました。さらに、eY1H 試金およびそれらの解決方法を実行する場合に発生する可能性のある問題の種類を説明するために失敗した画面からの結果を示す.
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1. 準備
2. TF 配列のスポッティング
3. eY1H 画面
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EY1H 試金から結果の分析と 3 つの主な要因を考慮すべき: DNA 餌ひずみのバック グラウンド レポーターの活動、TF DNA の相互作用、および肯定的なコロニーの数に対応するレポーターの活動の強さ。DNA の餌ひずみのバック グラウンド レポーターの活動 (すなわち、autoactivity) は、全体的な成長と TF 獲物がない場合でも、読み出しプレートの酵母コロニーの色を指します。理想的には、非 autoactive 系統表示背景白または茶色色、肯定的な相互作用のための植民地とされている大きくて青い。Autoactive DNA 餌系統はヒスチジンと X gal の存在下で DNA 餌8酵母転写活性化因子の結合に関連している可能性が高い板のすべてのコロニーのための青の色に欠けているメディアで酵母の増殖を示します。検出された TF DNA の相互作用に対応する記者活動 (すなわち、コロニーのサイズ) と青色の強度の強度親和性、酵母で TF の発現レベル、サイトとの距離をバインドの数などの多くのパラメーターに依存します。ある酵母の最小プロモーター レポーター遺伝子と DNA 餌ひず...
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ここで大きく説明ロボット eY1H 交尾スクリーニング アプローチは、以前のライブラリ スクリーニングと比較して興味や変換に基づく配列スクリーニング アプローチの DNA 領域にバインド TFs のセットを識別するためにスループットを向上します。アッセイは、TF ごとにテストしたすべての 4 つの植民地のために積極的、相互作用の 90% は同じ酵母 DNA 餌ひずみ10の独立した画面で再テストの相互作用の 90% が検出された再現性の高い eY1H によって検出された TF DNA 相互作用さらに、,12,19しますさらに重要なのは、eY1H によって検出された TF DNA の相互作用は人間レポーターの試金12,20、ひと初代細胞 (未発表結果)、およびc. の elegansノックアウト動物をテストしたときの 40...
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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。
この作品は、健康の国民の協会 [J.I.F.B. に R35-GM128625] 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 |
|---|---|---|---|
| 3-アミノ-1,2,4-トリアゾール (3AT) ~95% TLC | シグマ | A8056-100G | HIS3遺伝子の製品のための競合阻害剤 |
| アデニン硫酸塩(半硫酸塩)、二水和物 | 米国生物製剤 | A0865 | 適切な酵母成長に必要 |
| 寒天高ゲル強度-細菌学グレード | 米国国際化学 | AGHGUP | 酵母成長のための栄養培地 |
| 硫酸アンモニウム | US Biologicals | A1450 | 合成酵母培地中の窒素源 |
| D+ グルコース 無水 | US Biologicals | G3050 | 酵母の成長に必要 |
| ドロップアウトミックス マイナス His、Leu、Tryp、Uracil、アデニンリッチ w/o 酵母窒素ベース | US Biologicals | D9540-02 | 酵母成長エッジに必要な合成完全培地 |
| マルチパラメータpHメーター | Hanna Instruments | HI2020-01 | 選択的な媒体のpHを測定するには |
| フラットつまようじ 750カラット | ダイヤモンド | ペトリディッシュに酵母を縞 | |
| ガラスビーズ | ウォルター・スターン | 100C | 芝生を作るときに酵母をスプリークするには |
| グリセロール≥99% | ミリポアシグマ | G9012-1L | 冷凍酵母ストックを作るために必要ですL |
| -ヒスチジン | 米国生物製剤 | H5100 | 選択培地での酵母成長選択用 |
| L-ロイシン | 米国生物製剤 | L2020-05 | 選択培地での酵母成長選択用 |
| L-トリプトファン | シグマ | T-0254 | 選択培地Nでの酵母成長選択用 |
| 、N-ジメチルホルムアミド | シグマ | 319937-1L | X-gal溶液を作るために |
| オムニペンスエリート | ウィートン | W375030-A | シンガープレートにメディアの正確な量を分配するため |
| ペプトン、細菌学 | アメリカ国際化学 | PEBAUP | 酵母の成長に必要なタンパク質源 |
| シャーレ、150 mm x15 mm | VWR | 10753-950 | 酵母の餌を成長させるためスクリーニング |
| PlusPlates | シンガーインスツルメンツ | PLU-003 | シンガーロボットで使用する長方形の寒天プレートを作るには |
| 精密低温BOD冷蔵インキュベーター | サーモフィッシャーサイエンティフィック | PR205745R | 酵母プレートを恒温でインキュベートするには |
| RePads 1,536 ショート | シンガーインスツルメンツ | REP-005 | TF-preyアレイを移し替え、酵母を交配し、酵母を二倍体選択および読み出しプレートに移すには |
| RePads 384 short | Singer | Instruments REP-004 | TF-preyアレイを384から1,536コロニーフォーマットに移すには |
| RePads 96 long | Singer Instruments | REP-001 | TF-preyアレイをグリセロールストックから寒天プレートに移すには |
| RePads 96 short | Singer Instruments | REP-002 | TF-preyアレイを96から384コロニーフォーマットに転送するには |
| Singer HDA RoToRロボット | Singer Instruments | 酵母をハイスループットで転送するため | |
| 水酸化ナトリウム(ペレット/認定ACS) | フィッシャーS318-1 | 選択的な培地のpHを調整するため | |
| リン酸ナトリウム二塩基性七水和物 | サンタクルーズバイオテクノロジー | sc-203402C | X-gal のLacZレポーター活性に必要; |
| リン酸ナトリウム一塩基性一水和物 | Santa Cruz Biotechnology | sc-202342B | X-gal |
| ウラシル | シグマ | U0750-100G | 選択的な媒体 |
| X-gal(5-ブロモ-4-クロロ-3-インドキシル-ベータ-Dgalactopyranoside) | の酵母 | X4281C100 | β-ガラクトシダーゼはタンパク質とDNAの相互作用を検出するために無色のX-galブルーに変わります |
| 酵母抽出 | 米国生物製剤Y2010 | の成長 | |
| と繁殖のための栄養培地酵母窒素ベース(粉末)w / o AA、炭水化物、w / o AS | 米国の生物製剤 | Y2030 | 、活発な酵母の成長に必要 |
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