Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Genoombrede profilering van transcriptiefactor-DNA-bindingsinteracties bij Candida albicans: een uitgebreide CUT & RUN-methode en data-analyseworkflow

3.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/63655

⸱

1 april 2022

 ,  ,  ,  ,  ,  , 

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol beschrijft een experimentele methode en data-analyse workflow voor splitsing onder doelen en afgifte met behulp van nuclease (CUT & RUN) in de menselijke schimmelpathogeen Candida albicans.

Samenvatting

Regulerende transcriptiefactoren beheersen veel belangrijke biologische processen, waaronder cellulaire differentiatie, reacties op omgevingsverstoringen en -spanningen en gastheer-pathogeeninteracties. Het bepalen van de genoombrede binding van regulerende transcriptiefactoren aan DNA is essentieel om de functie van transcriptiefactoren in deze vaak complexe biologische processen te begrijpen. Splitsing onder doelen en afgifte met behulp van nuclease (CUT & RUN) is een moderne methode voor genoombrede mapping van in vivo eiwit-DNA-bindingsinteracties die een aantrekkelijk alternatief is voor de traditionele en veel gebruikte chromatine-immunoprecipitatie gevolgd door sequencing (ChIP-seq) -methode. CUT&RUN is geschikt voor een experimentele opstelling met een hogere doorvoer en heeft een aanzienlijk hoger dynamisch bereik met lagere sequencingkosten per monster dan ChIP-seq. Hier worden een uitgebreid CUT&RUN-protocol en bijbehorende data-analyseworkflow beschreven die is toegesneden op genoombrede analyse van transcriptiefactor-DNA-bindingsinteracties in de menselijke schimmelpathogeen Candida albicans . Dit gedetailleerde protocol omvat alle noodzakelijke experimentele procedures, van epitoop tagging van transcriptiefactorcoderende genen tot bibliotheekvoorbereiding voor sequencing; daarnaast bevat het een aangepaste computationele workflow voor CUT & RUN-gegevensanalyse.

Inleiding

Candida albicans is een klinisch relevante, polymorfe menselijke schimmelpathogeen die bestaat in een verscheidenheid aan verschillende groeiwijzen, zoals de planktonische (vrij zwevende) groeiwijze en als gemeenschappen van strak gehechte cellen beschermd door een extracellulaire matrix, bekend als de biofilmmodus van groei 1,2,3. Net als bij andere ontwikkelings- en cellulaire processen is biofilmontwikkeling een belangrijke C. albicans virulentie eigenschap waarvan bekend is dat deze op transcriptioneel niveau wordt gecontroleerd door regulerende transcri....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Epitoop Tagging van C. albicans stammen

  1. Upload het gen van belang, samen met zijn 1 kb stroomopwaartse en stroomafwaartse flankerende sequenties, van de Candida Genome Database naar de primer-ontwerptool (zie de tabel met materialen). Ontwerp een geleidings-RNA (gRNA) door 50 bp stroomopwaarts en stroomafwaarts van het stopcodon te markeren en klik op het gRNA-selectiegereedschap aan de rechterkant. Selecteer Ontwerp- en analysehandleidingen. Gebruik het Ca22 (Candida albicans SC5314 Assembly 22 (diploïde)) genoom en een NGG (SpCas9, 3' side) protospacer adjacen....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Dit robuuste CUT&RUN-protocol werd aangepast en geoptimaliseerd voor het onderzoeken van de genoombrede lokalisatie van specifieke TF's in C. albicans biofilms en planktonculturen (zie figuur 2 voor een overzicht van de experimentele aanpak). Een grondige pijplijn voor gegevensanalyse is ook inbegrepen om de analyse van de resulterende CUT & RUN-sequencinggegevens te vergemakkelijken en vereist dat gebruikers minimale expertise hebben in codering of bio-informatica (zie

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Dit protocol presenteert een uitgebreide experimentele en computationele pijplijn voor genoombrede lokalisatie van regulerende TF's in C. albicans. Het is ontworpen om zeer toegankelijk te zijn voor iedereen met standaard microbiologie en moleculaire biologie training. Door gebruik te maken van het hoge dynamische bereik en de lage sample input vereisten van de CUT&RUN assay en het opnemen van optimalisaties voor de lokalisatie van TF-DNA binding interacties in C. albicans biofilm en planktonic culturen.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Clarissa J. Nobile is medeoprichter van BioSynesis, Inc., een bedrijf dat diagnostiek en therapieën ontwikkelt voor biofilminfecties.

Dankbetuigingen

We bedanken alle voormalige en huidige leden van de laboratoria Nobile en Hernday voor feedback op het manuscript. Dit werk werd ondersteund door de National Institutes of Health (NIH) National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) award nummer R35GM124594 en door de familie Kamangar in de vorm van een begiftigde leerstoel aan C.J.N. Dit werk werd ook ondersteund door het NIH National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) awardnummer R15AI137975 aan A.D.H.C.L.E. werd ondersteund door het NIH National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIDCR) fellowshipnummer F31DE028488. De inhoud is de exclusieve verantwoordelijkheid van de auteurs ....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
0.22 μm filterMillipore SigmaSLGPM33RS
0.65 mL low-adhesion tubesVWR490003-190
1 M CaCl2Fisher Scientific50-152-341
1 M PIPESFisher ScientificAAJ61224AK
12-well untreated cell culture platesCorning351143
2-mercaptoethanolSigma-Aldrich60-24-2
2% DigitoninFisher ScientificCHR103MI
50 mL conical tubesVWR89039-658
5x phusion HF bufferFisher ScientificF530SItem deel van de Phusion high fidelity DNA polymerase; verwezen naar in de tekst als "DNA polymerase buffer"
AgarCriterionC5001
Agencourt AMPure XP magnetic beadsBeckman CoulterA63880
Agilent BioanalyzerAgilentG2939BAVerwezen naar in de tekst als "capillary electrophoresis instrument"; gebruikersafhankelijk
Amplitube PCR reaction strips with attached caps, Simport ScientificVWR89133-910
Bacto peptoneBD Biosciences211677
Benchling primer design toolBenchlinghttps://www.benchling.com/molecular-biology/; Verwezen naar in de tekst als "the primer design tool"
BetaineFisher ScientificAAJ77507AB
Calcofluor white stainSigma-Aldrich18909-100ML-F
Candida Genome Databasehttp://www.candidagenome.org/
Concanavalin A (ConA) conjugated paramagnetic beadsPolysciences 86057-3
Conda softwarehttps://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html
curl toolhttp://www.candidagenome.org/download/sequence/C_albicans_SC5314/Assembly21/current/C_albicans_SC5314_A21_current_
chromosomes.fasta.gz
CUTANA ChIC/CUT&RUN kitEpicypher14-1048Verwezen naar in de tekst als "the CUT&RUN kit"
Deoxynucleotide (dNTP) solution mix (10 mM)New England BiolabsN0447S
Dextrose (D-glucose)Fisher ScientificD163
Difco D-mannitol BD Biosciences217020
Disposable cuvettesFisher Scientific14-955-127
Disposable transfer pipetsFisher Scientific13-711-20
DNA Gel Loading Dye (6x)Fisher ScientificR0611
DreamTaq green DNA polymeraseFisher ScientificEP0713Verwezen naar in de tekst als "cPCR DNA polymerase"
DreamTaq green DNA polymerase bufferFisher ScientificEP0713Item deel van de DreamTaq green DNA polymerase; verwezen naar in de tekst als "cPCR DNA polymerase buffer"
E. coli spike-in DNAEpicypher18-1401
ELMI Microplate incubatorELMITRMS-04Verwezen naar in de tekst als "microplate incubator"
End Prep Enzyme MixItem deel van de NEBNext Ultra II DNA Library Prep kit
End Prep Reaction BufferItem deel van de NEBNext Ultra II DNA Library Prep kit
Ethanol 200 proofVWR89125-170
FastDigest MssIFisher ScientificFD1344Verwezen naar in de tekst als "restriction enzyme"
FastDigest MssI BufferFisher ScientificFD1344Item deel van de FastDigest MssI kit; verwezen naar in de tekst als "restriction enzyme buffer"
Ficoll 400Fisher BioReagentsBP525-25
Fluorescence microscopeGebruikersafhankelijk
Gel electrophoresis apparatusGebruikersafhankelijk
GeneRuler low range DNA ladderFisher ScientificFERSM1192
GitBash workflowhttps://gitforwindows.org/
GitHub source codehttps://github.com/akshayparopkari/cut_run_analysis
HEPES-KOH pH 7.5Boston BioProductsBBH-75-K
High-speed centrifugeGebruikersafhankelijk
IsopropanolSigma-AldrichPX1830-4
Lens paperVWR52846-001
Ligation EnhancerItem deel van de NEBNext Ultra II DNA Library Prep kit
Lithium acetate dihydrateMP Biomedicals215525683
Living Colors Full-Length GFP polyclonal antibodyTakara632592Gebruikersafhankelijk
MACS2https://pypi.org/project/MACS2/
Magnetic separation rack, 0.2 mL tubesEpicypher10-0008
Magnetic separation rack, 1.5 mL tubesFisher ScientificMR02
MgCl2Sigma-AldrichM8266
Microcentrifuge tubes 1.5 mLFisher Scientific05-408-129
Microplate and cuvette spectrophotometerBioTekEPOCH2TCVerwezen naar in de tekst als "spectrophotometer"; gebruikersafhankelijk
MochiViewhttp://www.johnsonlab.ucsf.edu/mochiview-downloads
MOPSSigma-AldrichM3183
NaClVWR470302-522
NaOHFisher ScientificS318-500
NCBI GEOhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/
NEBNext Adaptor for IlluminaItem deel van de NEBNext Multiplex Oligos for Illumina (Index Primers Set 1); verwezen naar in de tekst als "Adapter"
NEBNext Index X Primer for IlluminaItem deel van de NEBNext Multiplex Oligos for Illumina (Index Primers Set 1); verwezen naar in de tek

Referenties

  1. Gulati, M., Nobile, C. J. Candida albicans biofilms: development, regulation, and molecular mechanisms. Microbes and Infection. 18 (5), 310-321 (2016).
  2. Lohse, M. B., Gulati, M., Johnson, A. D., Nobile, C. J. Development and regula....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

CUT and Runbinding van transcriptiefactoreneiwit-DNA-interactiesepitope-taggingbibliotheekpreparatiefluorescentiemicroscopiebiofilmvorming