우리는 유전자 – 약물 및 유전자 – 환경 상호 작용을 이해하는 포괄적인 불편 게놈 – 와이드 스크린을 개발했습니다. 이러한 돌연변이 컬렉션을 검사 방법이 제공됩니다.
차세대 시퀀싱 기술의 진보 미덕으로, 우리는 거의 매일 새로운 게놈 시퀀스에 액세스할 수 있습니다. 이러한 발전의 템포는보다 깊이와 폭이 약속, 가속됩니다. 이러한 놀라운 발전에 비추어, 유전자 기능을 정의하기 위해 고속, 병렬 방법에 대한 필요성이 점점 중요 해지고 있습니다. 효모와 E.의 게놈 전체 삭제 돌연변이의 컬렉션 대장균은 유전자 기능의 기능 특성에 대한 workhorses 역임 있지만,이 접근법은 확장성 아니라, 현재의 유전자 삭제 방법은 삭제하고 확인하는 게놈을 구성하는 유전자의 수천의 각 필요합니다. 이 작업이 완료 후에 우리는 높은 처리량 phenotyping을 추구하실 수 있습니다. 지난 10 년간 우리 연구실 경쟁, 소형, 높은 처리량 게놈 – 와이드 병렬로 수행할 수 있습니다 assays의 포트폴리오를 정제하고 있습니다. 이 parallelization은 바코드가 돌연변이에 대한 프록시 역할을 함께하기 때문에 DNA '태그'또는 각각의 돌연변이에 '바코드'의 포함 가능한이며 하나는 돌연변이 적합성을 평가하기위한 바코드 풍부한을 측정할 수 있습니다. 본 연구에서는, 우리는 DNA 시퀀스 및 barcoded 돌연변이 컬렉션 사이의 간격을 채우기 위해 추구합니다. 이를 위해 우리는 새로 합성 최대 병렬 바코드 assays를 열고 있지만, 제대로 미생물 특징 결합 transposon 중단 – barcoding 방식을 소개합니다. 이 접근법을 설명하기 위해 우리는 새로운 캔디다 albicans barcoded 중단 수집을 제시하고 모두 microarray 기반 및 차세대 시퀀싱 기반 플랫폼이 10,000 수집하는 데 사용할 수있는 방법에 대해 설명 – 단일 실험에서 1,000,000 유전자 – 유전자 및 약물 – 유전자 상호 작용합니다.
여기, 우리가 쉽게 태그 돌연변이 컬렉션을 만드는 다른 미생물의 barcoded 돌연변이 컬렉션의 기존 컬렉션의 다양한 적용할 수 있습니다, 겸손한 수정과 프로토콜을 설명했다. 우리가 병원성 효모 C.에 대한 태그 transposon의 돌연변이 유발에 대한 프로토콜을보고있을 때 우리가 그것을 강조 albicans는 매우 유사한 프로토콜은 단세포 진균류의 다양한 적응 수 있습니다. 수정이 프로토콜은 박테리아 13 잘 작동하고, 현재 추가로 곰팡이와 세균 genomes의 번호 컬렉션 공사중입니다. 현재,이 분석은 유전자 작은 분자 상호 작용에 대한 유일한 종합 게놈 차원의 편견 화면을 제공합니다. 분석 중 하나는 특히 강력한 기능은 유전자 또는 작은 분자에 대한 사전 지식이 필요하지 않습니다 것입니다. 이러한 assays의 범위와 능력에도 불구하고, 다른 실험실 자신의 양도는 결과의 분석을위한 초기 자본 투자 및 정보학 도구에 의해 다소 방해했습니다. 분석을위한 강력한 도구와 함께 차세대 시퀀스 판독의 채택과 함께, 우리는 그들의 채택이 증가 기대합니다.
The authors have nothing to disclose.
우리는 론 데이비스, 아담 Deutschbauer, 그리고 토론과 조언 토론토 대학에서 전체 힙합 실험실 감사합니다. CN은 국가 인간 게놈 연구소 (부여 번호 HG000205), RO1 HG003317, CIHR 청소 – 84,305, 그리고 캐나다 암 협회 (# 020380)에서 기금에 의해 지원됩니다. JO는 스탠포드 게놈 연수 프로그램 (부여 번호 T32 HG00044 국가 인간 게놈 연구소에서)와 국립 보건원 (부여 번호 P01 GH000205)에 의해 지원되었다. GG는 DRS으로 혁신에 대한 캐나다 재단의 보조금에 의해 일부 지원 NHGRI RO1 HG003317와 캐나다 암 협회, 그랜트 # 020380, TD 및 도널리 시퀀싱 센터에 의해 지원됩니다. 브렌다 앤드류스와 잭 그린 블. AMS는 토론토 오픈 원정대의 대학에 의해 지원됩니다.
Antibiotics | Vendor and catalogue numbers |
Carbenicillin | Sigma, part# C1613 |
Kanamycin | Sigma, part# K1876 |
spectinomycin | Sigma, part# S0692 |
Chloramphenicol | Sigma, part# C0378 |
DNA Clean-up and concentration kits | |
QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen, part# 27106 |
HiSpeed Plasmid Maxi Kit | Qiagen, part# 12663 |
QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen, part# 28106 |
QIAquick Gel Extraction Kit | Qiagen, part# 28704 |
PCR and electrophoresis reagents | |
Taq DNA Polymerase (Mg-free) Buffer | New England Biolabs, part# M0320L |
Deoxynucleotide Solution Mix | New England Biolabs, part# N0447L |
25 mM MgCl2 | Sigma, part# 63036 |
Agarose, loading dye, and nucleic acid stain suitable for gel electrophoresis | Various |
10X TAE buffer | Sigma, part# T8280 |
1 Kb Plus DNA Ladder | Invitrogen, part# 10787026 |
YPD broth | |
10 g of yeast extract | Sigma, part# Y1625 |
20 g Bacto peptone | BD Biosciences, part# 211677 |
20 g of dextrose | Sigma, part# D9434 |
Labware | |
Multichannel pipettes (1000, 200, and 20 μL) | Various |
Disposable pipetting reservoirs | Various |
15 and 50 mL centrifuge tubes | Various |
96- and 384-Well Deep Well Plates | Axygen Scientific, part# P-2ML-SQ-C-S & P-384240SQCS |
96-well and 384-well PCR plates and seal film | Various |
Plate roller for sealing multi-well plates | Sigma, part# R1275 |
30°C and 37°C shaking incubators for growing bacterial and yeast on plates and in tubes | Various |
In vitro transposon mutagenesis | |
EZ-Tn5 Transposase | Epicentre Biotechnologies, part# TNP92110 |
High-throughput transformation | |
Seqprep 96 HT Plasmid Prep Kit | Edge Biosystems, part# 84359 |
polyethylene glycol, molecular weight 3350 | Various |
lithium acetate | Sigma, part# 517992 |
6-well plates, sterile | Corning, part# 3335 |
50 mg/mL uridine | Sigma, part# U3750 |
100X Tris-EDTA buffer solution | Sigma, part# T9285 |
1X TE/0.1M LiOAc | Various |
salmon testis DNA | Sigma, part# 1626 |
Growth of barcoded collections | |
48-well plates; if growing cultures in plates | Greiner, part# M9437 |
Adhesive plate seals | ABgene, part# AB-0580 |
200 mL culture flasks | Various |
Spectrophotometer capable of absorbance | Various |
Temperature-controlled shaker for 250 ml flasks or shaking spectrophotometer | Various |
Safe-Lock Microcentrifuge Tube, 2 mL | Eppendorf, part# 0030 120.094 |
Hybridization equipment | |
Hybridization Oven 640 | Affymetrix, part# 800138 |
GeneChip Fluidic Station 450 | Affymetrix, part# 00-0079 |
GeneArray Scanner 3000 | Affymetrix, part# 00-0212 |
Boiling water bath with floating rack | Various |
Hybridization consumables | |
Genflex Tag 16K Array v2 | Affymetrix, part# 511331 |
Denhardt’s Solution, 50X concentrate | Sigma, part# D2532 |
Streptavidin, R-phycoerythrin conjugate (SAPE) | Invitrogen, part# S866 |
Safe-Lock Microcentrifuge Tube, 0.5 mL | Eppendorf, part# 0030 123.301 |
Teeny Tough-Spots | Diversified Biotech, part# LTTM-1000 |
0.5 M EDTA | BioRad, part# 161-0729 |
10% Tween | Sigma, part# T2700 |
MES free acid monohydrate | Sigma, part# M5287 |
MES sodium salt | Sigma, part# M5057 |
5 M NaCl | Sigma, part# 71386 |
20X SSPE | Sigma, part# S2015 |
Molecular biology grade water | Sigma, part# W4502 |
Hybridization Primers | Various suppliers (standard desalting) |
Uptag | 5′ GATGTCCACGAGGTCTCT 3′ |
Buptagkanmx4 | 5′ biotin-GTCGACCTGCAGCGTACG 3′ |
Dntag | 5′ CGGTGTCGGTCTCGTAG 3′ |
Bdntagkanmx4 | 5′ biotin-GAAAACGAGCTCGAATTCATCG 3′ |
B213 | 5′ biotin-CTGAACGGTAGCATCTTGAC 3′ |
Uptagkanmx | 5′ GTCGACCTGCAGCGTACG 3′ |
Dntagkanmx | 5’GAAAACGAGCTCGAATTCATCG 3′ |
Uptagcomp | 5’AGAGACCTCGTGGACATC 3′ |
Dntagcomp | 5’CTACGAGACCGACACCG 3′ |
Upkancomp | 5’CGTACGCTGCAGGTCGAC 3′ |
Dnkancomp | 5’CGATGAATTCGAGCTCGTTTTC 3′ |
Sequencing Primers: Illumina Platform | Various suppliers |
UpTag Forward (100uM) | 5′ CAA GCA GAA GAC GGC ATA CGA GCT CTT CCG ATC T GAT GTC CAC GAG GTC TCT 3′ |
UpTag Reverse (100uM) | 5′ AAT GAT ACG GCG ACC ACC GAC ACT CTT TCC CTA CAC GAC GCT CTT CCG ATC T NNNNN GTC GAC CTG CAG CGT ACG 3′ |
DownTag Forward (100uM) | 5′ CAA GCA GAA GAC GGC ATA CGA GCT CTT CCG ATC T GAA AAC GAG CTC GAA TTC ATC G 3′ |
DownTag Reverse (100uM) | 5′ AAT GAT ACG GCG ACC ACC GAC ACT CTT TCC CTA CAC GAC GCT CTT CCG ATC T NNNNN CGG TGT CGG TCT CGT AG 3` |
Read 1 UP-tag seq primer (100uM) | 5′ GTC GAC CTG CAG CGT ACG 3′ |
Read 1 DOWN-tag seq primer (100uM) | 5′ CGG TGT CGG TCT CGT AG 3′ |
Read 2 Index Sequencing primer (standard Illumina R1 primer) (100uM) | 5′ AC ACT CTT TCC CTA CAC GAC GCT CTT CCG ATC T 3′ |
Additional Sequencing Reagents/Equipment | |
Qiagen MinElute 96 UF PCR purification Kit | Qiagen, part# 29051 |
Vaccum pump | Any vendor |
Macherey-Nagel Vaccum Manifold | Macherey-Nagel, part# 740 681 |
Invitrogen Quant-iT dsDNA BR Assay Kit | Invitrogen, part# Q32853 |
Invitrogen Qubit assay tubes | Invitrogen, part# Q32856 |
40% acrylamide plus 1% N,N’-methylene-bis-acrylamide, 37.5:1 | Bio Rad, part# 161-0148 |
Tris Base | Sigma, part# T1503-1KG |
Boric Acid | Sigma, part# B6768-500G |
0.5M EDTA, pH 8.0 | Teknova, part# E0306 |
Ammonium Persulfate | Sigma, part# A3678-25G |
TEMED | Bioshop, part# TEM001.25 |
Ethidium Bromide Solution | Bioshop, part# ETB444.10 |
0.5M Ammonium acetate | Teknova, part# A2000 |
10mM Magnesium acetate tetrahydrate | Sigma, part# M0631-100G |
1mM EDTA, pH 8.0 | See 0.5M EDTA, pH 8.0 |
Ethanol | Various |
Sodium acetate, pH 5.2 | Teknova, part# S0297 |
Speed vacuum | Various |
Single-Read Cluster Generation Kit | Illumina, part# GD-300-1001 |
36c Sequencing Kit v4 | Illumina, part# FC-104-4002 |
10X TBE recipe
Amounts | Reagents |
108 grams | Tris Base |
55 grams | Boric Acid |
40mL | 0.5M EDTA (pH 8.0) |
Add dH2O to 1L mark |
12% Polyacrylamide gel recipe
Volumes | Reagents |
5.8 ml | 40% acrylamide plus 1% N,N’-methylene-bis-acrylamide, 37.5:1 |
12 ml | dH2O |
2 ml | 10X TBE |
140 μl | 10% Ammonium Persulfate |
Total volume: 20ml |
Uptag primer mix:
Resuspend Uptag and Buptagkanmx4 each in ddH2O at 100 μM, then mix in a 1:1 ratio for a final concentration of 50 μM each. Store at -20°C.
Downtag primer mix:
Resuspend Dntag and Bdntagkanmx4 each in ddH2O at 100 μM, then mix in a 1:1 ratio for a final concentration of 50 μM each. Store at -20°C.
Mixed oligonucleotides:
Resuspend each of the following eight oligos (standard desalted) in ddH2O at 100 μM:
Uptag, Dntag, Uptagkanmx, Dntagkanmx, Uptagcomp, Dntagcomp, Upkancomp, Dnkancomp.
Mix an equal volume of the eight oligonucleotides for a final concentration of 12.5 μM each.
12X MES stock:
For 10 ml, dissolve 0.7 g MES free acid monohydrate and 1.93 g MES sodium salt in 8 ml molecular biology grade water. After mixing well, check pH and adjust if needed to a pH 6.5-6.7. Add water to a total volume of 10 ml. Filter sterilize and store at 4°C protected from light (e.g., wrap the tube in foil). Replace if solution becomes visibly yellow or after 6 months.
2X Hybridization buffer:
For 50 ml, mix 8.3 ml of 12X MES stock (from 2.9.14), 17.7 ml of 5 M NaCl, 4.0 ml of 0.5 M EDTA, 0.1 ml of 10% Tween 20 (vol/vol), and 19.9 ml filtered ddH2O. Filter sterilize.
Wash A: Mix 300 ml 20X SSPE, 1 mL 10% Tween (vol/vol), 699 ml ddH2O. Filter sterilize.
Wash B: Mix 150 ml 20X SSPE, 1 mL 10% Tween (vol/vol), 849 ml ddH2O. Filter sterilize.
Barcode sequencing primers
In UP-tag primer sequences the 5′ tail (bold) are Illumina specific adaptor sequences incorporated into the F and R primer. The variable sequence (italics) represents the 5-mer indexing tag used in multiplexing/ index read-out. The 3′ tail (underlined) represents the common primer flanking the uptag barcode and is required to amplify the yeast barcodes.
In DOWN-tag primer sequences the 5′ tail is identical to 5′ tail of UP-tag primers (Illumina specific sequence), however, the 3′ tail (underlined) is replaced with the common primers that are used to amplify the DOWN-tag barcodes.