JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Ergebnisse
Discussion
Offenlegungen
Acknowledgements
Materials
Referenzen
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biologie

Síntesis rápida y Detección de factores de transcripción activados químicamente con los periodistas basados ​​en las buenas prácticas agrarias

Published: November 26, 2013
doi:
10.3791/51153
, , ,
1The Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics,Princeton University, 2Department of Molecular Biology,Princeton University, 3Division of Chemistry and Chemical Engineering,California Institute of Technology

Summary

Este protocolo describe un procedimiento experimental para la construcción rápida de factores de transcripción artificiales (ATFS) con GFP reporteros afines y cuantificación de la capacidad de los ATF para estimular la expresión de GFP mediante citometría de flujo.

Abstract

La biología sintética tiene como objetivo diseñar racionalmente y construir circuitos sintéticos con propiedades cuantitativas deseadas, así como proporcionar herramientas para interrogar la estructura de circuitos de control nativas. En ambos casos, la capacidad de programar la expresión génica de una manera rápida y sintonizable, sin efectos fuera de objetivo, puede ser útil. Hemos construido cepas de levadura que contienen el ACT1 promotor aguas arriba de un casete URA3 seguido por el dominio de unión a ligando del receptor de estrógeno humano y VP16. Mediante la transformación de esta cepa con un producto de la PCR lineal que contiene un dominio de unión de ADN y la selección en contra de la presencia de URA3, un factor de transcripción artificial expresado constitutivamente (ATF) puede ser generado por recombinación homóloga. ATF diseñados de esta manera se puede activar un gen diana única en presencia de inductor, eliminando así tanto la activación fuera del objetivo y las condiciones de crecimiento no fisiológicas encontradas con conditi comúnmente utilizadoonal sistemas de expresión de genes. También se proporciona un método simple para la rápida construcción de plásmidos indicadores de GFP que responden específicamente a un factor de transcripción nativo o artificial de interés.

Introduction

El desarrollo de interruptores genéticos en levaduras es de gran interés en la investigación tanto a nivel académico e industrial. En el caso ideal, interruptores genéticos pueden ser utilizados para activar un gen particular (o conjunto de genes) sólo cuando se desee por el experimentador. Secuencia de codificación de un gen situado aguas abajo de un promotor sintético no se expresa en la ausencia de una molécula de la inducción de: después de la adición del inductor del gen debe expresarse rápidamente. Se ha demostrado recientemente que un interruptor de este tipo puede ser diseñado en la levadura, donde en ausencia de inductor, la cepa muestra un fenotipo de supresión, pero en presencia de inductor, la expresión se activa en proporción al nivel de inductor en todas las células 1,2. Históricamente, los sistemas de expresión condicional en la levadura se han basado en gran medida en las secuencias de ADN que responden a nutrientes, incluyendo la MET, FO, y promotores GAL (cuyas actividades son sensibles a los niveles extracelulares de metionina, fosfato, ygalactosa, respectivamente). Mientras que la expresión condicional se puede lograr, se trata en el coste de los efectos pleiotrópicos significativos.

Los receptores de hormonas tales como los receptores de estrógenos humanos han demostrado ser eficaces interruptores en eucariotas 3,4. En ausencia de hormona, una proteína fusionada a un receptor de la hormona puede ser secuestrado en el citoplasma donde interactúa con el complejo chaperona Hsp90. Tras la unión del ligando apropiado, el receptor experimenta un cambio conformacional, haciendo que se libera del complejo chaperona Hsp90 y revelando una señal de localización nuclear. Para observar la dinámica de localización de una proteína que contiene al receptor de hormona en particular, hemos creado una fusión C-terminal de Gal4dbd.ER.VP16 (GEV, un factor de transcripción sintética que contiene el dominio de unión de ADN Gal4p, el dominio de unión a ligando del receptor de estrógeno humano , y VP16) con GFP 2. Localización nuclear se observó dentro de 8 min después de la adición decantidades saturantes del inductor, ß-estradiol, a la que levadura de tipo salvaje es completamente inerte. En ese momento, la mayoría de las células tienen sitios de transcripción activos claramente visibles para los genes diana GEV (ensayadas mediante hibridación in situ fluorescente), así como los ARNm completamente maduros 2,5. Genes diana GEV aumentaron en la expresión de> 2 veces en 2,5 min 2,6 (medido utilizando microarrays), lo que demuestra que se tarda <2,5 min para el activador quimérico para trasladar al núcleo, unirse al ADN, y activar la transcripción.

Mientras que varios otros mecanismos de activación que se han aplicado en la levadura que utilizan diversas pequeñas moléculas o fármacos (incluidos los conmutadores basados ​​en doxiciclina clásicos de Escherichia coli 7,8 y un interruptor basado en el añil 9 de Arabidopsis thaliana), ninguno ha alcanzado la velocidad, especificidad, o rigidez de la regulación que presentan los switches basados ​​en hormonas. Vale la pena mencionar tsombrero rápida fuera de los interruptores también se han desarrollado en la levadura, y típicamente trabajar por la fusión de un gen para una proteasa o ubiquitina ligasa secuencia dirigida 2,10,11,12. La capacidad de eliminar rápidamente una proteína diana de la célula facilita el estudio de los genes esenciales, así como los genes que son propensos a la supresión genética cuando se suprime 10.

Los métodos descritos en este protocolo son para la construcción y caracterización sintética en los interruptores en la levadura. En primer lugar, se muestra cómo generar rápidamente las proteínas de fusión genómicamente integradas-que consisten en un dominio de unión al ADN de interés, el ligando vinculante de dominio del receptor de estrógeno humano y VP16 (DBD-EV). Después de nuestro protocolo, la proteína de fusión se expresa a partir de un promotor ACT1. Luego mostramos cómo crear un plásmido indicador análogo para la ATF y probar su funcionalidad mediante citometría de flujo. Aunque prevemos estos plásmidos indicadores que se utilizan con nuevos CATs (Figura 1), que pueden be utilizado como reporteros de un activador transcripcional nativa así. Finalmente, se proporcionan detalles para probar el efecto de la activación de ATF sobre el crecimiento celular en placas de 96 pocillos y para la ingeniería de alelos genómicas inducibles.

Protocol

La Figura 2 proporciona un esquema de las secciones de protocolo 1-3. 1. Creación de ATF Crear cebadores para PCR amplificando dominio de unión a ADN de interés. La homología con el receptor de promotor ACT1 y la hormona (tal como se describe en las Figuras 3 y 4) se añade a través de PCR para facilitar la recombinación correcta en la cepa yMN15. Amplificar por PCR DBD de interés utilizando una polimerasa de alta fidelidad. Transformar> 1 g de producto de PCR purificado en levadura usando el método de acetato de litio 13. Después de la transformación, las células de la vuelta a la máxima velocidad durante 15 segundos en microcentrífuga y quite mezcla de transformación. Resuspender en ~ 200 l de agua estéril y placa en YPD. Al día siguiente, réplica de la placa de YPD en placas 5-FOA (placas 5-FOA se hacen como se describe en el Manual de levadura Cold Spring Harbor) 13. Permitir el crecimiento de 2-4 days, y restreak al menos 5-10 colonias en YPD. Realizar una PCR de colonias usando los cebadores de la Tabla 1 y la secuencia para verificar la inclusión. 2. Creación de ATF plásmido reportero Determinar el sitio de unión de la ATF (más probable que provenga de la literatura). Orden deseado región de unión como los oligos (o Ultramers, si es necesario). Ordene como superior e inferior con hebras salientes correctas para NotI y XbaI como se muestra en la Tabla 2. Diluir oligos a concentraciones equimolares (100 micras). Fosforilan utilizando T4 polinucleótido quinasa y luego recocido en un termociclador. Las condiciones de reacción son en la Tabla 3. Resumen ~ 1-2 mg de pMN8 con NotI-HF y XbaI durante 1 hora a 37 ° C (condiciones de reacción en la Tabla 4). Gel purifican la banda de la columna vertebral. Diluir la columna vertebral purificada a 10 ng / l. Diluir la doble cadena, fosforiloATED sitio de unión a 5 veces la concentración molar de la columna vertebral por l. El uso de ADN ligasa de T4, ligar los sitios de unión en la cadena principal digerido a temperatura ambiente durante 30 min (Tabla 5). Para la transformación, agregue la mitad de la reacción de ligación a 50 l de estándar, Escherichia coli químicamente competentes como XL1-Blue o DH5-alfa. Células de choque térmico durante 45 segundos en un 42 ° C baño de agua y luego se coloca en hielo durante 2 min. Añadir 900 l de medio SOC a una reacción de transformación. Crece a 37 ° C durante 1 hora en un tambor de rodillo. Corre 100-200 mu l de células por LB + AMP (100 mg / ml) para placas e incubar durante la noche. Crece E. coli en LB + AMP ADN plásmido líquido y la cosecha. Secuencia verifique nuevo plásmido reportero de colonias de ligamiento utilizando el cebador 5'-GTACCTTATATTGAATTTTC-3 '. Transformar nuevo plásmido indicador que contiene en ATF-levadura strAin de la Sección 1 usando transformación con acetato de litio. 3. Cuantificar el efecto de la ATF inducción en la expresión génica utilizando GFP reportero Preparación de las muestras: Hacer 25 mM de stock β-estradiol (10 ml de etanol + 0,0681 g de β-estradiol). Mantener refrigerado. Grow ATF + Periodista que contienen la cepa durante la noche en 5 ml SC-URA. Obtener nueve 250 ml frascos de agitación y añadir 25 ml SC-URA a cada uno. Añadir 0 nM, 0,1 nM, 1 nM, 10 nM, 100 nM, 1 mM, o 10 mM β-estradiol. Esto se hace más fácilmente al hacer diluciones seriadas de 10 veces de la acción β-estradiol 25 mM. Para obtener una concentración final de 10 mM β-estradiol, añadir 10 l de la población de β-estradiol 25 mM a 25 ml de SC-ura. Añadir 125 l de cultivos de una noche a matraces (1:200 dilución). Durante los 2 frascos restantes, inocular con una producción de GFP constitutiva strain y una cepa que carece de buenas prácticas agrarias. Estos son necesarios para la calibración del citómetro de flujo. Agitar a 200 rpm a 30 º C durante 12-18 horas. Nota: El tiempo óptimo de incubación se determina mediante la identificación de las buenas prácticas agrarias de inducción cuando ya no cambia tras la adición de β-estradiol. Tomar 500 l de cada cultura y de girar en tubos de 1,7 ml de microcentrífuga separados. Aspirar SC-URA. Lavar una vez en 1 ml de PBS 0,1% de Tween-20 y aspirado. Añadir 1 ml de PBS 0,1% de Tween-20 y resuspender. Añadir 1 ml de PBS 0,1% de Tween-20 a tubos Falcon. Añadir las células resuspendidas a tubos de 5 ml (volumen final = 2 ml) (se puede almacenar a 4 ° C durante varios días). Opcional: células Sonicar ligeramente para cualquier ruptura de células agrupadas. La citometría de flujo análisis: Información general: La fluorescencia de 10.000-100.000 células se analiza normalmente por muestra. Los datos pueden ser procesados ​​ni en FlowJo o utilizar scripts personalizados en MATLAB oR. Asegúrese de calibrar el voltaje del canal GFP GFP utilizando controles positivos y negativos. Una vez que los archivos de FCS se exportan, un guión como el de la Figura 6, junto con los fca_readfcs función ( http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/9608-fcs-data-reader ) se puede utilizar para procesar el datos. Lleve a cabo la citometría de flujo. Uso dispersión frontal (FSC) y la dispersión lateral (SSC) para identificar las células de levadura. Ajuste el caudal de ~ 3.000 células / seg. Mida GFP (canal FITC). Una vez que se recopilan los datos, archivos de exportación. FCS Cargue MATLAB. Mueva los archivos. FCS, fcs_readfcs.m y un guión similar al de la Figura 6 en la misma carpeta. Cambie el directorio de trabajo actual a la carpeta que contiene los datos y scripts. Ejecute el script de la Figura 6 (nota: laleyenda ha sido introducida manualmente para producir lo que se ve en la figura 7). 4. Cuantificar el efecto de la ATF inducción sobre el crecimiento celular Desde existencias congeladas, veta a cabo tanto (1) una cepa que contiene ATF-y (2) una cepa ATF-faltando (tal como yMN15) en placas de YPD separadas. Después de 2 días de crecimiento, inocular tubos de cultivo separados que contienen 5 ml de líquido YPD con cada cepa y crecer durante la noche a 30 ° C. Lleve a cabo 10 veces diluciones seriadas de un mM β-estradiol solución 0,25 abastecerse de 10.000 veces (0.025 M β-estradiol) en etanol al 100%. Añadir 40 l de cultivos durante la noche a 10 ml de líquido YPD (1-250 dilución). Para cada cepa, añadir 96 l de células diluidas a 18 pocillos de una placa de 96 pocillos. Añadir 4 l de β-estradiol a las células. Un punto esencial es asegurarse de que cada pozo tiene la misma cantidad de etanol total. (Como alternativa, un mo re madre concentrada de β-estradiol se puede utilizar y se diluyó posteriormente hasta el punto el efecto del etanol sobre el crecimiento no es medible). Lleve a cabo por triplicado. Tres de los pozos para cada cepa debe ser de sólo etanol controles. Cubrir la placa de 96 pocillos de gas permeable. Controle atentamente el crecimiento (OD 600) en un lector de placas. Cuantificar las tasas de crecimiento utilizando cualquier número de métodos estándar tales como encontrar la pendiente máxima. Nota: Hemos tenido buen éxito con el código abierto del paquete de software Grofit 14, que se ejecuta en el entorno de programación R Vale la pena mencionar que, si bien las tasas de crecimiento calculadas a partir de los ensayos de placa de 96 pocillos en comparación con matraces de agitación (25 ml culturas). no son necesariamente los mismos (debido tanto a las diferencias en la fisiología y en la instrumentación), que hemos observado que las tasas relativas de crecimiento son similares (aunque esto puede no ser siempre el caso). tle "> 5. Crear inducibles Genomic alelos Obtener pMN10, un plásmido noncentromeric con el promotor-ATF sensible de pMN8 fusionado a KanMX (en la orientación opuesta). Digestión de restricción de la cadena principal del vector y el extracto de gel como en la Sección 2. Recocido, fosforilar y oligos ligar contienen sitios de unión apropiadas como se describe en la Sección 2. Secuencia de verificar. Este plásmido ahora servirá como un molde de ADN para crear el alelo inducible. Obtener la cepa de levadura que expresa la ATF correspondiente de intereses. Amplificar por PCR el casete KanMX-Promotor (~ 2 kb) usando los cebadores de la Tabla 6. Transformar el producto de la PCR en la cepa de ATF-expresar utilizando el método de acetato de litio. Placa en YPD y réplica placa en YPD + G418 al día siguiente. Confirmar la inserción apropiada del promotor utilizando el cebador directo (5'-CTGCAGCGAGGAGCCGTAAT-3 ') y un cebador inverso interno a the gen cuyo promotor ha sido sustituido. El cebador inverso está típicamente diseñado para ser de entre 200-300 pb aguas abajo de la primera ATG de 15. El producto final de la PCR es de ~ 1,2 kb.

Representative Results

La Figura 5 muestra la inducción de la GFP por Z 3 EV, Z 4 EV, o GEV con el tiempo. Tenga en cuenta el aumento de la producción de GFP en respuesta a los ATF que contienen dominios de unión a ADN nonyeast. Recientemente hemos especulado que esto resulta de estos factores que han alcanzado la especificidad de un solo gen en el genoma de la levadura 1. Inducción GEV solo conduce a la activación / represión de cientos de genes, mientras que Z y Z 3 EV 4 EV sólo activar la expresión de un gen diana colocado aguas abajo de un promotor sintético que contiene sitios de unión apropiados (5'-GCGTGGGCG-3 'y 5'- GCGGCGGAGGAG, 3 ', respectivamente) 1. Figura 7 demuestra la estrecha regulación del sistema (no hay resultados inductor en ninguna de GFP detectable) y se que todas las células se inducen en respuesta a inductor La capacidad de Z 3 EV para inducir GFP a través de una gama de concentraciones de β-estradiol se muestran en la Figura 8. ent "fo: keep-together.within-page =" always "> Figura 1. Factores de transcripción artificiales interactúan con Hsp90 en ausencia de β-estradiol. Cuando β-estradiol se une a la ATF, la Hsp90 se disocia, permitiendo que el ATF para entrar en el núcleo y activar la expresión del reportero plásmido. Figura 2. Esquema del protocolo para las cepas de ingeniería que contienen factores de transcripción artificiales y construcción / prueba GFP reporteros afines. load/51153/51153fig3highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51153/51153fig3.jpg "/> Figura 3. La secuencia ACT1pr-URA3-EV en la cepa yMN15 en el locus LEU2. Figura 4. Diseño de cebadores de PCR para la amplificación de un dominio de unión de ADN de interés con una homología de secuencia adicional para generar una nueva proteína de fusión cuando transformado con éxito en yMN15. Figura 5. Inducción GFP por tres diferentes pares de ATF-promotor en respuesta a 1 mM β-estradiol. </ P> Figura 6. Una secuencia de comandos de MATLAB para el flujo de procesamiento de datos de citometría. Este guión fue adaptado de http://openwetware.org/wiki/McClean:_Matlab_Code_for_Analyzing_FACS_Data . Figura 7. Inducción de GFP por Z 3 EV en respuesta a 0 μ M β-estradiol y 1 mM β-estradiol siguientes 18 h de inducción. Fluorescencia era también MEASured de células que carecen de buenas prácticas agrarias para ilustrar la regulación estricta del sistema EV Z 3. Esta cifra se ha generado utilizando el código de la figura 6. Figura 8. La relación entre la concentración de inductor y de salida expresión se clasifica con un coeficiente de Hill de ~ 1. (A) Distribución de la expresión de GFP como una función de la concentración de β-estradiol. (B) La fluorescencia media de las distribuciones de (A). Los datos se ajustaron a la función G (D) = G + min (G max-G min) D n / (n + D K n), donde D es la dosis-β estradiol, G y G min max son los valores mínimo y máximos valores de las buenas prácticas agrarias, respectivamente, n es el coeficiente de Hill, y K es la dosis-β estradiol que produce ½ (G máx + G min). Secuencia de oligonucleótidos Nombre 5'-TTGAAACCA AACTCGCCTCT-3 ' DBD Compruebe Forward 5'-tccagagac ttcagggtgct-3 ' DBD descubre la inversa Tabla 1. Los cebadores para confirmar la correcta fusión de DBD de interés para el receptor de estrógeno. El cebador directo es homóloga del promotor ACT1 y el cebador inverso es homóloga al receptor de estrógeno. Para DBDs típicos (~ 300 pb), el producto de la PCR es <1,5 kb. Secuencia de oligonucleótidos Nombre 5'-ggccgc … DBD sitio atracones … t-3 ' Top oligo 5'-ctaga … ADN sitio de unión revertir … gc-3 ' Oligo Bottom 5'-gcc gcGTGGGCG T GCGTGGGCG G G CGTGGGCG T GCGTGGGCG T GCGTG GGCG T GCGTGGGCG t-3 ' Top oligo + 6x Zif268 Sitios de Unión 5'-ctagaCGCCCACGCACGCCCACGCC CGCCCACGCACGCCCACGCCCGCC CACGCACGCCCACgc-3 ' Oligo Bottom + 6x Zif268 Sitios de Unión Tabla 2. S tructura de cebadores para la creación de ADN de doble cadena que contiene los sitios de unión de intereses. Para crear el Z3 promotor-EV sensible, + 6x Zif268 se utilizaron los oligonucleótidos Binding Top oligo + 6x Zif268 sitios de unión y oligo Bottom.Secuencias para la creación de los voladizos de ADN correctas son en minúsculas. El sitio de unión consenso Zif268, GCGTGGGCG, se subraya en el oligo superior. Reactivo Cantidad T4 polinucleótido quinasa de búfer 5 l T4 polinucleótido quinasa (@ 10 000 unidades / ml) 1 l Top oligo (100 M) 1.5 l Oligo Bottom (100 M) 1.5 l Agua 41 l Tabla 3. Fosforilar y cebadores de recocido en un termociclador con 50 l de reacción descrita anteriormente. Hay dos pasos del termociclador. Paso 1: 37 º C 30 min (fosforilar), y el paso 2: 95 º C 30 seg (dimitir 1 ° C cada 30 segundos hasta que a 4 ° C; Recocido). Reactivo Cantidad XbaI 1 l NotI-HF 1 l El ADN del plásmido 5 l (2.1 microgramos) 10x Cut inteligente Buffer 5 l Agua 38 l Tabla 4. Digestión de restricción del plásmido pMN8 con XbaI y NotI. Reactivo Cantidad Ligasa T4 Buffer 2 l Ligasa T4 0.2 l Backbone @ 10 ng / l 1 l Secuencias de unión @ 5x concentración molar / l 1 l Agua 15,8 l Tabla 5. Ligar sitios de unión en el ADN plásmido. Cartilla Descripción ~ 40 pb aguas arriba del ATG + CGCACTTAACTTCGCATCTG-3 ' Cebador directo para amplificar KanMX-Promotor 5'-inverso del complemento (ATG + ~ 37bp) + TATAGTTTTTTCTCCTTGACG-3 ' Pri inversamer para amplificar KanMX-Promotor 5'-caatttgtctgctcaagaaaataaa ttaaatacaaataaaCGCAC TTAACTTCGCATCTG-3 ' Cebador directo para hacer intercambio promotor GCN4. 5'-tggatttaaagcaaataaacttgg ctgatattcggacatTATAGTT TTTTCTCCTTGACG-3 ' Cebador inverso para hacer intercambio promotor GCN4. Tabla 6. Amplificar por PCR KanMX-Promotora para hacer alelo titratible.

Discussion

Los conmutadores a base de hormonas descritos aquí tienen numerosas aplicaciones, desde el estudio de la biología celular nativa de ensayo de la capacidad de un dominio de unión de ADN de interés para apuntar a una secuencia de ADN in vivo. El sistema tiene muchas características deseables, incluyendo una respuesta gradual a inductor, de acción rápida, y una regulación estricta (es decir. No leakiness medible, ver Figura 7). Sin embargo, todavía hay margen de mejora y expansión.

Trabajos recientes en la biología sintética ha hecho hincapié en los sistemas de síntesis de multiplexación y ampliar el repertorio de bien caracterizados, piezas de ADN programables 16. Expresión independiente, condicional de genes diana distintas requiere tanto múltiples inductores y los dominios de unión al ADN que carecen de especificidad de la superposición. La disponibilidad de los receptores diseñados y de origen natural ofrece un gran conjunto de piezas con las que el desarrollo de nuevos factores de transcripción artificial. La ampliación de larepertorio de interruptores mutuamente ortogonales ha sido ayudado en gran medida por la evolución dirigida enfoques 17,18. Los esfuerzos actuales para reprogramar la especificidad de unión al ligando de nuestros factores de transcripción artificiales se presentarán en el futuro.

Anteriormente, las consecuencias fenotípicas de deleción del gen / sobreexpresión han sido ampliamente estudiados en la levadura 19,20. Sin embargo, no ha sido sencillo para estudiar el efecto de la expresión en diferentes fenotipos en un rango de niveles de expresión. Una característica principal del sistema presentado en este documento es su naturaleza gradual (Figura 8). Aunque a menudo asumido, la relación entre la expresión génica y fenotipos de interés puede no ser necesariamente monotónica. Factores de transcripción artificiales como Z3 y Z4 EV EV harán la tarea de ensayar las respuestas fenotípicas a los cambios en la expresión génica directa.

Por último, los protocolos de discutired en este manuscrito son para la ingeniería y la caracterización de los factores de transcripción artificiales que den respuesta a β-estradiol, sin embargo, una importante alternativa a los dominios químicamente sensibles es el uso de dominios de luz que responden (como el PhyB/Pif3, LOV, y BLUF), cuyas actividades son reversibles sin necesidad de perturbar el medio de cultivo de crecimiento 21-23. Sistemas basados ​​en la luz facilitar el control espacio-temporal de la expresión génica, las interacciones proteína-proteína, el transporte de iones, y la actividad enzimática, que ya han demostrado ser de gran alcance 21-26.

En conclusión, hemos presentado los métodos para la rápida construcción de factores de transcripción inducibles, artificiales en levadura. Este protocolo proporciona una plantilla para su construcción en conjunto con GFP reporteros afines, así como los métodos para el análisis de los datos reportero usando citometría de flujo y analizando el efecto de la activación de ATF en el crecimiento.

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

RSM reconoce el financiamiento de la NSF Graduate Research Fellowship. MBN reconoce la financiación de un Lewis-Sigler Fellowship y el don dotado de Peter Lewis. DB reconoce la financiación de los NIH (GM046406) del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales Centro de Biología Cuantitativa (GM071508). Reconocemos Christina DeCoste para obtener ayuda con los experimentos de citometría de flujo.

Materials

Name of the Reagent Company Catalogue Number Comments 
Expand High Fidelity PCR System Roche 11 732 650 001
T4 DNA Ligase NEB M0202S
Competent E. coli Life Technologies 18258-012
Estradiol Tocris Biosciences 2824
Ampicillin Fisher Scientific BP1760-5
T4 Polynucleotide Kinase NEB M0201
PBS Life Technologies 10010-23
Tween-20 Sigma-Aldrich 9005-64-5
clonNAT Jena Bioscience AB-102L
XbaI NEB R0145S
NotI-HF NEB R3189S
CutSmart Buffer NEB B7204S
Glucose Fisher Scientific D15-500
Bacto-Peptone BD Biosciences 211677
Yeast Extract BD Biosciences 210929
Agarose BD Biosciences 214010
100% Ethanol Decon Laboratories 04-355-222
G418 Life Technologies 11811-031
QIAprep Spin Miniprep Kit QIAGEN 27104
Lithium acetate dihydrate Sigma-Aldrich L-6883
Salmon sperm DNA Sigma-Aldrich 93283
PEG 3350 Sigma-Aldrich P-3640
Plasmids pMN8 and pMN10; yeast strain yMN15 Noyes or Botstein labs
Luria Broth Sigma-Aldrich L3397
EQUIPMENT:
Material Name Company Catalogue Number Comments (optional)
LSRII Flow Cyometer  BD Biosciences Various Models
MATLAB or FlowJo MATLAB or FlowJo Software for analyzing .FCS files from flow cytometry experiments
R Open Source For analyzing growth-rate data from plate reader. 
Falcon Tubes BD Biosciences 352052
1.7 ml Eppendorf  Tubes GeneMate C3262-1
250 ml Shake Flasks Corning 4446-250
96-well, flat-bottom plates Costar 3635
Plate Reader (Synergy H1 Multi-Mode Plate Reader) BioTek H1MG
Breathe-Easy Membranes Sigma-Aldrich Z380059-1PAK
Thermocycler various companies Various models
SC-Ura powder MP Biomedicals 114410622
5-FOA Zymo Research F9001-1
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referenzen

  1. McIsaac, R. S., et al. Synthetic gene expression perturbation systems with rapid, tunable, single-gene specificity in yeast. Nucleic acids res. 41, e57 (2013).
  2. McIsaac, R. S., et al. Fast-acting and nearly gratuitous induction of gene expression and protein depletion in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Biol. cell. 22, 4447-4459 (2011).
  3. Louvion, J. F., Havaux-Copf, B., Picard, D. Fusion of GAL4-VP16 to a steroid-binding domain provides a tool for gratuitous induction of galactose-responsive genes in yeast. Gene. 131, 129-134 (1993).
  4. Littlewood, T. D., Hancock, D. C., Danielian, P. S., Parker, M. G., Evan, G. I. A modified oestrogen receptor ligand-binding domain as an improved switch for the regulation of heterologous proteins. Nucleic acids res. 23, 1686-1690 (1995).
  5. McIsaac, R. S., et al. Visualization and Analysis of mRNA Molecules Using Fluorescence In Situ Hybridization in Saccharomyces cerevisiae. J. Vis. Exp. (76), e50382 (2013).
  6. McIsaac, R. S., Petti, A. A., Bussemaker, H. J., Botstein, D. Perturbation-based analysis and modeling of combinatorial regulation in the yeast sulfur assimilation pathway. Mol. Biol. cell. 23, 2993-3007 (2012).
  7. Belli, G., Gari, E., Piedrafita, L., Aldea, M., Herrero, E. An activator/repressor dual system allows tight tetracycline-regulated gene expression in budding yeast. Nucleic acids res. 26, 942-947 (1998).
  8. Baron, U., Bujard, H. Tet repressor-based system for regulated gene expression in eukaryotic cells: principles and advances. Meth. Enzymol. 327, 401-421 (2000).
  9. Kodama, S., Okada, K., Akimoto, K., Inui, H., Ohkawa, H. Recombinant aryl hydrocarbon receptors for bioassay of aryl hydrocarbon receptor ligands in transgenic tobacco plants. Plant Biotechnol. J. 7, 119-128 (2009).
  10. Hickman, M. J., et al. Coordinated regulation of sulfur and phospholipid metabolism reflects the importance of methylation in the growth of yeast. Mol. Biol. cell. 22, 4192-4204 (2011).
  11. Taxis, C., Stier, G., Spadaccini, R., Knop, M. Efficient protein depletion by genetically controlled deprotection of a dormant N-degron. Mol. Syst. Biol. 5, 267 (2009).
  12. Nishimura, K., Fukagawa, T., Takisawa, H., Kakimoto, T., Kanemaki, M. An auxin-based degron system for the rapid depletion of proteins in nonplant cells. Nat. methods. 6, 917-922 (2009).
  13. Burke, D. J., Amberg, D. C., Strathern, J. N. . Methods in Yeast Genetics: A Cold Spring Harbor Laboratory Course Manual. , (2005).
  14. Kahm, M., Hasenbrink, G., Lichtenberg-Frate, H., Ludwig, J., Kschischo, M. grofit: Fitting Biological Growth Curves with R. J. Stat. Softw. 33, 1-21 (2010).
  15. Rozen, S., Skaletsky, H. Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers. Methods Mol. Biol. 132, 365-386 (2000).
  16. Khalil, A. S., et al. A synthetic biology framework for programming eukaryotic transcription functions. Cell. 150, 647-658 (2012).
  17. Chockalingam, K., Chen, Z., Katzenellenbogen, J. A., Zhao, H. Directed evolution of specific receptor-ligand pairs for use in the creation of gene switches. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102, 5691-5696 (2005).
  18. McLachlan, M. J., Chockalingam, K., Lai, K. C., Zhao, H. Directed evolution of orthogonal ligand specificity in a single scaffold. Angewandte Chemie. 48, 7783-7786 (2009).
  19. Jorgensen, P., Nishikawa, J. L., Breitkreutz, B. J., Tyers, M. Systematic identification of pathways that couple cell growth and division in yeast. Science. 297, 395-400 (2002).
  20. Sopko, R., et al. Mapping pathways and phenotypes by systematic gene overexpression. Mol. cell. 21, 319-330 (2006).
  21. Shimizu-Sato, S., Huq, E., Tepperman, J. M., Quail, P. H. A light-switchable gene promoter system. Nat. biotechnol. 20, 1041-1044 (2002).
  22. Polstein, L. R., Gersbach, C. A. Light-inducible spatiotemporal control of gene activation by customizable zinc finger transcription factors. J. Am. Chem. Soc. 134, 16480-16483 (2012).
  23. Losi, A., Gartner, W. Old chromophores, new photoactivation paradigms, trendy applications: flavins in blue light-sensing photoreceptors. Photochem. Photobiol. 87, 491-510 (2011).
  24. Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity. Nat. Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).
  25. Gradinaru, V., Mogri, M., Thompson, K. R., Henderson, J. M., Deisseroth, K. Optical deconstruction of parkinsonian neural circuitry. Science. 324, 354-359 (2009).
  26. Milias-Argeitis, A., et al. In silico feedback for in vivo regulation of a gene expression circuit. Nat. biotechnol. 29, 1114-1116 (2011).

Tags

Synthetic BiologyTranscription FactorsGene ExpressionReporter SystemsGFPHomologous RecombinationArtificial Transcription FactorsConditional Gene Expression

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Diesen Artikel zitieren
McIsaac, R. S., Oakes, B. L., Botstein, D., Noyes, M. B. Rapid Synthesis and Screening of Chemically Activated Transcription Factors with GFP-based Reporters. J. Vis. Exp. (81), e51153, doi:10.3791/51153 (2013).
Zitat herunterladen
Nachdrucke und Berechtigungen

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image