이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

방법 논문

CRISPR/Cas9 유전자 인간 말라리아 기생충의 조건부 돌연변이 게 P. falciparum 에 편집

10K 조회수

DOI:

10.3791/57747

2018년 9월 18일

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

우리 glmS생성 하는 방법에 설명- 변형 체 falciparum 게놈 편집 CRISPR/Cas9를 사용 하 여 조건부 최저의 돌연변이 체를 기반으로.

초록

말라리아 병 적 상태와 사망률 전세계의 중요 한 원인입니다. 주로 열 대와 아열대 지역에 그 생활에 영향을 미치는,이 질병은 변형 체 기생충 감염에 의해 발생 합니다. 전투 말라리아에 더 효과적인 약물의 개발이 복잡 한 기생충의 생물학의 우리의 이해를 개선 하 여 가속 될 수 있다. 이 기생충의 유전자 조작; 그들의 생물학을 이해 하는 열쇠 이다 그러나, 역사적으로의 P. falciparum 게놈이 되었습니다 조작 하기 어려운. 최근, CRISPR/Cas9 게놈 편집 태그, 조건부 단백질 knockdowns의 생성 및 유전자의 삭제 쉽게 단백질에 대 한 허용 하는 말라리아 기생충에 이용 되어 있다. CRISPR/Cas9 게놈 편집 말라리아 연구의 분야를 발전을 위한 강력한 도구가 될 입증 되었습니다. 여기, 우리가 glmS생성 하는 CRISPR/Cas9 방법 설명- P. falciparum에 조건부 최저의 돌연변이 기반으로. 이 메서드는 매우 다른 종류의 유전자 조작, 단백질 태그를 포함 하 여 및 유전자 녹아웃에 적응할 수 있습니다.

서론

말라리아 속 변형 체의 protozoan 기생충에 의해 발생 하는 치명적인 질병 이다. P. falciparum, 대부분 치명적인 인간 말라리아 기생충 51세 미만의 아이 들에서 주로 년 당 약 445,000 사망자를 발생합니다. 변형 체 기생충 모기 벡터와 척추와 관련 된 복잡 한 라이프 사이클 있다. 인간은 먼저 감염 된 모기는 혈액 식사 때 감염 될. 그런 다음, 기생충 어디 그것은 성장, 발전 하 고 분할 약 1 주일 간 침공. 이 과정 후, 기생충은 어디 그들이 받을 성적 복제 적혈구 (Rbc)에 혈 류로 발표 됩니다. Rbc 내 기생충의 성장을 직접 말라리아2와 관련 된 임상 증상에 대 한 책임이 있습니다.

최근까지, 유전자 변형 P. falciparum 에의 생산 힘 드는 과정, 몇 달 동안을 했다 하 고 높은 고장율을 했다 약물 선택의 여러 라운드를 포함 했다. 이 시간이 걸리는 절차 relieson 무작위 DNA의 세대 나누기 관심 영역에 비록 그것의 게놈을 고쳐야 하는 기생충의 내 생 능력 동종 수리3,,<....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

프로토콜

P. falciparum 에의 지속적인 문화 인간의 RBCs의 사용을 요구 하 고 우리 모든 식별자의 박탈 되었고 익명 혈액의 상업적으로 구입한 단위를 활용. 제도적 검토 보드와 조지아 대학에서 Biosafety 사무실 우리의 프로토콜을 검토 하 고 우리가 실험실에서 사용 되는 모든 프로토콜을 승인 했다.

1. gRNA 시퀀스 선택

  1. CHOPCHOP (http://chopchop.cbu.uib.no/)에 고 ' Fasta 대상 '을 선택 합니다. '대상', 열려있는 독서 프레임 (ORF) 유전자의 3' 끝에서 200 기본적인 쌍 그리고 유전자의 3'-UTR의 시작에서 200 자료 쌍을 붙여 넣습니다. 아래 '에서', 'P. falciparum' 선택 (3D 7 v3.0), ' CRISPR/Cas9 ' 에서 '사용'을 선택 하 고. 다음, ' 찾을 대상 사이트 '를 클릭 합니다.
  2. 가장 효율적인 gRNA 수정의 사이트에 가장 가까이 있고 가장 적은에서 대상 사이트에 특혜를 주는 제시, 옵션에서 gRNA 시퀀스를 선택 합니다.
    참고: 때문에 그들은 즉시 업스트림의 Protospace....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

방패 돌연변이의 예가이 방법에서 사용 되는 플라스 미드의 회로도 그림 1에 나와 있습니다. Transfection 후 돌연변이 기생충을 식별 하는 방법의 예를 들어, HA-glmS 구문의 통합 검사 PCRs에서 결과 그림 2에 표시 됩니다. 복제 판의 대표 이미지 기생충의 매체의 색상 변화를 설명 하기 위해 그림 3 에 표시 됩니다. 면역 형광 분석 결과 및 서쪽 더 럽 히 실험 결과 HA 태그 glmS기능을 보여 주기 위해 그림 4 에 표시 됩니다-기생충에서 단백질의 감소를 기반으로. 그림 5 에서는 기생충 게놈 수정 가능한 돌연변이 얻을을 PCR 제품에 짧은 상 동 팔의 .......

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

토론

CRISPR/Cas9 P. falciparum 에 구현은 모두의 효율성을 증가 하 고 기생충의 게놈, 유전자 조작의 이전 방법에 비해 수정에 필요한 시간을 감소. 이 포괄적인 프로토콜 P. falciparum에 CRISPR/Cas9를 사용 하 여 조건부 돌연변이 생성에 필요한 단계를 설명 합니다. 여기 방법은 하-glmS 돌연변이의 발생을 위해 특별히 기어 드,이 전략의 다양 한 요구, 유전자, 유전자 녹아웃 그리고 점 돌연변이의 소개의 태그를 포함 하 여에 대 한 적응 될 수 있습니다.

이 프로토콜의 중요 한 초기 단계는 gRNA 시퀀스의 선택 이다. gRNA를 선택할 때에 gRNA 앉아, 그것은 얼마나 효율적 오프 대상 효과 대 한 잠재력을가지고 여부 등 고려해 야 할 몇 가지 포인트 있다. GRNA 시퀀스 수정, 200의 기본적인 쌍 이내의 사이트에 가능한 한 가까이 있어야 합니다. 이 태그를 통합 하지 않고 그들의 게놈을 해.......

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리 조지아 대학 (UGA) 생물 현미경 핵심 기술 지원 Muthugapatti Kandasamy와 호세 후안 로페즈-루비 오 pUF1 Cas9 및 pL6 플라스 미드를 공유 하기 위한 감사. 이 작품 호 재단 수상 D.W.C. 하 고 H.M.K.에 의해 지원 되었다 UGA 시작 자금 V.M., V.M., 그리고 미국 국립 보건원에 천 재단 (바 질 오 코너 스타터 학술 연구 상)의 3 월에서에서 보조금을 부여 (R00AI099156 및 R01AI130139) V.M. 하 고 (T32AI060546) H.M.K.를

....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Gene Pulser Xcell ElectroporatorBio-Rad1652660
Gene Pulser Xcell ElectroporatorBio-Rad165-2086우리는 개별 포장 된 것들을 구입
테이나트륨 Sigma-AldrichS2889-250g
DSM1Akhil Vaidya labGanesan et al. Mol. Biochem. 기생충. 2011 177:29-34
TPP 조직 배양 6 웰 플레이트MIDSCITP92006
TPP 100mm 조직 배양 접시 (12 mL 플레이트)MIDSCITP93100
TPP 조직 배양 96 웰 플레이트MIDSCITP92096
TPP 조직 배양 24 웰 플레이트MIDSCITP92024
NEBuffer 2New England Biolabs#B7002S
NEBuffer 2.1뉴잉글랜드 바이오랩#B7202S
BtgZI뉴잉글랜드 바이오랩#R0703L
SacII뉴잉글랜드 바이오랩#R0157L
HindIII-HF뉴잉글랜드 바이오랩#R3104S
Afe1뉴잉글랜드 바이오랩#R0652S
Nhe1-HF뉴잉글랜드 바이오랩스
T4 DNA 중합효소New England Biolabs#M0203S
500 mL Steritop 병 상단 필터 유닛MilliporeSCGPU10RE당신의 필요에 맞는 어떤 크기든 사용할 수 있습니다
EGTASigmaE4378-100G
KClSigma-AldrichP9333-500g
CaCl2Sigma-AldrichC7902-500g
MgCl2Sigma-AldrichM8266-100g
K2HPO4FisherP288-500
HEPESSigma-AldrichH4034-500g
pMK-U6Muralidharan Lab
pHA-glmS
pUF1-Cas9Jose-Juan Lopez-Rubio LabGhorbal et al. Nature Biotech 2014
포도당시그마-알드리치G7021-1KG
중탄산나트륨시그마-알드리치S5761-500G
피루브산나트륨시그마-알드리치P5280-100G
하이포잔틴시그마-알드리치H9636-25G
겐타마이신 시약Gibco15710-064
ThymidineSigma-AldrichT1895-1G
PL6-eGFP BSDMuralidharan Lab
Puf1-cas9 eGFP gRNAMuralidharan Lab
NucleoSpin Gel 및 PCR Clean-upMacherey-Nagel740609.250
Albumax ILife TechnologiesN/A에서 기생충이 자랄 것인지 알아내기 위해 몇 가지 배치를 시도하고 싶을 것입니다
Interstate Blood Bank, Inc이메일을 보내거나 주문을 위해 직접 전화하십시오우리는 일반적으로 O+ 혈액
3D7 기생충 라인을요청 시 사용 가능N/A
용원 국물(LB)FisherBP1426-2당신은 직접 만들 수 있습니다, 정확히 이
AmpicilinFisherBP1760-25우리는 물에 100mg/ml로 1000X 재고를 만들고 -20C
AmpicilinClonetechR050A
Anti-EF1alphaDr. Daniel Goldberg's LabWashington University in St. Louis에. 웨스턴 블로트에 대해 선호하는 로딩 컨트롤을 사용할 수 있습니다. 이것은 우리가 실험실에서 사용하는 것입니다
Rat Anti-HA Clone 3F10, monoclonalMade by Roche, sold by Sigma11867423001당신은 선호하는 anti-HA 항체
0.6 mL 튜브FisherAB0350
Fisher HealthCare* 프로토콜* Hema 3* 수동 염색 시스템(고정제+솔루션 I 및 II)Fisher22-122-911giemsa 염색
도 사용할 수 있습니다.Fisherfines 프리미엄 서리 현미경 슬라이드 - 크기: 3 x 1 in.피셔12-544-3
합니다 아세트 #R3131L해당 없음 해당 없음 최고의 인간 적혈구 사용합니다 를 사용할 필요는 없습니다. 보관합니다. 를 사용할 수 있습니다

참고문헌

  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.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

태그

Plasmodium falciparumGlmS