В этой статье описывается генетической трансформации одноклеточных морских водорослей<em> Ostreococcus Тельца</em> Путем электропорации. Это эукариотических организмов является эффективной платформой модели для высших растений, possesing значительно снижается геномных и клеточных сложности и быть легко поддаются как культура клеток и химической биологии.
Общие проблемы, препятствующие быстрому прогрессу в завод наук включают клеточном, тканевом и вся сложность организма, и, в частности высокий уровень избыточности генома, влияющих простой генетики в высших растениях. Роман модель организма Ostreococcus Тельца является самым маленьким свободно живущих эукариот известно на сегодняшний день и обладает значительно уменьшен размер генома и клеточных 1,2 сложностью, которая проявляется наличием только одной из самых органелл (митохондрий, хлоропластов, Гольджи стека) в клетки, и геном, содержащий только ~ 8000 генов. Кроме того, сочетание одноклеточность и легко культура представляет собой платформу поддаются подходов химической биологии. В последнее время Ostreococcus был успешно применен для изучения основных механизмов, лежащих в основе циркадных хронометраж 3-6. Результаты этой модели организм повлияли не только завод науки, но и биологии млекопитающих 7. Этот пример подчеркивает, насколько быстрым экспериментов впростые эукариот из зеленого линии может ускорить исследования в более сложных организмов путем создания проверяемых гипотез методами технически осуществимо только в этом фоне снижение сложности. Знание генома, а также возможность изменять гены являются важными инструментами в любой модели вида. Геномная 1 Transcriptomic 8, 9 и протеомных информации для этого вида находится в свободном доступе, тогда как ранее сообщалось о методах 6,10 генетически трансформировать Ostreococcus, как известно, несколько лабораторий по всему миру.
В этой статье, экспериментальные методы генетически трансформировать этот роман организм модель с гиперэкспрессией построить с помощью электропорации изложены в деталях, а также метод включения трансформированных клеток в агарозном низкий процент, чтобы отбор трансформированных линий, исходящих из одной трансформированной клетки. После успешного применения Ostreococcus на циркадный исследования, растет интерес к Ostreococcus можно ожидать от различных областях исследований и за ее пределами завода наук, в том числе биотехнологические области. Исследователи из широкого спектра биологических и медицинских наук, которые работают на сохраняющихся биохимических путей может рассмотреть вопрос проведения исследований в Ostreococcus, свободной от геномных и организменном сложности более крупных видов модели.
Сотовые axeny государства и культуры имеет решающее значение для превращения процедуры. Хотя клетки, как правило, сохраняется в циклах 12 часов света, 12 часов темного, эффективность трансформации в клетки, выращенные в этих условиях оказались недостаточными. При повторном гранулирования / ресуспендирования шаги, клетки должны всегда ресуспендируют легко. Если ячейки совокупности, или слизь, как вещество присутствует, то лучше начать процедуру с самого начала еще раз. Как правило, около 50 колоний, можно ожидать на каждом преобразовании пластины, по сравнению с ни на отрицательной пластине управления. В случае низкой эффективности преобразования, условия культивирования должны быть изменены, чтобы обеспечить клетки находятся в оптимальном состоянии. Переменные, которые влияют на эффективность трансформации включают температуру окружающей среды в лаборатории (должна быть близка к 20 ° С) и скорости обработки (процедура от гранулирования клеток [2,3] для восстановления [2,7] должно ~ 1 час). Важно также, что все решенияповторно сделал свежий перед каждой трансформации. Для включения в виде пластин, концентрация агарозы LMP имеет решающее значение. Ostreococcus клетки не будут расти в высокой концентрации агарозы, и будут распространять в низких концентрациях.
Три преобразование векторов Ostreococcus были опубликованы ранее 6 и более векторов, как ожидается, будет создан и опубликован в ближайшее время. Существующий вектор Pot-Люк 6 позволяет использование промотора выбора в сочетании с С-концевыми люциферазы светляков тег позволяет быстрее трансгенных выбор линии плюс послушный моделей выражения, в то время как вектор Potox 6 несет сильный индуцируемый промотор 13 взята из Ostreococcus высокое сродство фосфат Transporter (HAPT) гена гиперэкспрессией гена. Potox-Люк вектор происходит от Potox, проведение дополнительных маркеров люциферазы, который можно использовать для косвенного отбора гиперэкспрессия линии <sдо> 14. Успешный выбор маркеров на эти векторы нурсеотрицина и G148. Тем не менее, Ostreococcus клетки очень устойчивы ко многим антибиотикам, и концентрации соединений, необходимых для отбора трансгенных клеток Ostreococcus выше, чем у обычных систем модели (2 мг / мл).
Хотя этот процесс представляется неэффективной, большое количество клеток и ДНК плазмиды, необходимых для этой процедуры не представляет серьезное препятствие. Больше ограничений в том, что каждый порожденный линии, которая устойчива к выбору маркера необходимо анализировать индивидуально проверить, что вся конструкция интегрирована в ДНК. Мы наблюдали примеры, в которых успешное выражение селективного маркера не соответствует введение фактического гена, то есть частичная интеграция может произойти. Очевидно, что случайные вставки в геном также означает, что нет никакого контроля вставки сайт, используя этот метод, и методы бased на гомологичной рекомбинации в настоящее время разрабатываются. Тем не менее, метод, описанный здесь, чтобы нам известно, в настоящее время характеризуется только метод для создания генетически модифицированных клеток Ostreococcus.
Как Ostreococcus Тельца только недавно был использован в качестве экспериментальной модели организма, большинство методов работы с этими клетками, вероятно, будет развиваться и уточняться растущей исследования общины. Этот протокол предназначен, чтобы помочь людям начать работу с Ostreococcus, но отнюдь не претендует, чтобы описать все, что нужно знать о геномной трансформации этой микроводоросли. Авторы доверия, что читатели смогут адаптировать этот протокол для собственных нужд, как небольшие различия в инкубаторах (свет уровня или качества) и другие параметры, будет существовать и, вероятно, должны быть оптимизированы в каждой отдельной лаборатории для получения здоровых культур, необходимых для этого протокол. После освоения методов, описанных здесь,Векторы могут быть построены для создания люминесцентных, люминесцентных и других отмеченных линии слияния под контроль ряд промоторов. Эта замечательная платформа экспериментальный роман будет полезно изучить, как сложный биохимический проблемы решаются в эукариот сокращенного сложности, в которых фармакологических подходов весьма способствовало 3.
The authors have nothing to disclose.
SynthSys Центра интегративной системной биологии финансируемых СИББН и EPSRC награду D019621. ЕС FP6 сети Excellence "Морская геномика», грант FYB финансирует развитие методов генетической трансформации.
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 |