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방법 논문

대상

16.1K 조회수

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DOI:

10.3791/55263

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2017년 1월 26일

 , 

이 논문에서

요약

Saccharomyces cerevisiae의 내인성 위치에서 히스톤 유전자의 돌연변이를 생성하는 전략이 제시됩니다.

초록

우리는 발아 효모 세포의 히스톤 유전자에서 표적 돌연변이를 생성하기 위한 PCR 및 상동 재조합 기반 시스템을 설명합니다. 그 결과로 생성된 돌연변이 대립유전자는 내인성 유전체 부위에 존재하며 절차 후 게놈에 외인성 DNA 염기서열이 남지 않습니다. 반수체 효모 세포에서 4개의 핵심 히스톤 단백질 각각은 고도의 상동 개방 판독 프레임(ORF)을 가진 2개의 비대립형질 유전자에 의해 암호화되기 때문에 특정 히스톤 단백질을 암호화하는 두 유전자 중 하나를 특이적으로 표적으로 하는 돌연변이 유발은 문제가 될 수 있습니다. 여기에서 설명하는 전략은 상동 재조합 단계를 위해 표적 유전자의 ORF 내부가 아닌 외부에서 염기서열을 활용함으로써 이 문제를 우회합니다. 이 시스템의 또 다른 특징은 상동 재조합 단계를 주도하는 DNA의 영역이 매우 광범위해질 수 있으므로 성공적인 통합 이벤트의 가능성을 높일 수 있다는 것입니다. 이러한 특징으로 인해 이 전략은 히스톤 유전자 돌연변이 유발에 특히 적합하지만 효모 게놈에 있는 다른 유전자의 돌연변이 유발에도 적용할 수 있습니다.

서론

네 개의 핵심 히스톤 단백질 H2A, H2B, H3 및 H4는 진핵 세포 염색체의 압축, 조직 및 기능에 중심 역할을한다. 이러한 히스톤 각각 두 세트의 궁극적 뉴 클레오 (1)의 형성의 결과로, 히스톤 옥타 자체 주변 DNA의 ~ 147 염기쌍의 감쌈 지시 분자의 스풀을 형성한다. 뉴 클레오 솜은 염색체 전체 유전자 전사의 조절과 euchromatin의 형성 및 이질 같은 염색체 기반 프로세스의 다양한 활성 참가자이며, 같은 과거 수십 년에 걸쳐 집중적 연구의 초점이되어왔다. 이러한 메커니즘은 히스톤 잔류의 번역 후 변형, ATP 의존적 인 뉴 클레오 리모델링 및 ATP 독립적 인 뉴 클레오 재구성을 포함 - 메커니즘의 수는있는 뉴 클레오는 특정 프로세스의 실행을 용이하게 할 수있는 방법으로 조작 할 수있는 기술되어있다조립 / 해체 (2, 3).

신진 효모 사카로 마이 세스 세레 비지는 진핵 생물에서 히스톤 함수의 이해에 특히 강력한 모델 생물이다. 이것은 주로 도메인 eukarya 걸쳐 히스톤 단백질의 진화 적 보전의 높은 유전 생화학 실험 다양 효모의 가공성에 기인 할 수....

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프로토콜

참고 : 현장 히스톤 유전자 돌연변이에 대상에 대한 실험 전략 (그림 1에 요약) 여러 단계를 포함한다. 이러한 단계는 다음을 포함한다 : URA3 유전자 표적 히스톤 유전자 (1)의 교환, (2) 생성 및 원하는 돌연변이 (들)을 보유하는 프라이머를 사용하여 대상 히스톤 유전자의 두 부분 오버랩하는 조각에 해당하는 PCR 산물의 정제 (3 ) 두 부분 오버랩 조각의 융합 PCR은 플라스미드에 마커 (4) 전체 크기의 PCR 제품 및 백본 플라스미드 공동 변환 및 선택 (5) 화면 5-FOA 방지를위한, 통합을위한 전체 크기의 PCR 제품을 얻었다 형질 전환, (6) 5-FOA 내성 콜로니 정제 골격 플라스미드의 손실, 및 (7) 분자는 돌연변이 대립 유전자의 적절한 통합 분석으로 분석한다.

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그림 1 : 신진 효모에서 히스톤 유전자의 현장 돌연변이 유발에 대상에 대한 전....

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결과

우리는 시츄 돌연변이 전략 표적의 대표 예로서 글루탐산 (돌연변이 H3-R53E)에 아르기닌에서 위치 53에서의 치환을 보유하는 히스톤 H3 돌연변이 단백질을 표현한 hht2 대립 형질의 발생을 설명한다.

우리 HHT2 전체 ORF가 URA3 유전자 (프로토콜의 단계 1 참고)로 대체 된 균주를 생성. 이 균주 yAAD156 또한 세포가 히스티딘 영양 요 구성 될시키는 his3Δ200 대립 유전자를 항구. 프로토콜의 단계 2에 나타난 절차에 따라, 우리는 다음 HHT2 두 부분 오버랩하는 단편을 생성. 다음의 프라이머가 제 단편을 사용 하였다 : 정방향 프라이머 (OAD20) : 5 'GCGTTCATTATCGCCCAATGTG .......

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토론

반수체 S. cerevisiae의 세포에서 4 개의 핵심 히스톤 단백질의 각각에 대한 코드가 구체적으로 돌연변이 유발을위한 두 개의 유전자 중 하나를 타겟팅하려는 연구자에 대한 도전을 나타낼 수있는 두 개의 비 대립 유전자 사이의 서열 상 동성의 높은 수준. 이전에 종종 의존 상기 Delitto PERFETTO, 부위 - 특이 적 유전자 (SSG) 돌연변이 유발, 클로닝없이 PCR 기반 대립 유전자 교환 방법 5, 6, 7,뿐만 아니라 최근 효모 CRISPR 기반 기술 (15)을 포함하여, 효모 돌연변이 유발 방법을 설명 원하는 유전자 재조합 사이트 또는 수리 기계 모집 표적 유전자의 ORF 내의 서열에 적어도 부분적으로 결국 최종 돌연변이 대립 유전자를 생성한다. 한편, 우리는 여기서 .......

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공개 사항

저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

감사의 글

이 원고를 준비하는 동안 도움이 된 의견을 제시해 준 Reine Protacio에게 감사드립니다. 기금 지원에 대해 National Science Foundation(보조금 번호 1243680 및 1613754)과 Hendrix College Odyssey Program에 감사

를 표합니다.....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
1 kb DNA 사다리 (DNA 표준)New England BioLabsN3232L
Agarose SigmaA5093-100G
붕산SigmaB0394-500G
dNTP 믹스(각 10mM)ThermoFisher ScientificR0192
EDTA 용액(0.5M, pH 8.0)AmericanBioAB00502-01000
에탄올(200프루프)Fisher Scientific16-100-824
에틸렌디아민테트라아세트산이나트륨염 이수화물(EDTA)SigmaE4884-500G
리튬 아세테이트 이수화물SigmaL6883-250G
MyCycler Thermal CyclerBioRad170-9703
폴리(에틸렌 글리콜) (PEG)SigmaP3640-1KG
PrimeSTAR HS DNA 중합효소(고충실도 DNA 중합효소)  및 5x 버퍼Fisher Scientific50-443-960
연어 정액 DNA 용액ThermoFisher Scientific15632-011
Sigma 7-9 (Tris base, 분말 형태)SigmaT1378-1KG
아세트산 나트륨 삼수화물Sigma236500-500G
Supra Sieve GPG Agarose (저온 아가로스)AmericanBioAB00985-00100
Taq 중합효소 및 10x 버퍼New England BioLabsM0273X
이쑤시개Fisher ScientificS67859
Tris-HCl (1 M, pH 8.0)AmericanBioAB14043-01000
A-D(+)-효모 매체용Fisher ScientificAC170080025
한천Fisher ScientificDF0140-01-0효모 매체
펩톤Fisher ScientificDF0118-07-2YPD 매체
효모 추출물Fisher ScientificDF0127-17-9YPD 매체
4-아미노벤조산SigmaA9878-100G완전한 최소 드롭아웃 매체를 위해 
완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한AdenineSigmaA8626-100G
완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한글리신 하이드로클로라이드SigmaG2879-100G
L-AlanineSigmaA7627-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-아르기닌 모노하이드로클로라이드시그마A5131-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-Asparagine monohydrateSigmaA8381-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-아스파르트산 나트륨 소금 일수화물SigmaA6683-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-Cysteine hydrochloride monohydrateSigmaC7880-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-글루타민산 하이드로클로라이드SigmaG2128-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-GlutamineSigmaG3126-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-Histidine monohydrochloride monohydrateSigmaH8125-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-이소류신시그마I2752-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-LeucineSigmaL8000-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-Lysine monohydrochlorideSigmaL5626-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다.
L-메티오닌시그마M9625-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-PhenylalanineSigmaP2126-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 
L-ProlineSigmaP0380-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-SerineSigmaS4500-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-ThreonineSigmaT8625-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-트립토판시그마T0254-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-TyrosineSigmaT3754-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
L-ValineSigmaV0500-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 제품입니다 
myo-InositolSigmaI5125-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
UracilSigmaU0750-100G는 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 
암모늄 황산염Fisher ScientificA702-500은 완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한 것입니다 
완전한 최소 드롭아웃 매체를 위한효모 질소 기반Fisher ScientificDF0919-07-3
5-플루오로로틱산 (5-FOA)AmericanBioAB04067-00005for  5-FOA 매체
포도당 는  ;;

참고문헌

  1. Luger, K., Mader, A. W., Richmond, R. K., Sargent, D. F., Richmond, T. J. Crystal structure of the nucleosome core particle at 2.8 A resolution. Nature. 389 (6648), 251-260 (1997).
  2. Campos, E. I., Reinberg, D. Histones: annotating chromatin. Annu Rev Genet. 43, 559-599 (2009).
  3. Rand....

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