Summary

Opklaringen af ​​funktion en Bakteriel Effector fra et ikke-dyrkbare Plant patogener Ved hjælp af en Gær To hybrid skærm

Published: January 20, 2017
doi:

Summary

Bakterielle effektor proteiner er vigtige for at etablere succesfulde infektioner. Denne protokol beskriver den eksperimentelle identifikation af proteinholdige bindingspartnere af en bakteriel effektor-protein i dets naturlige plantevært. Identifikation disse effektor interaktioner via gær to-hybrid-skærme er blevet et vigtigt redskab i optrevling molekylære patogenicitet strategier.

Abstract

Opklaringen de molekylære mekanismer i sygdomsmanifestationer er vigtigt at forstå patologier og symptom udvikling i plante videnskab. Bakterier har udviklet forskellige strategier til at manipulere deres vært stofskifte til deres egen fordel. Denne bakterie manipulation er ofte kombineret med alvorlig symptom udvikling eller død af de berørte anlæg. Bestemmelse af specifikke bakterielle molekyler, der er ansvarlige for værten manipulation er blevet et vigtigt område i mikrobiologisk forskning. Efter identifikationen af ​​disse bakterielle molekyler, kaldet "effektorer", er det vigtigt at belyse deres funktion. En enkel tilgang til at bestemme funktionen af ​​en effektor er at identificere sin proteinholdige bindende partner i sin naturlige vært via en gær to-hybrid (Y2H) skærm. Normalt værten huser talrige potentielle bindingspartnere der ikke kan forudsiges tilstrækkelig ved enhver in silico algoritme. Det er således det bedste valg til PERFOrm en skærm med den hypotetiske effektor mod et helt bibliotek af udtrykte værtsproteiner. Det er især en udfordring, hvis det agens er dyrkbare ligesom fytoplasma. Denne protokol giver trin-for-trin instruktioner til DNA-oprensning fra en fytoplasma-inficerede woody værtsplante, forstærkningen af ​​den potentielle effektor, og den efterfølgende identifikation af anlæggets molekylære interaktion partner med en Y2H skærm. Selvom Y2H skærme er almindeligt anvendt, er der en tendens til at outsource denne teknik til biotekvirksomheder, der tilbyder Y2H tjeneste til en pris. Denne protokol giver vejledning i at udføre en Y2H i enhver anstændigt udstyret molekylærbiologisk laboratorium ved hjælp af standard laboratorieteknikker.

Introduction

Gær to-hybrid-skærme (Y2H) blev udviklet omkring 27 år siden 1 og har siden blevet anvendt bredt på forskellige områder for at bestemme specifikke protein-protein interaktioner 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 . Den fysiske interaktion mellem en bakteriel effektor med en vært target protein er ofte en forudsætning for den funktionelle manipulation af dette målprotein. Analyse disse interaktioner er flyttet til fokus for mange forskellige sektorer af infektion biologi 12, 13, 14, 15,"> 16, 17, 18. Princippet i Y2H skærm er, at vekselvirkningen af to proteiner fører til rekonstituering af en funktionel transskriptionsfaktor, som driver ekspressionen af reportergener. Den kendte effektor (den" lokkemad ") er translationelt fusioneret til det DNA-bindende domæne (DBD) af transkriptionsfaktoren, og det potentielle samspil partnere (den "bytte") er fusioneret til det aktiverende domæne (AD) af det respektive transskriptionsfaktor. Da det interagerende partner er ukendt, et bibliotek af potentiel interaktionskandidater klones ind i såkaldte "bytte-bibliotek." Normalt er dette bibliotek fremstillet ved at klone cDNA'er i en passende bytte vektor ekspressionsplasmid der koder for AD, som er forenelig med agn-vektoren indkodet DBD. i tilfælde af en interaktion, den rekonstituerede transkriptionsfaktorer inducere ekspressionen af ​​reportergener, der generelt muliggør væksten udvælgelse af gær. denidentifikation af interaktionskandidater opnås ved sekventering af byttedyr plasmid med plasmid-specifikke primere.

Bakterier har udviklet forskellige strategier til at manipulere og udnytte deres vært stofskifte eller at unddrage sig forsvarsmekanismer og udskiller effektor molekyler via forskellige bakterielle sekretion systemer 19, 20, 21. Bestemmelse af de bindende partnere i disse bakterielle effektorer er således det første skridt i at identificere den manipulerede pathway i værten. Dette fører til en bedre forståelse af de specifikke sygdomsfremkaldende evne mekanismer.

Y2H skærme er udført for at identificere bakterielle effektor interaktioner under phytoplasmoses, og ofte, Y2H er en afgørende indledende forsøg til yderligere karakterisering af molekylære patogenicitet mekanismer i fytoplasma forskning 22, 23. Imidlertid met,hod beskrivelse i de fleste publikationer er temmelig knappe, og disse teknikker er ofte outsourcet til biotekvirksomheder. For at gøre opmærksom på muligheden for denne metode, denne protokol giver trin-for-trin oplysninger til at identificere interaktion partnere i en bakteriel effektormolekyle i sin naturlige vært.

På trods af den udbredte anvendelse og hurtigt fremad tilgang Y2H skærme, må det ikke glemmes, at visse interaktioner ikke kan opstå i gæren systemet. Dette skyldes det faktum, at gærcellen anvendes som en slags "in vivo reaktionsbeholder" med visse biologiske begrænsninger. Flere forfattere har behandlet de fordele og ulemper ved Y2H og dets derivater 11, 24, 25, 26, 27. Generelle betragtninger er for eksempel, at gærcellen ikke kan give den relevantegenekspression, (post-) translationel eller translocational betingelser for de respektive proteiner blev undersøgt. Dette kan føre til falsk negative resultater i skærmen. Positive interaktioner kan igen være artefakter og måske ikke forekomme i den naturlige situation (dvs. i tilfælde af effektorer i passende vært). Det er således nødvendigt at bekræfte interaktionerne fra heterologe gærekspressionssystem med en uafhængig interaktion test i en nærmere beslægtet biologisk system.

I denne undersøgelse blev de bindende partnere af effektor ATP_00189 fra ikke-dyrkbare plantepatogen Kandidat fytoplasma mali (P. mali) identificeret. Resultaterne giver et vigtigt indblik i de molekylære mekanismer bag den symptom udvikling af æble spredning 28, en sygdom, der forårsager store økonomiske tab i påvirket æble-voksende regioner i Europa 29.

Protocol

1. Indsamling Root og Leaf Prøver fra inficerede æbletræer Bemærk: Patogen-specifik DNA kan oprenses fra rødder eller blade. Det følgende afsnit giver en protokol for prøveudtagning af begge. Til DNA-fremstilling samling Sample og forberedelse fra rødderne Identificer inficerede træer med "æble spredning"-specifikke symptomer 30, 31 og kontrol træer, der er symptomfri. Brug af rene beskæresakse, skåret rodprøver, der har en diameter på 0,5 – 1 cm og en længde på omkring 5 cm. Cut prøver fra tre forskellige, fjerne steder i rodsystemet, og sætte dem ind i tilstrækkeligt mærket plastikposer. Opbevar prøverne i en kold kasse med kølede termiske packs og gemme dem i køleskabet ved 4 ° C indtil videre forarbejdning. Bemærk: Root arkitektur og struktur kan variere i forhold til den fysiologiske status of træet. Det er vigtigt at udtage prøver fra tre forskellige steder og ikke at indtage for-tynde rodspirer. Prøverne kan opbevares i adskillige dage ved 4 ° C, men længere opbevaringstider øge risikoen for støbning. Mugne prøver kan ikke anvendes til DNA-fremstilling. Skyl rodprøver med vand for at fjerne jorden. Sætte dem i en steril petriskål og bruge en steriliseret skalpel for at fjerne de dybereliggende epidermis og cortex. Rengør skalpel med en ren, fnugfri væv tørre, dyppe den i 70% (v / v) ethanol vandopløsning, og varme-sterilisere det over åben ild (f.eks bunsenbrænder). Ridse phloem med skalpel, hak den i små stykker, og aliquot 30 – 100 mg af det hakkede phloem i en steril 2,0 ml reaktionsglas. Opbevare prøverne ved -80 ° C i flere måneder. Prøvetagning og forberedelse fra blade Identificer en inficeret og en asymptomatisk kontrol træ, ens beskrevet i trin 1.1.1.1, og plukke ti uskadt blade pr træ. Et træ pr betingelse er tilstrækkelig. Skyl bladene med vand og rense overfladerne ved sprøjtning 70% (v / v) ethanol-opløsning. Sætte bladene i en steril petriskål og dissekere midterribben (central vene) af hvert blad med en steril skalpel. Fjern epidermis og cortex fra midterribben, skæres midterribben i små stykker, og alikvot 100 mg midterribben væv i en steril 2,0 ml reaktionsglas. Brug prøverne straks til DNA-forberedelse eller opbevares ved -80 ° C i flere måneder. Bemærk: Det er praktisk at udportionerer plantematerialet i portioner på 100 mg og med tiden fryse dem til opbevaring. Hver aliquot kan anvendes direkte til DNA-fremstilling. Vejning dybfrosset plantemateriale er besværlig, eftersom det frosne plantemateriale tendens til at danne klumper. 2. cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB) -baseret DNA-forberedelse <p class = "jove_content"> Bemærk: DNA kan oprenses ved hjælp af en kolonne-baserede DNA oprensning fremgangsmåde til plantemateriale. I dette afsnit beskrives en CTAB-baseret metode til DNA-oprensning. DNA oprensning udføres baseret på en modificeret protokol beskrevet andetsteds 32. Forbered følgende buffere: CTAB buffer: Opløs 1% vægt / volumen cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB, Mr: 364,45 g / mol), 100 mM trishydroxymethylaminomethan (Tris, Mr: 121,14 g / ml), 1,4 M natriumchlorid (NaCl, M r: 58,44 g / mol), og 20 mM ethylendiamintetraeddikesyredinatriumsalt (NaEDTA, Mr: 372,24 g / mol) i vand og justere dem til pH 8,0. N-lauroylsarcosin buffer: Opløs 10% vægt / volumen N-lauroylsarcosin-natriumsalt 33 (Mr: 293,38 g / mol), 100 mM Tris og 20 mM NaEDTA i vand og justere pH til 8,0. Tris-EDTA (TE) buffer: Opløs 10 mM Tris og 1 mM NaEDTA i vand og autoclave opløsningen. Ammoniumacetatopløsning: Der fremstilles en 5 M ammoniumacetat (Mr: 77,0825 g / mol) opløsning i vand og autoklaver den ved 120 ° C og 1,2 bar i 20 minutter. Bland 30 – 100 mg frisk eller frossen hakket plantemateriale (trin 1.1.2.2.) Med 300 pi CTAB buffer, 30 pi N-lauroylsarcosin puffer, 6 pi proteinase K (10 ug / pi), og 12 pi 2-mercaptoethanol 34 (Mr: 78,13 g / mol). Omrystes i 60 minutter ved 60 ° C. Lad blandingen køle af til stuetemperatur, før du fortsætter. Tilføj 360 uL af ammoniumacetatopløsning og bland kraftigt. Lad opløsningen sidde i 5 min, og derefter centrifugeres det ved 15.000 xg i 10 minutter ved stuetemperatur. Supernatanten overføres til et rent hætteglas og tilsæt 720 pi iskold isopropanol 35. Udfælde DNA i mindst 30 minutter ved -20 ° C. Centrifugeres blandingen ved 15.000 xg i 30 minutter ved 4° C og kassér supernatanten. Vask pelleten med 500 pi iskold 70% ethanol og spinde det ned ved 15.000 xg i 5 min ved 4 ° C. Kassér ethanol supernatanten og straks dyppe hætteglasset på et rent stykke køkkenrulle for at fjerne resterende dråber. Sørg for at fjerne så meget væske som muligt. Lufttørres pelleten i 15-20 min eller i 2-3 min i en vakuumkoncentrator centrifuge. Må ikke over-tørre pellet ved overskydende opvarmning eller udvidede fordampning gange. Pellet resuspenderes i 700 pi TE-buffer og til sidst varme det op til 37 ° C for at lette opløsning. Der tilsættes 10 pi RNAse (10 ug / pi) og inkuberes i 15 minutter ved 37 ° C, under omrystning ved 300 rpm. Tilføj 700 pi chloroform: isoamylalkohol 36 24: 1 og bland godt. Centrifugeres blandingen ved 20.000 xg i 10 min ved 4 ° C og overføre den øvre fase af supernatanten overføres til et nyt, rent hætteglas. Udfælde DNA'et i supernatanten ved tilsætning700 pi 2-propanol 35 (isopropanol, M r: 60,1 g / mol) og inkubering i mindst 30 minutter ved -20 ° C. Centrifugeres blandingen ved 12.000 xg i 30 min ved 4 ° C og supernatanten. Vask pelleten med 500 pi 70% ethanol og centrifugeres ved 12.000 xg i 5 min ved 4 ° C. Tør pellet som beskrevet i trin 2.5. Opløs det i 50 uL TE. 3. Afsløring Kandidat fytoplasma mali-DNA ved PCR Fortynd DNA oprenset fra plantematerialet 1:10 i nuklease-frit vand og køre en PCR med patogen-specifikke primere 37. Kontrollere tilstedeværelsen af P. mali-specifik DNA i plantematerialet ved anvendelse af en kvantitativ PCR-protokol med primere og specifikke prober for P. mali fytoplasma 37. Check fravær af de andre 16SrX fytoplasma medlemmer ved at udføre den samme PCR med de respektive prober for CaND. P. prunorum og for Cand. P. pyri DNA 37. BEMÆRK: DNA fra en ikke-inficeret træ skal testes, samt at bekræfte fravær af et patogen i denne kontrol. På dette trin er det vigtigt, at DNA fra andre nært beslægtede fytoplasma arter er fraværende i prøven, da det ville øge risikoen for at forstærke effektoren fra en anden end P. mali fytoplasma arter. En blandet infektion med en anden nært beslægtet P. mali 16SrX gruppe fytoplasma er udelukket ved at analysere prøven med de respektive sonder. Da de forventede resultater skal være negative for andre 16SrX fytoplasma, er det vigtigt at medtage de rigtige positive kontroller, der angiver PCR effektivitet. 4. Amplifikation af potentialet Effector Gene og Subkloning ind i Y2H Bait Vector Amplificere phytoplasmal genet atp_00189 (ikke omfattende signalpeptidet del) af P. Mali anvendelse af primerne 5-TCTCCTCCTAAAAAAGATTCTA-3 (fremad) og 5-TATTATTTATCTTTATTTTTTTCCTT-3 (revers), med restriktionssteder for EcoRI og Sall ved 5'- og 3'-enderne, henholdsvis. Oprense PCR-produktet med en kolonne-baserede DNA rensningsmetode. Klone amplikon i Y2H agn vektor pLexA-N via EcoRI og Sall ligering. BEMÆRK: Her 100 ng EcoRI og Sall lineariseret pLexA-N-vektoren blev kombineret med 15 ng af tilsvarende fordøjet atp_00189 PCR-amplikon og 1 U T4-ligase. Ligeringen blev udført i puffer indeholdende 40 mM Tris-HCI (pH 7,9 ved 25 ° C), 10 mM MgCl2, 10 mM dithiothreitol (DTT, Mr: 154,25 g / mol) og 0,5 mM adenosintriphosphat (ATP, M r: 507,18 g / mol) i et samlet volumen på 10,0 pi ved 16 ° C natten over (14-20 timer). Analyser DNA fra ikke-inficerede træ med de samme primere for at udelukke uspecifik primer binding til Malus x domestica </Em> DNA. Transform 1 pi af ligeringsblandingen i E. coli elektrokompetente celler og selektere for kanamycinresistente kloner på Luria-Bertani (LB) plader suppleret med 50 ug / ml kanamycin sulfate 38. Oprens plasmid-DNA fra de udvalgte bakterielle kloner med en kolonne-baserede plasmid mini forberedelse kit ifølge producentens instruktioner, og kontrollere den vellykkede integration og orientering af insertet ved sekventering 39. 5. Test for Self-aktivering (Auto-aktivering) af de potentielle Effector Protein Forbered følgende puffere og vækstmedier: BEMÆRK: nomenklatur for gær-selektive plader hyphenates forkortelserne af de manglende aminosyrer i det respektive medie med et "-" før forkortelsen. For eksempel, SD-trp-Leu-hans plader indeholder alle aminosyrer, men trp, leu og hans. 10x frafald mix: Afvej200 mg L-arginin-monohydrochlorid (Mr: 210,66 g / mol), 300 mg L-isoleucin (Mr: 131,17 g / mol), 269 mg L-lysin-monohydrat (Mr: 164,21 g / mol), 200 mg L-methionin (M r: 149.21 g / mol), 500 mg L-phenylalanin (Mr: 165,19 g / mol), 2 g L-threonin (Mr: 119,12 g / mol), 300 mg af L-tyrosin (Mr: 181,19 g / mol), 200 mg L-uracil (112,09 g / mol) og 1,5 g L-valin (Mr: 117,15 g / mol). Opløse dem i 1 L dobbeltdestilleret vand og autoklaveres opløsningen. Opløsningen opbevares ved 4 ° C. BEMÆRK: respektive frafald mix kan være også købt færdigblandet. 10x L-adenin supplement: Afvej 100 mg L-adenin hemisulfatsalt (ade, Mr: 184,17 g / mol) og opløse den i 50 ml dobbelt-destilleret vand. Filtersteriliser opløsningen med et 0,22 um pore filter. 10x L-histidin supplement: Afvej 100 mg L-histidinmonohydrochloridmonohydrat (hans, Mr </sub>: 209,63 g / mol) i 50 ml dobbelt-destilleret vand og filter sterilisere det med en 0,22-um pore-filter. 10x L-leucin supplement: Afvej 500 mg L-leucin (leu, M r: 113,17 g / mol) i 50 ml dobbelt-destilleret vand og filtreres sterilisere det med en 0,22 um pore filter. 10x L-tryptophan supplement: Afvej 100 mg L-tryptophan (trp, Mr: 204,23 g / mol) i 50 ml dobbelt-destilleret vand og filtreres sterilisere det med en 0,22 um pore filter. SD-trp-leu-his-ade-medium og plader: Opløs 0,67% vægt / volumen gærnitrogenbase (uden aminosyrer) og 2% w / v D-glucose, monohydrat (Mr: 198,17 g / mol) i dobbelt- destilleret vand og autoklave. For agarplader, der tilsættes 2% w / v agar (mikrobiologisk kvalitet) før autoklavering. Til fremstilling selektive plader, tilsættes 1x af aminosyren stamopløsning til den autoklaveret Sd-trp-leu-his-ade medium. Ved udarbejdelsen plader, skal du sørge for, at agaren afkøles til ~ 50 ° C før tilsætningaminosyrerne. Hold stamopløsninger sterile. YPAD medium: Opløs 1% vægt / volumen gærekstrakt, 2% vægt / volumen pepton (mikrobiologisk kvalitet), 0,004% vægt / volumen adenin hemisulfatsalt (Mr: 184,17 g / mol) og 2% w / v glucose, monohydrat til dobbeltdestilleret vand og autoklaver. For YPAD agarplader, der tilsættes 2% w / v agar før autoklavering. For at forberede 2x YPAD, bruge dobbelt koncentrationerne af de ovennævnte ingredienser. Bemærk: (Valgfrit) På grund af den høje koncentration af glukose i mediet, 2x YPAD medium bliver mørk-brunlig efter autoklavering. Som et alternativ kan en 40% (w / v) glucose stamopløsning kan fremstilles og steriliseres ved passage gennem et 0,22 um filter. Den filtersteriliseret glucose stamopløsning tilsættes derefter til den autoklaveret 2x YPAD (mangler glucose) under sterile betingelser. For at undgå volumen fejl, skal 2x YPAD være forberedt, at holde for øje, at efterfølgende tilsættes en 10x glucoseopløsning. Det betyder, at for eksempel, i stedet for 1 L of medium, kun 900 ml fremstillet (indeholdende alle ingredienser undtagen glucose) og autoklaveres, og derefter tilsættes 100 ml af glucose stamopløsning. Lithiumacetat-medieret gær transformation til test selvaktivering Streak Saccharomyces cerevisiae reporter stamme NMY51 40 (NMY51: MATahis3Δ200 trp1-901 leu2-3,112 ADE2 LYS2: :( LexAop) 4-HIS3 URA3: :( LexAop) 8-lacZ ade2: :( LexAop) 8-ADE2 GAL4) fra en frossen glycerolstamopløsning på en YPAD agarplade og inkuber det i 48 timer ved 30 ° C. Pick kolonier fra denne plade og pode 50 ml YPAD medium. Lad gær vokse og måle OD600 for regelmæssigt at overvåge væksten. Lad gæren vokse til en endelig OD600 på 0,5-0,8. Pelletere cellerne ved centrifugering dem ved 700 xg i 5 min og resuspenderes dem i 2,5 ml dobbelt-destilleret, autoklaveret vand. Forbered seks delprøver med 100 ul gærsuspension og tilsæt 240 pi af 50% W / v polyethylenglycol 4000 (PEG, Mr: 3,500-4,000 g / mol), 36 pi 1 M lithiumacetat-dihydrat (LiOAc, Mr: 102,02 g / mol), og 25 pi 2% vægt / volumen laksesperm DNA (opløst). Forbered alle reagenser med dobbelt-destilleret, sterilt vand. Mærke de seks hætteglas indeholdende gærsuspensionen fra "a" til "f" og tilføje følgende plasmidvektor DNA: negative kontroller: (a) 1,5 ug lokkemad plasmid med effektor (pLexA-N-atp00189 28), (b) 1,5 ug af tomme byttedyr plasmid pGAD-HA 41, (c) 1,5 ug tom agn vektor pLexA-N 41, og (d) 1,5 ug tom agn vektor pLexA-N og 1,5 ug af tomme byttedyr plasmid pGAD-HA; positive kontroller: (e) 1,5 pg af positiv-kontrol agn plasmid-DNA pLexA-p53 41 og 1,5 ug positiv-bytte plasmid pACT-indikativpris 41; og selv-aktivering test: (f) 1,5 ug badet plasmid med effektor (pLexA-N-atp00189) og 1,5 ug af tomme byttedyr plasmid pGAD-HA. Bland reaktionerne kraftigt og inkubere dem i 45 minutter ved 42 ° C i et vandbad. Pelletere cellerne i 5 minutter ved 700 xg og kassér supernatanten. Resuspender cellerne i 250 pi 0,9% (vægt / volumen) natriumchloridopløsning (NaCl, M r: 48.44 g / mol) og spredes 50 pi på følgende selektive plader: SD-Trp, Sd-Leu, SD-Trp- leu, SD-trp-leu-his, og SD-trp-leu-his-ade. Pladerne inkuberes i 3 – 4 dage ved 30 ° C. Efter den første dag i inkubation forsegle pladerne med plast paraffin film for at forhindre pladerne i at tørre ud. Kontroller gærvækst på pladerne. 6. Test Angivelse af Effector Test ekspressionen af effektor ved Western blot 42 med et antistof mod Lex-A tag, der er koblet ved N-terminalen af effektor nårudtrykt fra pLexA-N. Bemærk: Overvej at translationelt smeltet Lex-Et tag tilføjer omkring 24 kDa til den faktiske vægt af proteinet af interesse. Dette er vigtigt, når identificere proteinet størrelse i Western blot. 7. Y2H Screen Streak den pLexA-atp00189 (effektor) transformerede NMY51 på en frisk SD-trp plade og lade det vokse i 2 – 3 dage ved 30 ° C, indtil røde kolonier vises. Inokulere 3 ml SD-trp-medium i et lille rystekolbe med en rød koloni fra agarpladen og inkuberes natten over ved 30 ° C under omrystning 120 navne – 150 rpm. Pode 20 ml af SD-trp i en rystekolbe med 1 ml af natten over kultur og lade det vokse i 8 timer. Juster kulturen til OD600 = 0,2 ved tilsætning af SD-trp-medium og podning 2x 100 mL i rystning kolber med 10 ml af starterkulturen hver. Vokse natten under omrystning ved 30 ° C. Bemærk: Sørg for, at gæren ikke vokse til OD 600> 0,5 og fortyndes med frisk SD-trp. Mål OD 600 og pelleten 120 OD600 "enheder". For eksempel, hvis en OD 600 på 1,2 måles, spin ned 100 ml, kasseres supernatanten, og pellet resuspenderes i 800 ml forvarmet 2x YPAD i en rystekolbe med en magnetisk omrører. Spin ned en 2-ml portion, supernatanten fjernes, og pellet resuspenderes i vand. Sørg for, at OD 600 af gær suspension er mellem 0,15 og 0,2. Hvis ikke, justeres med 2x YPAD eller tilføje flere gær fra overnight kultur. Bemærk: 2x YPAD er mørkebrun og kan påvirke resultaterne af OD-måling. Det er således nødvendigt at opblande gærcellerne i vand før bestemmelse af OD. Som et alternativ kan 2x YPAD fremstilles ved steriliserende glucose særskilt som beskrevet i trin 5.1.8 note, som forhindrer den mørke farve af mediet. Inkubér den resterende gær kultur i en appropriately dimensioneret rystekolbe (800 ml i en 2 liters rystekolbe eller dividere 2 x 400 ml i to 1 L rystekolber) og inkuber ved 30 ° C, 120 – 150 rpm. Mål OD 600 omkring hver 1,5 time, indtil en OD600 på 0,6 er nået (tager 4 – 6 timer). I mellemtiden forberede de løsninger, der er beskrevet i det næste trin. Lithiumacetat-medieret transformation Opløs 2% vægt / volumen laksesperma-DNA i vand og koges 500 pi i 5 minutter i et vandbad ved 100 ° C. Glasset anbringes på is i 2 minutter og gentag opvarmningstrinnet. Hold DNA på is indtil yderligere anvendelse. Forbered følgende blandinger: TE / LiOAc mix: Bland 3,08 ml 1 M LiOAc, 3,08 ml 100 mM Tris / 10 mM EDTA (pH: 7,5) og 21.84 mL sterilt, dobbeltdestilleret vand. PEG / LiOAc mix: Kombiner 4,2 ml 1 M LiOAc, 4,2 ml mM Tris / 10 mM EDTA (pH: 7,5), og 33,6 ml 50% (vægt / volumen) PEG 4000. Centrifuger 800-ml gærkultur (OD600 = 0,6)ved 700 xg i 5 min for at pelletere cellerne. Fjern supernatanten og resuspender pellet i 200 ml sterilt dobbeltdestilleret vand. Pelletere cellerne igen ved 700 xg i 5 min og kassér supernatanten. Bemærk: Hvis det er nødvendigt kløft suspensionen i flere hætteglas for centrifugering. De flydende mængder i 7.7.3. og 7.7.4. henvise til hele pellet afledt af 800 ml suspension. Pellet resuspenderes i 16 ml TE / LiOAc mix (se trin 7.7.1.1); spin ned på 700 xg i 5 min og kassér supernatanten. Pellet resuspenderes i 9,6 ml TE / LiOAc mix. Forbered følgende reaktion blander i passende dimensionerede reaktion polypropylen fartøjer: 12 hætteglas med 7 ug pGAD-HA-cDNA-bibliotek vektor, 100 pi 2% laksesperma-DNA (se trin 7.7), og 2,5 ml af PEG / LiOAc mix. Tilføj 600 pi af gær cellesuspension fra trin 7,10 til hver af de 12 hætteglas og blandes kraftigt i 1 min. Inkubér reaktionsblandingen i 45 minutter ved 30 ° C i et vandbad end blande kraftigt hver 15 min. Tilføj 160 pi DMSO til hvert hætteglas og blandes kraftigt. Inkuber blandingen i yderligere 20 minutter ved 42 ° C. Pelletere cellerne ved 700 xg i 5 min, supernatanten, og resuspender hver pellet i 3 ml 2x YPAD. Pool alle celler (med i alt 36 ml fra 12 hætteglas) i en 100-ml rystekolbe og inkuberes gæren i 90 minutter ved 30 ° C og 120 rpm. Pelletere cellerne i 5 minutter ved 700 xg og kassér supernatanten. Pellet resuspenderes i 4,5 ml steril 0,9% (w / v) NaCl og bland godt ved omhyggeligt at pipettere op og ned med en 10-ml serologisk pipette. Udtag 50 pi og forberede tifold fortyndinger i 0,9% NaCl fra 1:10 op til 1: 1.000. Plade 100 pi af hver fortynding på 90 mm petriskåle indeholdende SD-trp-leu-agar. Fordel resten af ​​den ufortyndede gær resuspension den 16.- x 150 mm petri diameter retter med SD-trp-leu-his-ade agar. Tilsæt 3-AT til mediet for at reducere selv-aktivering. Inkubér SD-trp-leuplader til tre dage og SD-trp-leu-his-ADE plader til fire dage ved 30 ° C. BEMÆRK: Kloner, der vises på de selektive plader er (potentielle) interagerende par og bære pGAD-HA-plasmid koder for agn interagerende partner. Bestem transfektionseffektiviteten ved at tælle kolonier af de forskellige serielle fortyndinger på udvælgelsespladerne SD-trp-leu. Overfør hver klon ved at udvælge og udstryge koloni med en steril pipettespids af friske SD-trp-leu-his-ade-selektive plader. Pladerne inkuberes i 24 timer ved 30 ° C. Gentag dette trin hver dag, indtil i alt fem passager er nået. 8. Analyse af kloner fra Selektive plader Der forberedes en steril 2-ml reaktionsrør med 1 ml SD-trp-leu-his-ade for hver klon under en steril hætte. Punch et hul i hvert rør med en varm nål og dække hullet med et stykke gasgennemtrængeligt sealer. Podes hvert hætteglas med frisk koloni mate riale fra én klon (trin 7,17; bruge kloner efter det 5. passagen) og inkuberes i 24 timer ved 30 ° C, under omrystning ved 150 rpm. BEMÆRK: Det er vigtigt at tage kloner fra en frisk plade, fordi gær taget fra plader, der opbevares i adskillige dage ved 4 ° C ikke vokse tilstrækkeligt inden for 24 timer i flydende medium. Pelletere gær i 5 minutter ved 4.000 xg og kassér supernatanten. Pellet resuspenderes i et passende resuspension buffer (fra den respektive plasmid DNA miniprep kit), som overføres til et frisk 2,0 ml reaktionsglas. Tilsæt 100 pi af syrevasket glasperler (425- til 600-um diameter) og blandes kraftigt i 5 min. Tilsæt respektive lysepuffer og fortsæt med plasmidet oprensning under anvendelse af et plasmid præparat mini kit ifølge producentens anvisninger. Eluering af plasmid-DNA med 50 pi vand. Brug af DNA'et fra trin 8.3 for en sekventeringsreaktion med prey plasmid-specifik primer, GAL4ADseqref "> 41 5'ACCACTACAATGGATGATG -3". Kontroller samspillet med de novo co-transformere 43, 44 agn og bytte vektor. Vælg den transformerede gær på SD-trp-Leu-His-ade selektionsplader.

Representative Results

Før den egentlige Y2H skærmen kan udføres på krogen skal testes for selv-aktivering. Dette opnås ved at transformere agn ekspressionsvektoren sammen med det tomme bytte bibliotek vektor og kontrol vækst på selektive plader. For at analysere, om phytoplasmal protein ATP_00189 er selv-aktiverende blev selvaktivering test som beskrevet i afsnit 5. agn plasmid supplerer trp og bytte plasmid leu auxotrofien af S. cerevisiae NMY51 40. En vellykket co-transformation er således kendetegnet ved vækst på selektive plader mangler trp og leu. Interaktion af agn og et bytte protein fører til en komplettering af hans og ade auxotrofi af NMY51. Hvis selv-aktivering ved lokkemaden i fravær af en interaktion vises, gæren vokser på selektive plader mangler hans og ade. Stærk og svag selv-aktivering kan forekomme. Stærk selvstændig aktivering af lokkemaden er kendetegnet ved væksten af ​​co-transformeret gær på trp-leu-his-ade depleteret selektionsskåle. Svag selv-aktivering fører til vækst på trp-leu-his, men ikke på trp-leu-his-ade depleteret selektionsskåle. Korrekt positive kontroller er uundværlige for at fortolke resultaterne af selvaktivering assay. Et resumé af de forventede resultater i den selvstændige aktivering assay og deres fortolkning er tilvejebragt i tabel 1 og visualiseret i figur 1. Figur 1: Eksempel på Bait Self-aktivering Test af en Bait før Performing en Y2H Screen. S. cerevisiae NMY51 blev co-transformeret med interagerende agn (pLEX-p53) og byttedyr (pACT-indikativpris) som en positiv kontrol (venstre panel: ac), en svagt selvaktiverende plus en tom bytte library vektor (midterste panel: df) og en ikke selv-aktiverende lokkemad plus en tom bytte bibliotek vektor (højre panel: gi). Den co-transformeret gær blev dyrket på SD-plader, der mangler trp og leu (øvre panel: a, d, g), trp, leu og hans (midterste panel: B, E, H) og trp, leu, hans og ade (lavere panel: c, f, i). Selektion på medium uden trp og leu er en positiv kontrol for vellykket co-transformation, som lokkemaden vektor supplerer trp auxotrofi og byttedyr vektor leu auxotrofi af NMY51 (vækst på SD-trp-leu). I tilfælde af en interaktion mellem agn og byttedyr eller en selvstændig aktivering af agn, er reporteren ekspression af NMY51 tændt og supplerer hans og ade auxotrofi (vækst på SD-trp-leu-his-ade). En svag self-aktivering er karakteriseret ved vækst på SD-trp-Leu-hans plader (midterste panel, df). Svag selv-aktivering af en lokkemad skal formindskes forud for analyse lokkemadeni en Y2H skærm, fx ved tilsætning af 3-AT til selektive medier. Aminosyre udtynding er angivet med "-" i de respektive medier navn. Klik her for at se en større version af dette tal. pLexA-N-atp00189 ingen kolonier ingen vækst ingen vækst ingen vækst ingen vækst ingen pGAD-HA ingen vækst kolonier ingen vækst ingen vækst ingen vækst pLexA-N ingen kolonier ingen vækst ingen vækst ingen vækst ingen vækst pLexA-N pGAD-HA kolonier kolonier <td> kolonier ingen vækst ingen vækst pLexA-p53 pACT-indikativpris kolonier kolonier kolonier kolonier kolonier pLexA-N-atp00189 pGAD-HA kolonier kolonier kolonier ingen vækst ingen vækst Tabel 1: Forventede resultater i en Bait Self-aktivering Assay. Omdannelsen af S. cerevisiae NMY51 giver i differential vækst på selektive medier baseret på egenskaberne af co-transformeret agn og bytte. Vækst på selektive plader blev evalueret efter transformation af forskellige vektor-kombinationer (AF) efter 72 timers inkubering ved 30 ° C. Svag selv-aktivering er kendetegnet ved gærvækst på SD-trp-leu-hans og stærk selv-aktivering ved vækst på SD-trp-leu-his-ade udvælgelse plates i mangel af en interaktion partner. Den pLexA-N kodet phytoplasmal effektor ATP_00189 ikke udviser selv-aktivering, som er kendetegnet ved manglende evne til agn vektor transformeret NMY51 at vokse i fravær af hans og ade. Afhængigt af agn, kan en Y2H skærm får talrige gærkloner vokser på selektive plader. Alle kloner skal analyseres og kontrolleres for eventuelle afskedigelser. Selv hvis der er anvendt en normaliseret cDNA bibliotek, er det meget sandsynligt, at en interaktør er repræsenteret i mange forskellige kloner. Afhængigt af biblioteket kloningsteknik, er det også muligt, at kun fragmenter af det fulde gen indsættes i nogle bytte vektorer. Det er således tilrådeligt at de novo amplificere (fra cDNA) og subklone genet i fuld længde af interaktør og at teste interaktion i en en-til-en Y2H analyse (figur 2). <img alt = "Figur 2" src = "/ files / ftp_upload / 55.150 / 55150fig2.jpg" /> Figur 2: Eksempel på en interaktion mellem Bait og Prey i en Y2H Experiment. En gær to-hybrid (Y2H) skærm blev udført, og plasmider fra positive interactor kloner blev renset. Den bytte vektor blev sekventeret og Malus x domestica vært interaktion partnere MdTCP24 og MdTCP25 blev identificeret. Som en negativ kontrol MdTCP34 (hvor der ikke interaktør blev identificeret i Y2H biblioteket skærmen) blev subklonet parallelt. Generne fuld længde blev amplificeret fra æble-cDNA, subklonet i bytte vektor (co-cistronically udtrykker det aktiverende domæne AD) og de novo co-transformeret med agn vektor, der udtrykker det bakterielle effektor ATP_00189 koblet til det DNA-bindende domæne (BD). Dette tal er taget fra 28. Klik her for at se et størreversion af denne figur.

Discussion

I Y2H skærmen, er den potentielle effektor-protein co-udtrykkes med forskellige hypotetiske interagerende proteiner (trin 7). Hver voksende gær klon indeholder lokkemaden, men en (potentielt) forskellig interaktør. De interagerende proteiner er kodet i et cDNA-bibliotek, der er klonet ind i prey plasmider. Agn og byttet plasmider hver co-cistronically kode for en del af en gærtransskriptionsfaktor. I tilfælde af en fysisk interaktion mellem lokkemaden (effektor) og en bytte plasmid-kodet interactor er de to transkriptionsfaktor dele (det DNA-bindende domæne og aktiveringsdomænet) forenet, og reportergenet ekspression induceres. Gæren er i stand til at vokse på histidin- og adenin-udtømte SD selektionsskåle. Den slags byttedyr cDNA-bibliotek er afhængig af screenede effektor og skal vælges i overensstemmelse hermed. Byttet og agn vektor, samt gærstammen, skal være kompatible. I denne skærm, en LexA DNA-bindende domæne og GAL4 aktiverende domain blev anvendt som kompatible gærtransskriptionsfaktor enheder. CDNA bibliotek kan individuelt konstrueret, specialfremstillede eller kommercielt opnået. Forberedelsen af ​​cDNA bytte bibliotek er ikke en del af denne protokol. I denne protokol, blev egenproducerede, normaliseret cDNA bibliotek fra RNA af Malus x domestica blade brugt og klonet ind pGAD-HA 41. Effektor (lokkemad) udtrykkende gærstamme blev transformeret med bytte bibliotek og kloner blev selekteret på histidin- og adenin-udtømte SD selektionsskåle. For at ekstrahere plasmid-DNA fra gær kolonier, er en kolonne-baserede DNA-plasmid mini kit for bakterier anbefales i kombination med en mekanisk sprængning trin anvendelse af glasperler til forbedring gær lysis (trin 8). I dette plasmid oprensning, vil agn og bytte vektor oprenses samtidigt i relativt lave koncentrationer. Men mængden af ​​plasmid-DNA er nok til at identificere interaktionen partner gennem sekventering witHout forudgående plasmid formering (trin 8.4). Som et alternativ kan DNA oprenset i trin 8.4 transformeres ind i kompetente E. coli og udvalgt med prey vektor-formidlet antibiotikaresistens (f.eks, ampicillin den i tilfælde af pGAD-HA). Den valgte E. coli kolonier bærer kun pGAD-HA bibliotek plasmid, og højt udbytte plasmid oprensning kan udføres med disse kloner.

Den vellykkede transformation af pLexA-N og pGAD-HA-konstruktioner supplerer tryptophan og leucin auxotrofi af NMY51. En interaktion mellem effektor og et protein (kodet på pGAD-HA) fører til aktivering af reporter-system i NMY51 stammer. I tilfælde af selv-aktivering, NMY51 transformeret med effektor udtrykkende pLexA-N i kombination med det tomme bibliotek vektor pGAD-HA vokser på selektive plader, der mangler trp-leu-his-ade, på grund af den uønskede aktivering af NMY51 reportersystemet 40. Den selv-aktivering kan være wEAK og kan forekomme i fravær af trp-leu-his, eller aktiveringen kan være stærk og karakteriseret ved vækst på trp-leu-his-ade plader 41. Self-aktivering kan forårsage en massiv baggrund af falsk-positive kloner i selve Y2H skærmen. For at undgå dette, skal en selv-aktivering test med agn gennemføres, hvor effektor-udtrykkende vektor er co-transformeret med den tomme bibliotek vektoren. I denne eksperimentelle indstilling skal reportergenekspression ikke induceres. Hvis selv-aktivering (dvs. vækst på selektive plader) er synlig i testen, kan mediet suppleres med forskellige koncentrationer af 3-amino-1,2,4-triazol 45 (3-AT). 3-AT er en inhibitor af imidazoleglycerol-phosphat-dehydratase (HIS3), et enzym vigtigt under histidin-biosyntese 46. Tilskud af 3-AT kan mindske de svage virkninger af selv-aktivering under Y2H skærme 47,48. Forskellige koncentrationer af 3-AT bør afprøves. I denne protokol, 1 – blev 40 mM 3-AT anvendes. Den laveste koncentration, der fører til undertrykkelsen af ​​selv-aktivering bør efterfølgende anvendes i Y2H skærmen. De selektive plader i den selvstændige aktivering assay kan kun evalueres, hvis SD-trp-leu plader af co-transformation indeholder et tilstrækkeligt antal kloner. Som en indikation ≥ 500 kolonier pr 90-mm (diameter) petriskål er tilstrækkelige. At bestemme den nøjagtige transfektionseffektivitet, anbefales det at fremstille serielle fortyndinger af co-transformeret gær og fordele dem på SD-trp-leu-plader.

For at reducere selv-aktivering, kan effektoren klones i pLexA-C, en lokkemad ekspressionsvektor, der sammensmelter LexA tag til C-terminalen af ​​proteinet. Orienteringen af Lex-Et tag kan dæmpe selvaktivering 24. Det er imidlertid ikke muligt i alle tilfælde at reducere eller afskaffe selv-aktivering. Dannelsen afrøde eller rødlige kolonier indikerer en svag eller falsk-positivt samspil. ADE2 reportergen af NMY51 aktiveres kun, når det kommer til en protein-protein-interaktion, hvilket igen blokerer ophobning af et rødt farvestof i denne gærstamme 40. I mangel af en interaktion, NMY51 er rødlig, mens kolonier bærer stærke interaktionskandidater er hvide. Observationen af ​​kolonien farve på markeringen pladerne giver således et yderligere vigtigt tip til at bedømme, om de respektive kolonier er sandt-eller falsk-positive interaktionskandidater.

Det er efterhånden nødvendigt at tilpasse eller ændre visse assay indstillinger med hensyn til arten af ​​agn og interaktionsegenskaberne. På nuværende tidspunkt har en række forbedringer og afledte teknikker for den fælles Y2H blevet etableret for at muliggøre analyse af temmelig vanskelige protein-interaktioner i forskellige værtssystemer. En gennemgang af Stynen et al. 49 adresser ennd beskriver forskellige aspekter af Y2H, dens forbedringer, og tilpasninger, og dermed giver nyttige oplysninger om, hvordan du vælger den passende interaktion analysen.

Y2H skærme og afledte teknikker er blevet meget udbredt i forskellige forskningsområder, uanset hvor identifikation af binære protein-interaktioner er påkrævet. Selvom udføres kritiske kontrol, såsom selv-aktivering test af agn og en-til-en re-transformationer af de identificerede interagerende proteiner, den Y2H er tilbøjelige til at producere falske resultater 26, 50, 51. Gæren som model er ikke egnet til alle interaktionsundersøgelser. Gær er ikke nødvendigvis udgør et cellulært miljø, der understøtter den passende post-translationel modifikation og foldning for hver protein 24. Desuden er det i indstillingen Y2H, proteinerne overudtrykt, og deres ekspression er ikke kontrolledet af deres naturlige promotor. Den Y2H tvinger proteinholdige interaktionspartnere til kernen, hvilket ikke nødvendigvis deres naturlige subcellulære destination. De indfødte cellulære omstændigheder ved interaktion kan således ikke afspejles af gæren og kan føre til falsk negative eller falsk-positive resultater. Mest Y2H er baseret på gær auxotrofi komplementation som en selektiv princip. Denne ernæringsmæssige valg er kendetegnet ved høj følsomhed, men på bekostning af nedsat selektivitet sammenlignet med andre (f.eks kromogent reporter) assays 49. Hvis unreducible selv-aktivering (se ovenfor) eller andre begrænsninger opstår for en bestemt effektor, at Y2H ikke er en hensigtsmæssig analyse 25. I tabel 1 og figur 1, er de forventede resultater i den selvstændige aktivering test som anført. Fraværet af reelle interaktioner (dvs. falske negativer) kan være forårsaget af protein toksicitet, ukorrekt translationel proteinforarbejdning, sterisk hindring af interaktion, underrepræsenterede interaktion partnere i bytte bibliotek, membran lokalisering af agn, eller manglende komponenter, der er nødvendige for samspillet 24.

Det anbefales at de novo amplificere fuld-længde gen af det identificerede interagerende protein fra cDNA, subklone det ind pGAD-HA, og udfør en en-til-en interaktion assay ved at transformere den frembragte pGAD-HA-konstruktion i lokkemaden-udtrykkende NMY51 stamme. Dette er nødvendigt, da den observerede interactor stede i bytte bibliotek måske kun et fragment af et større protein. Men oplysningerne til de respektive fuld-længde gen er kun tilgængelige, hvis betydelige genomisk og transkriptomisk sekvens data er tilgængelige. Transformationen protokol for selvaktivering assay her beskrevne kan anvendes til en sådan en en-til-en-analysen, og samspillet mellem agn og interaktør skal være reproducerbar.

<p class = "jove_content"> Interaktioner identificeret i en Y2H skærm skal altid bekræftes af en anden uafhængig teknik. Denne uafhængige teknik skal være tættere på naturlige indstilling af den faktiske protein-protein-interaktion. I tilfælde af phytoplasmal effektor ATP_00189 blev samspil med TCP transkriptionsfaktorer af Malus x domestica verificeret i planta med bimolekylær fluorescerende komplementering (BiFC) i Nicotiana benthamiana protoplaster 28 (ikke en del af denne protokol). Den effektor protein ATP_00189 stammer fra planten patogen P. mali. I planta BiFC blev således valgt at verificere ATP_00189 interaktioner med Malus x domestica transkriptionsfaktorer tidligere identificeret i Y2H 28. BiFC er et protein-protein-interaktion assay, der ikke kræver den subcellulære translokation af de interagerende proteiner til kernen for at aktivere reportersystemet <sup class = "xref"> 52. Desuden i planta udtryk og modifikation maskiner efterligner miljøet af den naturlige interaktion mellem anlægget bakteriel effektor i sin fabrik vært. Men en global skærm ved hjælp BiFC ikke er mulig.

Der er flere trin i den protokol, skal omhyggeligt behandlet. Når amplifikation af genet af interesse (trin 4), er det vigtigt at udelukke, at primerne binder til plante-DNA. Således må DNA fra ikke-inficerede planter indgå som en negativ kontrol. Sekvensen af ​​genet af interesse skal ikke indeholde EcoRI- og Sall-restriktionssteder, der bruges til den retningsbestemte kloning af insertet. Hvis rækkefølgen ikke indeholder disse steder, skal forskellige restriktionsenzymer til kloning vælges. Gær transformation er en central metode i denne protokol. Transfektionseffektivitet afhænger kompetence af gærcellerne, deres levedygtighed, vækst tilstand, og kvaliteten af ​​transfektion reagent 53, 54. For den foreslåede protokol, er det stærkt anbefales at bruge gær fra friske plader ikke er ældre end to uger (holdes ved 4 ° C) ved udførelse af transformationer. Ofte er væksten af ​​transformerede gær udsættes, når selektive flydende kulturer podes med kolonier fra gamle agarplader. Det er også nyttigt at anvende en flydende syrevækkerkultur som inokulum til de faktiske eksperimenter og ikke anvende gæren direkte fra pladen. Lav effektivitet når transfektion byttet ind agn-udtrykkende gær kan føre til underrepræsentation af visse prey-proteiner (potentielle interaktionskandidater) og kan således forvrænge hele skærmen. I denne protokol, en gær transfektion effektiviteten af ​​~ 150.000 cfu / ug transficeret DNA i Y2H fungeret godt.

Kendskab fejlene og ulemper ved den Y2H teknik og fortolkning af resultaterne i en kritisk og hensigtsmæssig måde er nødvendig for at tegne correct konklusioner. Y2H assays og derivater er blevet anvendt i mange år og har gennemgået mange forbedringer og tilpasninger med hensyn til de forskellige agn egenskaber, den subcellulære lokalisering af interaktionen, forventede bindingspartnere og andre faktorer der kan være påkrævet for interaktionen (se Y3H 55, 56, 57). For nylig er matrixbaserede Y2H skærme blevet udviklet, der tillader automatiseret, high-throughput analyse af talrige lokkemad mod millioner af byttedyr 58. Fremtiden sandsynligvis ligger i automatisering og high-throughput tilgange til dette assay for at muliggøre belysning af komplekse signalveje og interactomes i forskellige forskningsområder.

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker Christine Kerschbamer, Thomas Letschka, Sabine Oettl, Margot Raffeiner, og Florian Senoner fra Laimburg Forskningscenter og Mirelle Borges Dias Schnetzer fra Dualsystems Biotech AG til teknisk support og Julia Strobl for korrekturlæsning manuskriptet. Dette arbejde blev udført som en del af APPL2.0 projektet og blev delvist finansieret af den selvstyrende provins Bozen / Bolzano, Italien og sydtyrolske Apple Consortium.

Materials

Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) Applichem A6284 for DNA preparation
Trishydroxymethylaminomethane (Tris) Applichem A2264 for media and buffer
Sodiumchloride (NaCl) Applichem A2942 for media and buffer
Ethylenediaminetetraacetic acid Disodium salt (NaEDTA) Applichem A2937 for media and buffer
N-Lauroylsarcosin sodium salt Applichem A7402 for DNA preparation
ammonium acetate  Sigma-Aldrich (Fluka) 9688 for DNA preparation
2-mercaptoethanol Applichem A1108 for DNA preparation
Isopropanol (2-Propanol) Applichem A3928 for DNA preparation
Ethanol Sigma-Aldrich (Fluka) 51976 for DNA preparation
RNAse Applichem A2760 for DNA preparation
Chloroform:Isoamyl 24:1 Applichem A1935 for DNA preparation
Proofreading Polymerase (e.g. iProof) Bio-Rad 203433 for PCR
EcoRI Thermo Scientific ER0271 for cloning
SalI Thermo Scientific ER0641 for cloning
Column-based DNA Purification Kit (e.g. QIAquick) Qiagen 28104 for cloning
Kanamycin Sulfate Applichem A1493 for microbiological selection
3-Amino-1,2,4-Triazole (3-AT) Sigma-Aldrich A8056 for self-activation assay
L-Arginine Monohydrochloride  Applichem A3680 for yeast culture
L-Isoleucine  Applichem A3642 for yeast culture
L-lysine Monohydrate  Applichem A3448 for yeast culture
L-Methionine  Applichem A3897 for yeast culture
L-Phenylalanine  Applichem A3464 for yeast culture
L-Threonine  Applichem A3946 for yeast culture
L-Tyrosine  Applichem A3401 for yeast culture
L-Uracile Applichem A0667 for yeast culture
L-Valine  Applichem A3406 for yeast culture
L-Adenine Hemisulfate Salt  Applichem A1596 for yeast culture
0.22 µm Pore Filter Sartorius 16541 for sterile filtration
L-Histidine Monohydrochloride Applichem A3719 for yeast culture
L-Leucine  Applichem A3496 for yeast culture
L-Tryptophane  Applichem A3410 for yeast culture
Yeast Nitrogen Base  Sigma-Aldrich 51483 for yeast culture
D-Glucose Monohydrate  Applichem A1349 for yeast culture
Agar Fisher Scientific BP2641-1 for yeast and bacteria culture
Peptone Applichem A2208 for yeast culture
Polyethylene Glycol 4000 (PEG) Applichem A1249 for yeast transformation
Lithium Acetate Dihydrate (LiOAc) Applichem A3478 for yeast transformation
Salmon Sperm DNA  Applichem A2159 for yeast transformation
Antibody against Lex-A tag (e.g. Anti-LexA DNA binding region) Millipore 06-719 for Western blot
Plasmid Miniprep kit (e.g. GenElute Plasmid Miniprep Kit) Sigma-Aldrich PLN350 for plasmid purification from yeast and bacteria
Acid Washed Glass Beads Sigma-Aldrich G8772 for plasmid purification from yeast
Ampicillin Sodium Salt Applichem A0839 for microbiological selection
Yeast Extract Applichem A1552 for yeast culture
Vacuum concentrator centrifuge (e.g. Concentrator 5301) Eppendorf Z368245 (Sigma) for DNA preparation
Bait vector (e.g. pLexA-N) Dualsystems P01004 for Y2H
Prey vector (e.g. pGAD-HA) Dualsystems P01004 for Y2H
Control prey vector (e.g. pLexA-p53) Dualsystems P01004 for Y2H
Control bait vector (e.g. pACT-largeT) Dualsystems P01004 for Y2H
Electrocompetent E. coli (e.g. MegaX DH10B T1R Electrocomp Cells) Invitrogen C640003 for cloning
Yeast reporter strain (NMY51:MATahis3Δ200 trp1-901 leu2-3,112 ade2 LYS2::(lexAop)4-HIS3 ura3::(lexAop)8-lacZ ade2::(lexAop)8-ADE2 GAL4, e.g. NMY51) Dualsystems P01004 for Y2H
Plastic paraffin film (e.g. Parafilm M) Sigma-Aldrich P7793-1EA for yeast and bacteria culture
Gas permeable sealer (e.g. BREATHseal) Greiner 676 051 for yeast culture
PCR Cycler (e.g. T100 Thermal Cycler) Bio-Rad 1861096 for PCR
quantitative PCR Cycler (e.g. CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System) Bio-Rad 1855195 for quantitative PCR
Microcentrifuge (e.g. Centrifuge 5417 R) Eppendorf 5417 R general lab equipment
Centrifuge (e.g. Centrifuge 5804 R) Eppendorf 5804 R general lab equipment
Nuclease-free water (DNAse-free, RNAse-free, Protease-free) 5Prime 2500010 for PCR and DNA works
Scalpell Swann-Morton 0301 for DNA preparation
Sterile filter (0.22 µm; Polyethersulfone)) VWR-International 514-0073 (European Catalogue number) for yeast and bacteria culture
Petri dishes Ø 90 mm  Greiner Bio-One 633180 for yeast and bacteria culture
Petri dishes Ø 150 mm  Greiner Bio-One 639161 for yeast culture
Photometer (e.g. BioPhotometer) Eppendorf 550507804 for yeast culture
Photometer Cuvettes Brand 759015 for yeast culture
Water Bath (e.g. Water Bath Memmert WB7) Memmert WB7 for yeast transformation
Western Blot Equipment Bio-Rad diverse for protein detection
dNTPs 5Prime 2201210 for cloning
Shaker (Erlenmeyer) Flasks (100 ml; 1000 ml; 2000 ml) and breathable cotton plugs (e.g. Duran Erlenmeyer narrow-neck flasks) Sigma Aldrich Z232793, Z232858, Z232866 for yeast and bacteria culture
Shaking Incubator (e.g. GFL 3031) GFL 3031 for yeast and bacteria culture
Incubator Binder KB 53 (E3.1) for yeast and bacteria culture
Ice Maker (e.g. Ice Maker IF 825) Omniwash IF 825 general lab equipment
0.2 ml, 1.5 ml and 2.0 ml Reaction Vials (Polypropylene) Eppendorf 0030.124.332 (0.2 ml); 0030.123.328 (1.5 ml); 0030.123.344 (2.0 ml) general lab equipment
Pipettes and disposable pipette Tips (different volumina: 10-1000 µl) Eppendorf diverse general lab equipment
Spreader Sigma-Aldrich SPR-L-S01 for yeast and bacteria culture
Vortex shaker (e.g. MS 3 Minishaker) IKA 3617000 general lab equipment
T4-Ligase Thermo Fisher EL0011 for cloning
Fridge (4°C) (e.g. Liebherr Medline FKEX 5000) Liebherr 81.767.580.4 general lab equipment
Freezer (-20°C) (e.g. Liebherr Comfort Professional G5216) Liebherr G5216 general lab equipment
Graduated Cylinder (e.g. Brand) Sigma Aldrich Z327352; Z327417; Z327441   general lab equipment
Serological Pipettes (e.g. Fisherbrand) Thermo Fisher S55701 for yeast and bacteria culture
Mechanical Pipettor (e.g. Pipetboy acu 2) Integra-Biosciences 155000 general lab equipment
Cuvettes for Electroporation (1 mm) Molecular Bio Products 5510-11 for bacteria transformation
Electroporator (e.g. Eporator) Eppendorf 4309000019 for bacteria transformation
Gel and Blot imaging system (e.g. ChemiDoc MP System) Bio-Rad 1708280 general lab equipment
Conical centrifuge tubes (Polypropylene) (50 ml) VWR-International  525-0403 (European Catalogue number) general lab equipment
Conical centrifuge tubes (Polypropylene) (13 ml) BD Falcon 352096 general lab equipment
Dithiothreitol (DTT, e.g. DTT, 1M) Thermo Scientific P2325 for ligation
adenosine triphosphate (ATP, e.g. ATP Solution (10 mM)) Ambion  AM8110G (distributed by Thermo Scientific) for ligation
Dropout mix without histidine, leucine, tryptophan, and adenine (DO, e.g. Yeast Synthetic Drop-out Medium Supplements) Sigma-Aldrich Y2021 Sigma  for yeast culture (ready-made mix)

Riferimenti

  1. Fields, S., Song, O. -. K. A novel genetic system to detect protein-protein interactions. Nature. 340 (6230), 245-246 (1989).
  2. Dombrosky-Ferlan, P. -. M., Corey, S. -. J. Yeast two-hybrid in vivo association of the Src kinase Lyn with the proto-oncogene product Cbl but not with the p85 subunit of PI 3-kinase. Oncogene. 14, 2019-2024 (1997).
  3. Singh, R. Rice Mitogen-Activated Protein Kinase Interactome Analysis Using the Yeast Two-Hybrid System. Plant Physiol. 160, 477-487 (2012).
  4. Lee, H. -. J., et al. Interaction of NADPH oxidase 1 with Toll-like receptor 2 induces migration of smooth muscle cells. Cardiovasc. Res. 99, 483-493 (2013).
  5. Del Bene, F., Tessmar-Raible, K., Wittbrodt, J. Direct interaction of geminin and Six3 in eye development. Nature. 427 (6976), 745-749 (2004).
  6. Kumar, A., Godwin, J. -. W., Gates, P. -. B., Garza-Garcia, A. -. A., Brockes, J. -. P. Molecular Basis for the Nerve Dependence of Limb Regeneration in an Adult Vertebrate. Science. 318 (5851), 772-777 (2007).
  7. Park, S. -. Y., et al. Abscisic Acid Inhibits Type 2C Protein Phosphatases via the PYR/PYL Family of START Proteins. Science. 324 (5930), 1068-1071 (2009).
  8. Selyunin, A. S., et al. The assembly of a GTPase-kinase signalling complex by a bacterial catalytic scaffold. Nature. 469 (7328), 107-111 (2011).
  9. Uetz, P., et al. Herpesviral Protein Networks and Their Interaction with the Human Proteome. Science. 311 (5758), 239-242 (2006).
  10. Ushioda, R., Hoseki, J., Araki, K., Jansen, G., Thomas, D. Y., Nagata, K. ERdj5 Is Required as a Disulfide Reductase for Degradation of Misfolded Proteins in the ER. Science. 321 (5888), 569-572 (2008).
  11. Young, K. -. H. Yeast two-hybrid: so many interactions, (in) so little time. Biol. Reprod. 58, 302-311 (1998).
  12. Krachler, A. M., Woolery, A. R., Orth, K. Manipulation of kinase signaling by bacterial pathogens. J. Cell Biol. 195 (7), 1083-1092 (2011).
  13. Hewezi, T., Baum, T. J. Manipulation of Plant Cells by Cyst and Root-Knot Nematode Effectors. Mol. Plant Microbe Interact. 26 (1), 9-16 (2012).
  14. McGhie, E. J., Brawn, L. C., Hume, P. J., Humphreys, D., Koronakis, V. Salmonella takes control: effector-driven manipulation of the host. Curr. Opin. Microbiol. 12 (1), 117-124 (2009).
  15. Kay, S., Bonas, U. How Xanthomonas type III effectors manipulate the host plant. Curr. Opin. Microbiol. 12 (1), 37-43 (2009).
  16. Navarro-Garcia, F., Serapio-Palacios, A., Ugalde-Silva, P., Tapia-Pastrana, G., Chavez-Dueñas, L. Actin Cytoskeleton Manipulation by Effector Proteins Secreted by Diarrheagenic Escherichia coli Pathotypes. Biomed. Res. Int. 2013, 22 (2013).
  17. Bhat, B. S., Shanaz, E. Effectors-Role in Host-Pathogen Interaction. J. Agr. Env. Sci. 3 (2), 265-285 (2014).
  18. Bhavsar, A. P., Guttman, J. A., Finlay, B. B. Manipulation of host-cell pathways by bacterial pathogens. Nature. 449 (7164), 827-834 (2007).
  19. Natale, P., Brüser, T., Driessen, A. -. J. -. M. Sec- and Tat-mediated protein secretion across the bacterial cytoplasmic membrane-Distinct translocases and mechanisms. Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes. 1778 (9), 1735-1756 (2008).
  20. Costa, T. R. D., et al. Secretion systems in Gram-negative bacteria: structural and mechanistic insights. Nat Rev Micro. 13 (6), 343-359 (2015).
  21. Tseng, T. -. T., Tyler, B. M., Setubal, J. C. Protein secretion systems in bacterial-host associations, and their description in the Gene Ontology. BMC Microbiol. 9 (1), 1-9 (2009).
  22. MacLean, A. M., et al. Phytoplasma effector SAP54 hijacks plant reproduction by degrading MADS-box proteins and promotes insect colonization in a RAD23-dependent manner. PLoS Biol. 12 (4), e1001835 (2014).
  23. Sugio, A., Kingdom, H. N., MacLean, A. M., Grieve, V. M., Hogenhout, S. A. Phytoplasma protein effector SAP11 enhances insect vector reproduction by manipulating plant development and defense hormone biosynthesis. Proc Natl Acad Sci. 108 (48), 1254-1263 (2011).
  24. van Criekinge, W., Beyaert, R. Yeast Two-Hybrid: State of the Art. Biol Proced Online. 2 (1), 1-38 (1999).
  25. Bruckner, A., Polge, C., Lentze, N., Auerbach, D., Schlattner, U. Yeast two-hybrid, a powerful tool for systems biology. Int. J. Mol. Sci. 10 (6), 2763-2788 (2009).
  26. Serebriiskii, I., Estojak, J., Berman, M., Golemis, E. A. Approaches to Detecting False Positives in Yeast Two-Hybrid Systems. Biotech. 28 (2), 328-336 (2000).
  27. Golemis, E. A., Serebriiskii, I., Law, S. F. The yeast two-hybrid system: criteria for detecting physiologically significant protein-protein interactions. Curr. Issues Mol. Biol. 1 (1-2), 31-45 (1999).
  28. Janik, K., Mithöfer, A., Raffeiner, M., Stellmach, H., Hause, B., Schlink, K. An effector of apple proliferation phytoplasma targets TCP transcription factors – a generalized virulence strategy of phytoplasma. Mol. Plant Pathol. , (2016).
  29. Strauss, E. Microbiology. Phytoplasma research begins to bloom. Science. 325 (5939), 388-390 (2009).
  30. Kartte, S., Seemüller, E. Variable response within the genus Malus to the apple proliferation disease. J. Plant Dis. Protect. 95 (1), 25-34 (1988).
  31. Bovey, R. Observations and experiments on apple proliferation disease. Phytopath. Mediterr. 2 (3), 111-114 (1963).
  32. Schlink, K., Reski, R. Preparing High-Quality DNA From Moss (Physcomitrella patens). Plant. Mol. Biol. Rep. 20, 423 (2002).
  33. Applichem. . N-Lauroylsarcosine sodium salt. , (2015).
  34. Applichem. . 2-Mercaptoethanol. , (2015).
  35. Applichem. . 2-Propanol. , (2015).
  36. Applichem. . Chloroform:Isoamyl alcohol (24:1). , (2015).
  37. Mehle, N., Nikolić, P., Gruden, K., Ravnikar, M., Dermastia, M. Real-time PCR for specific detection of three phytoplasmas from the apple proliferation group. Methods Mol. Biol. 938, 269-281 (2013).
  38. Applichem. . Kanamycin sulfate. , (2015).
  39. Smith, L. M., et al. Fluorescence detection in automated DNA sequence analysis. Nature. 321 (6071), 674-679 (1986).
  40. Lentze, N., Auerbach, D. Membrane-Based Yeast Two-Hybrid System to Detect Protein Interactions. Current Protocols in Protein Science. , 1917-1952 (2008).
  41. . Dualsystems Biotech AG. DUALhubrid Kit – Manual P01004 B06. www.dualsystems.com. , 1-44 (2012).
  42. Kurien, B. -. T., Scofield, R. -. H. . Protein Blotting and Detection. , (2009).
  43. Gietz, R. D., Schiestl, R. H. High-efficiency yeast transformation using the LiAc/SS carrier DNA/PEG method. Nat. Protocols. 2 (1), 31-34 (2007).
  44. . . Yeast Transformation and Cloning. , (2016).
  45. Sigma-Aldrich. . 3-Amino-1,2,4-triazole. , (2016).
  46. Ames, B. -. N. The Biosynthesis of Histidine: d-erythro-Imidazole-Glycerol Phosphate Dehydrase. J. Biol. Chem. 228, 131-143 (1957).
  47. Joung, J. -. K., Ramm, E. -. I., Pabo, C. -. O. A bacterial two-hybrid selection system for studying protein-DNA and protein-protein interactions. Prot Natl Acad Sci. 97, 7382-7387 (2000).
  48. Brennan, M. -. B., Struhl, K. Mechanisms of Increasing Expression of a Yeast Gene in Escherichia coli. J. Mol. Biol. 136, 333-338 (1980).
  49. Stynen, B., Tournu, H., Tavernier, J., van Dijck, P. Diversity in genetic in vivo methods for protein-protein interaction studies: from the yeast two-hybrid system to the mammalian split-luciferase system. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 76 (2), 331-382 (2012).
  50. Hengen, P. -. H. Methods and reagents: False positives from the yeast two-hybrid system. Trends Biochem Sci. 22 (1), 33-34 (1997).
  51. Vidalain, P. -. O., Boxem, M., Ge, H., Li, S., Vidal, M. Increasing specificity in high-throughput yeast two-hybrid experiments. Methods. 32 (4), 363-370 (2004).
  52. Pattanaik, S., Werkman, J. -. R., Yuan, L., Yuan, L., Perry, E. S. Bimolecular Fluorescence Complementation as a Tool to Study Interactions of Regulatory Proteins in Plant Protoplasts. Plant Transcription Factors: Methods and Protocols. , 185-193 (2011).
  53. Ito, H., Fukuda, Y., Murata, K., Kimura, A. Transformation of Intact Yeast Cells Treated with Alkali Cations. J. Bacteriol. 153 (1), (1983).
  54. Kawai, S., Hashimoto, W., Murata, K. Transformation of Saccharomyces cerevisiae and other fungi. Bioeng Bugs. 1 (6), 395-403 (2010).
  55. Bernstein, D. -. S., Buetr, N., Stumpf, C., Wickens, M. Analyzing mRNA-protein complexes using a yeast three-hybrid system. Methods. 26, 123-141 (2002).
  56. Stumpf, C. -. R., Opperman, L., Wickens, M. Analysis of RNA-Protein Interactions Using a Yeast Three-Hybrid System. Methods Enzymol. 449, 295-315 (2008).
  57. Cottier, S., et al. The yeast three-hybrid system as an experimental platform to identify proteins interacting with small signaling molecules in plant cells: potential and limitations. Front. Plant Sci. 2, 1-12 (2011).
  58. Häuser, R., Stellberger, T., Rajagopala, S. V., Uetz, P. Array-Based Yeast Two-Hybrid Screens: A Practical Guide. Two Hybrid Technologies: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology. , 21-38 (2012).

Play Video

Citazione di questo articolo
Janik, K., Schlink, K. Unravelling the Function of a Bacterial Effector from a Non-cultivable Plant Pathogen Using a Yeast Two-hybrid Screen. J. Vis. Exp. (119), e55150, doi:10.3791/55150 (2017).

View Video