الإنتاجية العالية فحص وظيفية باستخدام محلية الصنع ثنائي توهج luciferase الفحص
Summary
نقدم طريقة الفحص السريع وغير مكلفة لتحديد المنظمين النسخي باستخدام عالية الإنتاجية transfections الروبوتية ومحلية الصنع مزدوج توهج luciferase الفحص. هذا البروتوكول يولد بسرعة البيانات المباشرة وظيفية جنبا إلى جنب منذ آلاف الجينات وقابل للتعديل بسهولة لاستهداف أي الجينات في المصالح.
Abstract
نقدم بروتوكول الفرز الفائق الإنتاجية السريع وغير مكلفة لتحديد المنظمين النسخي ألفا synuclein، جين يرتبط مرض باركنسون. و transfected الخلايا 293T عابر مع البلازميدات من مكتبة التعبير ORF المحتشدة، جنبا إلى جنب مع البلازميدات مراسل luciferase، في شكل صفيحة ميكروسكوبية-جين واحد لكل جيدا. ويعاير يراعة luciferase النشاط بعد 48 ساعة لتحديد الآثار المترتبة على كل الجينات مكتبة على النسخ ألفا synuclein، تطبيع في التعبير من بناء الرقابة الداخلية (مروج HCMV توجيه Renilla luciferase المراسل). ومما يسهل هذا البروتوكول من قبل الروبوت مقعد بين كبار المغلقة في مجلس الوزراء للسلامة الأحيائية، الذي يؤدي التعامل مع السائل العقيم في شكل 96 جيدا. لدينا بروتوكول ترنسفكأيشن الآلي هو قابلية للتكيف مع الإنتاجية العالية الإنتاج المكتبة lentiviral أو غيرها من بروتوكولات الفحص وظيفية تتطلب transfections من ثلاث أعداد كبيرة من البلازميدات مكتبة فريدة من نوعها في conjunction مع مجموعة مشتركة من البلازميدات المساعد. كما نقدم بديل رخيص الثمن وإجازة المتاحة تجاريا، مزدوج الكواشف luciferase المراسل الذي يعمل PTC124، EDTA، وبيروفسفات لقمع النشاط يراعة luciferase قبل قياس Renilla luciferase المراسل. باستخدام هذه الأساليب، ونحن فحص 7،670 الجينات البشرية، وحددت 68 من المنظمين ألفا synuclein. هذا البروتوكول هو قابل للتعديل بسهولة لاستهداف الجينات الأخرى ذات الاهتمام.
Introduction
القدرة على تحديد العناصر التنظيمية الوراثية الرئيسية والعوامل التي تعمل عليها أمر أساسي لاستكشاف العديد من العمليات البيولوجية. ومع ذلك، وتحديد العوامل التي تنظم التعبير عن الجينات في أنواع الخلايا نادرة، مثل السكان العصبية محددة، يمكن أن يكون تحديا. هنا، نقدم بروتوكول لتحديد المنظمين النسخي رواية ألفا synuclein (SNCA)، جين يرتبط مرض باركنسون وأعرب في الخلايا العصبية الدوبامين في substantianigra بارس المنطقة المكتنزة من الدماغ المتوسط. علينا أن ننجز هذا باستخدام عالية الإنتاجية، ثنائي luciferase المراسل، في المختبر شاشة مراسل لتفكيك ألفا synuclein التعبير في الخلايا 293T. يتم استنساخ المروج ألفا synuclein لأول مرة في البلازميد مراسل تحتوي على الجين يراعة luciferase. A البلازميد المتاحة تجاريا تحتوي على luciferase المراسل Renilla تحت سيطرة المروج النشط جوهري بمثابة الرقابة الداخلية. تساويبني مراسل ه شارك transfected-293T إلى خلايا في microplates مع البلازميدات من مكتبة الحمض النووي التعبير، مثل أن كل بئر يتم transfected مع البلازميد مكتبة واحدة. بعد 48 ساعة يتم قياس، luciferase النشاط لكل مراسل بالتتابع باستخدام الفحص المزدوج توهج. يستدل التعبير النسبية ألفا synuclein ردا على كل الجينات المكتبة عن طريق نسبة من يراعة: Renilla luciferase النشاط في كل بئر (F: نسبة R) بعد التطبيع القائم على طبق من ذهب.
يوفر هذا البروتوكول القدرة على فحص عدد كبير من الجينات (~ 2،500 في الأسبوع) لقدرتها على transactivate الجين مراسل باستخدام الحد الأدنى من القوة العاملة (1-2 أشخاص) والحد الأدنى من التكلفة (حوالي 3 دولار تكلفة كاشف لكل صفيحة ميكروسكوبية مقايسة). المنظمين النسخي الجينات العصبية (على سبيل المثال، ألفا synuclein)، والتي هي صعبة للدراسة في الخلايا العصبية مثقف الحرارية للتلاعب الجيني، يمكن مقارنة جنبا إلى جنب في هذا الاختبار وظيفية مباشرة. ندرج في منطقتنابروتوكول طريقة مفصلة لالاستنساخ ونمو البلازميدات تحتوي على مروج ألفا synuclein، منذ وجدنا أن البلازميدات تحتوي على هذه المنطقة غير مستقرة عندما نمت مع الإجراءات التقليدية (انظر المناقشة). نحن تشمل أيضا بديل غير مكلفة لمتاحة تجاريا الكواشف المزدوجة luciferase المراسل لفحوصات عالية الإنتاجية. هذا البروتوكول يمكن تكييفها بسهولة لاستهداف العناصر التنظيمية الأخرى ذات الاهتمام، أو إلى أي عملية تتطلب الإنتاجية العالية transfections عابرة.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد تورط ألفا synuclein في مرض باركنسون (PD) كمكون من الهيئات ليوي 4، الادراج داخل الخلايا تعتبر اصم لهذا المرض. وربطت العديد من الدراسات رابطة الجينوم على نطاق تعدد الأشكال النوكليوتيدات واحد في ألفا synuclein مع خطر متزايد لالمتفرقة PD 5،6،7. على الرغم من أن أقل شيوع?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر جون دارغا من MGH الحمض النووي الأساسية لإعداد مكتبة فحص الحمض النووي. قدم كريستوفر Chigas من بيركن إلمر دعما لا يقدر بثمن لدينا Wallac 1420 luminometer. قدم ستيفن Ciacco ومارتن Thomae من اجيلنت الدعم للروبوت برافو. نشكر رون جونسون وستيف تيتوس في المعاهد الوطنية للصحة لتوفير بسخاء المزدوج توهج بروتوكول luciferase الفحص الخاصة بهم.
Materials
| Material | |||
| QIAQuick PCR Purification Kit | Qiagen | 28106 | |
| PureLink Quick Gel Extraction Kit | Invitrogen | K2100-12 | |
| PureLink PCR Micro Kit | Invitrogen | K310250 | |
| PureLinkHiPure Plasmid Miniprep Kit | Invitrogen | K2100-03 | |
| PureLinkHiPure Plasmid Maxiprep Kit | Invitrogen | K2100-07 | |
| Bravo Robot | Agilent | – | |
| Robot Pipet Tips with Filter | Agilent | 19477-022 | |
| Robot Pipet Tips without Filter | Agilent | 19477-002 | |
| Clear-bottomed 96-well Plates | Corning | 3610 | |
| Reservoirs | Axygen | RES-SW96-HP-SI | |
| Polystyrene V-bottomed 96-well Plate | Greiner | 651101 | |
| Polypropylene V-bottomed 96-well Plate | Greiner | 651201 | |
| Adhesive Plate Covers | CryoStuff | #FS100 | |
| Reagent | |||
| Phusion DNA Polymerase | New England Biolabs | M0530L | |
| BAC 2002-D6 | Invitrogen | 2002-D6 | |
| Calf Intestine Alkaline Phosphatase | Roche | 10713023001 | |
| T4 DNA Ligase | New England Biolabs | M0202L | |
| pGL4.10 | Promega | E6651 | |
| pGL4.74 | Promega | E6931 | |
| ElectroMAX Stbl4 Competent Cells | Invitrogen | 11635-018 | |
| Subcloning Efficiency DH5α Competent Cells | Invitrogen | 18265-017 | |
| DMEM without Phenol Red | Invitrogen | 31053-028 | |
| Optifect | Invitrogen | 12579017 | |
| Ciprofloxacin | CellGro | 61-277-RF | |
| Tris-Hydrochloride Powder | Sigma | 93287 | |
| Tris-Base Powder | Sigma | 93286 | |
| Triton X-100 Pure Liquid | Fisher | BP151-100 | |
| DTT | Invitrogen | 15508-013 | |
| Coenzyme A | Nanolight | 309 | |
| ATP | Sigma | A6419 | |
| Luciferin | Invitrogen | L2912 | |
| h-CTZ | Nanolight | 301 | |
| PTC124 | SelleckBiochemicals | S6003 |
References
- Chiba-Falek, O., Nussbaum, R. L. Effect of allelic variation at the NACP-Rep1 repeat upstream of the α-synuclein gene (SNCA) on transcription in a cell culture luciferase reporter system. Hum. Mol. Genet. 10 (26), 3101-3109 (2001).
- Chiba-Falek, O., Touchman, J. W., Nussbaum, R. L. Functional analysis of intra-allelic variation at NACP-Rep1 in the alpha-synuclein gene. 113 (5), 426-431 (2003).
- Scherzer, C. R., et al. GATA transcription factors directly regulate the Parkinson’s disease-linked gene α-synuclein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (31), 10907-10912 (2008).
- Spillantini, M. G., Schmidt, M. L., Lee, V. M. Y., Trojanowski, J. Q., Jakes, R., Goedert, M. α-Synuclein in Lewy Bodies. Nature. 388 (6645), 839-840 (1997).
- Pankratz, N., et al. Meta-analysis of Parkinson’s disease: identification of a novel locus, RIT2. Ann. Neurol. 71 (3), 370-384 (2012).
- Satake, W., et al. Genome-wide association study identifies common variants at four loci as genetic risk factors for Parkinson’s disease. Nat. Genet. 41 (12), 1303-1307 (2009).
- Simón-Sánchez, J., et al. Genome-wide association study reveals genetic risk underlying Parkinson’s disease. Nat. Genet. 41 (12), 1308-1312 (2009).
- Polymeropoulos, M. H., et al. Mutation in the alpha-synuclein gene identified in families with Parkinson’s disease. Science. 276 (5321), 2045-2047 (1997).
- Ibáñez, P., et al. Causal relationship between a-synuclein gene duplication and familial Parkinson’s disease. Lancet. 364 (9440), 1169-1171 (2004).
- Chartier-Harlin, M. -. C., et al. a-Synuclein locus duplication as a cause of familial Parkinson’s disease. Lancet. 364 (9440), 1167-1169 (2004).
- Singleton, A. B., et al. a-Synuclein locus triplication causes Parkinson’s disease. Science. 302 (5646), 841 (2003).
- Ahn, T. -. B., et al. a-Synuclein gene duplication is present in sporadic Parkinson disease. Neurology. 70 (1), 43-49 (2008).
- Boyce, F. M., Bucher, N. L. Baculovirus-mediated gene transfer into mammalian cells. Proc. Nat. Acad. USA. 93 (6), 2348-2352 (1996).
- Montigny, W. J., et al. Parameters influencing high-efficiency transfection of bacterial artificial chromosomes into cultured mammalian cells. Biotechniques. 35, 796-807 (2003).
- Gorman, C. M., Moffat, L. F., Howard, B. H. Recombinant genomes which express chloramphenicol acetyltransferase in mammalian cells. Mol. Cell. Biol. 2 (9), 1044-1051 (1982).
- Li, J. J., Herskowitz, I. Isolation of ORC6, a Component of the Yeast Origin Recognition Complex by a One-Hybrid System. Science. 262, 1870-1874 (1993).
- Dejardin, J., Kingston, R. E. Purification of Proteins Associated with Specific Genomic Loci. Cell. 136, 175-186 (2009).
- Shen, Y., et al. A map of the cis-regulatory sequences in the mouseGenome. Nature. 488, 116-120 (2012).
- Fan, F., Wood, K. Bioluminescent assays for high-throughput screening. Assay Drug Dev. Technol. 5 (1), 127-136 (2007).
- Hampf, M., Gossen, M. A protocol for combined Photinus and Renilla luciferase quantification compatible with protein assays. Anal. Biochem. 356 (1), 94-99 (2006).
- Auld, D. S., Thorne, N., Maguire, W. F., Inglese, J. Mechanism of PTC124 activity in cell-based luciferase assays of nonsense codon suppression. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106 (9), 3585-3590 (2009).
- Pearlberg, J., et al. Screens using RNAi and cDNA expression as surrogates for genetics in mammalian tissue culture cells. Cold Spring Harb.Symp. Quant. Biol. 70, 449-459 (2005).
