Opisujemy strategię, jak używać próbek RNA z niepotwierdzonych próbek ostryg pacyficznych i oceniamy materiał genetyczny przez porównanie z publicznie dostępnymi danymi genomu w celu wygenerowania wirtualnie zsekwencjonowanej biblioteki cDNA.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Opisujemy strategię, jak używać próbek RNA z niepotwierdzonych próbek ostryg pacyficznych i oceniamy materiał genetyczny przez porównanie z publicznie dostępnymi danymi genomu w celu wygenerowania wirtualnie zsekwencjonowanej biblioteki cDNA.
Dostęp do materiału biologicznego gatunków referencyjnych, które były wcześniej wykorzystywane w kluczowych eksperymentach, takich jak rozwój nowych linii komórkowych lub projekty sekwencjonowania genomu, są często trudne do zapewnienia dla dalszych badań lub stron trzecich ze względu na konsumpcyjny charakter próbek. Chociaż obecnie są szeroko rozpowszechnione na wybrzeżach Pacyfiku w Azji, Australii i Ameryce Północnej, poszczególne okazy ostryg pacyficznych są genetycznie dość zróżnicowane i dlatego nie nadają się bezpośrednio jako materiał wyjściowy dla bibliotek genów. W tym artykule demonstrujemy wykorzystanie niereferencyjnych próbek ostryg pacyficznych uzyskanych z regionalnych rynków owoców morza do generowania bibliotek cDNA. Biblioteki te zostały następnie porównane z publicznie dostępnym genomem ostryg, a najbliższa powiązana biblioteka została wybrana przy użyciu mitochondrialnych genów referencyjnych podjednostki I oksydazy cytochromu C (COX1) i dehydrogenazy NADH (ND). Przydatność wygenerowanej biblioteki cDNA wykazano również poprzez klonowanie i ekspresję dwóch genów kodujących enzymy dehydrogenazę kwasu glukuronowego UDP (UGD) i syntazę UDP-ksylozy (UXS), które są odpowiedzialne za biosyntezę UDP-ksylozy z UDP-glukozy.
Pozyskanie żywego materiału biologicznego może być wyzwaniem ze względu na długie terminy dostaw, przedsiębiorcze uzasadnienie lub przepisy celne specyficzne dla danego kraju. Alternatywnie, wymagany materiał biologiczny może być również pobrany z fenotypowo identycznych próbek. Próbki te mogą się jednak znacznie różnić na poziomie genotypu, w związku z czym porównania z przechowywanymi cyfrowo genomami referencyjnymi tego samego gatunku są często trudne lub nawet daremne ze względu na niezgodność nowo pozyskanego materiału z istniejącymi metodami amplifikacji DNA. Sekwencjonowanie wysoce konserwatywnych genów poszczególnych próbek jest szeroko stosowanym i potężnym narzędziem do identyfikacji gatunków1, takich jak konserwatywne geny mitochondrialne, które są często używane jako geny referencyjne do oceny jakości bibliotek cDNA2,3,4,5,6. Podstawowym uzasadnieniem przedstawionej metody jest to, że wysoka zachowalność sekwencji genów mitochondrialnych w pojedynczych anonimowych próbkach ostryg w porównaniu z odpowiadającymi im sekwencjami genomu referencyjnego wskazuje, że inne geny mogą również wykazywać niski poziom rozbieżności, biorąc pod uwagę ogólnie szybsze tempo ewolucji mitochondrialnego DNA w stosunku do DNA jądrowego7, co pozwala na amplifikację i izolację szerokiego zakresu genów istotnych z naukowego i przemysłowego punktu widzenia poprzez proste wykorzystanie publicznie dostępnych danych sekwencjonowania jako punktu odniesienia.
Ogólnym celem opisanej tutaj metody jest przedstawienie zoptymalizowanego przepływu pracy do generowania wirtualnie zsekwencjonowanej biblioteki cDNA ostryg, która może być użyta jako matryca DNA do klonowania genów ostryg. W sekwencjonowaniu wirtualnym sekwencjonowanie genomu de novo jest obchodzone; zamiast tego znana, przechowywana cyfrowo sekwencja referencyjna jest wykorzystywana bezpośrednio do wykorzystania lub zaprojektowania starterów do produkcji cDNA, które ostatecznie będą stanowić bibliotekę (lub zostaną dodane do wcześniej istniejącej). Celem jest stworzenie konwergentnej biblioteki cDNA, co oznacza, że podobieństwa między wygenerowanymi sekwencjami cDNA a sekwencją referencyjną można uszeregować od niskiej do wysokiej rozbieżności. Kluczową zaletą stosowania podjednostki 1 oksydazy cytochromu C (COX1) i dehydrogenazy NADH (ND) jako genów referencyjnych jest to, że nawet wysoce rozłączne geograficznie próbki ostryg mogą być profilowane ze względu na wysoką konserwację tych genów mitochondrialnych. Po sprawdzeniu podejścia za pomocą tych dobrze znanych markerów, demonstrujemy jego zastosowanie do dwóch kandydatów na enzymy, które biorą udział w biosyntezie nukleotydów cukrowych i mogą mieć znaczenie przemysłowe8,9,10. Potencjał biotechnologiczny ostryg pacyficznych jest wciąż niezbadany. Dlatego uważamy, że ta zbieżna metoda przygotowania wirtualnie zsekwencjonowanej biblioteki cDNA będzie również odpowiednia dla niewyspecjalizowanych badaczy, którzy chcą wygenerować cDNA z tego odpowiedniego materiału biologicznego.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Przegląd schematu jest pokazany w Rysunek 1.
1. Pobieranie próbek
2. Izolacja RNA przez ekstrakcję tiocyjanianem guanidyny i fenolem
3. Generowanie biblioteki cDNA przez odwrotną transkrypcję
4. Amplifikacja i oczyszczanie genów mitochondrialnych
5. Sekwencjonowanie i porównywanie genów mitochondrialnych
6. Zastosowanie biblioteki cDNA do klonowania genów MgUGD i MgUXS
7. Testy ekspresji i aktywności MgUGD i MgUXS
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rysunek 1 przedstawia schematyczny przegląd opisanego sposobu przygotowania konwergentnej biblioteki cDNA pochodzącej od osobników ostrygi pacyficznej. Rysunek 2 przedstawia sekwencje genów COX1 i ND od odlegle spokrewnionego okazu ostrygi o wysokim stopniu dywergencji w stosunku do sekwencji genów COX1 i ND materiału referencyjnego. Rysunek 3 przedstawia sekwencje genów COX1 i ND od blisko spokrewnionego okazu ostrygi o niskim stop...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawiony protokół pozwala na identyfikację genetyczną niereferencyjnych okazów ostryg o podobnym fenotypie pochodzących z regionalnych targów owoców morza poprzez porównanie genów COX1 i ND z publicznie dostępną bazą danych genomu DNA ostryg. Znaczenie tej metody polega na jej prostocie, ponieważ do oceny wirtualnej biblioteki cDNA potrzebna jest tylko jedna reakcja PCR. Dwa konserwatywne mitochondrialne geny COX1 i ND amplifikowano z biblioteki cDNA, która została wygenerowana przez odwrotną transkrypcję ekstraktów...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była częściowo wspierana przez Chińską Fundację Nauk Przyrodniczych (granty o numerach 31471703, A0201300537 i 31671854 dla J.V. i L.L., granty o numerze 31470435 dla G.Y.) oraz Plan 100 Zagranicznych Talentów (grant numer JSB2014012 dla J.V.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Chemicals: | |||
| 1% Triton X-100 | Solarbio | 9002-93-1 | *Możliwe alternatywne dystrybutory: |
| kwas 2,5-dihydroksybenzoesowy | Alfa Aesar | 490-79-9 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| acetonitryl | Merck | 75-05-8 | *Możliwe alternatywne dystrybutory: |
| Agaroza dla biologia molekularna | Biowest Chemicals | 111860 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Ampicilin | Solarbio | 69-52-3 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Chloroform | Lingfeng, Szanghaj | 67-66-3 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| DEPC woda Thermo | Scientific | R0601 | |
| Etanol | Jinhuada, Kanton | 64-17-5 | *Możliwe alternatywne dystrybutory: |
| odczynnik tiocyjanianowo-fenolowy Guanidinium | Odczynnik Invitrogen | 15596018 | TRIzol |
| Imidazole | Energy Chemical | 288-32-4 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Alkohol izopropylowy | Nanjing Odczynnik chemiczny | 67-63-0 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Izopropyl β- D-tiogalaktopiranozyd | Solarbio | 367-93-1 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Kanamycin | Solarbio | 25389-94-0 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| LB Agar | Thermo Fisher | 22700025 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| LB Broth | Thermo Fisher | 10855021 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Metanol | Jinhuada, Kanton | 67-56-1 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| MgCl2 hexahydrate | Xilong Huagong | 7791-18-6 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| NaCl | Xilong Huagong | 7647-14-5 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| NAD+ | Due Biotech | 53-84-9 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Fluorek fenylo-metylosulfonylu | Macklin | 329-98-6 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Tris | Solarbio | 77-86-1 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| UDP-glucose | Wuhu Nuowei Chemicals | 28053-08-9 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Kwas glukuronowy UDP | SIGMA | 63700-19-6 | *Możliwe |
| alternatywne dystrybutoryNarzędzia/Przyrządy: | |||
| spektrometr masowy MALDI-TOF | Bruker | Autoflex | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Grzejnik z metalowym blokiem | Long Yang Scientific Instruments | Wytrząsarka termiczna HB20 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| Termocykler PCR | Hema | 9600 | *Możliwe |
| alternatywne dystrybutory< silny> enzym i zestawy: < / strong> | |||
| 10 razy; Bufor do podwiązywania | Thermo Scientific | B69 | *Alternatywne dystrybutory możliwe |
| 5 i razy; Bufor PrimeSTAR | Takara | 9158A | |
| Fosfataza alkaliczna | ThermoFisher FastAP | EF0654 | *Możliwe alternatywne dystrybutory: |
| COX forward primer | Genscript | ATGTCAACAAATCATTTAGACATTG | |
| COX reverse primer | Genscript | ACTTGACCAAAAAACATAAGACATG | |
| Cutsmart Buffer | NEB | B7204S | *Alternatywny możliwe dystrybutory |
| dNTP mix | Invitrogen | 18427088 | |
| MgUGD forward primer | Genscript | ACATATGACCCTGTCCAAGATCTGTTGT | |
| MgUGD reverse primer | Genscript | ACTCGAGACTCTGTGAGGGGGTGGAG | |
| MgUXS forward primer | Genscript | CCATATGGCAGAATCCTCACAATCAACACC | |
| MgUXS reverse primer | Genscript | ACTCGAGCACATTTTTGAATTTGCAGACGT | |
| ND forward primer | Genscript | ATGAGATGGCAATTATTTTTTAAT | |
| ND reverse primer | Genscript | ATGTATTTTGGAAAAATCTCCAC | |
| PCR Cleanup Kit | AxyGen | AP-PCR-250 | *Możliwe alternatywne dystrybutory |
| pET-30a(+) vector | Merck Millipore | 69909 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.