Bu makalede, CRISPR/Cas9 tarafından indüklenen indellerin hızlı tanımlanması ve sivrisinek Aedes aegypti'deki mutant çizgilerinin yüksek çözünürlüklü eriyik analizi kullanılarak seçilmesi için bir protokol ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Yöntem makalesi
Bu makalede, CRISPR/Cas9 tarafından indüklenen indellerin hızlı tanımlanması ve sivrisinek Aedes aegypti'deki mutant çizgilerinin yüksek çözünürlüklü eriyik analizi kullanılarak seçilmesi için bir protokol ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Transkripsiyon-aktivatör benzeri efektör nükleazları (TALENler), çinko parmak nükleazları (ZFN'ler) ve homing endonucleases (HEs) gibi sistemlerin kurulmasıyla sivrisinek gen düzenlemesi çeşitli laboratuvarlarda rutin hale gelmiştir. Daha yakın zamanda, kümelenmiş düzenli aralıklı kısa palindromik tekrarlar (CRISPR)/CRISPR ile ilişkili protein 9 (Cas9) teknolojisi hassas genom mühendisliği için daha kolay ve ucuz bir alternatif sunmuştır. Nükleaz eylemini takiben, DNA onarım yolları kırık DNA uçlarını düzeltecek ve genellikle indelleri tanıtacaktır. Bu çerçeve dışı mutasyonlar daha sonra hedef organizmalardaki gen fonksiyonunu anlamak için kullanılır. Bununla birlikte, bir dezavantajı, mutant bireylerin baskın bir işaret taşıması, mutant alellerinin tanımlanması ve izlenmesini, özellikle birçok deney için gerekli ölçeklerde zor hale getirmeleridir.
Yüksek çözünürlüklü eriyik analizi (HRMA), nükleik asit dizilerindeki varyasyonları tanımlamak için basit bir yöntemdir ve bu varyasyonları tespit etmek için PCR erime eğrilerini kullanır. Bu PCR sonrası analiz yöntemi, sıcaklık rampası kontrol veri yakalama özelliğine sahip ve kolayca 96 kuyu plaka formatlarına ölçeklendirilen enstrümantasyonlu floresan çift iplikli DNA bağlayıcı boyalar kullanır. Burada, CRISPR/ Cas9 kaynaklı indellerin hızlı tespiti ve sivrisinek Ae. aegypti'de mutant hatlarının kurulması için HRMA kullanan basit bir iş akışı açıklanmıştır. Kritik olarak, tüm adımlar az miktarda bacak dokusu ile yapılabilir ve organizmadan ödün vermeyi gerektirmez, genotiplemeden sonra genetik haçların veya fenotipleme testlerinin yapılmasına izin verir.
Dang1, Zika2 ve chikungunya3 virüsleri gibi patojenlerin vektörleri ve sıtma parazitleri4 olarak, sivrisinekler insanlar için önemli bir halk sağlığı tehdidini temsil eder. Tüm bu hastalıklar için, sivrisinek vektörlerinin kontrolüne önemli bir bulaşma müdahalesi odağı vardır. Örneğin, patojenlere izin verme, sivrisinek zindeliği, hayatta kalma, üreme ve insektisitlere karşı dirençte önemli genlerin incelenmesi, yeni sivrisinek kontrol stratejileri geliştirmek için anahtardır. Bu amaçlar için, sivrisineklerde genom düzenleme, özellikle HE'ler, ZFN'ler, TALEN'ler ve en son CAS9 ile CRISPR gibi teknolojilerin geliştirilmesiyle yaygın bir uygulama haline gelmektedir. Gen düzenlemeli suşların kurulması tipik olarak hedef dışı ve kurucu (darboğaz) etkileri en aza indirmek için birkaç nesil boyunca istenen mutasyonları taşıyan bireylerin geriye doğru geriye doğru dönmesini ve ardından homoziöz veya trans-heterozipöz çizgiler oluşturmak için heterozipöz bireyleri geçmeyi içerir. Baskın bir belirtecin yokluğunda, moleküler genotipleme bu süreçte gereklidir, çünkü çoğu durumda heterozipöz mutantlar için net fenotipik özellikler tespit edilemez.
Sıralama genotipik karakterizasyon için altın standart olmasına rağmen, bunu yüzlerce veya muhtemelen binlerce bireyde gerçekleştirmek, özellikle sivrisinekler gibi kısa ömürlü organizmalar için kritik olan sonuç elde etmek için gereken önemli maliyetler, emek ve zaman oluşturur. Surveyor nükleaz tahlil5 (SNA), T7E1 tahlil6 ve yüksek çözünürlüklü erime analizi (HRMA, in7) yaygın olarak kullanılan alternatiflerdir. Hem SNA hem de T7E1, yalnızca eşleşmeyen tabanları ayıran endonucleases kullanır. Heterozygous mutant genomunun mutasyona uğramış bir bölgesi yükseltildiğinde, mutant ve vahşi tip alellerden dna parçaları, eşleşmeyen çift iplikli DNA (dsDNA) yapmak için tavlanır. SNA, uyumsuzlığa özgü bir endonokleaz ve basit agarose jel elektroforezi ile sindirim yoluyla uyuşmazlıkların varlığını tespit eder. Alternatif olarak, HRMA, dsDNA bağlayıcı floresan boyalar tarafından tespit edilen dsDNA'nın termodinamik özelliklerini kullanır ve boyanın ilişkiden çıkarma sıcaklığı mutasyonun varlığına ve türüne bağlı olarak değişir. HRMA, tek nükleotid polimorfizmlerinin (SNP'ler)8, zebra balıklarının mutant genotiplemesinin, mikrobiyolojik uygulamaların10 ve bitki genetik araştırmalarının tespiti için kullanılmıştır11.
Bu makalede, CRISPR/Cas9 teknolojisi tarafından üretilen mutant sivrisinekler için basit bir moleküler genotipleme yöntemi olan HRMA açıklanmaktadır. HRMA'nın alternatif tekniklere göre avantajları arasında 1) esneklik, çeşitli genler, çok çeşitli indel boyutlarının yanı sıra farklı indel boyutları ile heterozipöz, homozigot ve trans-heterozygöz farklılaşma arasındaki ayrım için yararlı olduğu kanıtlanmıştır12,13,14, 2) maliyet, yaygın olarak kullanılan PCR reaktiflerine dayandığı için ve 3) zaman kazandıran, sadece birkaç saat içinde gerçekleştirilebileceği için. Ek olarak, protokol DNA kaynağı olarak küçük bir vücut parçası (bacak) kullanır, sivrisineklerin genotipleme işleminden kurtulmasını sağlar, mutant hatlarının kurulmasına ve bakımına izin verir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Tek nükleotid polimorfizmleri (SNP'ler), HRMA astar tasarımı ve astar doğrulaması için tarama
2. Sivrisinek bacaklarından genomik DNA hazırlanması
3. HRMA
4. Sanger dizileme ile sıra doğrulaması
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
AaeZIP11 (putatif demir taşıyıcı21) ve miyo-fem (uçuş kaslarıyla ilgili kadın taraflı bir miyosin geni13) genlerinde mutasyon içeren sivrisinekler CRISPR/Cas9 teknolojisi kullanılarak, HRMA kullanılarak genotiplenmiş ve sırayla doğrulanmış olarak elde edilmiştir (Şekil 5). Şekil 5A ve Şekil 5C, sırasıyla AaeZIP11 ve myo-fem mutant örneklerinden hrm e...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yüksek çözünürlüklü eriyik analizi, CRISPR/Cas9 teknolojisi tarafından üretilen indellerin vektör sivrisinek Ae. aegypti'de tanımlanması için basit ve hızlı bir çözüm sunar. Uçuş kasından demir metabolizmasına ve daha fazla 13,14'e kadar çok çeşitli genler için mutasyona uğramış sivrisineklerin genotiplemesini sağlayan esneklik sağlar. HRMA, numune toplamadan son analizlere kadar sadece birkaç saat içinde gerçekleştirilebilir. Astar tasarımı için ek süre...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların beyan edecekleri bir çıkar çatışması yoktur.
Tüm rakamlar Texas A&M Üniversitesi lisansı altında Biorender.com ile oluşturuldu. Bu çalışma, Ulusal Alerji ve Bulaşıcı Hastalık Enstitüsü (AI137112 ve AI115138'den Z.N.A.'ya), Böcek Vektörlü Hastalık Hibe Programı kapsamında Texas A&M AgriLife Research ve USDA Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü, Hatch proje 1018401 tarafından desteklendi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| %70 Etanol | Suda %70 etanol çözeltisi | ||
| 96 oyuklu PCR ve Gerçek zamanlı PCR plakaları | VWR | 82006-636 | Genomik DNA elde etmek için (sivrisinek bacağından) |
| 96 oyuklu plaka şablonları | Ev yapımı baskılı, genotip kaydı için | ||
| Bio Rad CFX96 | Gradyan | ve HRMA özelliklerine | |
| Çeşitlendirilmiş Biyoteknoloji reaktif rezervuarları | VWR | 490006-896 | |
| Exo-CIP Hızlı PCR Temizleme Kiti | New England Biolabs | E1050S | |
| Cam Petri Kabı | VWR | 89001-246 | 150 mm x 20 mm |
| Sert kabuklu ince duvarlı 96 kuyulu etekli PCR plakaları | Bio-rad | HSP9665 | HRMA |
| için Çok kanallı pipetleyici (P10) | Integra Biosciences | 4721 | |
| Çok kanallı pipetleyici (P300) | Integra Biosciences | 4723 | |
| Nunc Poliolefin Akrilat Sızdırmazlık bandı, Thermo Scientific | VWR | 37000-548 | 96 kuyulu pipetleyici ile kullanmak için Genomik DNA elde etmek için PCR plakaları |
| Optik sızdırmazlık bandı | Bio-rad | 2239444 | HRMA için 96 kuyucuklu PCR plakaları ile kullanmak için |
| Phire Hayvan dokusu doğrudan PCR Kiti (numune alma araçları olmadan) | Thermo Fisher | F140WH | Genomik DNA elde etmek ve PCR gerçekleştirmek için |
| Plastik Sinek Flakon Bölücüler | Genesee | 59-128W | |
| Hassas Eriyik Analiz Yazılımı | Bio Rad | 1845025 | Sivrisinek DNA örneklerinin genotiplendirilmesi ve çift sarmallı DNA'nın termal denatürasyon özelliklerinin analiz edilmesi için kullanılır (protokol adımı 3.3'e bakınız) |
| SeqMan Pro | DNAstar Lasergene yazılımı | Çoklu dizi hizalaması için | |
| Tek kanallı pipetleyici | Gilson | ||
| Cımbız Dumont #5 11 cm | WPI | 14098 | |
| Beyaz köpük tapalar | VWR | 60882-189 | |
| Geniş Drosophila Şişeleri, Polistiren | Genesee | 32-117 | |
| Geniş Fly Flakon Tepsisi, Mavi | Genesee | 59-164B |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste