Фенотипы при делеции гена часто проявляются только тогда, когда мутация тестируется на определенном генетическом фоне или при определенных условиях окружающей среды1,2. Существуют примеры, когда для выявления скрытых функций генов требуется делеция множества генов3,4. Несмотря на потенциал для совершения важных открытий, генетические взаимодействия с участием трех или более генов остаются в значительной степени неизученными. Исчерпывающий поиск взаимодействий в мультимутантных линиях был бы непрактичен из-за огромного количества возможных комбинаций делеций. Однако изучение выбранных наборов генов, таких как группы паралогов с большей a priori вероятностью наличия общей функции, было бы информативным.
У дрожжей Saccharomyces cerevisiae нокаут генов осуществляется путем замены гена селективным маркером посредством гомологичной рекомбинации. Поскольку количество доступных маркеров ограничено, были разработаны методы удаления и повторного использования одного и того же маркера5,6,7,8,9,10. Однако последовательное внесение множественных мутаций с использованием этих методов требует много времени, так как затрачиваемое время линейно зависит от количества создаваемых делеций.
Здесь мы описываем метод «Зеленого монстра» (Green Monster) для рутинного создания множественных делеций у дрожжей11. В этом методе репортерный зеленый флуоресцентный белок (GFP), интегрированный в места делеций, используется для количественной маркировки штаммов в зависимости от количества делеций в каждом из них (Рисунок 1). Повторяющиеся циклы сортировки делеций, маркированных GFP, посредством спаривания и мейоза дрожжей в сочетании с проточным цитометрическим обогащением штаммов, несущих большее количество таких делеций, приводят к накоплению делеций в штаммах (Рисунок 2). Параллельное выполнение нескольких процессов, при этом в каждом процессе за один раунд вносится одна или более делеций, сокращает время, необходимое для конструирования штаммов.
Первым шагом является подготовка гаплоидных одиночных мутантов, называемых «ProMonsters», каждый из которых содержит GFP-репортер в делетированном локусе и один из локусов «инструментария» (toolkit) — либо Green Monster GMToolkit-a, либо GMToolkit-α в локусе can1Δ (Рисунок 3). С использованием штаммов из коллекции делеций дрожжей12 делеции, маркированные GFP, можно удобно создавать путем замены общей кассеты KanMX4, присутствующей в этих штаммах, на универсальный фрагмент GFP-URA3. Каждый GMToolkit содержит: либо специфичный для гаплоидного спаривающего типа a или α селективный маркер1, и ровно один из двух маркеров, которые при наличии обоих GMToolkit позволяют совместно проводить селекцию диплоидов.
Вторым этапом является проведение половых циклов, в ходе которых локусы делеций могут быть объединены в одной клетке за счет случайного распределения и/или мейотической рекомбинации, сопровождающих каждый цикл спаривания и споруляции.