Method Article
نحن هنا وصف مجموعة من فحوصات الحمض النووي الطفرة التي يمكن دمجها مع نموذج الخميرة عمر زمني لدراسة الجينات / المسارات التي تنظم أو تساهم في عدم الاستقرار الجيني DNA أثناء الشيخوخة.
وقد كشفت الدراسات باستخدام نموذج الجعوية السكيراء مسارات عمر الشيخوخة التنظيمية التي يتم حفظها جزئيا في أعلى حقيقيات النوى 1-2. ويمكن أيضا البساطة وقوة النموذج الخميرة الشيخوخة يمكن استكشافها لدراسة الحمض النووي من التلف والصيانة الجينوم فضلا عن مساهماتها في الأمراض أثناء الشيخوخة. هنا ، نحن تصف نظام لدراسة الطفرات الحمض النووي التي تعتمد على سن ، بما في ذلك استبدال القاعدة ، والطفرات الإطار التحول ، إعادة ترتيب الكروموسومات الإجمالي ، ومثلي / homeologous إعادة التركيب ، فضلا عن النشاط النووي إصلاح الحمض النووي من خلال الجمع بين الحياة تمتد زمنيا الخميرة مع الحمض النووي بسيطة الضرر والمقايسات الطفرة. وينبغي أن الأساليب المذكورة هنا تسهيل التعرف على الجينات / المسارات التي تنظم عدم الاستقرار الجيني والآليات التي تكمن وراء الطفرات الحمض النووي التي تعتمد على العمر والسرطان في الثدييات.
نموذجين عمر قد تستخدم لدراسة الشيخوخة في S. البيرة : وRLS CLS. يستند تمتد تنسخي الحياة (الناشئين) (RLS) على الملاحظة أن خلايا الخميرة الأم الخضوع لعدد محدود من الانقسامات 3-6. سوف نركز على عمر زمني (CLS) ، وهو نموذج يقوم على بقاء الزمني لعدم تقسيم الخميرة في الثقافة أو في لوحات 7-11. نوع الخميرة البرية تنمو لمدة 10-12 ساعة في المتوسط الدكستروز الاصطناعية (SDC) كاملة . عندما يخفض مستوى السكر ، ومفاتيح من الخميرة تخمر لتنفس ، ووصف عملية التحول ثنائي خطوات النمو. الخلايا تستمر في الانقسام ببطء خلال مرحلة ما بعد ثنائي خطوات النمو لنحو 48 ساعة قبل دخول G 0 الاعتقال. معدل الأيض من الخلايا لا يزال مرتفعا حتى اليوم 5-6 (0 اليوم هو يوم التلقيح). يمكن الوصول إلى بقاء الخلية على مر الزمن من خلال النسبة المئوية للخلايا زمنيا الشيخوخة ، وعينات من كل يومين ، والتي يمكن الخروج G 0 اعتقال وشكل مستعمرات على لوحات YPED الغنية.
1. الخميرة عمر زمني (CLS) في الثقافة السائل
اختلافات في جدوى الفحص الموقعي ما يلي :
2. البقاء في فحص الموقع
في ثقافة السائل ، وهو جزء صغير من الخلايا على قيد الحياة قد عادت إلى دورة الخلية وينمو استخدام المواد المغذية الباقية أو تلك شكل سراح lysed الخلايا الميتة في المتوسط ، وهو النمط الظاهري يسمى إعادة نمو / 13 يلهث. قمنا بتطوير نظام السلامة على اساس واحد لوحة التي تستخدم auxotrophy من سلالة DBY746 (trp1) للتحايل على إعادة نمو / يلهث المشكلة والسماح أيضا اختبار تأثير التعرض المستمر أو الحرمان من المواد الغذائية المختلفة أو المثيرات الخارجية على الخميرة CLS 11. في هذا الموضع مقايسة جدوى أيضا نموذج يحاكي عمر تنسخي ان هذه الخلايا تتعرض باستمرار إلى وفرة المواد الغذائية لمدة التحليل العمر.
اختلافات في جدوى الفحص الموقعي ما يلي :
3. الحمض النووي من التلف وتيرة الطفرة خلال الشيخوخة الزمني
Canavanine المقاومة (هل ص) وتسلسل can1
ويمكن تقييم عفوية تردد طفرة من خلال قياس وتيرة المقاومة canavanine (هل ص) في الثقافات زمنيا الشيخوخة. طفرات في الجين (YEL063) CAN1 التي بترميز أرجينين بيرمياز البلازما ، ويمكن أيضا تقديم خلايا مقاومة للمستعمرات التماثلية أرجينين L - R canavanine.Can جمعها في نقطة زمنية مختلفة يتم حفظها لاستخراج الحمض النووي والتسلسل الجيني لاحقة من CAN1 الجينات ، والتي يمكن أن توفر البيانات الطيف الطفرة (مساح مع الطفرة ، SoftGenetics).
استبدال قاعدة (التربتوفان reversions +)
سلالات مع 289 trp1 تحتوي على طفرة العنبر (C403T) في تسلسل TRP1 الترميز. قياس تواتر 289 trp1 إلى الارتداد + 15 التربتوفان يسمح تقدير معدل استبدال قاعدة أثناء الشيخوخة الزمني الخميرة.
الإطار تحول الطفرات
واليس -- سلالة EH150 (ماتا ، lys2ΔBglII ، trp1 - Δ ، his3 - Δ200 ، ura3 - 52 ، ade2 - 1o) المرافئ طفرة lys2ΔBgl الثاني الذي تم بناؤه عن طريق إدراج 4 النيوكليوتيدات لإنشاء تقييد الثاني BGL موقع الانزيم في الجين LYS2 . الناتج +4 التحول في إطار قراءة نتائج مفتوحة في auxotrophy ليسين التي يمكن تغييره عن طريق الطفرات الإدراج / حذف الصغيرة 16-17.
إعادة ترتيب الكروموسومات الإجمالي (GCRs)
للكشف عن إعادة ترتيب الكروموسومات الإجمالي (GCRs) ، ولدت لدينا سلالة متحولة ، الذي HXT13 (YEL069) ، ترميز نقل هيكسوز زائدة للغاية ، وقد تعطلت بسبب شريط URA3 18. HXT13 يقع 7.5 كيلوبايت telomeric لCAN1 على الكروموسوم خامسا الطفرات في الجينات وCAN1 URA3 كلا تجعل الخلايا المقاومة للL - 5 - canavanine وfluoroorotic حمض (5FOA) ، على التوالي. النظر في وتيرة منخفضة من الطفرات النقطة التي تحدث في كل من الجينات ، وتحليل الترددات يمكن ص ص 5FOA يوفر تقدير GCRs التي تؤدي إلى فقدان كل من الجينات.
مثلي وhomeologous تأشب
لرصد مستوى مماثل (100 ٪) وإعادة التركيب homeologous (91 ٪) خلال الشيخوخة الزمني ، ولدت لنا المسوخ التي البلازميدات خطي (HIS3 : إنترون - IR - URA3) تحمل إما 100 ٪ يكرر مقلوب مثلي (IRS) (pSR406 ) أو 91 ٪ homeologous المستقلين (pSR407) في موضع HIS3 19. تأشب بين المستقلين يسمح للتعبير عن بروتين His3 الوظيفية.
مكمل لفحص صلاحية في الموقع ، التي تعتمد على سن التربتوفان + الارتداد ، اليس + يمكن أيضا الإطار تحول الطفرة ، إعادة التركيب ، أو يمكن أن يكون درس في ص الذين تتراوح أعمارهم بين الخلايا على طبق من ذهب.
4. توليف Translesion (TLS)
قد تحور وتيرة العصر التي تعتمد على زيادة إشراك جزيء زيادة الضرر ، وحماية الخلوية تقلصت / إصلاح ، وزيادة الخاطئة إصلاح الحمض النووي (مثل Polζ التي تعتمد على التوليف translesion ، TLS) خلال الشيخوخة. على سبيل المثال ، طويلة الأمد sch9 المسوخ Δ المعرض مرتفعة من SOD2 التعبير ، وانخفضت التعبير عن انزيم عرضة للخطأ إصلاح الحمض النووي Rev1 20. نحن هنا وصفا للمقايسة الجمع معطوب القالب واستخراج الحمض النووي النووية كلها لتقييم TLS في المختبر.
5. ممثل النتائج
كنا عادة بحساب CFU في اليوم 3 والبقاء على قيد الحياة بنسبة 100 في المئة في تحليل السائل CLS القياسية. يمكن تركيبها على بقاء النسبة في الأيام التالية لحساب الوسط (50 ٪ بقاء على قيد الحياة) والحد الأقصى (10 ٪ بقاء على قيد الحياة) الحياة يمتد 12. النتائج مدى الحياة في الحصول عليها من فحص صلاحية الموقع بشكل عام بما يتفق مع تلك التي تستخدم في فحص السائل CLS ، ولكن مع تخفيض متوسط العمر الافتراضي ، والذي يرجع جزئيا إلى حقيقة أن تتعرض باستمرار إلى الخلايا المغذية. وجود السكر يثبط النشاط الحماية الخليوي على النحو الذي أظهر انخفاض transactivation الاستجابة للضغط النفسي عامل النسخ مثل Msn2 / 4 و 12 Gis1.
عصر الطفرة التي تعتمد على تردد يختلف إلى حد كبير على خلفية توتر ، والتلاعب الجيني ، والظروف والثقافة ، والعمر. ويبين الجدول 2 النتائج التي تم الحصول عليها نموذجية في السلالة البرية من نوع (DBY746).
مكون | ز / L |
---|---|
D - غلوكوز | 20 |
كبريتات الامونيوم | 5 |
قاعدة النيتروجين (-AS/-AA) | 1.8 |
NaH2PO4 | 1.4 |
ملغم / لتر | |
الأدينين | 80 |
L - ارجينين | 40 |
L - حمض الأسبارتيك | 100 |
L - حمض الجلوتاميك | 100 |
الحامض الأميني L - | 80 |
L - آيسولوسين | 60 |
L - يسين | 120 |
L - يسين | 60 |
L - الميثيونين | 80 |
L - فينيلالاناين | 60 |
L - سيرين | 400 |
L - ثريونين | 200 |
تريبتوفان L - | 80 |
L - التيروسين | 40 |
L - حمض أميني أساسي | 150 |
اليوراسيل | 80 |
الجدول 1. الاصطناعية المتوسطة الجلوكوز كاملة ، ومركز ايداع الاوراق المالية (تعديل الرقم الهيدروجيني إلى 6.0 مع هيدروكسيد الصوديوم). 4 أضعاف الفائض من الحامض الاميني ، يتم تضمين يسين ، التريبتوفان ، واليوراسيل لتعويض auxotrophy من سلالة DBY746.
اليوم 3 (يعني ± SEM) | حتى (خلال الشيخوخة) | |
---|---|---|
يمكن ص | 1،76 ± 0،12 X10 -6 | 6-8 -6 X10 |
TRP + انعكاس | 6،60 ± 1،70 X10 -8 | 1،60 X10 -6 |
LYS + الإطار تحول تحور | 3،00 ± 0،78 X10 -8 | 0،70 X10 -6 |
GCRs | 0،62 ± 0،10 X10 -8 | 0،30 X10 -6 |
تأشب مثلي | 5،55 ± 2،74 X10 -6 | 27.00 X10 -6 |
Homeologous تأشب | 0،12 ± 0،04 X10 -6 | 0،48 X10 -6 |
الجدول 2. الترددات طفرة نموذجي نوع من الخلايا البرية (DBY746) أثناء الشيخوخة الزمني.
الشكل 1. النتيجة توليف translesion (TLS) 20. وحضنت مقتطفات النووية من مرحلة اليوم من العمر 3 ثابتة من النوع البري (DBY746) والخلايا sch9 Δ متحولة مع التالفة أو abasic قوالب موقع المحتوية على الحمض النووي لمدة 30 دقيقة في 30 درجة مئوية. يشار إلى المنتجات التي TLS الصلبة (مع قالب تالفة) أو منقط (مع قالب معطوب) خطوط. لم يكن هناك أي التوليف translesion لوحظ في استخراج النووية من المسوخ Δ sch9. يشار الاشعال مجانا من السهم مفتوحة.
السائل ثقافات الشيخوخة في وقت ما يحمل إعادة نمو / النمط الظاهري يلهث 13 ، مما يعقد التحليل CLS. إعادة نمو يحدث عادة عندما يكون أكثر من 90-99 ٪ من السكان قد فقدت قدرتها على البقاء. وكثيرا ما يرتبط هذا النمط الظاهري مع الاكسدة زيادة و / أو حماية انخفض في الخلية. على سبيل المثال ، وتواتر هذا النمط الظاهري أكثر من الضعف في الخلايا التي تفتقر عصاري خلوي ديسموتاز الفائق ويقلل إلى حد كبير في المسوخ طويلة الأمد (على سبيل المثال ، أو sch9 Δ Δ ras2) أو المسوخ overexpressing الفائق dismutases 22. في الممارسة العملية ، نحدد إعادة النمو وزيادة في البقاء أو تحقيق الاستقرار في البقاء لمدة 3 عينات متتالية في مرحلة الشيخوخة وفيات مرتفعة خلال الزمني.
السن التي تعتمد على ترددات مختلفة من الطفرات الحمض النووي اعتمادا كبيرا على خلفية توتر ، والتلاعب الجيني ، والظروف والثقافة ، فضلا عن إعادة نمو يلهث / والبقاء على قيد الحياة ضئيلة جدا. وينبغي القيام بها قبل التجارب في نقطة زمنية مثل يعني بقاء والحد الأقصى لكثافة مع الطلاء المختلفة لفحوصات لتحديد الطفرة طفرة مدى التردد قبل تحليل performingthe النطاق الكامل مدى الحياة. وينبغي دائما نوع السلالة البرية ستدرج في فترة الطفرة الحياة أو تردد في دراسة موازية لأية معاملة أو متحولة الوراثية ، بحيث يمكن أن تمثل ما بين التجربة ، عن الاختلافات. وينبغي أن تدرج المقلدة بيولوجية متعددة في الدراسة ؛ والسائل على حد سواء ، والبقاء في المقايسات / الطفرة الموضع ينبغي القيام بها لتأكيد النتائج.
بدلا من التركيز على نوع واحد محدد من تحور الحمض النووي ، والتنميط من عدم الاستقرار الجيني العمرية التي تعتمد على استخدام فحوصات متعددة في تركيبة ، قد تسلط الضوء على أضرار الحمض النووي DNA محددة ونظام إصلاح الأضرار (ق) التي تسهم في عدم الاستقرار الجيني التي تعتمد على سن. على سبيل المثال ، يلاحظ وجود زيادة كبيرة في إعادة ترتيب الكروموسومات الإجمالي (GCRs) ، بالمقارنة مع تلك الطفرات الحمض النووي الأخرى ، ونوع الخميرة البرية يشير إلى وجود كسر elevationof حبلا ضعف و / أو الانخفاض. مثلي في غير الغاية الانضمام (NHEJ) خلال الخميرة ترتيب زمني الشيخوخة (الجدول 2). اقترح الطيف طفرة can1 (تسلسل الجين CAN1) تم الحصول عليها في الشيخوخة الخميرة البرية من نوع زيادة في الضرر التأكسدي خلال الشيخوخة الزمني وعرضة للخطأ إصلاح الحمض النووي ، في حين أنه ، في المدى عاش المسوخ Δ sch9 ، الحمض النووي من التلف التأكسدي وأقل ولوحظ انخفاض كبير في التوليف عرضة للخطأ translesion 20.
يمكن أن الأساليب المذكورة هنا أنفق إجراء مزيد من الدراسة التي تعتمد على سن عدم الاستقرار الجيني. على سبيل المثال ، يمكن عزل الخلايا هادئة وغير هادئة ، من ثقافات ثابتة المرحلة الخميرة باستخدام أسلوب التدرج الكثافة التي وصفها آخرون ألين 23. جنبا إلى جنب مع الطفرة المقايسات وصفها هنا ، لقد ذكرت لنا أن جزءا كبيرا من العمر التي تعتمد على الطفرات تنشأ من خلايا هادئة ، بدلا من الخلايا ، وتقسيم التالفة أو أفكارك 20،24.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
نشكر S. جينكس روبرتسون وHeidenreich هاء لتوفير البلازميدات وسلالات الخميرة ؛ لمساعدة مقايسة TLS withthe P. فام غودمان والقوة المتعددة الجنسيات. وأيد هذا العمل ، في جزء منه ، من قبل الاتحاد الاميركي لبحوث الشيخوخة ومنحة المعاهد الوطنية للصحة AG20642 ، AG025135.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved