Wij rapporteren de ontwikkeling van een negatieve selectie systeem in<em> E. histolytica</em> Op basis van transgene expressie van een chimeer eiwit (FCU1) en selectie met de prodrug 5-fluorocytosine. De FCU1 eiwit is een fusie van gist cytosine en uracil deaminase fosforibosyl. Expressie van FCU1 resulteerde in een verhoogde<em> E. histolytica</em> Gevoeligheid voor 5-fluorocytosine.
Entamoeba histolytica is de veroorzaker van amebiasis en infecteert tot 10% van de wereldbevolking. De moleculaire technieken die in staat hebben gesteld de up-en down-regulatie van genexpressie vertrouwen op de transfectie van stabiel blijft plasmiden. Hoewel deze hebben onze kennis van Entamoeba virulentiefactoren, de capaciteit om exogeen DNA te integreren in het genoom, die het mogelijk maken reverse genetics experimenten, zou een belangrijk voordeel zijn in de studie van deze parasiet. De uitdagingen van dit organisme zijn onvermogen om te kiezen voor homologe recombinatie gebeurtenissen en problemen bij het episomale plasmide DNA genezen van getransfecteerde trofozoïeten. De latere resulteert in een hoge achtergrond van exogeen DNA, een groot probleem bij de identificatie van trofozoïeten waarin een bonafide genomische integratie gebeurtenis heeft plaatsgevonden. Wij rapporteren de ontwikkeling van een negatieve selectie systeem dat gebaseerd is op transgene expressie van een gist cytosine en uracil deaminase fosforibosyltransferase Chimera (FCU1) en de selectie met prodrug 5-fluorocytosine (5-FC). De FCU1 enzym zet niet-toxische 5-FC in giftige 5-fluorouracil en 5-fluoro-5'-monofosfaat. E. histolytica lijnen uitdrukken FCU1 bleken 30 keer gevoeliger voor de prodrug vergelijking met de controlegroep stam te zijn.
Hoewel er aanzienlijke vooruitgang in de Entamoeba moleculaire biologische tools zijn er geen actuele methoden beschikbaar om te verwijderen of verstoren genen 4. Knockdown van gen-specifieke expressie is bereikt door het gebruik van de hairpin RNA's 5, kleine interfererende RNA 6 en bacterieel uitgedrukt dsRNA 7. Maar deze methoden, terwijl effectief voor de respectieve streefwaarden genen, hebben een aantal beperkingen zoals het gebruik van dure chemicaliën, continue selectie tegen antibiotica en de noodzaak voor constante validatie door de hoge incidentie van terugval die zich in de tijd (Alicia Linford, persoonlijke communicatie) 8.
Elke plasmide kan repliceren in Entamoeba want er is blijkbaar niet een strikte volgorde vereiste voor oorsprong van de DNA-replicatie 9, en dus als getransfecteerd, is het meestal moeilijk om een plasmide te genezen. Dit beperkt het mogelijke gebruik van intacte plasmiden in recombinatie en knockout experimenten. Negatieve selectie markers zijn belangrijke componenten van gen-targeting methodes als ze kunnen worden gebruikt om recombinant subpopulaties te elimineren. We hebben met succes een uitgesproken codon geoptimaliseerd FCU1 gen in Entamoeba histolytica en getest zijn potentieel als een negatief selecteerbare marker. Dit gen fusie werd gebruikt voor zelfmoord gentherapie van menselijke tumorcellen en metaboliseert de prodrug 5-FC in giftige downstream producten, resulterend in remming van RNA en DNA-synthese 10. FCU1 is onlangs gebruikt als een negatief selecteerbare marker in Plasmodium, een ander protozoaire parasiet. Plasmodium berghei cellen die FCU1 bleken bijna 1000 keer meer gevoelig voor de prodrug in vitro en in vivo behandeling met 5-FC doodde meer dan 99,9% van de infecteren recombinant parasieten in de erytrocytaire fase muismodel van malaria 11. E. histolytica cellen die FCU1 toonde slechts een 30-voudige verhoogde gevoeligheid voor de prodrug 5-FC in tegenstelling tot de gevoeligheid waargenomen in P. berghei. Mogelijke redenen hiervoor kan grote pool van nucleotiden in het groeimedium concurreren met de giftige metabolieten worden.
In beide P. berghei en P. falciparum de FCU1 marker is gebruikt in gerichte gendisruptie. studies 11,12. Wij streven ernaar om de Entamoeba genoom met behulp van homologe recombinatie te manipuleren. De validatie van de FCU1/5-FC negatieve selectie systeem is een belangrijke stap in de richting van dit doel.
The authors have nothing to disclose.
We willen graag Dr Philippe erbs bedanken voor het verstrekken van ons met de volgorde van FCU1 gen. Dit werk werd ondersteund door NIH subsidie AI 26.649.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comments |
TYI-S-33 medium | ATCC | Reference included in the text | ||
5-Fluorocytosine | Sigma | F7129 | ||
Cell tracker green CMFDA | Invitrogen | C2925 | ||
Spectra Max M2 plate-reader | Molecular Devices |