Электропорации является обычно используют метод для введения ДНК в бактерии в процессе, известном как трансформации. Традиционные протоколы для подготовки электрокомпетентных клеток много времени и трудоемким. В этой статье описывается очередные, быстрое и эффективный метод подготовки электрокомпетентных клеток в настоящее время работающих в некоторых лабораториях.
Электропорации стала широко используемый метод для быстрого и эффективного введения чужеродной ДНК в широком диапазоне клеток. Electrotransformation стала методом выбора для введения ДНК в прокариот, которые, естественно, не компетентны. Электропорации является быстрое, эффективное и обтекаемый метод трансформации, что, в дополнение к очищенной ДНК и компетентных бактерий, требует коммерчески доступный ген контроллер импульса и кюветы. В отличие от шага пульсирующей, подготовка электрокомпетентных клеток занимает много времени и трудоемким участием неоднократные вспышки центрифугирования и промывки в уменьшении объемов стерильной холодной водой, или неионные буферов больших объемов культур, выращенных в середине логарифмической фазе рост. Время и усилия могут быть сохранены при покупке Электрокомпетентные клетки из коммерческих источников, но выбор ограничен, обычно используемые E. палочки лабораторные штаммы. Мы настоящим распространения быстрое иЭффективный метод подготовки Электрокомпетентные E. палочка, которая была в использовании по бактериологических лабораторий в течение некоторого времени, могут быть адаптированы к В. вибрион и другие прокариоты. Хотя мы не можем установить, кому кредит для развития оригинальную технику, мы настоящим делая его доступным для научного сообщества.
С момента своего "создания в начале 1980-х 1, электропорации стала неотъемлемой техника молекулярной биологии, вероятно, самый распространенный метод, используемый для преобразования / трансфекции живые клетки с круглыми или линейных нуклеиновых кислот. Изначально разработанный для трансфекции эукариотических клеток 1, электропорацию был впоследствии адаптирован для трансформации E. палочка 2, 3. В бактериологии, электропорацию стал лабораторный стандарт и был изменен, чтобы трансформировать широкий спектр бактерий, включая грамотрицательных Pseudomonas 4, 5 сальмонелл, вибрионов 6, Serratiae и шигелл 7; грамположительных клостридии 8, 9 Bacilli, лактобациллы 10 и энтерококки 11. Даже некоторые археобактерий доказали поддаются трансформации путем электропорации, в том числе Methanococci </EM> 12 и Sulfolobus видов 13. Для всестороннего обзора см. Aune и Aachmann 14. Эффективность преобразования путем электропорации, как сообщается, в 10-20 раз выше, чем химической компетенции или теплового шока 2. Однако, как готовится бактерии для химической компетенции, оптимизированы Дугласом Hanahan в 1980-е годы 15, клетки должны также быть готовы быть Электрокомпетентные.
Электропорация является быстрым и эффективным средством бактериальной трансформации, требуя Электрокомпетентные бактерии, очищенную ДНК, модуль управления импульса, которая обеспечивает электрический импульс, и камеру, которая вмещает небольшие одноразовые кюветы, которые функционируют в качестве электрода. Вкратце, холод, компетентные бактерии смешивают с плазмидной ДНК, подвергнутой импульса высокого напряжения в кювете, ресуспендировали в ростовой среде, инкубировали при 30-37 ° С в течение 30-45 мин, а затем высевали на полутвердой среде (питательный агар пластины) с окopriate селективный антибиотик.
В отличие от пульсирующего шага, подготовки электрокомпетентные Е. палочка остается составным процедура, которая традиционно проводится в больших объемах. Вкратце, ночной культуры бактерий инокулировали в колбу Эрленмейера с 100 мл до 1 л Luria Broth (LB), выращенных в середине логарифмической фазе роста (OD 600 <1,0) и подвергают последовательных промывок с Нестерильно -ионной буфера или дважды дистиллированной воды (DDH 2 O) в снижении объемов при 4 ° С. Большое внимание должно быть принято, чтобы сохранить клетки холодно в течение всей процедуры и предотвращения загрязнения. Это требует использования автоклавного центрифугирования ведрами и неионных буферами или DDH 2 O, орбитальный шейкер-инкубатор, большой объем высокоскоростной охлаждаемой центрифуге и набор роторов. Бактерии, наконец ресуспендировали в небольшом объеме буфера с добавлением 10% глицерина и аликвоты в ~ 40 мкл объемы, белыйICH хранятся при -80 ° С до использования. Низкотемпературного хранения часто приводит к снижению эффективности преобразования из-за потери жизнеспособности в течение долгого времени.
Электрокомпетентные бактериальные клетки, также доступны из различных коммерческих источников, но только для ограниченного числа (часто рекомбинации с дефицитом) E. штаммы палочки, обычно используемые в качестве хозяев для распространения широкий спектр плазмид. В результате исследователи полагаются на внутренние методы, чтобы подготовить свои собственные штаммы / мутантов для трансформации.
Альтернативный, быстрый и эффективный протокол для приготовления электрокомпетентные Е. палочка была в использовании по несколько лабораторий молекулярной бактериологических в течение некоторого времени и был продлен на дополнительные грамотрицательных бактерий, в нашем случае В. вибрион. Виновник протокола не могут быть идентифицированы, поскольку это была оптимизирована другими исследователями в течение долгого времени. Метод, представленный здесь был использован в нашей laboratořх годов в течение почти двух десятилетий, и это наша цель, чтобы поделиться этой полезной протокол с нашими коллегами.
Эффективность трансформации зависит от множества факторов, независимо от метода, используемого для подготовки компетентных клеток. Аналогичные переменные относятся к этому методу; большое внимание должно быть принято, что как только клетки собирают из агаровой пластине так, что они поддерживают на постоянном низкой температуре (не выше 4 ° C). Бактериальный газон должен быть активно растущий на момент сбора; клетки должны быть в середине логарифмической фазы роста. Качество ДНК (то есть загрязнения солей) влияет эффективность трансформации. В частности, при использовании этого метода агар не должны быть разбиты как агар фрагменты в кювете будет вызывать искрение импульса.
Большинство проблем, с которыми сталкиваются с этой техникой связаны с двумя вопросами; сбора бактерий в течение надлежащего времени окна с агаром, когда они активно расти. Собирать их слишком рано даст недостаточное количество клеток и окажетсоскабливания на LB агар пластины разочарование, потому что "pellicule" они образуют трудно поднять с поверхности пластины. Коллекционирование бактерии слишком поздно уменьшится их компетентности резко. Окно времени, естественно, будет варьироваться в зависимости от плотности инокулята высевали на чашки с агаром LB. Второй важный шаг, чтобы сохранить бактерии холодной (4 ° С) с момента их стартовал агара тарелку и ресуспендировали в CaCl 2 или DDH 2 O, пока они не высевают на агар LB следующие преобразования. Микроцентрифуге трубки, содержащие бактерии, кюветы и буфер должен быть предварительно охлажден и выдерживали на льду в любое время до тех пор, пока бактерии высевали. Тем не менее, дополнительные проблемы могут возникнуть, когда стерильной DDH 2 O или CaCl 2 содержат осадок или загрязненные. По этой причине мы рекомендуем подготовить этот реагент свежим.
Преобразование и устранение неисправностей способствует в том числе управления при преобразовании баcteria правомочность любым способом. Отрицательный контроль состоящий из выпечки нетрансформированных компетентных бактерий высевали на чашке с агаром LB, содержащей селективный маркер будет быстро помочь определить, является ли эффективным антибиотиком на тарелке. Позитивная трансформация управления с известного препарата плазмиды хорошего качества и количества, несущего такую же селективный маркер как экспериментального образца будут полезны в определении того, бактерии являются компетентными, но и был ли экспериментальная ДНК преобразуется достаточным по количеству и качеству.
Преимущества этого метода заключаются в несколько; метод может осуществляться в тот же день, что преобразование запланировано на. Мы обнаружили, что замороженные бактериальная запаса глицерина может быть покрытием непосредственно на агар LB без потери в electrocompetence, мы сделали это в ситуациях «чрезвычайных» (забыв начать ночной культуры накануне). Хотя мы не могли проверить еочень штамм известно, все бактерии E. палочка или В. вибрион штамм, который может быть преобразован путем электропорации был поддаются этому протоколу в наших руках. Методика является быстрым, эффективным и эффективность преобразования дает сопоставимы с результатами, полученными от подготовки Электрокомпетентные бактерии, использующие традиционные методы. Метод устраняет необходимость высокоскоростной центрифуге и связанных роторов, орбитальном инкубаторе шейкере и стерильных ведра центрифуг (контейнеры), и больших объемов автоклавного буфера. Хотя Таблица специфических реагентов и оборудования является довольно полной, большинство лабораторий, которые осуществляют электропорации будет иметь большинство, если не все, из этих материалов уже имеющихся. Возможно, наиболее важно то, что методика может быть легко применен к генерации Электрокомпетентные штаммов лабораторных конкретного мутанта с фоном быстро. Мы не знают о каких-либо ограничений этой техники, как он заменил традиционный метод подготовки электроновtrocompetent бактерии в наших лабораториях.
Результаты наших экспериментов, представленных здесь проводились со свежими электрокомпетентных клеток, полученных с традиционным методом, которые хранились при температуре -80 ° С в течение не более 1 недели. Тем не менее, замороженные запасы Электрокомпетентные клеток теряют компетентность и или жизнеспособности в течение длительных периодов хранения. Наша сокращенный протокол допускает получение свежих электрокомпетентных клеток в тот же день преобразование планируется без опасений по поводу возраста складе, который может привести к снижению урожайности трансформированного. Мы не пытались хранения Электрокомпетентные клетки, произведенные с использованием быстрый метод для использования на другой день, так как это не было необходимости.
Хотя это и не показано здесь, эффективность электрокомпетентных клеток получали с использованием наша быстрый метод является достаточным для лигирования смеси. Преобразования сообщили за неисполнение O1 V. вибрион в недавней статье Unterweger др..17 проводились с использованием Электрокомпетентные бактерий, приготовленные по способу, описанному здесь (за исключением тех осуществляется путем конъюгации). Этот метод дает исследователям превратить штаммы с мутантных фонов быстро и эффективно, без необходимости приготовление больших партий клеток. Это быстрое приготовление электрокомпетентные методом бактерий могут быть адаптированы к другим прокариот, которые были показаны на поддаваться электропорации, как принцип подготовки и настройки электропорации будут такими же, как традиционных протоколов.
The authors have nothing to disclose.
Авторы выражают благодарность своим коллегам и сотрудникам нынешних и прошлых лабораторий, которые поддержали развитие этой техники. Лаборатория SP получает поддержку от Канадского института исследований в области здравоохранения Операционная Грант СС-84473 и Альберта Решения осуществляет инновации-санитарные правила (финансируемые Фондом Альберта наследия медицинской Endowment Fund Research). DP была поддержана Национальными Институтами Здоровья предоставляет MD001091-01 и GM068855-02.
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 |