Method Article
Burada, biz etkin bir protokol sunmak ve özellikle β-EST yardım sistemi kullanarak Maya Saccharomyces cerevisiae ilgi bir protein tüketmek.
Bitki oksin vardır bağlayıcı reseptör, TIR1, belirli bir oksin vardır indüklenebilir degron içeren proteinleri tanır (AID) oksin vardır varlığında motif, bozulma için onları hedefleyen. Bu sistem birçok non-Plant eukaryotes, böyle bir hedef protein, AID motif ile etiketlenmiş, oksin vardır ilavesi üzerine düşürülmüş olarak sömürülebilir. Düzey TIR1 ifade önemlidir; aşırı ifade, auxin yokluğunda bile AID etiketli protein bozulması yol açar, düşük ifade yavaş tükenme yol açar ise. Bir β-estradiol indüklenebilir yardım sistemi oluşturuldu, TIR1 ifadesinin altında, bir β-erradiol indüklenebilir promotör kontrolü. TIR1 seviyesi, oksin vardır ilavesi öncesinde β-estradiol ile inkübasyon süresini değiştirerek ayarlanabilir. Bu protokol, AıD sistemini kullanarak bir hedef proteini nasıl hızla bozacağını açıklar. Uygun β-estradiol inkübasyon süresi hedef protein bolluğuna bağlıdır. Bu nedenle, verimli tükenmesi de auxin bağımsız tükenmesi en aza indirir optimum zamanlamaya bağlıdır.
Sıcaklığa duyarlı mutantlar gibi koşullu mutasyonlar, esansiyel proteinlerin çalışması için güçlü bir araçtır, buna izin veren durum altında hücre büyümesini sağlar, ancak karşı olmayan koşullar altında fonksiyon kaybına neden olur. Ancak, hücre metabolizması ciddi kusur teşvik etmek için gerekli büyüme koşullarında değişiklik tarafından tedirgin olabilir ve ayrıca off-hedef etkileri oluşturabilirsiniz. Çeşitli yöntemler geliştirilmiştir, hangi faiz proteini koşullu olarak1 veya onun ifadesi küçük bir molekül ilavesi ile2,3 kontrol edilir. Bu protokol, oksin vardır ve oksin vardır-indüklenebilir degron (AID) sistemini verimli bir şekilde hedef proteini tüketmek kullanır.
Yardım sistemi, bir oksin vardır (Bu protokol indole-3-asetik asit (IAA) kullanılan) bitkiler, kökeni vardır, TIR1 ile AUX/IAA protein etkileşimi uyarır, SCF U3 Ubiquitin ligaz kompleksi4bir üyesi. SCF kompleks etkileşimi, proteasom5,6tarafından bozulması ile sonuçlanır AUX/IAA aile proteinlerinin polyubiquitination neden olur.
Bu sistem daha önce Maya Saccharomyces cerevisiae7,8 ile TIR1 protein ifade ederek kullanılmak üzere adapte edildi oriza sativa (ostir) Maya hücrelerinde, endojen Maya ile etkileşim mümkün olduğu SCF kompleksi. İlgi protein AUX/ıAA protein IAA17 bir motif ile etiketlendi bozulması için hedef. IAA17 fonksiyonel truncations daha sonra, örneğin Yardım *8,9,10, Arabidopsis thaliana IAA17 gelen 43 amino asit auxin duyarlı motif içeren geliştirilmiştir, bir epitopu etiketi ile birlikte etkinleştirmek için Algılama.
Sistem ilk olarak tomurcuklanan Maya7,8 bir Maya GAL Promoter osTIR1 protein ifade kullanılmak üzere uyarlanmış. İfade, ne yazık ki, hücre metabolizması11geniş değişen bir diauxic vardiya sonuçları tek karbon kaynağı olarak galaktoz ile büyüme orta kayması gerektirir. Öte yandan, TIR1 'in kurucu ifadesinin auxin/ıAA12 yokluğunda hedef proteinin bozulmasına yol açmasının, ifade düzeyi yüksek Ise düşük TIR1 ifadesi verimsiz bir şekilde tükenmesine neden olduğu bildirilmiştir. Β-EST AıD adlı geliştirilmiş bir yardım sistemi, osTIR 'in, hücre metabolizmasında minimal etkiye sahip, hedef proteine uyacak şekilde ayarlanabilir bir indüklenebilir promotör kontrolü altında olduğu geliştirilmiştir. Bunu başarmak için, bir yapay transkripsiyon faktörü (ATF) hangi VP16 Viral transkripsiyon aktivatörü östrojen reseptör ve dört Zn parmaklar DNA bağlayıcı etkı (DBD) için erimiş inşa edilmiştir. Β-estradiol (östrojene) mevcutken ATF, çekirdeğe girebilir ve ostir transkripsiyonu, promotör (Z4EVpr)13,12' ye bağlayabilirler.
osTIR ifadesi genellikle β-estradiol12eklendikten sonra yaklaşık 20 dakika algılanabilir. Ancak, ostir ifadesinin optimum süresi oksin vardır ile etiketlenmiş protein verimli tükenmesi elde etmek için, oksin vardır ilavesi önce tükenmesi kaçınarak, her hedef protein için ampirik olarak belirlenmelidir. Bu pre-inkübasyon için yaklaşık bir süre Saccharomyces Genome veritabanı (SGD https://www.yeastgenome.org/) bolluk değerlerden tahmin edilebilir. Şekil 1' de görülebilir gibi, bol protein, Dcp1 (2880 için 4189 moleküller/hücre), gerektirir 40 dk ön-inkübasyon β-estradiol ile, hiçbir auxin bağımsız tükenmesi gözlenen. Çok daha az bol protein, Prp2 (172 için 211 moleküller/hücre), güçlü bir şekilde sadece 20 dakika pre-inkübasyon sonra tükenmiş. İki ek pre-inkübasyon süreleri test etmek için tavsiye edilir, 10 için 20 dakika önce veya sonra bu ilk tahmini süre (20 dakika önerilen minimum zaman). Optimum pre-inkübasyon süresi, oksin vardır eklemeden önce hedef protein tükenmez ve bir kez oksin vardır, tükenmesi kabul edilebilir veya protein seviyeleri mümkün olan en az yaklaşım eklenir zaman. Yani, Şekil 1B, Prp22 için pre-inkübasyon 30 dakika ile, düzeyleri oksin vardır ek sonra çok 10 dk reddetti değil. Bu ile karşılaştırıldığında 40 dk pre-inkübasyon ve 15 dk ile IAA, orada az ek tükenmesi, daha uzun oksin vardır ile kuluçşuradaki hiçbir yararı yoktur 10 dakika veya ön-daha uzun 30 dakika, özellikle orada olmayan-oksin vardır kanıtı 40 dk 'da bağımlı tükenme. 40 dk pre-inkübasyon ile Dcp1 için (protein seviyesinin yaklaşık% 100 olan son nokta oksin vardır ilavesi öncesinde), 15 ila 20 dk oksin vardır ile tükenmesi kabul edilebilir. Hücre metabolizmasında ikincil etkileri azaltmak için mümkün olduğunca kısa tükenmesi zaman tutmak için tavsiye edilir14.
Bu makalede, auxin eklemeden önce tükenmesi olmadan ıAA ek üzerine hızlı hedef protein tükenmesi elde etmek için osTIR ifadesi için β-estradiol inkübasyon zamanlaması optimize ederek β-EST yardım sisteminin nasıl kullanılacağı gösterilmektedir.
Not: Bkz. Şekil 2 grafik Özeti için.
1. gerinim hazırlığı
2. depletion için genel prosedür
Maya özü | 10 g |
Pepton | 20 g |
Glikoz | 20 g |
Adenin sülfat | 40 mg |
H2O için | 1 L |
Örnek tükenme örnekleri Şekil 1' de görüntülenir. Bu figürde sunulan üç deney, Prp2, Prp22 ve Dcp1 proteinlerinin tükenmesi için optimizasyon deneyleridir. Düşük bolluk, intronları Prp2 ve Prp22 proteinleri her ikisi de% 20 ' den az tükendikten sonra β-estradiol ile 40 min pre-inkübasyon sonra auxin ile 15 dakika takip. Daha uzun pre-inkübasyon süreleri daha hızlı tükenme yol ama aynı zamanda oksin vardır ilavesi önce istenmeyen protein tükenmesi göstermek. Buna kıyasla, daha bol Dcp1 sadece aynı tedavi ile yaklaşık% 30 tükenmiş, ancak 60 dk pre-inkübasyon% 13 ile aynı oksin vardır tedavisi ile, tükenme maliyeti, oksin vardır eklenmeden önce bitmiş sonuçlandı. Β-estradiol ve oksin vardır ile 15 dakika pre-inkübasyon en az 50 dk daha kısa bir zaman noktasında benzer sonuçlar elde olurdu ve bu yüzden daha optimal olurdu mümkündür.
Şekil 1: tükenme oranı β-estradiol pre-inkübasyon süresini modülasyon ile ayarlanabilir. Batı leke18 hedef proteinleri: (a ve b) Prp22-Aid *-6flag, (c ve d) Prp2-Aid *-6flag, ve (e ve f) Dcp1-Aid *-6ha, daha önce β-estradiol (β-EST) ile önceden inkübatlı kültürlerden 20, 30, 40, veya 60 min önce oksin vardır ek12. Her şeritte eşit miktarlarda toplam protein yüklendi. Pgk1 panel edışında bir görsel yükleme denetimi olarak algılanır, burada Pgk1 ve Dcp1 Co-migrate. A, c ve e panellerinde protein bandının ölçülmesini sırasıyla b, dve f panellerinde gösterilir. Tükenme hızı ölçüsü olarak, eğim (m) doğrusal bölüm için hesaplanır (dan 100% için 30% başlangıç değerlerinin) her eğri. Optimum pre-inkübasyon süresi, protein düzeylerinin hala un kaynaklı seviyelere (% 100) yakın olduğu zamandı. ve sonraki tükenme oranı hızlıdır. Dcp1 (f) için, 60 min pre-kuluçk çok uzun, protein auxin yokluğunda zayıflatmaya başladı gibi, 20 dakika çok kısa ise, protein bu zaman kursuna fark etmez gibi. 40 min pre-inkübasyon sonra, protein yaklaşık 70% tükenmiş olarak oksin vardır ile 15 dakika kullanılabilir ve, 20 dakika daha fazla tükenme neden olsa da, aynı zamanda ikincil etkilere neden olabilir. Hata çubukları iki biyolojik çoğaltır standart sapmasını temsil eder. Her deney için bir temsilci leke gösterilir. Bu rakam önceki yayın9' dan türetilmiştir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 2: grafiksel Özet. Önceden inkübasyon başlatmak için zengin Orta ve gerekli sıcaklıkta büyüyen yeterli kültüre β-estradiol ekleyin. Tükenmeye başlamak için ıAA (auxin) eklemeden önce gerekli ön kuluçba zaman büyüme devam edin. Ön kuluçba ve tükenme süreleri proteinin tükenmesine bağlıdır, ancak pre-inkübasyon genellikle 20-60 dk aralığında ve tükenmesi süresi genellikle 10 ila 20 dk. 10 mL numuneler ön kuluçdak ve Durin başlangıcı ve sonunda alınmalıdır. g tükenmesi. Bu numuneler, peletleme ve depolama öncesinde soğuk metanol içinde hızla sabitlenir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 3: B-EST sistemi Için gerinim üretimi. (a) yardım * sistemi ile bir Maya gerinim oluşturmak için, ya pZTRL (LEU2) veya pztrk (Kanamycin (G418) direnç), Plasmid gerinme içine tanıtılmalıdır veya, alternatif olarak, ATF ve ostir tarafından genom içine eklenebilir PCR tarafından 3 ' End astarlardan oluşturulan bir parçanın homolog yeniden kombinasyonu (bkz. Şekil 3B ve Tablo 1). (b) C-hedef proteinin Terminal etiketleme Plasmid PURA3-AID uygun bölgenin PCR amplifikasyon tarafından elde edilir *-6Flag (pURA3_AID *-6ha sadece etiketi farklıdır ve tam olarak aynı şekilde tedavi edilebilir), Longtine astar S3-F kullanarak ve 3 ' uzatma ile S2-R 3 ' hedef protein sonuna homolog. İleri primer uzatma yardım * etiketi başlangıcı ile çerçeve içinde son amino asit kodon içermelidir ve stop kodon içermemelidir. Ters primer uzantısı, kodlama bölgesinin aşağı doğru bir bölgeye olmalıdır. Bir kez GENOMA takılı, URA3 Marker (işaretçinin her iki ucunda bulunan özdeş bölgeler arasında Homolog rekombinasyon tarafından) kaybetti hücreleri 5-FOA ile büyüme tarafından seçilebilir, bu sayaç- URA3 hücreleri seçer. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
a. Primer dizileri | |||||||
Hedef | Konum | Astar | Adı | Sıra | TM (°C) | ||
(pZTRL) | 516 | F | pZTRL_F | <-Homoloji Bölgesi-> GCGACAGCATCACCGACTTCG | 61,23 | ||
7897 | R | pZTR_R | CGCCGCCTCTACCTTGCAGA <-Homoloji bölgesi (RC)-> | 61,30 | |||
(pZTRK) | 9154 | F | pZTRK_F | <-Homoloji Bölgesi-> ACGTTGAGCCATTAGTATCAATTTGCTTACC | 59,40 | ||
5897 | R | pZTR_R | CGCCGCCTCTACCTTGCAGA <-Homoloji bölgesi (RC)-> | 61,30 | |||
pURA3-AID *-6FLAG veya pURA3_AID *-6HA | F | S3-F | <-Homoloji Bölgesi-> CGTACGCTGCAGGTCGAC | 59,21 | |||
R | S2-R | ATCGATGAATTCGAGCTCG <-Homoloji bölgesi (RC)-> | 52,76 | ||||
pZRTL/K β-EST yardım sistemini güçlendirir | |||||||
pURA3-Aid *-6flag/6ha yardım * ve epitopu etiketi hedef protein (lontine prosedürü) etiketlemek için yükseltmek için | |||||||
<-Homoloji Bölgesi-> | Bölge, sistemin yerleştirileceği yer olan çevrelerden homolog. Bu bölgenin daha uzun olması, değişikliğin başarılı olması daha olasıdır; 50-100 üsleri tavsiye edilir. | ||||||
<-Homoloji bölgesi (RC)-> | Bölge, sistemin yerleştirileceği Flanşli bölgelere homolog, ters tamamlayıcı kullanmayı unutmayın. Yukarıdaki gibi, bu bölge daha iyi. | ||||||
TM (°C) | TM 50 mM NaCl ile% GC yöntemini kullanarak | ||||||
b. PCR Mix | |||||||
Bileşen | Hacim (μL) | ||||||
Şablon | < 10 | ||||||
NEB Phusion HF tampon (5x) * | 100 | ||||||
İleri primer 100 μM | 2,5 | ||||||
Ters primer 100 μM | 2,5 | ||||||
her biri 10 mM dNTPs | 10 | ||||||
H2O | 500 için | ||||||
* NEB Phusion GC Buffer (5x) de kullanılabilir ancak tercih edilmez | |||||||
Bu karışımı olun, 10 tüpler içine bölünmüş 50 μL her mix ve tablo 1 c olarak PCR gerçekleştirin. | |||||||
PCR bir agaroz jel üzerinde çalışan tarafından çalıştı kontrol | |||||||
Bir tüp ve etanol çöktürme tüm başarılı reaksiyonlar birleştirin | |||||||
PCR tarafından üretilen tüm malzemeyle Maya dönüşümü | |||||||
c. PCR koşulları | |||||||
Adım | Sıcaklık (°C) | Zaman | |||||
İlk denaturation | 98 | 30 sn | |||||
25-35 döngüleri | Denatüre | 98 | 10 sn | ||||
Tavlama | 45 – 60 | 20 sn | |||||
Uzantısı | 72 | 30 s/KB | |||||
Final uzatma | 72 | 10 dak. | |||||
Tutun | 8 | ||||||
PZTRL/K astar için Lontine astar seti (S3-F ve S2-R) ve 60 °C için 45 °C ' de anneal | |||||||
Lontine PCR için 3 dakika ve pZTRL/K için 3 dakika uzatın |
Tablo 1: Primer dizileri, PCR karışımı ve PCR koşulları.
İyi optimize edilmiş bir protokol, hedef proteinin hızlı ve verimli bir şekilde tükenmesine neden olabilir. Β-estradiol ile yaklaşık pre-inkübasyon süresini belirlemek önemlidir, bu da tükenme tekrarlanabilirlik artar, ancak ön kuluçba zaman küçük varyasyonlar tolere edilebilir. Diğer taraftan, protein seviyesi çok hızlı düşüşler gibi, oksin vardır ilavesi sonrasında zamanlama ile bakım alınmalıdır.
Bu yaklaşımın bir avantajı, β-estradiol ve ıAA inkübasyon süresi ile Pre-inkübasyon süresi kombinasyonlarını değiştirerek ayarlanan tükenme elde edilebilir olmasıdır. Örneğin, istenirse, hedef proteinin ön kuluçca süresini azaltarak daha yavaş tükenmiş olabilir.
Β-EST AıD sistemi, OsTIR 'in kurucu olarak ifade edildiği sistemlerde bazı avantajlar sunar. Örneğin, hedef protein viability için gerekli ise, osTIR düzenlenmiş ifade hedef protein erken tükenmesi önleyebilirsiniz. Dahası, osTIR ifadesi, hedef proteinin bolluğuna ve bozulmaya karşı duyarlılığını karşılamak için ayarlanabilir ve tükenmesi ya hızlı ya da yavaş olabilir. İki küçük molekül Efektörler, β-estradiol ve auxin, burada kullanılan koşullar altında Maya metabolizmasını Perturb değil, Rapamycin aksine, çapa-Away sistemi1kullanılır.
Bazı proteinlerin etiketlenmesi, herhangi bir hedeflenen tükenme sistemi ile ilgili bir sorun olan işlevlerini bozacak şekilde belirtilmelidir. Bu durumda, C-Terminal etiketi olmadığında bir N-terminal etiketi çalışabilir. Ayrıca, tüm proteinler verimli bir şekilde tükenmiş olacak; Örneğin, hedef proteinin AID-Tag osTIR protein erişilemez olabilir. Bu nedenle, yardım-etiketleme sonra, her hedef protein büyüme etiketinin herhangi bir etkisi için test edilmelidir, ve tükenme etkili olup olmadığını belirlemek için, β-estradiol pre-inkübasyon ve oksin vardır tedavi zamanlamaları optimize edilmiştir önce.
Bu AıD * sistemi çok basittir ve daha fazla büyüme içermeyen herhangi bir sonraki deneysel prosedür ile uyumludur, protein gibi, DNA veya RNA analizi veya mikroskopisi. Buna ek olarak, sistem iyi bir şekilde birlikte çalışırken, bu RNA20 ' siniarındırmak için ne zaman çalışır.
Bu sistem, Maya hücresinin metabolizmasını başka bir şekilde etkilemeden bir proteini tüketen etmek için hızlı, spesifik ve tekrarlanabilir bir yol sağlar.
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Bu programı başlattığı için Jane Reid sayesinde, geliştirme için Barbara Terlouw, "Ura Looper" yapıları için vahid Aslanzadeh ve birçok yararlı tartışmalar için Susana de Lucas. Bu çalışma Consejo Nacional de ciencia y Tecnología, Meksika (CONACYT) ve Edinburgh Üniversitesi Biyoloji Bilimleri, IEM [105256] için Wellcome doktora öğrencilik ve Wellcome fon [104648] JD Beggs gelen Gimo için bir burs tarafından desteklenmektedir . Hücre biyoloji Wellcome merkezi 'nde çalışma Wellcome çekirdek fon tarafından desteklenmektedir [092076].
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adenine sulphate | Formedium | DOC0230 | |
Agar | Formedium | AGA03 | |
Β-estradiol | Sigma Aldrich | E2758-1G | 10 mM solution in ethanol. Store at -20 °C |
DMSO | Alfa Aesar | 42780 | DMSO should be solid at 4 °C |
Glucose | Fisher Scientific | G/0500/60 | |
IAA 1H-Indole-3-acetic acid | Across Orgainics | 122150100 | Auxin analogue. 1.5 M in DMSO. The solution will be a russet colour and darken as time goes on; a deep red solution should be discarded and a new one made. Store at -20 °C. |
Methanol | Fisher Scientific | M/4000/PC17 | CAUTION Toxic and flammable |
Phusion High-Fidelity DNA Polymerase | NEB | M0530 | |
Peptone | Formedium | PEP03 | |
SCSM single drop-out –ura | Formedium | DSCS101 | |
Yeast Extract | Formedium | YEA03 | |
Yeast nitrogen base without amino acids with amonium sulphate | Formedium | CYN0410 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır