RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Protein-protein etkileşimleri gibi biyomoleküllerin etkileşimleri, biyolojik fonksiyonların moleküler temelidir. Özellikle ilgili etkileşimden yoksun olan etkileşim-sıfır/bozulmuş mutantlar izole edilebilirse, bu etkileşimin işlev(ler)ini anlamaya büyük ölçüde yardımcı olacaklardır. Bu makale, etkileşimi boş/bozulmuş mutantları izole etmenin etkili bir yolunu sunmaktadır.
Protein-protein etkileşimleri, biyolojik olayların altında yatan en temel süreçlerden biridir. Spesifik bir protein-protein etkileşiminin rol(ler)ini ve fonksiyon(lar)ını anlamanın en basit ve en iyi yollarından biri, vahşi tipin fenotipini (ilgili protein-protein etkileşimi ile) ve ilgili etkileşimden yoksun mutantların fenotipini karşılaştırmaktır. Bu nedenle, bu tür mutantlar izole edilebilirse, ilgili biyolojik süreçlerin aydınlatılmasına yardımcı olacaklardır. Maya iki-hibrit (Y2H) prosedürü, yalnızca protein-protein etkileşimlerini tespit etmek için değil, aynı zamanda etkileşimi sıfır/bozulmuş mutantları izole etmek için de güçlü bir yaklaşımdır. Bu makalede, Y2H teknolojisi kullanılarak etkileşimi boş/bozulmuş mutantları izole etmek için bir protokol sunulmuştur. İlk olarak, polimeraz zincir reaksiyonu ve boş vektörü kütüphaneden verimli bir şekilde dışlayan verimli dikişsiz klonlama teknolojisi birleştirilerek bir mutasyon kütüphanesi oluşturulur. İkinci olarak, etkileşim boş/bozulmuş mutantlar Y2H testi ile taranır. Y2H vektöründeki bir hile nedeniyle, çerçeve kayması ve saçma mutasyonlara sahip olanlar gibi istenmeyen mutantlar, tarama sürecinden verimli bir şekilde elimine edilir. Bu strateji basittir ve bu nedenle, etkileşimi iki hibrit sistem tarafından tespit edilebilen herhangi bir protein kombinasyonuna uygulanabilir.
Biyomoleküller arasındaki etkileşimler, biyolojik olayların en temel parçasıdır. Protein-protein etkileşimleri bu etkileşimlerin önemli bir bölümünü oluşturur. Bu nedenle, ilgilenilen bir proteinin etkileşim ortağının/ortaklarının tanımlanması, ilgilenilen proteinin/genin işlevini daha fazla aydınlatmak için kritik öneme sahiptir. Maya iki-hibrit (Y2H) yöntemi, in vivo1 protein-protein etkileşimlerini tanımlamak için popüler bir tekniktir. Bu sistemde, etkileşimi test edilecek olan iki protein (X ve Y) sırasıyla DNA bağlama (DB) alanına ve transkripsiyonel aktivasyon alanına (AD) kaynaştırılır. DB-X füzyon proteini, DB alanının bir tanıma dizisine bağlanır; bu nedenle, X ve Y proteinleri etkileşime girdiğinde, AD-Y füzyon proteini, tanıma dizisinin yakınına gelir. Sonuç olarak, tanıma dizisinin aşağı akışındaki raportör genin transkripsiyonu aktive edilir. Bu nedenle, raportör gen aktivitesinin varlığı veya yokluğu, protein-protein etkileşiminin varlığını veya yokluğunu belirlemek için kullanılabilir1.
İlgilenilen proteinin spesifik bir etkileşim ortağı belirlendikten sonra, etkileşimin biyolojik işlevini aydınlatmak için daha fazla analiz yapılmalıdır. Bu amaçla, spesifik protein-protein etkileşimini bozan veya ortadan kaldıran proteinlerin mutantları izole edilebilirse, güçlü araçlar olarak hizmet edeceklerdir. Y2H sistemi, vahşi tip 'etkileşim-pozitif' klondan başlayarak 'etkileşim-negatif' klonları tarayarak bu tür mutantları doğrudan izole etmek için kullanılabilir. Bu süreci hızlandırmak için 'ters' Y2H (rY2H) sistemleri geliştirilmiştir 2,3. rY2H sistemlerinde, konakçı maya suşları, raportör genler olarak karşı seçilebilir işaretleyici genleri barındırır, yani maya hücreleri yalnızca AD-Y ve DB-X proteinleri etkileşime girmediğinde büyür.
Hem Y2H hem de rY2H sistemleri, etkileşim negatif mutantların izolasyonuna izin verse de, mutantları izole etme süreci zahmetlidir çünkü tarama yoluyla elde edilen adayların tümü istenen mutasyon türünü (genellikle yanlış anlamlı mutasyonlar) taşımaz. En ciddi sorun, adayların önemli bir bölümünün çerçeve kayması veya saçma sapan mutasyonlar barındırması ve istenmeyen klonları dışlamak için batı blotlama yapmanın gerekli olmasıdır. Bu sorunun üstesinden gelmek için yeni plazmit vektörleri geliştirilmiştir4. Bu vektörlerde, bir ilaç direnci belirteci olan KanMX, DB alanının veya AD'nin aşağı akışında çerçeve dışı konumlandırılır. İşaretleyici gen, yalnızca ilgilenilen gen eklendiğinde DB alanı veya AD ile çerçeve içi hale gelir. İlgilenilen gende rastgele bir mutasyon (lar) ortaya çıktığında, çerçeve kayması veya anlamsız mutasyonlara sahip olanlar gibi istenmeyen mutantlar, ilaç direnci seçimi yapılarak kolayca elimine edilebilir ve arzu edilen yanlış anlamlı mutasyonları taşıyan adaylar Y2H ekranı4 ile kolayca tanımlanabilir. Bu makale, bu stratejiyi kullanarak ilgilenilen bir proteinin etkileşimi boş/bozulmuş mutantlarını izole etmek için bir protokol sunmaktadır.
1. Mutant kütüphanesinin inşası
2. Mutant kütüphane ve replika kaplama ile mayanın dönüşümü
3. Y2H renk tahlili
4. Aday klonların kurtarılması ve onaylanması
Son zamanlarda, Pol2 proteininin C-terminal yarısının (Pol2-C) Mcm10 ile etkileşime girdiği bulundu. Her iki protein de DNA replikasyonunun başlatılması ve dolayısıyla tomurcuklanan maya Saccharomyces cerevisiae 13,14,15'te hücre büyümesi için gereklidir. Bu etkileşimin biyolojik önemini anlamaya yardımcı olmak için, Mcm10 ile etkileşimi olmayan/azalmış olan Pol2-C mutantları, burada açıklanan yöntem kullanılarak izole edildi.
Adım 1'de açıklanan yöntem izlenerek bir mutasyon kütüphanesi oluşturuldu. Pol2-C DNA fragmanları GoTaq polimeraz ile amplifiye edildi ve In-Fusion enzimi kullanılarak Gal4AD (pST2525) vektörüne klonlandı. Kütüphanedeki bağımsız klon sayısının 5000 olduğu tahmin ediliyordu.
Adım 2'de açıklandığı gibi, kütüphane plazmidinin DNA'sı, LexA-Mcm10 plazmidi ile önceden dönüştürülmüş olan Y2H konak suşu TAT-7'ye sokuldu. Hücreler bir SC-LW plakasına yayıldı ve ertesi gün SC-LW ve SC-LW+G418 plakalarına kopyalandı. Kopyalar, adım 3'te tarif edildiği gibi renk analizine tabi tutuldu. Renk tahlilinin sonuçlarından bazıları Şekil 1C'de gösterilmiştir.
Renk tahlilinde beyaz ve G418'e dirençli kırk yedi koloni, yaklaşık 8500 dönüştürücüden ilk adaylar olarak izole edildi. Renk tahlili ile tekrar test edildiler ve 47 klondan 25'inin beyaz olduğu doğrulandı (Şekil 2A). Bu 25 klon aday olarak tutuldu. Aday plazmit DNA'ları, adım 4'te açıklandığı gibi 25 adayın her birinden elde edildi. LexA-Mcm10'u barındıran Y2H maya konak hücrelerine yeniden sokuldular ve renk tahlili ile test edildiler ve renkten yoksun 16 klon seçildi. Bunların Pol2-C yanlış anlamlı mutantları olduğunu daha da doğrulamak için, Pol2-C proteininin ekspresyonu western blotlama ile doğrulandı. On iki aday, pozitif kontrolünkiyle hemen hemen aynı pozisyonda bir bant sergiledi (Gal4AD-HA-Pol2-C-KanMX füzyon proteini, hesaplanan mw: 158.8 kDa) (Şekil 2B). Renk analizi, bu 12 klonun Mcm10 ile etkileşime girmediğini gösterdi (Şekil 2C). Bu klonların nükleotid dizileri belirlendikten sonra, hepsinin yanlış anlamlı mutasyon(lar)a sahip olduğu doğrulandı. Yanlış anlamlı mutasyonların sayısı bir ila beş arasında değişmektedir (veriler gösterilmemiştir). Ortalama olarak, her 1000 bazda yaklaşık bir yanlış anlamlı mutasyon meydana geldi.

Şekil 1: Etkileşim-boş/bozulmuş mutantları taramak için Y2H tabanlı yaklaşımın şemaları. (A) Y2H sistemi. (B) Etkileşimi boş/bozulmuş mutantları izole etme stratejisi. 1: Yeni oluşturulan Y2H vektörü, Y2H etiketinin, DB alanının ve AD'nin aşağı akışındaki KanMX geninin bir kopyasını içerir. Daha da önemlisi, bu KanMX geni bir başlangıç kodonundan yoksundur ve Y2H etiketi ile çerçeve dışıdır. Bu nedenle, KanMX geninin bu vektörden ifade edilmesi beklenmez. PCR ile çoğaltılmış DNA fragmanı vektöre eklendiğinde, KanMX geni Y2H etiketi ile çerçeve içindedir ve eksprese edilir. Sonuç olarak, yalnızca vahşi tip eki barındıran plazmitler veya yanlış anlamlı mutasyon(lar)a sahip bir ek parça, G418'e direnç sağlayan KanMX genini ifade edebilir. Saçma sapan veya çerçeve kayması mutasyon(lar)ına sahip plazmitler, KanMX genini ifade edemez. 2: Adım 1'de oluşturulan mutant kütüphane, Y2H konak maya hücrelerine tanıtılır. Dönüştürücüler ortaya çıktığında, kopyalar yapılır. Bir raportör gen(ler)in ekspresyonunu ve G418'e direnci karşılaştırarak, etkileşimi boş/bozulmuş mutantların adayları seçilebilir. (C) Bir tarama örneği. Gal4-AD ve bir PCR mutajenize Pol2-C DNA fragmanı barındıran plazmit kütüphanesi, LexA-Mcm10 plazmidi ile önceden transforme edilmiş olan Y2H konak suşu TAT-7'ye sokuldu. Renk tahlilinden önceki (solda) ve sonraki (ortada) hücrelerin ve bir SC-LW+G418 plakasında (sağda) büyütülen hücrelerin görüntüleri gösterilmektedir. Etkileşim-sıfır/bozulmuş mutantlar ve yanlış adayların aday örnekleri sırasıyla beyaz ve siyah ok uçlarıyla belirtilmiştir. (D) Y2H vektörleri, AD (üstte) ve DB (altta) vektörlerinin klonlama bölgesi etrafındaki DNA dizisi. Y2H etiketinin (kırmızı) son on amino asidinden (aa) KanMX'in (yeşil) ilk on aa'sına karşılık gelen kısma kadar olan dizi gösterilir. SmaI ve BamHI'nin tanınma siteleri de gösterilir. PCR primerlerinin konumları, klonlama bölgesi olarak BamHI bölgesi kullanıldığında altta gösterilir. Aynı primerler, ilgilenilen geni diğer plazmitlere klonlamak için de geçerlidir (pST2303/2523). Bu rakam Tanaka ve ark.4'ten değiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Etkileşim-boş/bozulmuş mutantların tarama sürecine bir örnek. (A) Şekil 1C'de gösterildiği gibi aday klonlar olarak izole edilen 47 koloni, tekrar G418 içeren SC-LW ortamında büyütüldü ve renk tayinine tabi tutuldu. +: pozitif kontrol (Wt Pol2-C), -: negatif kontrol (vektör). 1-25 numaralı aday klonlar, plazmitleri geri kazanmak için kültürlendi. (B) (A)'daki her aday klondan plazmitler geri kazanıldı, Y2H konak hücrelerine sokuldu ve tekrar renk tayinine tabi tutuldu. On altısı beyazdı (renksiz). Onlardan tam hücre ekstraktları hazırlandı ve bir anti-HA monoklonal antikoru ile western blotlama yapıldı. Paneldeki numara (A)'daki numaraya karşılık gelir. #6 hariç her adaydan elde edilen birkaç bağımsız plazmit klonunun analizleri yapıldı. (C) Son 12 klon için renk analizinin sonuçları. Sayılar (A) 'dakilere karşılık gelir. Mcm10 ile etkileşimi koruyan # 16, renk tahlilinde pozitif kontrol olarak kullanıldı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Ad | Y2H etki alanı | Marker (Maya) | Marker (E. coli) | Açıklama | Referans |
| pST2303 Serisi | DB (LexA) | TRP1 (İngilizce) | Ampisilin | KanMX sızıntısı yok | 4 |
| pST2523 Serisi | DB (LexA) | TRP1 (İngilizce) | Streptomisin | KanMX sızıntısı yok | Bu iş |
| pST2302 Serisi | AD (Gal4) | LEU2 | Ampisilin | KanMX sızıntısı | 4 |
| pST2525 Serisi | AD (Gal4) | LEU2 | Ampisilin | Çoklu loxP içeren NotI fragmanı pST2302'den çıkarılır. KanMX sızıntısı | Bu iş |
| pST2527 Serisi | AD (Gal4) | LEU2 | Streptomisin | KanMX sızıntısı | Bu iş |
Tablo 1: Y2H etiketi ile çerçeve dışı KanMX içeren Y2H vektörlerinin listesi.
Ek Dosya 1: PCR karışımlarına, primer detaylarına ve reaksiyon koşullarına bir örnek. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Protein-protein etkileşimleri gibi biyomoleküllerin etkileşimleri, biyolojik fonksiyonların moleküler temelidir. Özellikle ilgili etkileşimden yoksun olan etkileşim-sıfır/bozulmuş mutantlar izole edilebilirse, bu etkileşimin işlev(ler)ini anlamaya büyük ölçüde yardımcı olacaklardır. Bu makale, etkileşimi boş/bozulmuş mutantları izole etmenin etkili bir yolunu sunmaktadır.
Y. Tanaka, Y2H'nin teknik iyileştirmesini gerçekleştirdi. Bu çalışma, JSPS KAKENHI Hibe Numarası JP22K06336 ve Osaka Fermantasyon Enstitüsü tarafından desteklenmektedir.
| 0,5 M EDTA (8,0) | Nacalai Tesque Inc. | 14347-21 | |
| %10 SDS Çözümü | Fujifilm Wako Saf Kimya A.Ş. | 313-90275 | |
| 2-merkaptoetanol | Fujifilm Wako Saf Kimyasal A.Ş. | 135-07522 | |
| 2-propanol | Kishida Chemical Co., Ltd. | 110-64785 | |
| 5-Bromo-4-kloro-3-indolil-β-D-galaktopiranosid (X-Gal) | Fujifilm Wako Saf Kimyasal A.Ş. | 021-07852 | |
| Agar | Formedium | AGR60 | |
| Ampisilin Sodyum | Fujifilm Wako Saf Kimyasal A.Ş. | 68-52-3 | |
| Anti-HA-tag mAb-HRP-DirecT | Medikal & Biyolojik Laboratuvarlar Ltd. Şti. | Somon testislerindenM180-7 | |
| DNA'sı | Merck KGaA. | D1626 | |
| Etanol | Merck KGaA. | 9-0770-4-4L-J | |
| Koloni kaldırma için filtre kağıdı (Sınıf 50) | Whatman, Cytiva | 1450-090 | |
| Koloni kaldırma için filtre kağıdı (No.4A) | Advantec Toyo Kaisha, Ltd. | 01411090 | |
| Çoğaltma için filtre kağıdı (No.1) | Advantec Toyo Kaisha, Ltd. | 00011150 | |
| G-418 Sülfat | Fujifilm Wako Saf Kimyasal A.Ş. | 075-05962 | |
| Hidroklorik asit | Kishida Chemical Co., Ltd. | 230-37585 | |
| KCl | Fujifilm Wako Saf Kimya A.Ş. | 163-03545 | |
| Lityum Asetat Dihidrat | Nacalai Tesque Inc. | 20604-22 | |
| MgSO4 ve boğa; 7H2O | Fujifilm Wako Saf Kimya A.Ş. | 131-00405 | |
| Na2HPO4 ve boğa; 12H2O | Nacalai Tesque A.Ş. | 10039-32-4 | |
| NaCl | Nacalai Tesque A.Ş. | 31319-45 | |
| NaH2PO4 ve boğa; 2H2O | Nacalai Tesque A.Ş. | 31717-25 | |
| Kağıt havlu | AS ONE Corp. | 7-6200-02 | |
| Fenol: Kloroform: İzoamil Alkol 25: 24: 1 | Nacalai Tesque Inc. | 25970-56 | |
| Plazmid DNA'ları | Ulusal BiyoKaynak Projesi - maya (https://yeast.nig.ac.jp/yeast/top.xhtml) | ||
| Plazmid izolasyon Kiti | Nippon Genetics Co., Ltd. | FG-90502 | |
| Polietilen Glikol # 4.000 | Nacalai Tesque Inc. | 11574-15 | |
| SC çift bırakma karışımı -Leu -Trp | Formedium | DSCK172 | |
| Dikişsiz klonlama kiti (In-Fusion montajı) | Takara Bio Inc. | #639648 | |
| Yağsız süt tozu | Fujifilm Wako Saf Kimya A.Ş. | 190-12865 | |
| Streptomisin Sülfat | Fujifilm Wako Saf Kimyasal A.Ş. | 3810-74-0 | |
| Taq polimeraz (GoTaq Yeşil Master Karışımları) | Promega Corp. | M7122 | |
| TRIS (hidroksimetil) aminometan | Formedium | TRIS01 | |
| Triton X-100 | Nacalai Tesque Inc. | 12967-45 | |
| Tripton | ThermoFisher Scientific Inc. | 211705 | |
| Tween 20 | Nacalai Tesque Inc. | 35624-15 | |
| Maya Özü | ThermoFisher scientific Inc. | 212750 | |
| Maya Azot Baz (YNB) | Orta | CYN0210 | |
| Zymolyase 100T | Nacalai Tesque Inc. | 07665-55 |