Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Escherichia coli BL21 Suşunda Spesifik Eksojen DNA Üzerinde Mavi Işıkla İndüklenebilir Yarı Rastgele Mutajenez

773 görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/68283

⸱

20 Haziran 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 

Bu makalede

Özet

Ana hatlarıyla belirtilen protokol, yalnızca Escherichia coli'deki bu eksojen DNA'lar üzerinde mutasyonlar üretirken herhangi bir eksojen DNA'yı tanımak için kolaylaştırılmış yöntemleri açıklar.

Özet

Mutajenez teknolojileri, varyasyon ıslahı, yönlendirilmiş evrim ve protein mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, çoğu yöntem yalnızca kontrol edilemeyen rastgele genomik DNA mutasyonlarını indükleyebilir, bu da deformitelere ve hatta ölümcül etkilere yol açabilir. Burada, üç sistemin füzyonundan yararlanarak: sitozin baz editörü (CBE), mavi ışıkla indüklenebilir p-Mag/n-Mag elementleri ve bölünmüş T7 RNA polimeraz, bu ana hatlarıyla belirtilen yöntem, mavi ışıkla kontrol edilebilir, DNA bölgesine özgü, yarı rastgele bir mutajenez sistemi içerir.

Bu sistem, T7 promotöründen başlayan ve T7 sonlandırıcısında biten DNA'lar üzerinde sitozini timine mutasyona uğratabilir. T7 promotörün aşağı akışındaki herhangi bir eksojen gen potansiyel olarak mutasyona uğrayabilir. Bu araçlar ayrıca sistemi mavi ışıkla kontrol edilebilir hale getirmek için iki parça halinde tasarlanmıştır. İlk kısım, CBE'nin n-Mag ve N-terminal-T7 RNA polimeraz geni ile kaynaştırılmasıyla oluşturuldu. İkinci kısım, p-Mag'in C-terminal-T7 RNA polimeraz ile kaynaştırılmasını içeriyordu. Mavi ışık altında, bu iki parça, T7 promotörü ve T7 sonlandırıcısı arasındaki DNA'lar üzerinde bir mutasyon jeneratörü olarak işlev görecek şekilde birleştirildi. Mavi ışık olmadan, p-Mag, n-Mag'den ayrılır ve CBE'nin DNA'yı düzenlemesini serbest bırakır.

Bu protokolün amacı, mavi ışık kontrolü ile Escherichia coli'de bölgeye özgü rastgele mutasyonlar oluşturmak ve mutasyona uğramış plazmitleri daha fazla doğrulamaktır. Sistem, ilgilenilen genin işlevinin seçilebildiği ve daha fazla çalışma için istenen mutasyonların toplanabildiği bir in vivo evrim sistemine uyarlanabilir.

Giriş

Rastgele mutasyon ve doğal seçilim, türler arasında büyük genetik çeşitlilik yaratan evrimi yönlendiren temel güçlerdir. Evrimsel süreç, optimize edilmiş veya yeni işlevlere sahip proteinleri tasarlamak için güçlü bir araç olarak kullanılmıştır1. DNA replikasyonundan kaynaklanan doğal mutasyon oranlarının, çoklu prokaryotlarda ve ökaryotlarda hücre bölünmesi başına yaklaşık 109 bazda bir olduğu tahmin edilmektedir2. Düşük doğal mutasyon oranları, laboratuvarlarda büyük genetik çeşitlilik oluşturmayı pratik hale getirir. Çalışmalar, belirli bir gende makul bir süre içinde mümkü....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Aşağıdaki protokol, CBE-Mag-T7 polimeraz mutajenez sistemi kullanılarak eksojen DNA mutajenez tasarımının nasıl gerçekleştirileceğini özetlemektedir (Adım 1). Eksojen DNA plazmidi oluşturulduktan sonra, izopropil β-D-1-tiyogalaktopiranosid (IPTG) eklenerek E. coli BL21 suşunda CBE-Mag-T7 polimeraz mutajenezini eksprese etmek için iki plazmitin transformasyonu için adımlar açıklanmaktadır ve ardından mutajenezi başlatan mavi ışıkla ışınlama (Adım 2-9.2). GFP veya eksojen DNA'da kaç mutasyon üretildiğini değerlendirmek için kalite kontrol adımları, Sanger dizilemesi kullanılarak gerçekleştirildi (Adım 9.3-11.2).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Bu protokolde özetlenen yöntemler, bölünmüş bir CBE-Mag-T7 RNA polimeraz mutasyon jeneratörü kullanılarak eksojen DNA üzerinde mutasyonların oluşturulması içindir. CBE-Mag-T7 RNA polimeraz mutasyon sistemini oluşturmak için genler ve mutajenez için hedef genin tümü pET-11a plazmit omurgasına dahil edilmiştir. Başarılı transformasyon ve mavi ışık ışınlaması, bakteri genomik DNA'sına herhangi bir zarar vermeden gerçekleştirildi, LB-agar üzerindeki normal ve karşılaştırılabilir koloni sayıları ile gösterildi (

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Polimeraz kılavuzlu baz düzenleme aracı ilk olarak Cravens ve ark. 2021'de bir protein füzyon stratejisi17 kullanılarak. Dört DNA nükleotidi üzerindeki mutasyonlar, bp başına 10-4 mutasyondan daha yüksek oranlarda başarıyla dahil edildi. Bununla birlikte, araştırmacılar18 tarafından ek kontrol olmaksızın T7 promotor ve sonlandırıcı arasında sürekli olarak mutasyonlar ortaya çıktığından, "iyi" mutasyonlar devam eden düzenlemeden k.......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
50 mL Konik Santrifüj TüpleriDoğanCLS352070
AmpisilinThermo Scientific KimyasallarJ60977.14
Mavi ışıklı ışınlayıcıThorlab'larLIU470A
DNA Montaj Klonlama Kiti NEBE5520S
DNA/Prmers senteziBGI Genomik
EndoFree Plazmid Midi Kiti CWBIO'nunCW2106STampon P1: yeniden süspansiyon tamponu, Tampon P2: lizis tamponu, Tampon E3: dengeleme tamponu, Tampon PS: nötralizasyon tamponu, Tampon PW: yıkama tamponu, Endo-Free Tampon EB: DNA saflaştırma tamponu, RNase A Endo-Remover FM: endotoksin giderme tamponu, Toplama Tüplü Spin Kolonları DM
GliserolFisher KimyasalG33-4
Kuluçkalanmış ÇalkalayıcıTermo BilimselSK2001CPKG
IPTG (izopropiltiyo-β-galaktosit)Davetli15529019
Mikroplaka OkuyucuTermo BilimselVarioskan LUX
Mikroskop LeicaDMI 4000B
Çoklu Skan FCThermo Scientific Kimyasallar
Tek Atış BL21(DE3) Kimyasal Olarak Yetkin E. coliDavetliC600003
PureLink Hızlı Düşük Endotoksinli Midi Plazmid Saflaştırma KitiDavetliA36227 Serisi
Pyrex  Fenolik vidalı kapaklı ve kauçuk astarlı ağır hizmet tipi yuvarlak tabanlı santrifüj tüpleriCorning  8422CLS8422100

Kaynaklar

  1. Packer, M. S., Liu, D. R. Methods for the directed evolution of proteins. Nat Rev Genet. 16 (7), 379-394 (2015).
  2. Lynch, M. Evolution of the mutation rate. Trends Genet. 26 (8), 345-352 (2010).
  3. Myers, R. M., Lerman, L. S., Maniatis, T.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Daha fazla makale keşfet

Mavi Işık MutajeneziSitozin Baz DüzenleyiciT7 Promotör SistemiEksojen DNA MutasyonuProtein MühendisliğiYönlendirilmiş EvrimBölgeye Özgü MutajenezIn Vivo Evrim

Bu makale yayımlandı

Video yakında