Name: mating-based overexpression library screening in yeast
Uploaded: 2018-07-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 39 s
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Estamos agradecidos por las discusiones reflexivas con miembros del laboratorio Ju y laboratorio de Zhong y el apoyo financiero de la Universidad de estado de Wright.

Nota: El protocolo descrito aquí está diseñado para la detección de plásmidos de la biblioteca contenidas en placas de 96 pocillos diez pero se pueden escalar hacia arriba o hacia abajo en consecuencia. El protocolo tiene que repetir para completar el tamizaje de toda biblioteca. Por lo general, proyección contra 10 placas de genes biblioteca cada vez que puede ser cómodamente manejado por 1 persona.
1. preparación para la transformación de la levadura de 96 pocillos
Nota: Este paso se realiza anteriormente descrito7,10.
<ol><li>Alícuota de 5 μl (aproximadamente 50-100 ng) del plásmido ADN desde una biblioteca de plásmidos vestida en cada pocillo de una placa de 96 pocillos de fondo redondo. Nota: Un ejemplo de tal una biblioteca sería un gen de levadura sobreexpresión biblioteca10.</li>
	<li>Sembrar 150 mL de levadura peptona dextrosa (YPD) los medios de comunicación en un matraz de 500 mL con una colonia (2-3 mm de diámetro) de la cepa de levadura haploide W303α. Incúbelos durante la noche a 30 ° C con agitación (200 rpm).</li>
	<li>A la mañana siguiente, medir OD600 de la cultura durante la noche y diluir la cultura de la levadura a OD600 = 0.1 en (hasta) 2 L de YPD. Incubar a 30 ° C con agitación (200 rpm) durante ~ 5 h hasta que la cultura llegue a OD600 = 0,4 – 0,6.</li>
</ol>2. levadura transformación
<ol><li>Cosecha de la cultura de la levadura por llenado 8 botellas de centrífuga estériles de 250 mL y centrifugar a temperatura ambiente a 3.000 x g durante 10 minutos retirar el sobrenadante sin perturbar el pellet. Nota: Llevar a cabo todos los pasos de centrifugación a temperatura ambiente.</li>
	<li>Lavado de la levadura con agua destilada estéril H2O. Para esto, añadir 100 mL de estéril de H2O para cada botella de centrífuga y agitar para Resuspender el precipitado de células. Combinar las células lavadas en 2 botellas y centrifugar a 3.000 x g durante 5 minutos retirar el sobrenadante.</li>
	<li>Lavar las células en cada frasco en 100 mL de 0.1 M LiOAc/1XTE (LiOAc de 100 mM, 10 mM Tris, pH 8.0, 1 mM EDTA) y centrifugar a 3.000 x g durante 5 minutos verter fuera el sobrenadante.</li>
	<li>Centrifugación, hervir 5 mL de esperma de salmón ADN (10 mg/mL) a 100 ° C con un calentador del bloque por 3 min y luego enfriarlo con hielo.</li>
	<li>Resuspender el precipitado de células en 25 mL de 0.1 M LiOAc/1XTE en cada botella, combinar las células resuspendidas y transferirlos a un matraz de 150 mL. Añadir 5 mL de la esperma de salmón previamente enfriado ADN e incubar a 30 ° C con agitación (225 rpm) durante 30 minutos.</li>
	<li>Vierta la mezcla de células en un reservorio de reactivo desechable estéril y, usando una pipeta multicanal, transferir 35 μl de la mezcla de células en cada pocillo de la placa de 96 pocillos de fondo redondo que contiene el ADN del plásmido de biblioteca. Placas de Vortex 96-bien con un Vortex de la placa durante 1 min a 1.000 rpm. Incubar las placas durante 30 min a 30 ° C sin agitación. Nota: No apile las placas, por lo que el calor puede transferir de manera más eficiente. Hemos encontrado que Vortex no hace líquido se derrame de los pozos de las placas de 96 pozos a 1.000 rpm y una velocidad del vórtice seguro debe probarse antes de realizar el paso.</li>
	<li>En un matraz, preparar 200 mL de la solución de transformación que contiene una concentración final de 40% PEG3350, 10% DMSO y 0.1 M LiOAc. Preparar el tampón de transformación inmediatamente antes del uso y homogeneizar por agitación.</li>
	<li>Quitar 96 pocillos placas de la incubadora de 30 ° C y mezclar durante 30 s en 1.000 rpm mediante el Vortex de la placa. Añadir 125 μl del buffer de transformación a cada pozo y luego vórtice las placas durante 1 min a 1.000 rpm.</li>
	<li>Incubar las placas a 30 ° C durante 30 minutos y luego calor choque la levadura mediante la colocación de las placas en una incubadora de 42 ° C durante 15 minutos. Nota: No apile las placas.</li>
	<li>Centrifugue las placas durante 5 min a 3.000 x g. Eliminar el tampón de transformación de los pozos por invertir las placas sobre un cubo de basura y con fuerza descarga el buffer de las placas. Rápidamente secar las placas invertidas en una toalla de papel limpia para eliminar cualquier líquido en la parte superior de las placas.</li>
	<li>Enjuague las células añadiendo a los platos 200 μL de deserción mínimo media correspondiente al marcador seleccionable en el plásmido de la biblioteca. Nota: Se utilizó un medio sintético de Ura.</li>
	<li>Centrifugue las placas durante 5 min a 3.000 x g y eliminar el sobrenadante con un cubo de basura como en el paso 2.10.</li>
	<li>Añadir 160 μl de mínimo medio Ura que contiene 2% de glucosa. Vórtice de las placas durante 1 min a 1.000 rpm e incúbelos a 30 ° C por 48 h sin agitar. Después de 48 h, tenga en cuenta que una pelotilla de levadura transformada es visible en la parte inferior de cada pocillo.</li>
	<li>Mediante un dosificador de líquido, añada 100 μl de glucosa que contiene medios de Ura en cada pocillo de una nueva serie de placas de 96 pocillos.</li>
	<li>Vórtice de las placas que contiene la levadura transformada (de paso 2.13) a 1.000 rpm durante 30 s. con un duplicador de 96 pines de plástico estéril, coloque los pernos en los pozos que contiene la levadura transformada y entonces los inocule en los pocillos correspondientes de las placas nuevas llenado con medios de comunicación. Incubar las placas nuevas a 30 ° C durante 24 h. Nota: Si trabaja con placas de 10, el medio puede también dispensar manualmente utilizando pipetas de varios canales.</li>
	<li>Después de 24 h, un sedimento de levadura debe ser visible en la parte inferior de cada pocillo que contenga levadura transformada con éxito. Para guardar estas levaduras como las poblaciones de glicerol, añada 50 μl de glicerol al 50% a cada pocillo, vórtice las placas durante 30 s a 1.000 rpm, sellar las placas con cinta y congelar a-80 ° C. Nota: Los pasos anteriores sólo tiene que realizarse una vez. Futuras proyecciones de modelos diferentes de levadura contra el depósito de reactivo disponible biblioteca misma pueden iniciar desde las poblaciones de glicerol y proceden inmediatamente los pasos a continuación.</li>
</ol>3. acoplamiento entre las células que contienen Genes de biblioteca y consulta de levadura
<ol><li>Para reactivar las cepas biblioteca del stock de glicerol, sacar las placas de 96 pocillos el congelador de-80 ° C, retirar la cinta de sellado y dejar que la levadura se descongelación a temperatura ambiente durante aproximadamente 30 minutos.</li>
	<li>Una vez descongelado la levadura, usar un duplicador de 96 pines de plástico estéril para inocular las cepas de glicerol a 160 μl de fresco Ura-medios de comunicación que contiene 2% de glucosa en placas de 96 pocillos e incúbelos a 30 ° C por 24 h. inmediatamente después de las tensiones de la biblioteca se utilizan , sellar las placas con cinta y volver al congelador de-80 ° C.</li>
	<li>El mismo día se descongelan las cepas de la biblioteca (W303α), inocular la cepa de levadura de consulta (aquí, FUS en W303a) a 50 mL de YPD y crecer durante la noche a 30 ° C con agitación a 250 rpm.</li>
	<li>A la mañana siguiente, vierte la cepa de levadura de consulta para un reservorio de reactivo desechable estéril y alícuota 160 μl de la cepa de consulta en cada pocillo de una placa de 96 pozos utilizando una pipeta multicanal.</li>
	<li>Utilizando el dispensador líquido, dispensar 160 μl de medio YPD en cada pozo de diez placas de 96 pocillos. Use estas placas más tarde para el apareamiento de la cepa de levadura de consulta con la levadura de la biblioteca.</li>
	<li>Brevemente vórtice la placa de 96 pocillos que contienen la cepa consulta y usar un replicador estéril de 96 pines para transferir la consulta tensión a las placas YPD.</li>
	<li>Brevemente vórtice la biblioteca cepa placas y para cada placa de la cepa de biblioteca, use un nuevo replicador estéril de 96 pines para transferir las cepas de la biblioteca a las placas YPD que han sido inoculadas con la cepa de la consulta. Nota: Las células en glicerol pierden su viabilidad después de varios ciclos de congelación descongelación. Volviendo a las cepas de biblioteca para el almacenamiento a largo plazo (congelador de-80 ° C) tan pronto como sea posible mantener la biblioteca en buena calidad y listo para su uso futuro. Se mantiene apropiadamente, el stock de glicerol puede ser congelado y descongelado al menos 10 veces. Nosotros también recomendamos mantener una copia de trabajo y copias de seguridad de la población de glicerol. Cuando el stock de trabajo no funciona, inmediatamente hacer un nuevo trabajo copia de la copia de seguridad.</li>
	<li>Incubar las placas YPD en 30 ° C por 24 h. Nota que una pelotilla de la levadura será visible en la parte inferior de cada pocillo después de 24 h.</li>
	<li>Placas de relleno 96 pocillos con un medio de salida mínima que contienen rafinosa 2%, correspondiente a los marcadores seleccionables en el plásmido en la cepa de consulta así como en el plásmido de la biblioteca (p. ej., aquí Ura - su-).</li>
	<li>Usar un replicador estéril de 96 pines para transferir levadura de YPD apareamiento culturas a los medios selectivos. Incubar las placas de 96 pozos a 30 ° C por 48 h; sólo la levadura las células que se han acoplado y diploide formado de células y, por lo tanto, contienen tanto el plásmido de la consulta y el plásmido de biblioteca serán capaces de crecer en este medio. Después de 2 días, observar que un diábolo es visible en la parte inferior de los pozos.</li>
</ol>4. localización del ensayo
<ol><li>
Después de 48 h de crecimiento en los medios selectivos que contienen rafinosa, ver la levadura en las placas de agar.
	<ol>
<li>Preparar 2 juegos de placas, Ura su abandono con agar al 2% utilizando placas de poliestireno transparente, una galactosa que contiene de 2% y el otro que contiene 2% de glucosa.</li>
		<li>Placas Vortex 96-bien durante 1 min a 1.000 rpm, punto entonces la levadura a las placas de Ura su deserción que contiene galactosa 2% y 2% de agar (genes de FUS y biblioteca inducidos) y a las placas de Ura su deserción que contiene 2% de glucosa y 2% de agar (genes FUS y biblioteca reprimido) usando una máquina de telescopio robótica, por el cual la cultura en cada bien es descubierta en las placas de agar por cuadruplicado (es decir, la cultura en 1 bien es descubierta a 4 puntos en la placa de agar).</li>
		<li>Después de detectar, que las placas de agar seco y colocar boca abajo en una incubadora de 30 ° C. Fotografiar las placas de agar cada 24 h para registrar un crecimiento más rápido y más levadura que la toxicidad a la cepa de consulta es rescatada o para registrar un crecimiento más lento, menos en que se exacerba la toxicidad a la cepa de la consulta. Incubar las placas durante 4 días. Nota: La cultura en cada bien se puede observar en placas de agar 1 a 1, como se muestra en un método basado en la transformación anterior de10. Sin embargo, la 1-a-4 manchas aquí (que puede ser situado usando la máquina de telescopio robótica) aumenta significativamente la robustez del análisis al reducir el número de falsos positivos. Resultados positivos se consideran solamente cuando todas las 4 colonias de la misma bien muestran un fenotipo similar.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Dujon, B. A., Louis, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome+diversity+and+evolution+in+the+budding+yeasts+(Saccharomycotina).">Genome diversity and evolution in the budding yeasts (Saccharomycotina).</a> Genetics. 206 (2), 717-750 (2017).</li><li>Khurana, V., Lindquist, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+neurodegeneration+in+Saccharomyces+cerevisiae:+why+cook+with+baker's+yeast.">Modelling neurodegeneration in Saccharomyces cerevisiae: why cook with baker's yeast.</a> Nature Reviews Neuroscience. 11 (6), 436-449 (2010).</li><li>Willingham, S., Outeiro, T. F., DeVit, M. J., Lindquist, S. L., Muchowski, P. 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J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amelioration+of+toxicity+in+neuronal+models+of+amyotrophic+lateral+sclerosis+by+hUPF1.">Amelioration of toxicity in neuronal models of amyotrophic lateral sclerosis by hUPF1.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (25), 7821-7826 (2015).</li><li>Jackson, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preservation+of+forelimb+function+by+UPF1+gene+therapy+in+a+rat+model+of+TDP-43-induced+motor+paralysis.">Preservation of forelimb function by UPF1 gene therapy in a rat model of TDP-43-induced motor paralysis.</a> Gene Therapy. 22 (1), 20-28 (2015).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Aquí, describimos un protocolo para realizar una pantalla de sobreexpresión de plásmido en la levadura mediante apareamiento para introducir la biblioteca del plásmido en el modelo de la levadura. Usando este acercamiento, pueden proyectará varios modelos de levadura de la toxicidad de la proteína enfermedad neurodegenerativas utilizando la misma colección de levadura transformada con una biblioteca de plásmidos. El laborioso proceso de transformación sólo necesita realizarse una vez, después de que levadura a...

La levadura de florecimiento Saccharomyces cerevisiae ha sido ampliamente utilizada en la investigación científica básica1 para entender procesos celulares relacionados directamente con enfermedades humanas. Por otra parte, se ha utilizado como organismo modelo para estudiar proteínas humanas asociadas a la enfermedad, tales como los relacionados con las enfermedades neurodegenerativas más comunes, incluyendo la enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, enfermedad de Huntington y amiotrófica Esclerosis lateral (ALS)2. Una ventaja del modelo de la levadura es la facilidad con que se puede realizar una pantalla de genoma para identificar vías celulares relacionados con la toxicidad de las proteínas relacionadas con la enfermedad, dando la penetración en el mecanismo de su toxicidad. Una tal pantalla se llama una pantalla de biblioteca de sobreexpresión, en la que cada uno de los 5.500 genes de la levadura en una biblioteca matriz se transforma en un modelo de levadura a identificar qué genes pueden modificar la toxicidad cuando overexpressed. Este método de cribado se ha aplicado con éxito en los modelos de la levadura de múltiples neurodegenerative enfermedad proteínas asociadas, incluyendo huntingtina para la enfermedad de Huntington3, α-sinucleína para la enfermedad de Parkinson4,5 , Aβ para la enfermedad de Alzheimer6y FUS y TDP-43 para ALS7,8,9. Mientras que generalmente se realiza en un modo de alto rendimiento de10, el paso más trabajo de la pantalla está transformando individualmente 5.500 genes de la levadura de una biblioteca vestida. Este paso debe realizarse cada vez que la proyección se repite, y cada vez que un modelo de nueva levadura necesita ser estudiado. Es importante encontrar una manera más eficiente para llevar a cabo esta tarea.
Las células de levadura estable pueden existir en formas haploides y diploides. Hay dos opuestos tipos de células haploides, acoplamiento tipo de apareamiento a y α. células haploides de cada apareamiento tipo producir y secretan su propia feromona apareamiento específico, que sólo las células de tipo acoplamiento opuesto responden. Esto permite el acoplamiento entre una y las células α producen células diploides estables, a/α. Este proceso es espontáneo y altamente eficaz11. Podemos aprovechar este ciclo de vida único de S. cerevisiae para presentar la biblioteca de plásmido. Más específicamente, cada gen en la biblioteca de plásmido vestida se transformarán en células haploides de un tipo de cruzamiento, es decir, la célula α. Estas células que contienen los genes de la biblioteca se almacenará en stock de glicerol en un formato matriz de 96 pocillos. Para cada modelo de levadura que necesita ser defendido, las células de levadura que contiene los genes de la biblioteca pueden ser descongeladas del stock de glicerol, y la proyección puede realizarse a través de acoplamiento con el modelo de levaduras de interés en el acoplamiento tipo opuesto, es decir, tipo de cruzamiento una. Esta idea de la utilización de apareamiento para reunir a dos genes en la levadura no es nueva. Se ha aplicado con éxito en la levadura de alto rendimiento, proyección de dos híbridos, en que un cebo construir (es decir, fusiones de dominio Gal4-DNA-que atan) en un tipo de cruzamiento se reúne a través de apareamiento con una construcción de la presa de una biblioteca vestida 12. sin embargo, esta estrategia no se ha aplicado nunca en proyecciones de la biblioteca de sobreexpresión, que siempre han utilizado métodos de transformación tradicional.
Nuestro laboratorio había establecido previamente un modelo de levadura de la proteína asociada a ALS FUS7. A través de la proyección de la biblioteca de sobreexpresión utilizando el método de transformación descubrieron cinco genes de levadura (NAM8, SBP1, ECM32, SKO1y VHR1) que rescatan toxicidad de FUS cuando overexpressed. Estos resultados fueron confirmados independientemente con un estudio similar realizado por otro grupo8. hUPF1, un homólogo humano de ECM32, más adelante fue demostrado que suprimen la toxicidad en las células neuronales primarias13 y en un modelo animal de ALS14 así. Utilizando estos cinco genes como prueba del principio, demostramos que todos los cinco genes asimismo rescatar toxicidad FUS cuando se introducen en el modelo de la levadura FUS por apareamiento. Puesto que las células de levadura que contiene los genes de la biblioteca pueden ser almacenadas permanentemente en stock de glicerol y revivió cuando sea necesario, este método basado en apareamiento eliminará el paso lento de transformación cada vez que necesita ser defendido contra la biblioteca. Apareamiento es altamente eficiente con ninguna transformación del plásmido involucrado, esta estrategia disminuye también significativamente el costo asociado con la purificación y transformación de una biblioteca de plásmidos grandes. Con éxito se aplicará este método en una biblioteca de investigación contra el modelo de la levadura de FUS.
El procedimiento basado en el acoplamiento se describe brevemente en la figura 1. Inicialmente, la biblioteca de plásmido vestida se transforma en una cepa de levadura haploide de acoplamiento tipo α mediante un protocolo de transformación de levaduras de alto rendimiento en el que cada pocillo de una placa de 96 pocillos contiene levadura transformada con un plásmido de la biblioteca específica. Esta colección de levadura transformada se guarda como un stock de glicerol que puede ser descongelado y revivido para el uso más adelante. El modelo de levaduras de interés, en este caso toxicidad FUS, debe generarse en una cepa de levadura haploide con el tipo de apareamiento opuesto (acoplamiento tipo a). En alto rendimiento forma con estériles replicadores de 96 pines la cepa FUS cepas de levadura que contiene la biblioteca de plásmido transferidas a placas de 96 pocillos que contienen medios enriquecidos y permitió a mate. Tras el apareamiento, un pequeño volumen de cada bien de la cultura de acoplamiento se transfiere a placas de 96 pocillos que contienen medios sintéticos deserción que levadura sólo diploide que contiene tanto las FUS y genes biblioteca pueden crecer. Una máquina telescopio robótica entonces se utiliza para transferir la cultura de la levadura de cada pozo en placas de agar donde se induce la expresión de los genes de la biblioteca y FUS.  Además, cultura de la levadura es descubierta para controlar las placas de agar donde FUS y los biblioteca los genes no se expresan. Después de crecimiento en placas de agar, se identificarán genes que rescataran o exacerban la toxicidad FUS.

<table><tbody><tr><td>salmon Sperm DNA (SS-DNA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>&amp;nbsp; D1626</td><td></td></tr><tr><td>YPD broth</td><td>Research Products International (RPI)</td><td>Y20090</td><td></td></tr><tr><td>Granulated Agar</td><td>Fisher Sci</td><td>BP97445</td><td></td></tr><tr><td>D-(+)-Glucose</td><td>Research Products International (RPI)</td><td>G32040</td><td></td></tr><tr><td>D-(+)-Galactose</td><td>Research Products International (RPI)</td><td>G33000</td><td></td></tr><tr><td>D-(+)-Raffinose Pentahydrate</td><td>Research Products International (RPI)</td><td>R20500</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium Sulfate</td><td>Fisher Sci</td><td>A702-500</td><td></td></tr><tr><td>Synthetic Ura- drop out medium</td><td>Clontech</td><td>630416</td><td></td></tr><tr><td>Yeast amino acid drop out supplement -Histidine/-Uracil</td><td>Clontech</td><td>630422</td><td></td></tr><tr><td>Yeast Nitrogen Base without Amino Acids and Ammonium Sulfate</td><td>Research Products International (RPI)</td><td>Y20060</td><td></td></tr><tr><td>Dimethyl Sulfoxide (DMSO)</td><td>Fisher Sci</td><td>S67496</td><td></td></tr><tr><td>Lithium acetate, anhydrous</td><td>Fisher Sci</td><td>AC268640010</td><td></td></tr><tr><td>Polyethylene Glycol 3350 (PEG-3350)</td><td>Spectrum Chemical&amp;nbsp;</td><td>PO125-12KG</td><td></td></tr><tr><td>96 Pin Replicator&amp;nbsp;</td><td>Scinomix</td><td>SCI-5010-OS</td><td></td></tr><tr><td>Nunc OmniTray</td><td>Thermo Sci</td><td>140156</td><td></td></tr><tr><td>Corning Costar 96 well assay plate, round bottom with lid</td><td>Fisher Sci</td><td>07-200-760</td><td>non-treated, sterile</td></tr><tr><td>Eppendorf&amp;nbsp;Research plus Multichannel Pipette</td><td>Eppendorf</td><td>TI13690052</td><td>30-300ul volume</td></tr><tr><td>Fisherbrand&amp;nbsp;Isotemp Digital Dry Baths/Block Heaters</td><td>Fisher Sci</td><td>88-860-023</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf&amp;nbsp;MixMate</td><td>Eppendorf</td><td>21-379-00</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf 5810R Centrifuge</td><td>Fisher Sci</td><td>05-413-112</td><td></td></tr><tr><td>Avanti J-26 XPI Centrifuge</td><td>Beckman</td><td>393127</td><td></td></tr><tr><td>MultiFlo FX Multi-Mode Dispenser</td><td>BioTek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rotor HDA&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>Singer Instruments</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

mating-based overexpression library screening in yeast

Levadura de florecimiento ha sido ampliamente utilizada como modelo en el estudio de proteínas relacionadas con enfermedades humanas. Investigación genética genoma es una poderosa herramienta de uso general en estudios de levadura. La expresión de un número de proteínas asociada a enfermedad de neurodegenerative en levadura causa citotoxicidad y formación de agregados, recapitulando los resultados vistos en pacientes con estos trastornos. Aquí, describimos un método para la detección de un modelo de la levadura de la proteína asociada a la Esclerosis Lateral Amiotrófica FUS para modificadores de su toxicidad. En lugar de usar la transformación, esta nueva plataforma de proyección se basa en el acoplamiento de la levadura para introducir una matriz biblioteca de plásmidos en el modelo de la levadura. El método de apareamiento tiene dos claras ventajas: en primer lugar, es muy eficiente; en segundo lugar, la biblioteca matriz previamente transformada de plásmidos puede almacenarse a largo plazo como un stock de glicerol, y rápidamente aplicada a otras pantallas sin el paso intensivo de transformación en el modelo de levadura cada vez. Nos demuestran cómo se puede utilizar con éxito este método para detectar genes que modifican la toxicidad de FUS.

La proteína asociada a ALS FUS, una proteína de unión de ARN/ADN fue estudiada previamente en levadura haploide7,8. Genéticos de detección utilizando el método basado en la transformación descubrió varios genes de levadura que suprimen la toxicidad de FUS. El homólogo humano de uno de los genes de la levadura más adelante fue demostrado para ser eficaz en suprimir la toxicidad en un modelo de rata de ALS<sup class="xref"...

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Mating-based Overexpression Library Screening in Yeast

Este artículo presenta un método basado en el acoplamiento para facilitar la detección de sobreexpresión en levadura de florecimiento utilizando una biblioteca de plásmidos vestida.

Proyección de biblioteca sobreexpresión basado en apareamiento en levaduras

Budding yeast has been widely used as a model in studying proteins associated with human diseases. Genome-wide genetic screening is a powerful tool ...

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JoVE Journal

Genetics

7.6K vistas.  Wright State University. Este artículo presenta un método basado en el acoplamiento para facilitar la detección de sobreexpresión en levadura de florecimiento utilizando una biblioteca de plásmidos vestida.

Video: Mating-based Overexpression Library Screening in Yeast

A Yeast 2-Hybrid Screen in Batch to Compare Protein Interactions

Screening for protein-protein interactions using the yeast 2-hybrid assay has long been an effective tool, but its use has largely been limited to the discovery of high-affinity interactors that are highly enriched in the library of interacting candidates. In a traditional format, the yeast 2-hybrid assay can yield too many colonies to analyze when conducted at low stringency where low affinity interactors might be found. Moreover, without a comprehensive and complete interrogation of the same library against different bait plasmids, a comparative analysis cannot be achieved. Although some of these problems can be addressed using arrayed prey libraries, the cost and infrastructure required to operate such screens can be prohibitive. As an alternative, we have adapted the yeast 2-hybrid assay to simultaneously uncover dozens of transient and static protein interactions within a single screen utilizing a strategy termed DEEPN (Dynamic Enrichment for Evaluation of Protein Networks), which incorporates high-throughput DNA sequencing and computation to follow the evolution of a population of plasmids that encode interacting partners. Here, we describe customized reagents and protocols that allow a DEEPN screen to be executed easily and cost-effectively.

Batch processing of yeast 2-hybrid screens allows for direct comparison of the interaction profiles of multiple bait proteins with a highly complex set of prey fusion proteins. Here, we describe refined methods, new reagents, and how to implement their use for such screens.

Una pantalla de 2 híbrido de levadura en lote para comparar las interacciones proteína

Screening for protein-protein interactions using the yeast 2-hybrid assay has long been an effective tool, but its use has largely been limited to the ...

Investigación

Bioquímica

A Deep-sequencing-assisted, Spontaneous Suppressor Screen in the Fission Yeast Schizosaccharomyces pombe

A genetic screen for mutant alleles that suppress phenotypic defects caused by a mutation is a powerful approach to identify genes that belong to closely related biochemical pathways. Previous methods such as the Synthetic Genetic Array (SGA) analysis, and random mutagenesis techniques using ultraviolet (UV) or chemicals like ethyl methanesulfonate (EMS) or N-ethyl-N- nitrosourea (ENU), have been widely used but are often costly and laborious. Also, these mutagen-based screening methods are frequently associated with severe side effects on the organism, inducing multiple mutations that add to the complexity of isolating the suppressors. Here, we present a simple and effective protocol to identify suppressor mutations in mutants which confer a growth defect in Schizosaccharomyces pombe. The fitness of cells with a growth deficiency in standard rich liquid media or synthetic liquid media can be monitored for recovery using an automated 96-well plate reader over an extended period. Once a cell acquires a suppressor mutation in the culture, its descendants outcompete those of the parental cells. The recovered cells that have a competitive growth advantage over the parental cells can then be isolated and backcrossed with the parental cells. The suppressor mutations are then identified using whole-genome sequencing. Using this approach, we have successfully isolated multiple suppressors that alleviate the severe growth defects caused by loss of Elf1, an AAA+ family ATPase that is important in nuclear mRNA transport and maintenance of genomic stability. There are currently over 400 genes in S. pombe with mutants conferring a growth defect. As many of these genes are uncharacterized, we propose that our method will hasten the identification of novel functional interactions with this user-friendly, high-throughput approach.

A Deep-sequencing-assisted, Spontaneous Suppressor Screen in the Fission Yeast Schizosaccharomyces pombe

We present a simple suppressor screen protocol in fission yeast. This method is efficient, mutagen-free, and&#160; selective&#160; for&#160; mutations that&#160; often&#160; occur at&#160; &#160;a&#160; single&#160; genomic&#160; locus.&#160; The protocol is suitable for isolating suppressors that alleviate growth defects in liquid culture that are caused by a mutation or a drug.

Una pantalla de supresor asistida por secuenciación profunda, espontánea en la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe

A genetic screen for mutant alleles that suppress phenotypic defects caused by a mutation is a powerful approach to identify genes that belong to closely ...

Genética

Enhanced Yeast One-hybrid Screens To Identify Transcription Factor Binding To Human DNA Sequences

Identifying the sets of transcription factors (TFs) that regulate each human gene is a daunting task that requires integrating numerous experimental and computational approaches. One such method is the yeast one-hybrid (Y1H) assay, in which interactions between TFs and DNA regions are tested in the milieu of the yeast nucleus using reporter genes. Y1H assays involve two components: a &#8216;DNA-bait&#8217; (e.g., promoters, enhancers, silencers, etc.) and a &#8216;TF-prey,&#8217; which can be screened for reporter gene activation. Most published protocols for performing Y1H screens are based on transforming TF-prey libraries or arrays into DNA-bait yeast strains. Here, we describe a pipeline, called enhanced Y1H (eY1H) assays, where TF-DNA interactions are interrogated by mating DNA-bait strains with an arrayed collection of TF-prey strains using a high density array (HDA) robotic platform that allows screening in a 1,536 colony format. This allows for a dramatic increase in throughput (60 DNA-bait sequences against &#62;1,000 TFs takes two weeks per researcher) and reproducibility. We illustrate the different types of expected results by testing human promoter sequences against an array of 1,086 human TFs, as well as examples of issues that can arise during screens and how to troubleshoot them.

Here, we present an enhanced yeast one-hybrid screening protocol to identify the transcription factors (TFs) that can bind to a human DNA region of interest. This method uses a high-throughput screening pipeline that can interrogate the binding of &#62;1,000 TFs in a single experiment.

Pantallas de un híbrido levadura mejorada para identificar el Factor de transcripción atar a las secuencias de ADN humano

Identifying the sets of transcription factors (TFs) that regulate each human gene is a daunting task that requires integrating numerous experimental and ...

A Comparative Approach to Characterize the Landscape of Host-Pathogen Protein-Protein Interactions

Significant efforts were gathered to generate large-scale comprehensive protein-protein interaction network maps. This is instrumental to understand the pathogen-host relationships and was essentially performed by genetic screenings in yeast two-hybrid systems. The recent improvement of protein-protein interaction detection by a Gaussia luciferase-based fragment complementation assay now offers the opportunity to develop integrative comparative interactomic approaches necessary to rigorously compare interaction profiles of proteins from different pathogen strain variants against a common set of cellular factors.
This paper specifically focuses on the utility of combining two orthogonal methods to generate protein-protein interaction datasets: yeast two-hybrid (Y2H) and a new assay, high-throughput Gaussia princeps protein complementation assay (HT-GPCA) performed in mammalian cells.
A large-scale identification of cellular partners of a pathogen protein is performed by mating-based yeast two-hybrid screenings of cDNA libraries using multiple pathogen strain variants. A subset of interacting partners selected on a high-confidence statistical scoring is further validated in mammalian cells for pair-wise interactions with the whole set of pathogen variants proteins using HT-GPCA. This combination of two complementary methods improves the robustness of the interaction dataset, and allows the performance of a stringent comparative interaction analysis. Such comparative interactomics constitute a reliable and powerful strategy to decipher any pathogen-host interplays.

This article focuses on the identification of high-confident interaction datasets between host and pathogen proteins using a combination of two orthogonal methods: yeast two-hybrid followed by a high-throughput interaction assay in mammalian cells called HT-GPCA.

Un enfoque comparativo para caracterizar el paisaje del Huésped-Patógeno interacciones proteína-proteína

Significant efforts were gathered to generate  large-scale comprehensive protein-protein interaction network maps. This is  instrumental to understand the ...

Inmunología e Infección

High-throughput Yeast Plasmid Overexpression Screen

The budding yeast, Saccharomyces cerevisiae, is a powerful model system for defining fundamental mechanisms of many important cellular processes, including those with direct relevance to human disease. Because of its short generation time and well-characterized genome, a major experimental advantage of the yeast model system is the ability to perform genetic screens to identify genes and pathways that are involved in a given process. Over the last thirty years such genetic screens have been used to elucidate the cell cycle, secretory pathway, and many more highly conserved aspects of eukaryotic cell biology 1-5. In the last few years, several genomewide libraries of yeast strains and plasmids have been generated 6-10. These collections now allow for the systematic interrogation of gene function using gain- and loss-of-function approaches 11-16. Here we provide a detailed protocol for the use of a high-throughput yeast transformation protocol with a liquid handling robot to perform a plasmid overexpression screen, using an arrayed library of 5,500 yeast plasmids. We have been using these screens to identify genetic modifiers of toxicity associated with the accumulation of aggregation-prone human neurodegenerative disease proteins. The methods presented here are readily adaptable to the study of other cellular phenotypes of interest.

Here we describe a plasmid overexpression screen in Saccharomyces cerevisiae, using an arrayed plasmid library and a high-throughput yeast transformation protocol with a liquid handling robot.

La levadura de alto rendimiento de la pantalla sobreexpresión plásmido

The budding yeast, Saccharomyces cerevisiae, is a powerful model system for defining fundamental mechanisms of many important cellular processes, ...

Biología

Competitive Genomic Screens of Barcoded Yeast Libraries

By virtue of advances in next generation sequencing technologies, we have access to new genome sequences almost daily. The tempo of these advances is accelerating, promising greater depth and breadth. In light of these extraordinary advances, the need for fast, parallel methods to define gene function becomes ever more important. Collections of genome-wide deletion mutants in yeasts and E. coli have served as workhorses for functional characterization of gene function, but this approach is not scalable, current gene-deletion approaches require each of the thousands of genes that comprise a genome to be deleted and verified. Only after this work is complete can we pursue high-throughput phenotyping. Over the past decade, our laboratory has refined a portfolio of competitive, miniaturized, high-throughput genome-wide assays that can be performed in parallel. This parallelization is possible because of the inclusion of DNA 'tags', or 'barcodes,' into each mutant, with the barcode serving as a proxy for the mutation and one can measure the barcode abundance to assess mutant fitness. In this study, we seek to fill the gap between DNA sequence and barcoded mutant collections. To accomplish this we introduce a combined transposon disruption-barcoding approach that opens up parallel barcode assays to newly sequenced, but poorly characterized microbes. To illustrate this approach we present a new Candida albicans barcoded disruption collection and describe how both microarray-based and next generation sequencing-based platforms can be used to collect 10,000 - 1,000,000 gene-gene and drug-gene interactions in a single experiment.

We have developed comprehensive, unbiased genome-wide screens to understand gene-drug and gene-environment interactions. Methods for screening these mutant collections are presented.

Pantallas competitiva Genómica de Bibliotecas de levadura con código de barras

By virtue of advances in next generation sequencing technologies, we have access to new genome sequences almost daily.  The tempo of these advances is ...

<meta charset="utf8"></head><body>Optimización de las funciones de las proteínas a través de técnicas de visualización de la superficie de la levadura

Protein Engineering by Yeast Surface Display

Protein engineering enables the improvement of existing functions of a given protein or the generation of novel functions. One of the most widely used and versatile tools in the protein engineering field is yeast surface display, where a pool of randomized proteins is expressed on the surface of yeast. The linkage of phenotype (e.g., binding of the yeast-displayed protein to the antigen of interest) and genotype (the plasmid encoding for the protein variant) enables selection of this library for desired properties and subsequent sequencing of enriched variants. By combining magnetic bead selection with flow cytometric sorting, protein variants with enhanced binding to a target antigen can be selected and enriched. Notably, in addition to affinity maturation, binding to a target can also be achieved without any initial binding affinity. Here, we provide a step-by-step protocol that covers all essential parts of a yeast surface display selection campaign and gives examples of typical yeast surface display results. We demonstrate that yeast surface display is a broadly applicable and robust method that can be established in any molecular biology laboratory with access to flow cytometry.

<meta charset="utf8"></head><body>Ingeniería de proteínas por visualización de superficie de levadura

This protocol describes the essential steps for conducting yeast surface display selection campaigns to enrich protein variants binding to an antigen of interest.

Ingeniería de proteínas por visualización de superficie de levadura

Protein engineering enables the improvement of existing functions of a given protein or the generation of novel functions. One of the most widely used and ...

Bioingeniería

Directed Evolution Method in Saccharomyces cerevisiae: Mutant Library Creation and Screening

Directed evolution in Saccharomyces cerevisiae offers many attractive advantages when designing enzymes for biotechnological applications, a process that involves the construction, cloning and expression of mutant libraries, coupled to high frequency homologous DNA recombination in vivo. Here, we present a protocol to create and screen mutant libraries in yeast based on the example of a fungal aryl-alcohol oxidase (AAO) to enhance its total activity. Two protein segments were subjected to focused-directed evolution by random mutagenesis and in vivo DNA recombination. Overhangs of ~50 bp flanking each segment allowed the correct reassembly of the AAO-fusion gene in a linearized vector giving rise to a full autonomously replicating plasmid. Mutant libraries enriched with functional AAO variants were screened in S. cerevisiae supernatants with a sensitive high-throughput assay based on the Fenton reaction. The general process of library construction in S. cerevisiae described here can be readily applied to evolve many other eukaryotic genes, avoiding extra PCR reactions, in vitro DNA recombination and ligation steps.

Directed Evolution Method in Saccharomyces cerevisiae: Mutant Library Creation and Screening

We present a detailed protocol to construct and screen mutant libraries for directed evolution campaigns in Saccharomyces cerevisiae.

Dirigida Método Evolución en<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em&gt;: Mutant Biblioteca Creación y Proyección

Directed evolution in Saccharomyces cerevisiae offers many attractive advantages when designing enzymes for biotechnological applications, a process that ...

Proyección de biblioteca sobreexpresión basado en apareamiento en levaduras

Resumen

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Una pantalla de 2 híbrido de levadura en lote para comparar las interacciones proteína

Una pantalla de supresor asistida por secuenciación profunda, espontánea en la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe

Pantallas de un híbrido levadura mejorada para identificar el Factor de transcripción atar a las secuencias de ADN humano

Un enfoque comparativo para caracterizar el paisaje del Huésped-Patógeno interacciones proteína-proteína

La levadura de alto rendimiento de la pantalla sobreexpresión plásmido

Pantallas competitiva Genómica de Bibliotecas de levadura con código de barras

Ingeniería de proteínas por visualización de superficie de levadura

Ingeniería de proteínas por visualización de superficie de levadura

Ingeniería de proteínas por visualización de superficie de levadura

Dirigida Método Evolución en