Примечание: Экспериментальная стратегия направлена на месте гена гистона мутагенеза включает в себя несколько этапов (показаны на рисунке 1). Эти шаги включают в себя: (1) замена гена мишени гистона с геном URA3, (2) Производство и очистка продуктов ПЦР , соответствующих двум частично перекрывающихся фрагментов гена гистона – мишени с использованием праймеров , несущих желаемую мутацию (и), (3 ) Fusion ПЦР из двух частично перекрывающихся фрагментов, чтобы получить полный размер PCR продуктов для интеграции, (4) совместное преобразование полного размера продуктов ПЦР и магистральную плазмидой, и выделение для маркера на плазмиде, (5) экран для 5-FOA-резистентный трансформанты, (6) Очистка 5-FOA-устойчивых колоний и потере основной цепи плазмиды, и (7) Молекулярные анализы для анализа для правильной интеграции мутантного аллеля. <sЧонг> Рисунок 1: Обзор Стратегии Targeted на месте мутагенеза гистонов генов у почкующихся дрожжей. В этом примере целевой ген HHT2, но и любой другой ген корового гистона также может быть мутагенезу с помощью этой стратегии. (A) гаплоидных клетки дрожжей питают два гистона H3-кодирующие гены (HHT1 и HHT2) и два гистонов генов H4-кодировщика (HHF1 и HHF2) , расположенные , как показано на рисунке (гены HHT1 и HHF1 расположены на хромосоме II и HHT2 и гены HHF2 расположены на хромосоме XIV – в каждом случае, стрелки указывают направление транскрипции). На первом этапе процедуры ORF гена HHT2 заменен геном URA3, что приводит к деформации hht2Δ :: URA3. (В) В части 1 дикого типа копию гена HHT2 из геномной ДНК образца используют в качестве матрицы для двух ПЦР – реакций к родамт.е два частично перекрывающихся фрагментов гена. Обратный праймер для первой реакции включает в себя один или более несовпадающих нуклеотида (помеченные красным кружком), которые соответствуют желаемой мутации (ы), которые будут введены в геном. Прямой праймер для второй реакции имеет эквивалентное несоответствие в обратной дополнительной конфигурации (также обозначенной красным кружком). Два ПЦР – продукты , образующиеся в части 1 (продукции А и Б), затем используются в качестве шаблонов для слитого ПЦР с использованием двух праймеров , которые отжигаются к продуктам а и Ь в моде , показанные в части 2. Это приводит к генерации полноразмерного ПЦР продукты (продукт C в части 3) , несущие требуемую мутацию (и). (C) hht2Δ :: URA3 штамм затем совместно трансформировали полноразмерных продуктов ПЦР и позвоночника плазмиды (а HIS3- отмеченные плазмиды в данном примере), и клетки отбирают на присутствие плазмиды (на средах , не имеющих часistidine в данном примере). Трансформанты затем подвергают скринингу на 5-FOA сопротивления – резистентные клетки являются кандидатами для претерпев гомологичной рекомбинацию , ведущей к интеграции продукта ПЦР и иссечение гена URA3, как показано на рисунке. Последующейпотерей магистральную плазмиды митотического деления клеток приводит к конечной требуемой гистона мутантного штамма. Мы обнаружили , что выбор магистральную плазмиды с последующим скринингом для сопротивления приводит к 5-FOA , в гораздо более высокой частоте выявления правильных событий интеграции , по сравнению с прямого выбора на 5-FOA , скребков, которые в основном определяет клетки, которые приобрели спонтанные URA3 мутации. (Эта цифра была изменена со ссылкой 14). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. 1. Замена целевого гена гистона с URA3Ген Выполните стандартную ПЦР-опосредованного нарушения гена один шаг , заменяющего ORF гена гистона – мишени с геном URA3 8, 9. Примечание: Использование дрожжевых клеток , несущих ura3Δ0 рекомендуется как эта мутация удаляет весь эндогенный URA3 ORF, избегая таким образом интеграции продукта ПЦР в URA3 локусе 8. В качестве альтернативы, ген URA3 Lactis К. могут быть эффективно использованы для генерации замены гистона в любом ura3 фоне , как это функциональный в S.cerevisiae , но имеет лишь частичную гомологию последовательности с геном URA3 S.cerevisiae , . Штамм должен также быть ауксотрофная, по крайней мере, одно соединение, которое позволит для выбора основной цепи плазмиды в эксперименте трансформации (этап 4 настоящего Протокола). Этот шаг не является необходимым , если цель гистонов geneΔ :: URA3Штамм уже доступен. 2. Формирование и очистка продуктов ПЦР, соответствующие двум частично перекрывающихся фрагментов из целевых Гистона гена с использованием праймеров, несущих желаемую мутацию (и) Создание продуктов PCR , соответствующие двум частично перекрывающихся фрагментов гена мишени гистонов. Приготовьте две реакции ПЦР следующим образом: Для создания продуктов ПЦР , соответствующие первой половине гена (продукт А на рисунке 1В), установить следующие реакции: 1 мкл матричной ДНК, 5 μl10 мкМ вперед праймера, 5 μl10 мкМ обратного праймера, 0,5 мкл (1,25 U) термостабильный ДНК – полимеразы, 10 мкл 5х буфера ДНК – полимеразы, 5 мкл дНТФ смесь (2 мМ каждого), и 23,5 мкл дН 2 O. Примечание: ДНК-матрицы могут быть геномной ДНК, полученный из штамма дикого типа для мишени данного гена гистона изолированы с использованием стандартных продуры 10. Для учета различий в концентрации ДНК и уровень примесей в различных геномных препаратов, рекомендуется , чтобы оптимизировать реакции с использованием либо неразбавленный ДНК или различных разведений геномных препаратов (например, 1:10 и 1: 100). Прямой праймер должен отжечь в области выше по течению от гена-мишени. Обратный праймер должен отжигать в ORF, быть ~ 40 нуклеотидов в длину, и содержит требуемую мутацию () где – то в середине его (см Фигура 1В-1 и репрезентативные результаты раздел примеров). Использование ДНК-полимеразы высокой точности рекомендуется для того, чтобы снизить частоту нежелательных мутаций в процессе синтеза продуктов ПЦР. Для генерирования ПЦР – продуктов , соответствующих второй половине гена (продукт Б на рисунке 1В), установить реакцию , как указано в 2.1.1.1 , но с различными праймерами. Примечание: Передняя ПОИМер должна отжечь в ORF, будет ~ 40 нуклеотидов в длину, и содержат требуемую мутацию (ы) где-то в середине. Следует отметить, что мутации (ов) в этом примере является обратным комплементом мутации (ов) в обратного праймера на этапе 2.1.1.1. Обратный праймер должен отжечь в области ниже по течению гена – мишени (см Фигура 1В-1 и репрезентативные результаты раздел примеров). Поместите реакции в амплификатор со следующими параметрами: 94 ° С 30 сек; 30 циклов следующих параметров: 98 ° С 10 сек, 60 ° C 5 сек, 72 ° С 1,5 мин; и 72 ° С 10 мин. Примечание: Оптимизация параметров ПЦР может потребоваться для определенных наборов праймеров и целевого гена гистона. Выполнить 20 – 50 мкл материала от ПЦР-реакций, на 0,9% с низкой температурой плавления агарозном геле в 89 мМ Трис-основание, 89 мМ борной кислоты, 2,5 мМ ЭДТА (КЭ) буфера. Вырезать агарозном секции геля, содержащего пр ПЦРoducts из геля, используя чистую скальпель или лезвие бритвы и передавать друг к 1,5 мл трубки микроцентрифужных. Храните агарозном разделы, содержащие продукты ПЦР при температуре от -20 ° С до готовности к использованию. 3. Fusion ПЦР из двух частично перекрывающихся фрагментов, чтобы получить полный Размер продуктов ПЦР для интеграции Подготовьте шаблон для ПЦР – реакций Melt агарозном секции геля из шага 2.3 путем размещения микроцентрифужных труб в блок набора тепла при 65 ° С в течение 5 мин (или до полного расплавления). Вихревые трубки каждые 1 – 2 мин, чтобы облегчить процесс плавления. Передача определенное количество расплавленную агарозу из каждого образца (например, 50 мкл каждой, в общей сложности на 100 мкл) в одну пробирку микроцентрифужных и перемешать встряхиванием. Используйте это в качестве матрицы в ПЦР-реакций термоядерного синтеза. Поместите трубку при -20 ° С до готовности к использованию. Amplify большое количество полный размер ПЦР – продукта (продукт сна фиг.1В) Установить шесть реакции ПЦР, каждый из которых имеет следующие компоненты: 2 мкл матрицы ДНК, 10 мкл 10 мкМ прямого праймера, 10 мкл 10 мкМ обратного праймера, 1 мкл (2,5 U) термостабильной ДНК-полимеразы, 20 мкл 5х буфера ДНК полимеразы, 10 мкл дНТФ смесь (2 мМ каждого), и 47 мкл дН 2 O. Примечание: Число реакций могут быть изменены в зависимости от эффективности ПЦР. ДНК-матрицы (см раздел 3.1.2) должен быть нагрет до 65 ° С, пока не расплавится, смешивали при помощи вортекса и добавили в прошлом к реакционной смеси для ПЦР. После добавления, аккуратно перемешать, но тщательно пипеткой решение вверх и вниз несколько раз. Для учета различий в концентрации ДНК в различных образцах, рекомендуется сначала оптимизировать реакции с использованием либо неразбавленный шаблона или различных разведений шаблона (например, 1:10 и 1: 100). Два праймера использовали следует прокалить на двух частично перекрывающихся фрагментов гена-мишени, как больнойustrated на рисунке 1В-2 и должны быть сконструированы таким образом, чтобы конечные продукты ПЦР будут иметь по крайней мере 40 пар оснований , по обе стороны , гомологичных областей , фланкирующих URA3 ORF , который будет управлять стадии гомологичной рекомбинации (см репрезентативные результаты раздел примеров). Использование ДНК-полимеразы высокой точности рекомендуется для того, чтобы снизить частоту нежелательных мутаций в процессе синтеза продуктов ПЦР. Поместите пробирки в амплификатор со следующими параметрами: 94 ° С 30 сек; 30 циклов следующих параметров: 98 ° С 10 сек, 50 ° С 15 сек, 72 ° С 1,5 мин; и 72 ° С 10 мин. Примечание: Оптимизация параметров ПЦР может потребоваться для определенных наборов праймеров и целевой ген гистона. 4. Совместное преобразование Full Size продуктов ПЦР и Backbone плазмиды, и выбор для маркера на плазмиды Концентрация продуктов ПЦР Объединяют SРеакции ПЦР IX (600 мкл всего), начиная с шага 3.2.2 в одну пробирку микроцентрифужных и перемешать встряхиванием. Разделите образец на три 200 мкл аликвоты в микроцентрифужных пробирках. Осадить ДНК в каждую пробирку, добавляя 20 мкл 3 М ацетата натрия (рН 5,2) и 550 мкл 100% -ного этанола. Смешайте раствор тщательно и место на льду в течение не менее 15 мин. Сбор ДНК центрифугированием при ~ 14000 мкг в течение 10 мин, промыть осадок 200 мкл 70% этанола, и воздух сухой. Ресуспендируют каждый ДНК гранул в 25 мкл дН 2 O, и объединить в одну трубу (в общей сложности 75 мкл). Дрожжи котрансформации Приготовьте 10 мл ночной культуры штамма генерируемой в разделе 1 , в дрожжевой экстракт пептон в Декстроза (YPD) жидкая среда 11. На следующее утро, инокуляции 400 мл YPD жидкой среды с 8 мл насыщенного ночной культуры и инкубировать при встряхиваниипри 30 ° С в течение 4 – 5 ч, чтобы клетки ввести логарифмической фазе роста. Собирают клетки центрифугированием при ~ 3,220 мкг в течение 10 мин, отбрасывать жидкую среду, и клетки вновь суспендируют в 1 объеме 10 мМ Трис-HCl (рН 8,0), 1 мМ ЭДТА, 0,1 М раствор ацетата лития (ТЭ / LiAc) , Собирают клетки центрифугированием при ~ 3,220 мкг в течение 10 мин, и выбросить TE / LiAc. Ресуспендируют клеток в 1 мл ТЕ / LiAc. Установить следующие реакции коктейлем в микроцентрифужных трубки: 800 мкл клеток из стадии 4.2.5, 40 мкл кипяченой ДНК спермы / мл лосося 10 мг, в общей сложности 12,5 мкг плазмидной ДНК позвоночника, и 75 мкл концентрированного продукта ПЦР со стадии 4.1.3. Примечание: ДНК спермы лосося должна быть кипятили в течение 5 мин и помещали на лед в течение не менее 5 мин перед использованием в реакции. Общий объем магистральная плазмидной ДНК добавленной должна быть сведена к минимуму (~ 80 мкл или меньше). См репрезентативные результаты раздел для примера позвоночника плазмыЯ бы. Смешайте коктейль трубку тщательно и равномерно аликвоты в восьми микропробирок (трубки 1 – 8). Настройте следующие две трубки реакции преобразования управления: Труба 9 (без контроля ПЦР-продукт): 100 мкл клеток от этапа 4.2.5, 5 мкл вареного ДНК / мл спермы лосося 10 мг (кипятили в течение 5 мин; смотри стадию 4.2.6 Примечание), в общей сложности 1,56 мкг магистральная плазмидной ДНК и ПЦР-продукт не добавляют. Трубка 10 (не контрольную ДНК): 100 мкл клеток от этапа 4.2.5 5 мкл кипяченого ДНК спермы лосося 10 мг / мл (этап 4.2.6 Примечание), без добавления ДНК позвоночник плазмида, и никакой продукт ПЦР не было добавлено. Смешайте обе трубки мягко, но тщательно пипетированием вверх и вниз несколько раз. Выдержите десять труб при температуре 30 ° С в течение 30 мин. В каждую пробирку добавляют 1,2 мл 40% полиэтиленгликоля (ПЭГ 3350) в TE / LiAc. Тщательно перемешать с помощью P-1000 пипеткой до тех пор, пока раствор не станет однородным. Выдержите десять труб на 30° С в течение 30 мин. Аккуратно перемешать раствор с помощью пипетки вверх и вниз, а затем инкубировать пробирки при температуре 42 ° С в течение 15 мин. Сбор клеток путем прядения пробирки в микроцентрифуге при ~ 14000 мкг в течение 30 сек. Выбросите жидкость и клетки вновь суспендируют в 1 мл стерильной дН 2 O. Сбор клеток путем прядения пробирки в микроцентрифуге при ~ 14000 мкг в течение 30 сек. Выбросите жидкость и клетки вновь суспендируют в 500 мкл стерильной дН 2 O. Бассейн трубки 1 – 8 вместе (общий объем 4 мл) и тщательно перемешать с помощью пипетки вверх и вниз. Пластина 200 мкл вышеуказанной смеси на каждой из двадцати полных минимальных выбывания средних пластин 11 (плиты 1-20) для выбора основной цепи плазмиды. Пластина 200 мкл смеси из трубки 9 и 200 мкл смеси из трубки 10 каждый сам по собственному выбору пластины (пластины 21 и 22, соответственно). Инкубируют 22 пластин при 30 ° С в течение 3 – 5 дней довыберите для плазмиды трансформантов. Проверьте преобразования пластин через 3 – 5 дней инкубации. Приблизительно 5000 колоний должны быть видны на пластинах 1-21 (см Представитель Результаты для примера) и колонии не должны присутствовать на пластине 22. 5. Экран для 5-FOA устойчивых трансформантов Передача клетки из пластин 1 – 20 (и трансформация пластины 21 в качестве контроля) до 5-fluoroorotic кислоты (5-FOA) пластины 11 с репликой покрытием 12 для того , чтобы показать на экране для потери гена URA3 в результате интеграции из ПЦР-продукты в нужном месте. Снимите крышку пластины и нажмите пластину, содержащую колонии на стерильный бархата. Передача клетки из вельвета к пластине 5-FOA, нажав на пластину бархата. Инкубируйте пластин при 30 ° С в течение 2-х дней. После 2-дневной инкубации, внимательно осмотрите пластины 5-FOA для грowth. Примечание: Событие кандидат интеграции будет представлен небольшой асимметричной "раздавленный" колонии на пластине 5-FOA – наоборот, маленькие сосочки , растущие на 5-FOA пластин, вероятно , представитель спонтанных URA3 мутаций , которые возникли в процессе роста колоний на преобразования пластины, и, таким образом , вряд ли будет представлять желаемое событие интеграции (смотри рисунок 3 в разделе репрезентативные результаты для дальнейшей разработки по данному вопросу , а также для некоторых примеров). 6. Очистка 5-FOA устойчивых колоний и потеря Backbone плазмиды Использование стерильных зубочистки, выбрать кандидатов колонии из пластин 5-FOA, описанных в пункте 5.2 и полоса для отдельных колоний на YPD пластин. Инкубировать в течение 2 – 3 дней при 30 ° C. После инкубации реплику – пластины каждая YPD очистки пластины на свежую YPD пластину, отсев пластины без урацила для проверки потеригена URA3, и второй раскрывающихся из пластины следить за наличием или отсутствием магистральную плазмиды. Инкубировать в течение 1 – 2 дней при 30 ° C. После инкубации идентифицировать колонию от каждого кандидата образца , который растет на плите YPD , но не растет на любом выбывания из пластины (например , колония , как ожидается, потеряли ген URA3 через событие рекомбинации и потерял магистральную плазмиды во время митотического деление клеток). Restreak такие колонии на свежих YPD пластин. Эти колонии являются кандидатами интеграции и будут проанализированы далее в шаге 7. 7. Молекулярные анализы для анализа на надлежащей интеграции мутантного аллеля Изолировать геномной ДНК из проб – кандидатов с использованием стандартных процедур 10. Amplify геномную область , охватывающую целевой сайт. Настройка следующей реакции ПЦР для каждого образца: 0,5 мкл матричной ДНК, 5 мкл10 мкМ прямого праймера, 5 мкл 10 мкМ обратного праймера, 0,5 мкл (2,5 единицы) Taq – ДНК – полимеразы, 5 мкл 10х Taq – ДНК – полимеразы буфера, 5 мкл дНТФ смесь (2 мМ каждого), и 29 мкл дН 2 O. Примечание: матричную ДНК является геномная ДНК, полученной из образцов-кандидатов. Рекомендуется также включать в себя две реакции управления: один с использованием геномной ДНК , полученной из исходных гистонов geneΔ :: штамм URA3 в качестве матрицы и другой использованием геномной ДНК из штамма гистона дикого типа в качестве матрицы. Для учета различий в концентрации ДНК и уровень примесей в различных геномных препаратов, рекомендуется , чтобы оптимизировать реакции с использованием либо неразбавленный ДНК или различных разведений геномных препаратов (например, 1:10 и 1: 100). Важно , чтобы убедиться , что эти праймеры отжигают с ДНК – последовательностей за пределами области , охваченной предполагаемо интегрированного продукта ПЦР – таким образом, размер продуктов ПЦР в этих гeactions может быть использован в качестве диагностического инструмента для интеграции продуктов в правильном месте генома (см Представитель Результаты для примера). Поместите реакции в амплификатор со следующими параметрами: 94 ° C 3 мин; 30 циклов следующих параметров: 94 ° C 45 сек, 50 ° C 45 сек, 72 ° С 2 мин; и 72 ° С 10 мин. Примечание: Оптимизация параметров ПЦР может потребоваться для определенных наборов праймеров и целевой ген гистона. Обработка продуктов ПЦР Выполните по 20 мкл из каждой реакции на 0,8% агарозном геле КЭ. Оценка размера продуктов ПЦР с использованием ДНК – стандартами в качестве эталона , чтобы определить , является ли ген URA3 , был успешно заменен предполагаемо мутантного гена гистона (см Представитель результаты примера). Примечание: В некоторых случаях желательно мутации (ы) введены в гены гистонов либо создать или разрушить ограничение сидетье. Если это так, то наличие желаемой мутации в ПЦР-продукты размера, указывающей правильной интеграции может быть оценена путем воздействия на продукты к перевариванию с соответствующим ферментом рестрикции с последующим анализом гель-электрофореза (см Представитель результаты примера) , Предметные ПЦР-продукты размера, указывающей правильной интеграции ДНК-секвенированию, чтобы подтвердить наличие желаемой мутации (ов), а также, чтобы гарантировать, что никакие дополнительные мутации не были введены в геном.