エレクトロポレーションは、変換と呼ばれるプロセスで、細菌にDNAを導入するために一般的に用いられている方法である。エレクトロコンピテント細胞の調製のための伝統的なプロトコルは、時間がかかり、労働集約的である。この記事では、現在、いくつかの研究室で採用エレクトロコンピテント細胞を調製するための代替、迅速かつ効率的な方法を説明します。
エレクトロポレーションは、迅速かつ効率的に広範囲の細胞に外来DNAを導入するために広く用いられる方法となっている。 Electrotransformationは自然に有能でない原核生物にDNAを導入するための選択の方法となっている。エレクトロポレーションは、精製されたDNAとコンピテントバクテリアに加えて、市販の遺伝子パルスコントローラとキュベットを必要とする、迅速で効率的かつ合理化された形質転換法である。パルスするステップとは対照的に、エレクトロコンピテント細胞の調製は時間がかかり、滅菌、冷水の容積を減少させる遠心分離および洗浄の反復ラウンドを含む労働集約的、または中間対数期まで増殖させた培養物の大量の非イオン性緩衝液である成長。時間と労力は、商業的供給源からエレクトロセルを購入して保存することができますが、選択は、一般的にEを採用するように制限されています大腸菌実験室株。我々はここに急速に普及しているとエレクトロE.を調製するための効率的な方法しばらくの細菌学研究所によって使用されている大腸菌は、V.に適合させることができるコレラ菌および他の原核生物。我々は独自の技術を開発するための信用に誰を把握することはできませんが、我々はここに科学界が利用できるようにしている。
1980年代初期1年の'以来、エレクトロポレーションは、一体的な分子生物学的手法、環状または直鎖状の核酸と/トランスフェ生細胞を形質転換するために採用可能性が高い単一の最も一般的な方法となっている。元々の真核細胞1のトランスフェクションのために開発、エレクトロポレーションは、その後、E.の形質転換のために適応されましたコリ 2、3。細菌学では、エレクトロポレーションは、実験室での標準となっていると、グラム陰性緑膿菌 4、 サルモネラ菌 5、 ビブリオ6、Serratiae、及び赤痢菌属細菌 7を含む広範囲の細菌を変換するように変更されました。グラム陽性クロストリジウム 8、 桿菌 9、 乳酸菌 10そして腸球菌 11。さらにいくつかの古細菌はメタノコッカスを含む、エレクトロポレーションによる形質転換の影響を受けやすいことが証明されている</EM> 12とスルホロブス種 13。総合的なレビューについてはAuneとAachmann 14を参照してください。エレクトロポレーションによる形質転換の効率は、化学的能力または熱ショック2よりも伝えられる10〜20倍高い。しかし、多くの1980年代15にダグラスハナハンによって最適化などの化学的能力に関する細菌を準備するように、細胞はまた、エレクトロとなるように調製しなければならない。
エレクトロポレーションは、エレクトロ細菌、精製されたDNA、電気インパルスを供給するパルス制御モジュールと、電極として機能する小型の使い捨てキュベットを収容するチャンバを必要とする、細菌形質転換の迅速かつ有効な手段である。簡単に説明すると、冷たい、コンピテント細菌を栄養寒天(プラスミドDNAと混合し、キュベット中の高電圧パルスを施し、増殖培地中に再懸濁させ、30〜45分間30〜37℃でインキュベートした後、半固形培地上にプレーティングするAPPR付きプレート)選択的抗生物質をopriate。
パルスするステップ、 エレクトロコンピの調製とは対照的に大腸菌は、伝統的に大量に行われるマルチパート手順のままである。簡潔には、細菌の一晩培養物を、1 Lルリアブロス(LB)100 mlの三角フラスコに接種し増殖の中期対数期(1.0の<OD 600)まで増殖させ、そして滅菌非シリアルでの洗浄に供される4℃でのボリュームを減少させるのにイオン性緩衝液または蒸留水(のddH 2 O)細心の注意は、手順全体を通して冷たい細胞を維持し、汚染を防止するために注意する必要があります。これはオートクレーブし、遠心分離バケットと非イオン性の緩衝液または蒸留H 2 Oを使用、オービタルシェーカーインキュベーター、大容量、高速冷却遠心機とローターのセットが必要です。細菌は、最終的に10%グリセロールを補充した少量の緩衝液に再懸濁し、〜40μlの容量、WHのに等分されているICHは、使用するまで-80℃で保存する。低温保存は、多くの場合、経時的生存率の損失による減少形質転換効率をもたらす。
エレクトロ細菌細胞は、様々な商業的供給源からではなく、唯一の(多くの場合、組換え欠損)Eの限られた数のためにも利用できます大腸菌株は、一般的に、プラスミドの広い範囲を伝播するための宿主として用いられる。その結果、研究者は、形質転換のために、自分の株/変異体を準備するために、社内の方法に依存しています。
エレクトロコンピの製造のための代替、迅速かつ効率的なプロトコル大腸菌は、今しばらくの間、いくつかの分子細菌学研究室で使用されてきたし、我々の場合Vに、追加のグラム陰性細菌に拡張されましたコレラ菌 。それは時間をかけて、他の研究者によって最適化されているように、プロトコルの発信者は特定できない。ここで紹介する方法は、我々の研究所で使用されているほぼ二十年のためのIES、そしてそれは我々の仲間と、この便利なプロトコルを共有することが、当社の目標です。
形質転換効率は関係なく、コンピテント細胞を調製するために用いられる方法の種々の要因を受ける。類似の変数は、このメソッドに適用され、細心の注意を取る必要があることを細胞は、それらが一定の低温(高くない°4より℃)に維持されるように寒天プレートから収穫された後。細菌ローンを積極的に収集時に成長している必要があります。細胞は、成長の中間対数相でなければなりません。 DNA(塩すなわち汚染)の品質は、形質転換効率に影響を与えます。この方法を採用した場合具体的には、寒天は、キュベット内の寒天の断片は、パルスのアーク放電の原因になりますように壊れてはいけません。
彼らは活発に成長している時に、寒天プレートからの時間の適切な窓の間の細菌を収集し、この手法で遭遇するほとんどの問題は、二つの問題に関連している。あまりにも早く、それらを収集することは不十分な細胞数が得られますし、レンダリングされますそれらが形成する「pellicule "は板の表面を持ち上げにくいのでイライラするLB寒天プレートを掻き落とす。収集細菌は手遅れ劇的に彼らの能力が低下します。時間窓は、天然LB寒天プレート上にプレートし、接種材料の濃度に依存して変化する。第二の重要なステップは、それらが形質転換後にLB寒天上にプレーティングするまで、寒天プレートから持ち上げ及びCaCl 2又はのddH 2 Oに再懸濁した瞬間から(4°C)冷細菌を維持することである。細菌、キュベットおよび緩衝液を含むマイクロチューブは、あらかじめ冷却することや細菌がメッキされるまで、常に氷上で維持しなければならない。しかし、新たな問題には、無菌のddH 2 Oまたは塩化カルシウムが沈殿物が含まれているか、汚染されている場合に発生することができます。このような理由から、我々はこの試薬新鮮を準備することをお勧めします。
トラブルシューティングの変換は、BAを変換する際にコントロールを含めることによって促進されるいずれかの方法によりコンピテントcteria。選択マーカーを含有するLB寒天プレート上にプレーティングし、非形質転換コンピテント細菌のバッチからなる陰性対照は、急速にプレート上の抗生物質が有効であるか否かを判断するのに役立ちます。実験サンプルと同じ選択マーカーを保有する優れた質と量の既知のプラスミド調製と陽性対照変換は細菌が有能であるだけでなく、変換された実験的なDNAは量や質が十分であったかどうかを決定する際に参考になります。
この技術の利点は、複数あり、この方法は、変換がのために計画されているのと同じ日のうちに行うことができる。我々は(一晩培養の前に一日を始めるのを忘れた後)「緊急」の状況でこれを行っている、私たちは、凍結した細菌のグリセロールストックをelectrocompetenceを損失することなく、LB寒天上に直接めっきすることができることを発見した。我々は、電子をテストできなかったが既知の非常に歪み、あらゆるE.大腸菌またはVエレクトロポレーションによって形質転換することができるコレラ菌株は、私たちの手で、このプロトコルに適していた。技術は、迅速で効果的な、伝統的な方法を用いるエレクトロ細菌を調製から得られたものに匹敵する形質転換効率が得られる。この方法は、高速遠心機および関連ローター、オービタルインキュベーターシェーカーや滅菌遠心バケット(コンテナ)、およびオートクレーブ処理し、バッファの大容量の必要がなくなります。具体的な試薬および器具の表は非常に包括的ですが、エレクトロポレーションを行うほとんどの研究室は、すでに利用可能なこれらの材料の、ほとんどの、すべてではないにしています。おそらく最も重要なのは、技術が容易に急速に変異体バックグラウンドを持つエレクトロ検査室毎の株を生成するために適用することができます。それは電気の準備の伝統的な方法に取って代わったように、我々はこの技術の制限事項を知らない私たちの研究室で細菌をtrocompetent。
ここに示した実験の結果は、1週間以上、もはや-80℃で保存されていた従来の方法で製造エレクトロ新鮮な細胞を用いて行った。しかし、凍結したエレクトロ細胞ストックは、ストレージの長期間にわたって能力とまたは生存を失う。当社の要約プロトコルは、同じ日に変換が減少した形質転換体の収量を生じ得る株式の年齢を気にせずに計画されている新鮮なエレクトロ·セルの製造を可能にする。我々は、これは必要ではなかったとして別の日に使用するための迅速な方法を用いて製造エレクトロコンピテント細胞を保存する試みられていない。
ここには示されていないが、エレクトロ電池の効率は、我々の迅速な方法は、ライゲーション混合物で十分である使用して調製。非O1 V.のために報告の変換Unterweger らによる最近の記事でコレラ。17は (コンジュゲーションによって行うものを除く)ここに記載の方法により調製エレクトロ細菌を用いて行った。この技術は、細胞の大きなバッチを調製することなく、迅速かつ効果的背景を持つ突然変異株を形質転換するために、研究者が得られる。エレクトロ細菌メソッドのこの迅速な調製は、準備とエレクトロポレーションの設定の原理は、従来のプロトコルと同じであることを行っているように、エレクトロポレーションの影響を受けやすいことが示されている他の原核生物に適合させることがあります。
The authors have nothing to disclose.
著者は、彼らの同僚や、この技術の発展を支えてきた現在と過去の研究室のスタッフに感謝しています。 SPの研究室では、健康の研究オペレーティンググラントMOP-84473のためのカナダの研究所(医学研究基金基金アルバータヘリテージ財団によって資金を供給)アルバータ革新健康ソリューションによってサポートされています。 DPのは、国立衛生研究所MD001091-01とGM068855-02を補助金によって支えられている。
Name of the Equipment | Company | Catalogue number |
Gene Pulser Module | Bio-Rad | 165-2668 |
Gene Pulser Cuvette Chamber | Bio-Rad | 165-2669 |
Electrocuvettes (0.2 cm gap) | Bio-Rad | 165-2082 |
13 x 100 mm Pyrex Rimless Culture Tubes | Corning | 70820-13 |
13 mm Culture Tube Closures | Cole Parmer | EW-04500-00 |
6 x 250 mm Glass Rod | Lab Source | 11381D |
Disposable Petri Dishes | Fisher Scientific | 08-757-12 |
Roller Drum Motor Assembly | New Brunswick Scientific | M1053-4004 |
Roller Drum for 13 x 100 mm Culture Tubes | New Brunswick Scientific | M1053-0306 |
Calcium chloride | Sigma Chemicals | C5670 |
Ethanol, anhydrous/denatured | Sigma Chemicals | 227649 |
Inoculating Loop | Decon Labs | MP182-5 |
Refrigerated Microcentrifuge 5451 R | Eppendorf | 22621425 |
Bunsen Burner | Fisher Scientific | 03-917Q |
LB Broth MILLER | EMD | 1.10285.0500 |
Bacteriological Agar | Fisher Scientific | S25127 |