Summary

Джин целевой случайных мутагенеза выбрать дестабилизирующих гетерохроматин протеасом мутантов в деления дрожжевой

Published: May 15, 2018
doi:

Summary

Эта статья описывает подробная методология для случайных мутагенеза целевого гена в деления дрожжей. В качестве примера мы нацелены на rpt4 +, которая кодирует Субблок 19S протеасомы, и экран для мутации, которые дестабилизируют гетерохроматина.

Abstract

Случайные мутагенеза целевого гена обычно используется для выявления мутаций, которые дают желаемого фенотип. Из методов, которые могут быть использованы для достижения случайных мутагенеза, ошибкам ПЦР является удобной и эффективной стратегии для генерации совокупность разнообразных мутантов (т.е., мутант библиотека). Ошибкам ПЦР является методом выбора, когда исследователь стремится мутировать предопределенных региона, например кодирвоания гена оставляя других регионах геномной не влияет. После того, как мутант библиотека усиливается ошибкам ПЦР, это должны клонироваться в подходящей плазмиду. Размер библиотеки, генерируемых ошибок ПЦР ограничивается эффективность клонирования шаг. Однако в деления дрожжи, Делящиеся дрожжи, клонирования шаг можно заменить с помощью высокоэффективных Одношаговая фьюжн ПЦР для создания конструкций для преобразования. Мутанты желаемый фенотипы могут быть выбраны с помощью соответствующих журналистам. Здесь мы опишем эту стратегию в деталях, взяв в качестве примера, репортер, вставляются в прицентромерного гетерохроматина.

Introduction

Форвард генетика является классическим методом, в котором исследователи стремятся естественным мутантов, которые отображают особое фенотип и генетического анализа. В обратной генетики мутации вводятся в ген интереса и изучены фенотипа. В последнем случае случайные мутагенеза целевого гена часто используется для создания пула мутантов, которые впоследствии выбраны для желаемый фенотипы, такие как чувствительность температуры или изменены ферментативную активность. Различные методы могут использоваться для достижения случайных мутагенеза, включая ошибкам ПЦР1; УФ облучения2; Химические мутагены, таких как этиловый метансульфонат (EMS) или азотистой кислоты3; использование временных мутатора штаммов, например чрезмерной выражая mutD5 4; и5Перетасовка ДНК.

Здесь мы описываем реверс генетика стратегия, в которой мы используем ошибкам ПЦР для создания мутантных бассейны для целевых генов в деления дрожжей. Как один догадаться из названия, этот метод создает мутаций, умышленно внося ошибки во время ПЦР. В отличие от других методов мутагенеза ошибкам ПЦР позволяет пользователю определять области, чтобы быть mutagenized. Это делает его особенно полезным в усилия для изучения функции белка/домена интерес.

Для демонстрации этой процедуры случайного мутагенеза, мы здесь использовать rpt4 +, которая кодирует Субблок 19S протеасомы, в качестве примера. Rpt4 было показано, что Протеолиз независимые функции в организмах Кроме деления дрожжевой6,,78,9, и дефект в протеолиза может вызвать косвенные эффекты изменяя белки уровнях. Мы, таким образом, для мутантов, которые вызвали протеолиза независимые изменения, с целью изучения функции протеасомы на гетерохроматина.

Ошибкам ПЦР может применяться к любому региону гена, настроив расположение, в котором праймеры привязки. Мутантов, которые демонстрируют желаемого фенотипические изменения могут быть идентифицированы с соответствующим журналистам. Здесь, мы использовали ade6 + репортер вставлены в центромер 1 внешний Повторите региона (otr)10. Учредительный гетерохроматин формируется в этом регионе11, поэтому ade6 + репортер замолчать в состоянии дикого типа; Это обозначается красным колоний10. Мутации, что дестабилизирует учредительного гетерохроматин на центромер приведет к выражению ade6 + репортер, который визуализируется как белых колоний.

Protocol

1. Подготовка носителя Подготовьте экстракт дрожжей с добавками (да), да без аденин (да низкий Аде), средний Pombe глутамата (PMG12) и PMG без аденин (PMG-Ade) путем смешивания компонентов, как описано в таблице 1. Да-Аде (низкий Аде) и PMG-фасадные плиты имеют все те же компоне?…

Representative Results

Приобретенные Rpt4 мутантов, выполнив процедуры, описанные на рис. 1 могут быть проанализированы путем оценки цвета колоний. Цвета колоний запятнаны на соответствующие пластины в уменьшении количества клеток на рисунке 2. Ade6 + репорт?…

Discussion

Случайные мутагенеза через ошибкам ПЦР является мощным инструментом для создания разнообразных пул мутантов в данном регионе. Этот метод особенно полезен для исследований, которые стремятся оценивать функцию белка при конкретных обстоятельствах. Например мы здесь используется ошиб?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Финансовую поддержку для этого проекта была представлена базовая программа исследований науки через национальных исследований фонда из Кореи (NRF) финансируется министерством науки и ИКТ (2016R1A2B2006354).

Materials

1. Media
Glucose Sigma-Aldrich G8270-10KG
Yeast extract BD Biosciences 212720
L-Leucine JUNSEI 87070-0310
Adenine sulfate ACR 16363-0250
Uracil  Sigma-Aldrich U0750
L-Histidine Sigma-Aldrich H8125
KH2PO4 Sigma-Aldrich 1.05108.0050
NaCl JUNSEI 19015-0350
MgSO4•7H2O Sigma-Aldrich 63140
CaCl2 Sigma-Aldrich 12095
Potassium phthalate Sigma-Aldrich P6758-500g
Inositol Sigma-Aldrich I7508-50G
Biotin Sigma-Aldrich B4501-100MG
Boric Acid Sigma-Aldrich B6768-1KG
MnSO4 Sigma-Aldrich M7634-500G
ZnSO4•7H2 JUNSEI 83060-031
FeCl2•4H2O KANTO CB8943686
Sodium molybdate dihydrate YAKURI 31621
KI JUNSEI 80090-0301
CuSO4•5H2O YAKURI 09605
D-myo-inositol MP biomedicals 102052
Pantothenate YAKURI 26003
Nicotinic Acid Sigma-Aldrich N4126-500G
(NH4)2SO4  Sigma-Aldrich A4418-100G
Agarose Biobasic D0012
G418, geneticin LPS G41805
2. Enzyme reactions
PfuUltra II Fusion HS DNA Polymerase Aglient 600380 For site-directed mutagenesis
GeneMorphII Random mutagenesis Kit Aglient 200500 For error-prone PCR
Phusion High-Fidelity DNA Polymerase Thermo Fisher F-530L For fusion PCR
Ex Taq DNA Polymerase Takara RR001b For general PCR
BamH1 New England BioLabs R0136S
Xho1 New England BioLabs R0146S
Dpn1 New England BioLabs R0176S
3. Equipment
Velveteen square, black VWR 89033-116 For replica
Replica-plating tool VWR 25395-380 For replica
MicroPulser Electroporator Biorad 1652100  For fission yeast transformation
Electroporation Cuvettes, 0.2 cm gap Biorad 1652086  For fission yeast transformation
Thermal Cycler Bioer BYQ6078 For fusion PCR ramp reaction 

References

  1. Pritchard, L., Corne, D., Kell, D., Rowland, J., Winson, M. A general model of error-prone PCR. J Theor Biol. 234 (4), 497-509 (2005).
  2. Pfeifer, G. P., You, Y. H., Besaratinia, A. Mutations induced by ultraviolet light. Mutat Res. 571 (1-2), 19-31 (2005).
  3. Moreno, S., Klar, A., Nurse, P. Molecular genetic analysis of fission yeast Schizosaccharomyces pombe. Methods Enzymol. 194, 795-823 (1991).
  4. Selifonova, O., Valle, F., Schellenberger, V. Rapid evolution of novel traits in microorganisms. Appl Environ Microbiol. 67 (8), 3645-3649 (2001).
  5. Cohen, J. How DNA shuffling works. Science. 293 (5528), 237 (2001).
  6. Sahu, P. P., Sharma, N., Puranik, S., Chakraborty, S., Prasad, M. Tomato 26S Proteasome subunit RPT4a regulates ToLCNDV transcription and activates hypersensitive response in tomato. Sci Rep. 6, 27078 (2016).
  7. Xu, Q., Singer, R. A., Johnston, G. C. Sug1 modulates yeast transcription activation by Cdc68. Mol Cell Biol. 15 (11), 6025-6035 (1995).
  8. Bhat, K. P., et al. The 19S proteasome ATPase Sug1 plays a critical role in regulating MHC class II transcription. Mol Immunol. 45 (8), 2214-2224 (2008).
  9. Chang, C., et al. The Gal4 activation domain binds Sug2 protein, a proteasome component, in vivo and in vitro. J Biol Chem. 276 (33), 30956-30963 (2001).
  10. Ekwall, K., Cranston, G., Allshire, R. C. Fission yeast mutants that alleviate transcriptional silencing in centromeric flanking repeats and disrupt chromosome segregation. Genetics. 153 (3), 1153-1169 (1999).
  11. Grewal, S. I., Jia, S. Heterochromatin revisited. Nat Rev Genet. 8 (1), 35-46 (2007).
  12. Forsburg, S. L. . Forsburg Lab Recipes: Fission Yeast Media. , (2011).
  13. . . QIAquick PCR Purification Kit. , (2013).
  14. . . pBlueScript II Vector. , (2005).
  15. . . QIAquick Gel Extraction Kit. , (2013).
  16. . . QuickGene SP Kit Plasmid Kit II (SP-PL2). , (2016).
  17. . . PfuUltra High-fidelity DNA Polymerase. , (2004).
  18. . . Gibson Assembly Master Mix. , (2017).
  19. . . GeneMorph II Random Mutagenesis Kits. , (2012).
  20. . . Plasmid Plus Midi Kit. , (1999).
  21. Bahler, J., et al. Heterologous modules for efficient and versatile PCR-based gene targeting in Schizosaccharomyces pombe. Yeast. 14 (10), 943-951 (1998).
  22. Szewczyk, E., et al. Fusion PCR and gene targeting in Aspergillus nidulans. Nat Protoc. 1 (6), 3111-3120 (2006).
  23. Nurse, P. . Fission Yeast Handbook. , (2000).
  24. Seo, H. D., et al. The 19S proteasome is directly involved in the regulation of heterochromatin spreading in fission yeast. J Biol Chem. , (2017).
  25. Tang, N. H., et al. Generation and characterisation of temperature sensitive mutants of genes encoding the fission yeast spindle pole body. PeerJ Preprints. 5, e3377v3371 (2017).
  26. Rasooly, A., Weisz, A. In vitro antibacterial activities of phloxine B and other halogenated fluoresceins against methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Antimicrob Agents Chemother. 46 (11), 3650-3653 (2002).
  27. Wilson, D. S., Keefe, A. D. Random mutagenesis by PCR. Curr Protoc Mol Biol. , (2001).

Play Video

Cite This Article
Seo, H. D., Lee, D. Gene-targeted Random Mutagenesis to Select Heterochromatin-destabilizing Proteasome Mutants in Fission Yeast. J. Vis. Exp. (135), e57499, doi:10.3791/57499 (2018).

View Video