我々は包括的、公平なゲノムワイドな遺伝子薬剤と遺伝子 – 環境相互作用を理解するために画面を開発しました。これらの変異体のコレクションをスクリーニングするための方法が提示されます。
次世代シーケンシング技術の進歩のおかげで、我々は、ほぼ毎日新しいゲノム配列へのアクセス権を持っている。これらの進歩のテンポがより大きな深さと幅広さを約束し、加速しています。これらの飛躍的進歩を踏まえて、遺伝子の機能を定義するために、高速、並列メソッドの必要性がますます重要になります。酵母やE.におけるゲノムワイドな欠失変異体のコレクション大腸菌の遺伝子の機能の機能解析のための主力を務めているが、この方法はスケーラブルではない、現在の遺伝子欠失のアプローチは、ゲノムを構成する数千の遺伝子のそれぞれを削除し、検証する必要があります。この作業が完了した後にのみ、我々は、高スループットの表現型解析を挟むこともできます。過去10年間で、私たちの研究室では競争力のある、小型化、ハイスループットのゲノムワイドな並列実行できるアッセイのポートフォリオを改良しました。この並列化では、バーコードは、突然変異のプロキシとして機能しているためDNA"タグ"、または各変異体に"バーコード"を含めることが可能であり、1は変異型フィットネスを評価するためにバーコードの存在量を測定することができます。本研究では、我々はDNA配列やバーコード変異体コレクションの間のギャップを埋めるために求めている。これを達成するために我々は、新たに配列決定するまでのパラレルバーコードのアッセイを開きますが、悪い微生物を特徴とする複合トランスポゾン混乱 – バーコードのアプローチを紹介する。我々は新しいカンジダバーコード混乱のコレクションを発表し、どのように両方のマイクロアレイベースの、次世代シーケンシングベースのプラットフォームを記述するこのアプローチを説明するために10,000を集めるために使用することができます-一回の実験で1,000,000遺伝子-遺伝子と薬剤遺伝子の相互作用。
ここでは、簡単にタグ付けされた変異体のコレクションを作成するためにさまざまな微生物のバーコード変異体コレクションの既存のコレクションの広い範囲に適合させることができる、ささやかな変更で、プロトコルを概説。我々は病原性酵母C.のタグトランスポゾン突然変異誘発のプロトコルを報告している間、我々はそれを強調するアルビカンス 、非常によく似たプロトコルは、単細胞の菌類の多様なに適応することができます。変更された、このプロトコルは、細菌13には適切に動作し、現在追加の真菌や細菌ゲノムの数のコレクションが建設中です。現時点では、このアッセイは、遺伝子-小分子の相互作用のための唯一の包括的な、ゲノムワイドな画面を提供します。アッセイの一つ、特に魅力的な機能は、遺伝子や低分子化合物の事前知識を必要としないことです。これらのアッセイの範囲とパワーにもかかわらず、他のラボへの譲渡は、結果の分析のための初期設備投資と情報ツールによって幾分妨げられてきた。分析のための堅牢なツールと組み合わせて次世代シーケンスの読み出しの採用により、我々は彼らの採用が増加すると予想。
The authors have nothing to disclose.
我々は、議論や助言のためにトロント大学のロンデイビス、アダムDeutschbauer、および全体のHIP HOPの研究室に感謝します。 CNは、米国立ヒトゲノム研究所(助成番号HG000205)、RO1 HG003317、CIHR MOP – 84305、およびカナダの癌協会(#020380)からの補助金によってサポートされています。 JOは、スタンフォードゲノムのトレーニングプログラム(米国立ヒトゲノム研究所から助成番号T32 HG00044)と国立衛生研究所(助成番号P01 GH000205)によってサポートされていました。 GGは、博士へのイノベーションのためのカナダの財団からの助成金によって部分的にサポートされているNHGRI RO1 HG003317とカナダの癌協会、グラント#020380、TDとドネリーシーケンシングセンターによってサポートされています。ブレンダアンドリュースとジャックグリーンブラット。 AMSは、トロントオープンフェローシップの大学によってサポートされています。
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.