Gene-dirigido mutagénesis al azar para seleccionar a mutantes de proteasoma desestabilizadoras de la heterocromatina en la levadura de fisión
Summary
Este artículo describe una metodología detallada para la mutagénesis al azar de un gene de la blanco en la levadura de fisión. Por ejemplo, apuntamos rpt4 +, que codifica una subunidad del proteasoma 19S y defender para las mutaciones que desestabilizan la heterocromatina.
Abstract
Mutagénesis al azar de un gene de la blanco se utiliza comúnmente para identificar las mutaciones que producen el fenotipo deseado. De los métodos que pueden utilizarse para lograr la mutagénesis al azar, error-prone PCR es una estrategia conveniente y eficiente para la generación de un diverso grupo de mutantes (es decir., una biblioteca mutante). Error-prone PCR es el método de elección cuando un investigador intenta mutar una región previamente definida, como la región codificante de un gen dejando otras regiones genómicas inafectado. Después de que la biblioteca mutante se amplifica por PCR propensa a errores, debe ser clonado en un plásmido adecuado. El tamaño de la biblioteca generado por error-prone PCR está limitado por la eficiencia de la clonación del paso. Sin embargo, en la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe, el paso de la clonación puede reemplazarse por el uso de una fusión de un solo paso muy eficiente PCR para generar construcciones para la transformación. Mutantes de fenotipos deseados pueden seleccionarse entonces usando reporteros apropiados. Aquí, describimos esta estrategia en detalle, tomando como ejemplo, un reportero insertado en centromérica de la heterocromatina.
Introduction
Genética directa es un método clásico en el que los investigadores buscan a mutantes naturales que muestran un fenotipo particular y realizan análisis genéticos. En la genética reversa, se introducen mutaciones en un gen de interés y se examina el fenotipo. En este último caso, mutagénesis al azar de un gene de la blanco se utiliza a menudo para generar un grupo de mutantes que son posteriormente seleccionados para fenotipos deseados, tales como sensibilidad de temperatura o altera la actividad enzimática. Diversos métodos pueden utilizarse para mutagénesis al azar, incluyendo error-prone PCR1; De irradiación UV2; mutágenos químicos, tales como Metanosulfonato de etilo (EMS) o ácido nitroso3; el uso de cepas mutator temporal, tales como sobre-expresando mutD5 4; y barajado de ADN5.
Aquí, describimos una estrategia genética inversa en la cual utilizamos error-prone PCR para generar piscinas mutantes para un gen blanco en la levadura de fisión. Como uno puede imaginar por su nombre, este método genera mutaciones introduciendo deliberadamente errores durante el PCR. A diferencia de otros métodos de mutagénesis, error-prone PCR permite al usuario definir la región a ser mutagenized. Esto es particularmente útil en esfuerzos para estudiar la función de dominio y una proteína de interés.
Para demostrar este procedimiento mutagénesis al azar, en este documento utilizamos rpt4 +, que codifica la subunidad de proteasoma 19S, como un ejemplo. Rpt4 se ha demostrado que tienen funciones independientes de la proteólisis en organismos distintos de fisión levaduras6,7,8,9, y un defecto en la proteólisis puede causar efectos indirectos mediante la alteración de las proteínas niveles. Nosotros, por lo tanto, para los mutantes que desencadenó cambios independientes de la proteólisis, con el objetivo de investigar la función del proteasoma en la heterocromatina.
Error-prone PCR puede aplicarse a cualquier región del gene de templar la situación en la que se unen los cebadores. Mutantes que exhiben el cambio fenotípico deseado pueden identificarse con los reporteros apropiados. Aquí, utilizamos un ade6 + reportero insertado en el centrómero 1 exterior repita (otr) región10. Heterocromatina constitutiva es formada en esta región11, por lo que el reportero ade6 + está silenciado en la condición de tipo salvaje; Esto es indicado por las colonias rojo10. Una mutación que desestabiliza la heterocromatina constitutiva en el centrómero dará lugar a la expresión de la ade6 + reporter, que se visualiza como colonias blancas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mutagénesis al azar mediante error-prone PCR es una poderosa herramienta para la generación de un diverso grupo de mutantes en una región determinada. Esta técnica es especialmente útil para estudios que intentan evaluar la función de una proteína en una circunstancia específica. Por ejemplo, en el presente documento utilizamos error-prone PCR para evaluar la función de la subunidad del proteasoma 19S, Rpt4, en mantenimiento de heterocromatina. Variando la región dirigida por el error-prone PCR y ajustar las co…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Fondos para este proyecto fue proporcionada por el programa de investigación de ciencia básica a través de la nacional investigación Fundación de Corea (NRF) financiado por el Ministerio de ciencia y TIC (2016R1A2B2006354).
Materials
| 1. Media | |||
| Glucose | Sigma-Aldrich | G8270-10KG | |
| Yeast extract | BD Biosciences | 212720 | |
| L-Leucine | JUNSEI | 87070-0310 | |
| Adenine sulfate | ACR | 16363-0250 | |
| Uracil | Sigma-Aldrich | U0750 | |
| L-Histidine | Sigma-Aldrich | H8125 | |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | 1.05108.0050 | |
| NaCl | JUNSEI | 19015-0350 | |
| MgSO4•7H2O | Sigma-Aldrich | 63140 | |
| CaCl2 | Sigma-Aldrich | 12095 | |
| Potassium phthalate | Sigma-Aldrich | P6758-500g | |
| Inositol | Sigma-Aldrich | I7508-50G | |
| Biotin | Sigma-Aldrich | B4501-100MG | |
| Boric Acid | Sigma-Aldrich | B6768-1KG | |
| MnSO4 | Sigma-Aldrich | M7634-500G | |
| ZnSO4•7H2O | JUNSEI | 83060-031 | |
| FeCl2•4H2O | KANTO | CB8943686 | |
| Sodium molybdate dihydrate | YAKURI | 31621 | |
| KI | JUNSEI | 80090-0301 | |
| CuSO4•5H2O | YAKURI | 09605 | |
| D-myo-inositol | MP biomedicals | 102052 | |
| Pantothenate | YAKURI | 26003 | |
| Nicotinic Acid | Sigma-Aldrich | N4126-500G | |
| (NH4)2SO4 | Sigma-Aldrich | A4418-100G | |
| Agarose | Biobasic | D0012 | |
| G418, geneticin | LPS | G41805 | |
| 2. Enzyme reactions | |||
| PfuUltra II Fusion HS DNA Polymerase | Aglient | 600380 | For site-directed mutagenesis |
| GeneMorphII Random mutagenesis Kit | Aglient | 200500 | For error-prone PCR |
| Phusion High-Fidelity DNA Polymerase | Thermo Fisher | F-530L | For fusion PCR |
| Ex Taq DNA Polymerase | Takara | RR001b | For general PCR |
| BamH1 | New England BioLabs | R0136S | |
| Xho1 | New England BioLabs | R0146S | |
| Dpn1 | New England BioLabs | R0176S | |
| 3. Equipment | |||
| Velveteen square, black | VWR | 89033-116 | For replica |
| Replica-plating tool | VWR | 25395-380 | For replica |
| MicroPulser Electroporator | Biorad | 1652100 | For fission yeast transformation |
| Electroporation Cuvettes, 0.2 cm gap | Biorad | 1652086 | For fission yeast transformation |
| Thermal Cycler | Bioer | BYQ6078 | For fusion PCR ramp reaction |
References
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