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방법 논문

S. cerevisiae 에 단백질 기반 상속에 대 한 높은 처리량 검열

6.1K 조회수

DOI:

10.3791/56069

2017년 8월 8일

이 논문에서

요약

이 프로토콜 기능 S. cerevisiae에 단백질 기반 상속에 대 한 화면을 높은 처리량 방법을 설명 합니다.

초록

미래 세대에 액세스할 수 있는 생물 학적 정보의 인코딩 변화 DNA 시퀀스를 통해 일반적으로 달성 된다. 수명이 긴 상속 단백질 구조 (보다는 오히려 순서)으로 인코딩된는 오래 패러다임 변화 하지만 드문으로 간주 되었습니다. 최고의 특징이 같은 후 성적인 요소는 prions, 새로운 고기의 상속 징후를 구동할 수 자가 조립 동작을가지고 있습니다. 많은 archetypal prions는 눈에 띄는 N/Q-풍부한 시퀀스 바이어스를 표시 하 고 녹말 체 접이식으로 조립. 이러한 비정상적인 기능 대부분 심사 노력 새로운 프리온 단백질 식별을 통보 했다. 그러나, 적어도 3 개의 알려진된 prions (를 포함 하 여 창립 프리온, PrPSc)이 생 화 확 적인 특성 항구 하지 않습니다. 우리는 따라서 대량 작업의 속성에 따라 단백질 기반 상속의 범위를 조사 하는 대체 방법 개발: 프리온 단백질의 과도 overexpression 증가 주파수는 그들은 자체 템플릿 구조 확보. 이 문서에서는 단백질 기반 상속을 유도 하는 효 모 ORFeome의 용량을 분석 하는 방법을 설명 합니다. 이 전략을 사용 하 여, 우리가 이전에 발견 하는 > 1% 효 모 단백질의 수명이 긴, 안정, 그리고 유전자 변이 보다는 더 빈번 하 게 발생 생물학 특성의 출현을 연료 수. 이 방법은 전체 ORFeomes 또는 특정 유전자 네트워크 또는 환경 자극에 대 한 대상된 심사 패러다임으로 높은 처리량에 사용할 수 있습니다. 앞으로 유전 스크린 수많은 발달 및 신호 경로 정의 하는 것 처럼 이러한 기술을 생물학 과정에서 단백질 기반 상속의 영향을 조사 하는 방법을 제공 합니다.

서론

생물 학적 시스템 자주 단백질 풍부에 일시적인 동요를 경험 한다. 이러한 표현 형 유기 체 또는 미래 세대의 형성에 지속적인 영향을 미칠 여부 불분명 남아 있습니다. 이 생물학의 가장 잘 알려진 인스턴스 단백질, prions, 게놈 수정 없이 상속 특성의 출현을 드라이브의 드문 클래스를 포함 합니다. 대신, 이러한 프로teinaceous 그리고 fectious 입자 고기 자기 영속적인 변화 단백질 구조1,2를 통해 전송합니다. 상속의이 유형은 치명적인 신경 퇴행 성 질병의 특이 한 상속 패턴의 원인으로 발견 되었다. 그러나, 유기 체 균 류에서 포유류3,4,5,6,7,8,,910 에 이르기....

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프로토콜

1. 초기 과식

  1. 이전에 YPD 액체(효모 추출물 10g, 펩톤 20g, 포도당 20g)에서 이전에 성장한 효모 세포(이 경우 BY4741 MAT 반수체)를 FLEXGene ORFeome 라이브러리의 원하는 후보 구성물로 형질전환(URA3 표시 중심체플라스미드 백본에서 갈락토스 유도 프로모터의 제어 하에 있는 효모 ORF), pBY01129)를 사용합니다.
  2. 오토클레이브 이쑤시개를 사용하여 이러한 변형에서 4개의 개별 콜로니를 선택하여 생물학적 복제물 역할을 합니다. 96웰 플레이트에서 150μL의 SRaffinose-URA(0.74g의 CSM-URA, 6.7g의 아미노산이 없는 효모 질소 염기, 1L당 20g의 라피노스)에서 48-72시간 동안 성장합니다. 모든 플레이트의 A1 웰에 있는 첫 번째 ORF의 콜로니, 모든 플레이트의 A2에 있는 두 번째 ORF의 콜로니를 접종합니다.
    참고: 모든 성장 단계는 달리 명시되지 않는 한 30°C 및 대기 중 CO2(407.05ppm)에서 수행됩니다.
  3. 배양액이 포화 상태(각 웰의 바닥에서 눈으로 볼 수 있는 세포)를 확인하고 액체 취급 로봇을 사용하여 각 9....

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결과

단백질 과발현은 세포 표현형을 극적으로 변화시키는 것으로 알려져 있습니다27. 실제로 초기 스크리닝 접근법을 통해, 단 10가지의 스트레스 요인만을 사용하여 효모 ORFeome 클론의 과발현으로부터 수백 가지의 새로운 표현형을 재현성 있게 회복했습니다. 그러나 위에서 설명한 분석법들을 통해, 이러한 과발현 이후에 세포가 장기적으로 안정적인 표현형을 유지하는지 여부를 평가할 수 있습니다. 이러한 상태를 유도할 수 있는 단백질 중 하나가 Psp1입니다. Psp1은 기능이 알려지지 않은 단백질로, 복제 기전의 돌연변이(예: pol alpha34)를 억제할 수 있습니다. PSP1 ORF의 과발현은 다양한 스트레스 요인에서 세포 표현형을 조절했습니다. 특히, 한 가지 표현형(염화망간 저항성)은 과발현이 중단된 후 한참이 지난 세포에서도 수백 세대 동안 유지되었습니.......

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토론

첫 번째 효 모 prions는 그들의 특이 한 고기 및 상속의 복잡 한 패턴에 의해 확인 되었다. 이러한 prions의 특성 다음 알고리즘 및 계산 도구 추가 프리온 단백질에 대 한 화면을 사용 했다. 여기서 설명 하는 방법을 반대로 실험 이며 지속적인 변화는 안정 상태 인코딩된 단백질 구조에서 만들 과도 overexpression에 의존. 그러나, "시드" 어떤 주어진된 단백질에 대 한 overexpression에 의해 프리온 어셈블리의 효율성 매우 낮은 경우에, 그 단백질이 유형의 overexpression 화면에서 거짓으로 지속적으로 나타날 것입니다. 이 문제를 해결 하려면 같은 한 수정 단백질 overexpression 미래에 대 한 2-미크론 플라스 미드를 사용 하 여 실험 것입니다. 마지막으로, 각 유발된 프리온에는 그것의 자신의 독특한 성장 고기 고 것입니다 하지 될 모든 조건에서 분석. 따라서, 다른 조건과 테스트 복용량 수 안타의 수를 제한 합니다.

중요 한 것은.......

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리가 그들의 도움으로 그들의 사려깊은 의견에 대 한 검토자가이 문서에서 사용 되는 분석 실험 개발에 대 한 Sohini Chakrabortee, 산드라 존스, 데이비드 가르시아, Bhupinder Bhullar, 아멜리아 장, 리처드 그녀와 Susan Lindquist 감사 합니다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
구아니딘 염산염시그마Cat#G3272-25G화학
망간 클로라이드시그마Cat#M8054-100G화학
에티듐 브로마이드시그마E1510화학
5-플루오로로트산시그마Cat#F5013-50MG화학
BY4741 MATa (his3Δ 1 leu2Δ 0 LYS2 met15Δ 0 ura3&델타; 0)Winston et al., 1995; Brachmann et al., 1998N/A효모 균주
BY4741 MATα (his3Δ 1 leu2Δ 0 lys2&델타; 0 MET15 ura3Δ 0)Winston et al., 1995; Brachmann et al., 1998N/A효모 균주
Hsp70 (K69M) Jarosz et al., 2014bN/A플라스미드
FLEXGene 라이브러리Hu et al., 2007N/A플라스미드 라이브러리
포도당(포도당)Fisher ScientificD16-3미디어 구성 요소
RaffinoseSigmaR0250-25G미디어 구성
요소 갈락토스Fisher ScientificBP656-500미디어 구성
요소 CSMSunrise Science1001-100미디어 구성 요소
: CSM-URASunrise Science1004-100미디어 구성
요소: CSM-LYSSunrise Science1032-100미디어 구성
요소: CSM-METSunrise Science1019-100미디어 구성
요소: CSM-LYS-METSunrise Science1035-100미디어 구성
요소: 효모 추출물Fisher ScientificBP1422-2미디어 구성 요소
펩톤연구 제품 국제P20240-5000미디어 구성 요소
bacto-peptoneBD211677미디어 구성 요소
글리세롤EMD MilliporeGX0185-2미디어 구성
요소 효모 질소 염기 (아미노산 제외)BD291920미디어 구성 요소
한천IBI ScientificIB49172매체 성분
아데닌 설페이트시그마A3159-25G매체 성분
아세트산 칼시그마P1190-500G매체 성분
우라실시그마U0750-100G매체 성분
히스티딘시그마H8000-100G매체 성분
류신시그마L8000-25G미디어 구성 요소
LysineSigmaL5501-25G미디어 구성 요소
RNase I Thermo Fisher ScientificEN0601Enzyme
biotinylated DNaseThermo Fisher ScientificAM1906Enzyme
zymolyase 100T (yeast lytic enzyme)Sunrise ScienceN0766555Enzyme
Microplate readerBioTekSynergy H1Equipment
Microplate stackerBioTekBioStack3Equipment
Plate 필러BiotTekEL406장비
액체 취급 로봇Beckman CoulterBiomek FX장비
, 륨

참고문헌

  1. Halfmann, R., Alberti, S., Lindquist, S. Prions, protein homeostasis, and phenotypic diversity. Trends Cell Biol. 20 (3), 125-133 (2010).
  2. Byers, J. S., Jarosz, D. F. Pernicious pathogens or expedient elements of inheritance: the significance of yeast prions. <....

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