遺伝子スクリーニング

Genetics

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Summary

遺伝的画面は、遺伝子の機能を定義し、遺伝子の相互作用の理解のための重要なツールです。画面は、通常、遺伝子の変異と、関心の表現型に影響を受ける生物の評価を含みます。どこの突然変異が表現型の未知遺伝子を識別するためにランダムに生成されますまたは「リバース」、特定の遺伝子がどのような表現型を生成を観察する突然変異対象場所をすることができます、プロセスは「進む」などにできます。

ここでは、ゼウスは様々 な機能の損失または利得の機能突然変異、それぞれ減少または遺伝子の活動を増やすに依存するものを含む遺伝子のスクリーニングをレビューします。人気モデル生物、線虫のワームの前方および逆のスクリーンのための一般的なプロトコルを探る。最後に、我々 は、画面に適用する方法研究今日、神経変性疾患に貢献するかもしれない遺伝子の相互作用を理解するための例の強調表示します。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 遺伝学の必需品. 遺伝子スクリーニング. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

遺伝的画面は、遺伝子および突然変異の関心の表現型と遺伝子が生物学的プロセスにどのように機能するかを理解するための責任を特定するための重要なツールです。画面は、ハエ、ワーム、植物、細胞培養など、様々 なモデル システムで実行され、新しい細胞細道および人間の病気のための潜在的な創薬ターゲットの発見につながっています。

このビデオが遺伝的画面の種類の概要を説明、線虫みみずの画面の 2 つの一般的なプロトコルの説明し、いくつかの方法の画面が今日の演習で適用されている表示。

まず、みましょうどのような遺伝の画面を見ているし、我々 は彼らから学ぶことができます。

遺伝的画面が前方または逆遺伝学に基づいています。前方または「古典的な」遺伝学的スクリーニングは、突然変異は放射線や化学物質の変異原性物質として知られている生物の DNA にランダムに生成されます。その他の拠点は、トランスポゾンをゲノム内の異なる位置に統合でき、彼らが挿入遺伝子の機能を混乱させると呼ばれるシーケンスを使用して DNA に挿入されるかもしれません。挿入のこれらのタイプはしばしば変異菌の直接検出を有効にするのに蛍光レポーターとつながれます。関心の表現型を表示するために突然変異体が見つかったら変異した未知の遺伝子、染色体にマップ、シーケンスことができます。

スクリーニングに逆のアプローチは逆遺伝学的スクリーニングを研究者が多くの候補者の遺伝子の表現を妨害し、これらの操作から生じる突然変異体の表現型を探します。

遺伝子の活動を混乱させる」機能喪失"突然変異に加えて遺伝子スクリーニングを「利得の機能」変異の原因遺伝子の表現や機能を高めるために作成もできます。これは上流要素挿入遺伝子の過剰発現を運転するゲノムに遺伝子の調節配列をランダムに挿入して達成することができるのです。

または、「スクリーニング」と呼ばれる手法で研究者は様々 な遺伝子の蛋白質のコーディング シーケンスを含むプラスミドのライブラリの使用と遺伝子が強く表現される細胞それらを導入ください。結果として得られる表現型は、遺伝子の機能を理解する使用できます。

詳細については知られていた遺伝子の突然変異を明らかにするには、修飾子画面を使用できます。サプレッサー画面は特徴付けられる突然変異体から始まり、重症度の低い突然変異の表現型を作る追加の突然変異を識別します。サプレッサー突然変異元の突然変異は「遺伝子内"と呼ばれる別遺伝子にあるサプレッサー突然変異は"extragenic"と見なされますが同じ遺伝子の発見

対照的に、エンハンサーの画面は突然変異体の表現型の重症度を増やす追加の突然変異を識別します。これらは、冗長なまたは機能的相互作用するかもしれない遺伝子を決定するため便利です。条件は「合成の病気または致死」と呼ばれる 2 つ以上の突然変異の組み合わせ結果深刻な障害の成長や死の場合総合的な病気や致命的な突然変異のためのスクリーンを明らかに機能、冗長性ですが不可欠であり、遺伝子生物学的経路。たとえば、同時にがん細胞を殺す薬の対象になることができます複数の遺伝子の製品を識別するに便利です。

今ではいくつかの共通の遺伝学的スクリーニングの戦略を理解する人気モデル生物、線虫のワームの前方スクリーンのための一般的なプロトコルを見てみましょう。

この例では、メタンスルホン酸エチルまたは EMS、グアニンのヌクレオチドを化学的に変更することによって動作するチミン DNA 複製の後のラウンドで不適切なペアにそれらを原因とすると、化学変異は実施されます。EMS は、変異原性と可能な発癌物質、手袋の二重層を身に着けているときのみ処理する必要があります、作業は、ヒューム フードで 。

まずは、選択し、洗浄し、収集が最後の幼虫段階でワームの数が多い。EMS は、ワームに添加し、ワームに孵化する突然変異を誘導するいくつかの時間。次の突然変異誘発、EMS をワームから削除され、水酸化ナトリウムで不活化する必要があります。ワームは培地に複数回を洗浄し、寒天プレートの上にメッキします。

次に、健康なワームは新鮮な食料源として細菌とシード新しい版に転送、複製すること。第二世代の子孫は、機関車欠陥などの突然変異体の表現型のため視覚的に上映することができます。

今、線虫の逆遺伝学的スクリーニングのためのプロトコルを行ってみましょう。

ワームで逆画面を遂行する一般的なアプローチは、各ワームの 1 つの候補遺伝子の発現をノックダウンする細菌株 1 つの二本鎖 Rna を表現する細菌のライブラリを飼料です。これらのライブラリは、市販されている多くの場合、サブ画面で使用するために培養することができます。

まず、個々 のライブラリのクローンを含んでいる細菌のシングル コロニーを培養していると二本鎖 RNA の生産が誘発されます。文化は線虫の培地でプレートの別の井戸に斑点を付けるし、無菌ドラフトで乾燥します。

次に、ワームは細菌にメッキ、加湿チャンバー内で 3 ~ 4 日間飼料に許可されています。餌皿の上に置かれた元のみみずまたは第一世代の子孫で、突然変異体の表現型を観察迅速にことがあります。

遺伝子スクリーニングを実行どのように前方を見てきましたし、逆に、現在のアプリケーションのいくつかを説明しましょう。

いくつかの遺伝子のスクリーニングは、物理的に相互作用するタンパク質または同じの分子経路内の関数を識別する科学者を支援に使用されます。この実験では、科学者は特定のシグナリング分子を活性化する新規の膜貫通受容体を発見する高スループット顕微鏡ベースの画面を考案しました。様々 な蛍光タグを含む人間の萌芽期の腎臓の細胞の遺伝子を過剰発現によるシグナリングのタンパク質、モニターする受容体タンパク質の細胞内局在化に影響を与えることができました。

遺伝学的スクリーニングの他のアプリケーションは、遺伝子医薬品相互作用の評価です。ここでは、大規模なランダムな突然変異を用いたトランスポゾン挿入変異酵母ライブラリが生成されました。各変異株は薬剤の存在下で、育った。それぞれの株の成長定量化されたマイクロ アレイが続く PCR を使用してまたは塩基配列解析法を突然変異体を決定する一コントロールに比べて、薬物治療に敏感だった。

最後に、画面は、遺伝子と人間の病気で破壊分子ネットワークを理解する使用できます。この実験の研究者に多くの別のターゲット遺伝子のノックダウン式のウイルスの RNA エンコードの存在下で細胞を培養しました。Immunostained 細胞の自動分析は、ニューロンの神経突起伸展などの物理的性質に影響を与える遺伝子を明らかにするために使用されました。このアプローチは、神経変性疾患に関与する遺伝子を正常に識別しています。

ゼウスの遺伝の画面でビデオをちょうど見てきた、重要な生物学的プロセスに関与する遺伝子の覆いを取るための強力な技術。このビデオで我々 は遺伝的画面のいくつかの主要な種類を見直し、両方を実行する一般的なプロトコル転送画面を逆しこれらのメソッドの今日の演習で適用方法を説明しました。見てくれてありがとう!

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