מאמר זה מתאר את השינוי הגנטי של unicellular אצה ימית<em> Ostreococcus tauri</em> על ידי electroporation. זה האורגניזם האיקריוטים הוא פלטפורמה מודל יעיל צמחים גבוהים יותר, possesing המורכבות גנומית הסלולר הקטינה באופן משמעותי ולהיות מקובל בקלות לתרבות הן התא וביולוגיה כימית.
בעיות נפוצות פוגע ההתקדמות המהירה במדעי הצמח כולל רקמות הסלולר, והמורכבות האורגניזם כולו, בעיקר רמה גבוהה של יתירות גנומית להשפיע על הגנטיקה פשוטים צמחים גבוהים יותר. אורגניזם מודל הרומן Ostreococcus tauri הוא הקטן ביותר החופשי חי eukaryote הידוע עד כה, ו בעל גודל הגנום הקטינה באופן משמעותי את המורכבות ואת 1,2 הסלולר, באה לידי ביטוי על ידי נוכחות של רק אחד רוב האברונים (mitochondrion, הכלורופלסט, מחסנית Golgi) לכל התא, גנום המכיל רק ~~~HEAD=NNS 8000 גנים. יתר על כן, השילוב של unicellularity והתרבות קל מספק פלטפורמה מקובל גישות וביולוגיה כימית. לאחרונה, Ostreococcus כבר מצליחים ללמוד המנגנונים הבסיסיים העומדים בבסיס מדידת זמן היממה 3-6. תוצאות של אורגניזם מודל זה השפיעו לא רק מדע הצמח, אלא גם בביולוגיה של יונקים 7. דוגמה זו מדגישה עד כמה ניסויים מהירהeukaryote פשוט משושלת ירוק יכול להאיץ מחקר באורגניזמים מורכבים יותר על ידי יצירת השערות לבדוק בדיקה בשיטות אפשרי מבחינה טכנית רק רקע זה של מורכבות מופחתת. ידיעת הגנום ואת האפשרות לשנות את הגנים הם כלים חיוניים כל מין המודל. גנומי 1, Transcriptomic 8, ומידע proteomic 9 על מין זה הוא זמין בחינם, בעוד השיטות שפורסמו בעבר 6,10 גנטית להפוך Ostreococcus ידועים במעבדות ספורות בעולם.
במאמר זה, את שיטות ניסיוניות גנטית להפוך את יצור דגם הרומן עם ביטוי יתר לבנות באמצעות electroporation מתוארים בפירוט רב, כמו גם את שיטת הכללת תאים טרנספורמציה של אחוז agarose נמוכה על מנת לאפשר בחירה של קווים ששינו שמקורם אחד הפך התא. בעקבות יישום מוצלח של Ostreococcus למחקר היממה, ההתעניינות הגוברת Ostreococcus ניתן לצפות תחומי מחקר מגוונים בתוך ומחוץ מדעי הצמח, כולל בתחומים ביוטכנולוגיים. חוקרים מגוון רחב של מדעים ביולוגיים ורפואיים שעובדים על הביוכימיים המשתמרים לשקול מחקר ב רודף Ostreococcus, ללא המורכבות גנומית האורגניזם המינים מודל גדולים יותר.
נייד axeny המדינה והתרבות היא בעלת חשיבות מכרעת לתהליך השינוי. למרות שתאי נשמרים בדרך כלל מחזורים של 12 שעות אור, 12 שעות חושך, יעילות השינוי בתאים הגדלים בתנאים הללו נמצאו מספיק. במהלך pelleting / resuspension צעדים חוזרים ונשנים, התאים תמיד צריך resuspend בקלות. אם תאים צבירה, או חומר דמוי ריר נוכח, עדיף להתחיל את התהליך מההתחלה שוב. בדרך כלל, ~ 50 מושבות ניתן לצפות על כל צלחת שינוי, לעומת אף על צלחת הביקורת השלילית. במקרה של יעילות הטרנספורמציה נמוכה, תנאי culturing צריכים להיות מגוונים על מנת להבטיח התאים נמצאים במצב אופטימלי. המשתנים המשפיעים על יעילות השינוי כוללים טמפרטורת הסביבה במעבדה (צריך להיות קרוב ל 20 מעלות צלזיוס) ומהירות הטיפול (נוהל מ pelleting תאים [2.3] להחלמה [2.7] צריך לקחת ~ 1 שעה). כמו כן, חשוב כי כל כמה פתרונותRe עשה טרי לפני כל שינוי. עבור הכללה צלחות, ריכוז LMP agarose הוא קריטי. תאים Ostreococcus לא יגדל ב ריכוזים גבוהים agarose, ויהיה לפזר בריכוזים נמוכים.
שלושה וקטורים שינוי עבור Ostreococcus פורסמו בעבר 6, ו וקטורים נוספים צפויים להיות שנוצר ופורסם זמן קצר. וקטור קיים פוט לוק 6 מאפשר שימוש promotor הבחירה בשילוב עם תג גחלילית בטרמינל C-בלוציפראז המאפשר בחירת הקו מהונדס מהיר בתוספת דפוסי הביטוי צייתן, בעוד וקטור Potox 6 נושא מושרה חזק 13 promotor שנלקח Ostreococcus זיקה גבוהה פוספט Transporter (HAPT) הגן ביטוי יתר של הגן של עניין. וקטור Potox לוק נובע Potox, נושא בלוציפראז סמן נוסף שניתן להשתמש בו לבחירה ישירה של קווי overexpression <sעד> 14. סמנים בחירה מוצלחת על וקטורים אלו Nourseothricin ו G148. עם זאת, תאים Ostreococcus עמידות מאוד בפני אנטיביוטיקה רבים, ריכוזי חומרים הדרושים מבחר מהונדס לתאי Ostreococcus הוא גבוה יותר מאשר עבור מערכות המודל המקובל (2 מ"ג / מ"ל).
אמנם התהליך נראה בלתי יעיל, מספר גדול של תאים ו-DNA פלסמיד צורך בהליך זה אינו מהווה מכשול משמעותי. הגבלה גדולה יותר היא שכל קו שנוצר כי הוא עמיד בפני סמן לבחירה צריך להיות מנותח בנפרד כדי לבדוק את המבנה כולו משולב ב-DNA. ראינו דוגמאות שבהן ביטוי מוצלח של סמן לבחירה לא תואמות את הכניסה של הגן בפועל של עניין, כלומר אינטגרציה חלקי יכול להתרחש. ככל הנראה, הכניסה אקראי לתוך הגנום גם אומר שאין שליטה על הכניסה לאתר באמצעות שיטה זו, ושיטות בased על רקומבינציה הומולוגיים כרגע בשלבי פיתוח. עם זאת, השיטה המתוארת כאן היא, למיטב ידיעתנו, כיום השיטה מאופיינת רק כדי לייצר תאים Ostreococcus מהונדסים גנטית.
כמו Ostreococcus tauri רק לאחרונה נעשה שימוש כאורגניזם מודל ניסיוני, רוב שיטות עבודה עם תאים אלה עשוי להתפתח להיות מעודן על ידי קהילת המחקר הגוברת מעורב. פרוטוקול זה נועד לעזור לאנשים להתחיל לעבוד עם Ostreococcus, אבל בשום פנים ואופן לא מתיימר לתאר את כל מה שיש לדעת על שינוי גנטי של microalga זה. אמון המחברים כי הקוראים יוכלו להתאים את פרוטוקול לצרכים שלהם כמו הבדלים קטנים חממות (רמות האור או איכות) ופרמטרים נוספים יהיו קיימים וסביר צריך להיות מותאם במעבדה כל אדם לקבל את התרבויות בריאים הדרושים לכך פרוטוקול. לאחר שליטה בטכניקות שתוארו כאן,וקטורים ניתן לבנות ליצור זורח, פלורסנט, או קווים אחרים היתוך מתוייגים תחת שליטה של מגוון רחב של promotors. זו פלטפורמה מרגש ניסיוני הספר יהיה שימושי ללמוד כמה בעיות ביוכימיות מסובכות נפתרות ב eukaryote מורכבות מופחתת, בו גישות תרופתי הם הקלו מאוד 3.
The authors have nothing to disclose.
SynthSys המרכז לביולוגיה אינטגרטיבית מערכות במימון BBSRC ואת הפרס EPSRC D019621. האיחוד האירופי FP6 רשת מענק מצוינות "Genomics ימית" כדי FYB מימנה פיתוח שיטות שינוי גנטי.
Medium constituents | |||
Chemical | Catalogue number | Supplier | |
Instant Ocean Marine Salt | from amazon.co.uk or rocketaquatics.co.uk | ||
NaNO3 | S5506-250G | Sigma | |
NH4Cl | A9434-500G | Sigma | |
Glycerol 2-phosphate disodium salt hydrate | G9422-100G | Sigma | |
H2SeO3 | 84920-250G | Sigma | |
Ultra pure tris | 15504-020 | Invitrogen | |
Na2EDTA•2H2O | BPE120-500G | Fisher Scientific | |
FeCl3•6H2O | 157740 | Sigma | |
Na2MoO4•2H2O | 31439-100G-R | Sigma | |
ZnSO4•7H2O | Z0251 | Sigma | |
CoCl2•6H2O | 31277 | Sigma | |
MnCl2•4H2O | 203734-5G | Sigma | |
CuSO4•5H2O | C8027 | Sigma | |
Vitamin B12 (cyanocobalamin) | V2876 | Sigma | |
Biotin | 47868 | Sigma | |
Thiamine • HCl | T4625 | Sigma | |
Ampicillin | A9518-25G | Sigma | |
Neomycin | N6386 | Sigma | |
Kanamycin | K4000 | Sigma | |
Consumables for culturing | |||
Item | Catalogue number | Supplier | |
Tissue Culture Flask T25 Suspension Cultures Vented with Pouring Channel | 83.1810.502 | Starstedt | |
Tissue Culture Flask T75 Suspension Cultures Vented with Pouring Channel | 83.1813.502 | Starstedt | |
Tissue Culture Flask T175 Suspension Cultures Vented with Pouring Channel | 83.1812.502 | Starstedt | |
TPP Bottle top filters, 1L, complete | 99950T | Helena Bioscience | |
TPP Bottle top filters, 500ml, | 99500T | Helena Bioscience | |
TPP Bottle top filters, 250ml, | 99250T | Helena Bioscience | |
TPP Bottle top filters, 150ml, | 99150T | Helena Bioscience | |
Salinity Meter for Marine Aquarium | DSG-10 | Daeyoon |
Chemicals for transformation | ||
Chemical | Catalogue number | Supplier |
D-Sorbitol | S6021-1KG | Sigma |
Pluronic F-68 solution | P5556-100ML | Sigma |
ClonNat | 51000 | Werner |
Low melting point agarose | 16520-050 | Invitrogen |
Consumables for transformation | ||
Item | Catalogue number | Supplier |
Tissue Culture Flask T25 Suspension Cultures Vented with Pouring Channel | 83.1810.502 | Starstedt |
Tissue Culture Flask T75 Suspension Cultures Vented with Pouring Channel | 83.1813.502 | Starstedt |
Tissue Culture Flask T175 Suspension Cultures Vented with Pouring Channel | 83.1812.502 | Starstedt |
Greiner centrifuge tubes 50ml | 227261 | GBO |
Gene Pulser/MicroPulser Cuvettes, 0.2 cm gap, 50 | 165-2086 | Bio-Rad |
Petri dish round PS 3 VENTS H14.2 Φ55 | 391-0895 | VWR International |
Petri dish square with four vents polystyrene sterile by irradiation clear 120mm | FB51788 | Fisher Scientific |
Moonlight Blue light filter | 183 | Lee Lighting |