Name: enhanced yeast one-hybrid screens to identify transcription factor binding to human dna sequences
Uploaded: 2019-02-11T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Enhanced Yeast One-hybrid Screens To Identify Transcription Factor Binding To Human DNA Sequences at JoVE.com

Diese Arbeit wurde unterstützt durch die National Institutes of Health [R35-GM128625, J.I.F.B.].

1. Vorbereitungen
<ol><li>
SC −U −H Platten (150 mm Petrischalen) Hinweis: Diese Platten werden für den Anbau von DNA-Köder-Hefestämme verwendet werden.<ol>
<li>Auflösen der Drop-out-Mix, Hefe-Stickstoff-Basis (YNB), Adenin Hemisulfate und Ammoniumsulfat in 920 mL Wasser und pH 5.9 mit 5 M NaOH (ca. 1 mL pro Liter Medien; siehe Tabelle 2 für Komposition). Gießen Sie in eine 2 L Flasche und fügen Sie eine Stir Bar.</li>
		<li>In einem zweiten 2 L Kolben Ag...

<ol>
	<li>Vaquerizas, J. M., Kummerfeld, S. K., Teichmann, S. A., Luscombe, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+census+of+human+transcription+factors:+function,+expression+and+evolution.">A census of human transcription factors: function, expression and evolution.</a> Nature Reviews Genetics. 10 (4), 252-263 (2009).</li><li>Lambert, S. A., 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=The+Human+Transcription+Factors.">The Human Transcription Factors.</a> Cell. 172 (4), 650-665 (2018).</li><li>Arda, H. E., Walhout, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene-centered+regulatory+networks.">Gene-centered regulatory networks.</a> Briefings in Functional Genomics. 9 (1), 4-12 (2010).</li><li>Jolma, A., 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=DNA-binding+specificities+of+human+transcription+factors.">DNA-binding specificities of human transcription factors.</a> Cell. 152 (1-2), 327-339 (2013).</li><li>Bulyk, M. L., Gentalen, E., Lockhart, D. J., Church, G. 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J., Herskowitz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+ORC6,+a+component+of+the+yeast+origin+recognition+complex+by+a+one-hybrid+system.">Isolation of ORC6, a component of the yeast origin recognition complex by a one-hybrid system.</a> Science. 262 (5141), 1870-1874 (1993).</li><li>Sewell, J. A., Fuxman Bass, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Options+and+Considerations+When+Using+a+Yeast+One-Hybrid+System.">Options and Considerations When Using a Yeast One-Hybrid System.</a> Methods in Molecular Biology. 1794, 119-130 (2018).</li><li>Fuxman Bass, J. I., Reece-Hoyes, J. S., Walhout, A. 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I., 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=A+gene-centered+C.+elegans+protein-DNA+interaction+network+provides+a+framework+for+functional+predictions.">A gene-centered C. elegans protein-DNA interaction network provides a framework for functional predictions.</a> Molecular Systems Biology. 12 (10), 884 (2016).</li><li>Fuxman Bass, J. I., 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=Human+gene-centered+transcription+factor+networks+for+enhancers+and+disease+variants.">Human gene-centered transcription factor networks for enhancers and disease variants.</a> Cell. 161 (3), 661-673 (2015).</li><li>Reece-Hoyes, J. S., 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=Yeast+one-hybrid+assays+for+gene-centered+human+gene+regulatory+network+mapping.">Yeast one-hybrid assays for gene-centered human gene regulatory network mapping.</a> Nature Methods. 8 (12), 1050-1052 (2011).</li><li>Sahni, N., 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=Widespread+macromolecular+interaction+perturbations+in+human+genetic+disorders.">Widespread macromolecular interaction perturbations in human genetic disorders.</a> Cell. 161 (3), 647-660 (2015).</li><li>Fuxman Bass, J. I., Reece-Hoyes, J. S., Walhout, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generating+Bait+Strains+for+Yeast+One-Hybrid+Assays.">Generating Bait Strains for Yeast One-Hybrid Assays.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (12), (2016).</li><li>Fuxman Bass, J. I., Reece-Hoyes, J. S., Walhout, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colony+Lift+Colorimetric+Assay+for+beta-Galactosidase+Activity.">Colony Lift Colorimetric Assay for beta-Galactosidase Activity.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (12), (2016).</li><li>Fuxman Bass, J. I., Reece-Hoyes, J. S., Walhout, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zymolyase-Treatment+and+Polymerase+Chain+Reaction+Amplification+from+Genomic+and+Plasmid+Templates+from+Yeast.">Zymolyase-Treatment and Polymerase Chain Reaction Amplification from Genomic and Plasmid Templates from Yeast.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (12), (2016).</li><li>Deplancke, B., 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=A+gene-centered+C.+elegans+protein-DNA+interaction+network.">A gene-centered C. elegans protein-DNA interaction network.</a> Cell. 125 (6), 1193-1205 (2006).</li><li>Reece-Hoyes, J. S., 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=Extensive+rewiring+and+complex+evolutionary+dynamics+in+a+C.+elegans+multiparameter+transcription+factor+network.">Extensive rewiring and complex evolutionary dynamics in a C. elegans multiparameter transcription factor network.</a> Molecular Cell. 51 (1), 116-127 (2013).</li><li>Carrasco Pro, S., 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=Global+landscape+of+mouse+and+human+cytokine+transcriptional+regulation.">Global landscape of mouse and human cytokine transcriptional regulation.</a> Nucleic Acids Research. 46 (18), 9321-9337 (2018).</li><li>Whitfield, T. W., 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=Functional+analysis+of+transcription+factor+binding+sites+in+human+promoters.">Functional analysis of transcription factor binding sites in human promoters.</a> Genome Biology. 13 (9), R50 (2012).</li><li>Fuxman Bass, J. I., 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=Transcription+factor+binding+to+Caenorhabditis+elegans+first+introns+reveals+lack+of+redundancy+with+gene+promoters.">Transcription factor binding to Caenorhabditis elegans first introns reveals lack of redundancy with gene promoters.</a> Nucleic Acids Research. 42 (1), 153-162 (2014).</li><li>Hens, K., 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=Automated+protein-DNA+interaction+screening+of+Drosophila+regulatory+elements.">Automated protein-DNA interaction screening of Drosophila regulatory elements.</a> Nature Methods. 8 (12), 1065-1070 (2011).</li><li>Gubelmann, C., 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=A+yeast+one-hybrid+and+microfluidics-based+pipeline+to+map+mammalian+gene+regulatory+networks.">A yeast one-hybrid and microfluidics-based pipeline to map mammalian gene regulatory networks.</a> Molecular Systems Biology. 9, 682 (2013).</li><li>Brady, S. M., 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=A+stele-enriched+gene+regulatory+network+in+the+Arabidopsis+root.">A stele-enriched gene regulatory network in the Arabidopsis root.</a> Molecular Systems Biology. 7, 459 (2011).</li><li>Pruneda-Paz, J. 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=A+genome-scale+resource+for+the+functional+characterization+of+Arabidopsis+transcription+factors.">A genome-scale resource for the functional characterization of Arabidopsis transcription factors.</a> Cell Reports. 8 (2), 622-632 (2014).</li><li>Burdo, B., 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=The+Maize+TFome--development+of+a+transcription+factor+open+reading+frame+collection+for+functional+genomics.">The Maize TFome--development of a transcription factor open reading frame collection for functional genomics.</a> The Plant Journal. 80 (2), 356-366 (2014).</li></ol>

Der hier beschriebene stark Roboter eY1H Paarung Screening Ansatz erhöht den Durchsatz um den Satz von TFs zu identifizieren, die an eine DNA-Region, im Vergleich zu früheren Bibliothek Screening oder angeordneten Screening Ansätze beruhen auf Umwandlung zu binden. Weiter, die TF-DNA-Wechselwirkungen von eY1H, die Tests sehr reproduzierbar sind, da 90 % der Interaktionen erkannt sind positiv für alle vier Kolonien pro TF getestet, und 90 % der Interaktionen testen in einem unabhängigen Bildschirm des gleichen Hefe D...

Ein zentrales Problem im Bereich Biomedizin ist die Mechanismen Bestimmung jedes menschliche gen geregelt. Transkription ist der erste Schritt bei der Kontrolle der gen-Expression-Ebenen, und es wird durch Sätze von Transkriptionsfaktoren (TFs), die einzigartig für jedes Gen reguliert. Angesichts der Tatsache, dass Menschen für kodieren > 1.500 TFs1,2, Ermittlung des vollständigen Satzes von TFs, die der Tätigkeit des einzelnen Gens Steuern bleibt eine offene Herausforderung.
Zwei Arten von Methoden können verwendet werden, um TF-DNA-Wechselwirkungen Karte: TF-zentriert und DNA-zentrierten Methoden3 (Abbildung 1A). In TF-zentrierten Methoden ist eine TF von Interesse für die Bindung genomische DNA-Regionen oder seine DNA-Bindung Spezifität zu ermitteln sondiert. Diese Methoden umfassen Chromatin Immunopräzipitation (ChIP) gefolgt von Hochdurchsatz-Sequenzierung, Protein Bindung Microarrays und SELEX4,5,6. In DNA-zentrierten Methoden ist eine DNA-Sequenz des Interesses sondiert, um den Satz von TFs zu bestimmen, die an der DNA-Sequenz binden. Die am häufigsten angewandte solcher Methoden ist Hefe One-Hybrid (Y1H) Tests, in denen, die Interaktionen zwischen TFs und DNA-Regionen im Milieu der Nucleus Hefe mit Reporter Gene7,8,9getestet werden.
Y1H-Assays umfassen zwei Komponenten: als "DNA-Köder" (z.B., Promotoren, Enhancer, Schalldämpfer, etc.) und eine "TF-Beute," die Reporter-Gen Aktivierung9,10 (Abbildung 1 b) gezeigt werden kann. Der DNA-Köder wird geklont, stromaufwärts von zwei Reporter Gene (LacZ und HIS3) und beide DNA-bait::reporter-Konstrukte sind integriert Hefegenoms generieren chromatinized "DNA-Köder Stämme." Die TF-Beute, codiert in ein Plasmid, das einen TF verschmolzen mit der Aktivierungsdomäne (AD) der Hefe Gal4 TF ausdrückt wird in die DNA-Köder Sorte Fisch für TF-DNA-Wechselwirkungen eingeführt. Wenn die TF-Beute an die DNA-Köder-Sequenz bindet, wird die Anzeige in der TF-Beute vorhanden zur Aktivierung der beiden Reporter-Gene führen. Infolgedessen, können Zellen mit einem positiven Interaktion für Wachstum auf Tellern Histidin fehlt, als auch als kompetitiver Inhibitor, 3-Amino-1,2,4-Triazol (3-AT) die Überwindung ausgewählt und als blauen Kolonien im Beisein von X-gal visualisiert werden. Weil die potente Hefe Gal4 AD dient, Y1H Assays können Interaktionen mit transcriptional Aktivatoren sowie Repressoren erkennen. Darüber hinaus angesichts der Tatsache, dass TF-Beute aus einem starken Hefe-Promotor (ADH1) ausgedrückt werden, können Wechselwirkungen auch für TFs erkannt werden, die geringe endogene Expression Ebenen, die herausfordern, um von ChIP11,12zu erkennen.
Die meisten veröffentlichten Protokolle für die Durchführung von Y1H Assays basieren auf DNA-Köder Hefestämme TF-Beute einzuführen, durch die Umwandlung von gepoolter TF-Beute-Bibliotheken, gefolgt von Auswahl, Kolonie, die Kommissionierung und Sequenzierung den interagierenden TF identifizieren, oder durch Umwandlung einzelner klont8,9. Dies sind zeitraubende Protokolle, Beschränkung der Anzahl von DNA-Sequenzen, die pro Forscher getestet werden können. Eine jüngste Verbesserung der Y1H-Assays, genannt verstärkt Y1H (eY1H), die Screening-Durchsatz mit einer high-Density Arrays (HDA) Roboterplattform Hefestämme DNA-Köder mit einer Sammlung von Hefestämme jeweils mit dem Ausdruck einer anderen Paaren sprunghaft angestiegen TF-Beute10,13 (Abbildung 1). Diese Bildschirme beschäftigen ein 1.536 Kolonie Format erlaubt, die meisten menschlichen TFs in vervierfacht mit nur drei Platten zu testen. Weiter, angesichts der Tatsache, dass TF-DNA-Wechselwirkungen in gewissem Sinne paarweise getestet werden, ermöglicht dieser Ansatz für den Vergleich von Interaktionen zwischen DNA-Köder (z. B. zwei forensisches Einzel-Nukleotid-Varianten) und zwischen verschiedenen TFs oder TF Varianten11,12 ,14.
Mit eY1H-Assays, haben wir den größten menschlichen und Caenorhabditis Elegans DNA-zentrierten TF-DNA-Wechselwirkungen Netzwerke bis dato abgegrenzt. Insbesondere haben wir 2.230 Interaktionen zwischen 246 menschlichen Entwicklungs-Enhancer und 283 TFs12gekennzeichnet. Darüber hinaus haben wir eY1H Assays aufzudecken veränderten TF Bindung an 109 Einzel-Nukleotid forensisches Varianten zugeordnet Erbkrankheiten wie Entwicklungsstörungen Fehlbildungen, Krebs und neurologische Erkrankungen eingesetzt. Vor kurzem haben wir eY1H ein Netzwerk bestehend aus 21.714 Interaktionen zwischen 2.576 C. Elegans gen Promotoren und 366 TFs11abzugrenzen. Dieses Netzwerk wurde die funktionale Rolle der Dutzende von C. Elegans TFs aufzudecken.
Die Protokolle zum DNA-Köder Flecken zu generieren und die Ebenen der Reporter Hintergrundaktivitäten zu bewerten gewesen berichtet an anderer Stelle15,16,17. Hier beschreiben wir eine eY1H-Pipeline, die verwendet werden kann, menschlichen genomische DNA-Region gegen eine Reihe von 1.086 menschlichen TFs auf den Bildschirm. Sobald eine Hefe DNA-Köder Belastung entsteht und eine TF-Beute-Array wird auf die entsprechenden Platten entdeckt, kann das gesamte Protokoll innerhalb von zwei Wochen (Tabelle 1) durchgeführt werden. Noch wichtiger ist, kann das Protokoll parallelisiert werden, so dass ein einzelner Forscher 60 DNA-Köder-Sequenzen gleichzeitig Bildschirm kann. Um das Protokoll zu demonstrieren, haben wir die Veranstalter der beiden Zytokin-Gene CCL15 und IL17F überprüft. Darüber hinaus zeigen wir Ergebnisse aus gescheiterten Bildschirme zu veranschaulichen die Arten von Problemen, die auftreten können, bei der eY1H-Assays und wie sie zu beheben.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1195px;" width="1195">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">3-Amino-1,2,4-triazole (3AT) ~95 % TLC</td>
			<td style="width:223px;">Sigma</td>
			<td style="width:103px;">A8056-100G</td>
			<td style="width:315px;">Competitive inhibitor for products of HIS3 gene</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Adenine sulfate (hemisulfate), dihydrate</td>
			<td>US Biologicals</td>
			<td>A0865</td>
			<td>Required for proper yeast growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Agar High Gel Strength - Bacteriological grade</td>
			<td>American International Chemical</td>
			<td>AGHGUP</td>
			<td>Nutritive media for yeast growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ammonium Sulfate</td>
			<td>US Biologicals</td>
			<td>A1450</td>
			<td>Nitrogen source in synthetic yeast media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D+ Glucose Anhydrous</td>
			<td>US Biologicals</td>
			<td>G3050</td>
			<td>Required for yeast growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Drop-Out Mix minus His, Leu, Tryp and Uracil, adenine rich w/o yeast nitrogen base</td>
			<td>US Biologicals</td>
			<td>D9540-02</td>
			<td>Synthetic complete media required for yeast growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">edge Multiparameter pH Meter</td>
			<td style="width:223px;">Hanna Instruments</td>
			<td>HI2020-01</td>
			<td>To measure pH of selective media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Flat Toothpicks 750ct</td>
			<td style="width:223px;">Diamond</td>
			<td style="width:103px;"></td>
			<td>To streak yeasts on petridishes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">Glass Beads</td>
			<td style="width:223px;">Walter Stern</td>
			<td style="width:103px;">100C</td>
			<td>To spreak yeast when making lawns</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glycerol &#8805;99%</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>G9012-1L</td>
			<td>Required to make frozen yeast stocks</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L-Histidine</td>
			<td>US Biologicals</td>
			<td>H5100</td>
			<td>For yeast growth selection in selective media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L-Leucine</td>
			<td>US Biologicals</td>
			<td>L2020-05</td>
			<td>For yeast growth selection in selective media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L-Tryptophan</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T-0254</td>
			<td>For yeast growth selection in selective media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N-Dimethylformamide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>319937-1L</td>
			<td>To make X-gal solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Omnipense Elite</td>
			<td style="width:223px;">Wheaton</td>
			<td>W375030-A</td>
			<td>For dispensing accurate volumes of media into Singer plates</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Peptone, Bacteriological</td>
			<td>American International Chemical</td>
			<td>PEBAUP</td>
			<td>Protein source required for yeast growth</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Petri Dish, 150x15 mm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10753-950</td>
			<td>For growing yeast baits for screening</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">PlusPlates</td>
			<td style="width:223px;">Singer Instruments</td>
			<td style="width:103px;">PLU-003</td>
			<td>To make rectangular agar plates to use with Singer Robot</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">Precision Low Temperature BOD Refrigerated Incubator</td>
			<td style="width:223px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td>PR205745R</td>
			<td>To incubate yeast plates at constant temperature</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">RePads 1,536 short</td>
			<td style="width:223px;">Singer Instruments</td>
			<td style="width:103px;">REP-005</td>
			<td>To transfer the TF-prey array, mate yeast, and transfer yeast to diploid selection and readout plates</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">RePads 384 short</td>
			<td style="width:223px;">Singer Instruments</td>
			<td style="width:103px;">REP-004</td>
			<td>To transfer TF-prey array from 384 to 1,536 colony format</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">RePads 96 long</td>
			<td style="width:223px;">Singer Instruments</td>
			<td style="width:103px;">REP-001</td>
			<td>To transfer TF-prey array from glycerol stock to agar plate</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">RePads 96 short</td>
			<td style="width:223px;">Singer Instruments</td>
			<td style="width:103px;">REP-002</td>
			<td>To transfer TF-prey array from 96 to 384 colony format</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:555px;">Singer HDA RoToR robot</td>
			<td style="width:223px;">Singer Instruments</td>
			<td style="width:103px;"></td>
			<td>For transfering yeast in high-throughput manner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Hydroxide (Pellets/Certified ACS)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S318-1</td>
			<td>For adjusting pH of selective media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Phosphate dibasic heptahydrate</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>sc-203402C</td>
			<td>Required for LacZ reporter activity on X-gal&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Phosphate monobasic monohydrate</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>sc-202342B</td>
			<td>Required for LacZ reporter activity on X-gal&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Uracil</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>U0750-100G</td>
			<td>For yeast growth selection in selective media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">X-gal (5-Bromo-4-chloro-3-indoxyl-beta-Dgalactopyranoside)</td>
			<td>Gold Biotechnology</td>
			<td>X4281C100</td>
			<td>&#946;-galactosidase turns colorless X-gal blue to detect protein-DNA interaction</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Yeast Extract</td>
			<td>US Biologicals</td>
			<td>Y2010</td>
			<td>Nutritious medium for growth and propagation of yeast</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Yeast Nitrogen Base (powder) w/o AA, carbohydrate and w/o AS&#160;</td>
			<td>US Biologicals</td>
			<td>Y2030</td>
			<td>Required for vigorous yeast growth</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

enhanced yeast one-hybrid screens to identify transcription factor binding to human dna sequences

Die Sätze von Transkriptionsfaktoren (TFs), die jedem menschlichen Gens regulieren zu identifizieren, ist eine schwierige Aufgabe, die erfordert zahlreiche experimentelle und rechnerische Ansätze zu integrieren. Eine solche Methode ist die Hefe ein-Hybrid (Y1H) Assay, in welche, die Wechselwirkungen zwischen TFs und DNA-Regionen im Milieu der Nucleus Hefe mit Reporter-Gene getestet werden. Y1H-Assays umfassen zwei Komponenten: als "DNA-Köder" (z.B.., Promotoren, Enhancer, Schalldämpfer, etc.) und eine "TF-Beute," die auf Reporter Genaktivierung untersucht werden kann. Die meisten veröffentlichten Protokolle für die Durchführung von Y1H-Bildschirme basieren auf TF-Beute Bibliotheken oder Arrays in DNA-Köder Hefestämme zu verwandeln. Hier beschreiben wir eine Pipeline, verbesserte Y1H genannt (eY1H) Tests, wo TF-DNA-Wechselwirkungen verhört werden, bei der Paarung DNA-Köder-Stämme mit einer angeordneten Sammlung von TF-Beute Stämme mit einem high-Density-Array (HDA) Roboter-Plattform, mit der Vorführung in einem 1.536 Kolonie-Format. Dies ermöglicht eine drastische Zunahme der Durchsatz (60 DNA-Köder-Sequenzen gegen > 1.000 TFs dauert zwei Wochen pro Forscher) und Reproduzierbarkeit. Wir illustrieren die verschiedenen Arten von erwarteten Ergebnissen von Tests menschlichen Promotorsequenzen gegen eine Reihe von 1.086 menschlichen TFs, sowie Beispiele für Probleme, die während der Bildschirme und wie man sie beheben können.

Drei wesentliche Faktoren berücksichtigt werden, wenn Analyse ergibt sich aus eY1H Assays: Reporter Hintergrundaktivität des DNA-Köder-Stammes, die Stärke der Reporter Aktivität entsprechend TF-DNA-Wechselwirkungen und die Anzahl der positiven Kolonien. Der Reporter Hintergrundaktivität (d. h. Autoactivity) der DNA-Köder Belastung bezieht sich auf das Wachstum und die Farbe der Hefe Kolonien auf der Platte auslesen, auch in Abwesenheit des TF-Beute. Im Idealfall nicht Autoactive Stämme zeigen eine weiße oder hel...

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

Hier präsentieren wir Ihnen eine erweiterte Hefe One-Hybrid screening Protokoll um den Transkriptionsfaktoren (TFs) zu identifizieren, die an einer menschlichen DNA-Region of Interest binden können. Diese Methode nutzt eine Hochdurchsatz-Screening-Pipeline, die die Bindung von Verhören kann > 1.000 TFs in einem einzigen Experiment.

Verbesserte Hefe One-Hybrid Screens, Transkriptionsfaktor Bindung an menschliche DNA-Sequenzen zu identifizieren

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

Das Ziel verbesserter Hefe-Ein-Hybrid-Assays ist die Identifizierung der Transkriptionsfaktoren, die an eine DNA-Sequenz von Interesse binden. Der Vorteil dieser Technik ist, dass verbesserte Hefe-Ein-Hybrid-Assays mehr als 1000 Transkriptionsfaktoren in einem einzigen Experiment bewerten können. Umgekehrt wertet die Chromatin-Immunpräzipitation jeweils nur einen Transkriptionsfaktor aus.Diese Methode stellt ein Schlüsselinstrument für die funktionelle Genomik dar, um das Repertoire an Transkriptionsfaktoren zu identifizieren, die an Genpromotoren und Enhancer binden, und um veränderte Transkriptionsfaktoren zu identifizieren, die an nicht-kodierende Varianten binden. Demonstrieren datär das Verfahren wird Dr.Xing Liu ein Postdoc aus meinem Labor sein. Die Hefeglycerin-Stockplatten mit dem TF-Beutearray auf Eis auftauen.Setzen Sie die Hefe mit einer 12-Kanal-Pipette wieder auf und fahren Sie innerhalb von 1 bis 3 Minuten mit dem nächsten Schritt fort. Um die Hefe in Sc minus Tryptophan rechteckige Platten zu erkennen, verwenden Sie einen High-Density-Array-Roboter, um Multiwell 96 Platten als Quelle, 96 Agar-Platten als Ziel und 96 lange Pin-Pads auszuwählen. Pinpads sind nicht wiederverwendbar und sollten verworfen werden.Wählen Sie das Spot Many-Programm, um zwei Kopien pro 96 Well-Platte zu machen. Verwenden Sie die Recycling- oder Wiederaufsuchungsoptionen nicht, um eine Rückkontamination der gefrorenen Bestände zu vermeiden. Wählen Sie außerdem die Option zum Auf- und Abwirbeln in der Quelle aus, um die Hefe zu mischen.Befolgen Sie die Anweisungen, wo und wann die Platten zu platzieren und lassen Sie den Roboter die Hefe in Sc minus Tryptophan rechteckige Platten zu erkennen. Sack das gefleckte Array und bebrüten es Agar Seite bis bei 30 Grad Celsius für 2 bis 3 Tage. Um 384 Kolonie-Arrays in Sc minus Tryptophan rechteckigen Platten zu generieren, wählen Sie 96 Agar-Platten als Quelle, 384 Agar-Platte als Ziel und 96 kurze Pin-Pads.Wählen Sie dann das 1:4-Array-Einzelquellprogramm aus. Auf diese Weise werden vier 96 Kolonieplatten zu einer 384 Kolonieplatte zusammengefasst. Verwenden Sie nicht die Recycling- oder Wiederaufsuchoptionen, um Eine Kontamination zwischen verschiedenen Platten zu vermeiden.Sack die Teller und bebrüten die gefleckte 384 Kolonie Array Agar Seite bis bei 30 Grad Celsius für 2 Tage. Um 1536 Kolonie-Arrays in Sc minus Tryptophan rechteckigen Platten zu generieren, wählen Sie 384 Agar-Platten als Quelle, die 1536 Agar-Platten als Ziel und 384 kurze Pin-Pads. Wählen Sie dann das 1:4-Assay-Einzel-Quellprogramm aus.Das Ziel ist es, jede Kolonie in vier Kolonien zu kopieren, um Vierbeiner zu erhalten. Verwenden Sie die Recycling- und Wiederholungsoptionen, da dies das Kopieren jeder Kolonie 4 Mal beinhaltet. Folgen Sie den Anweisungen des Roboters und lassen Sie den Roboter die Hefe in die Platten vor dem Absacken und Inkubieren der gefleckten 1536 Kolonie Array Agar Seite bis zu 30 Grad Celsius für 3 Tage zu erkennen.Um das Kolonie-Array von 1536 in Sc minus Tryptophan-Rechteckplatten zu verstärken, wählen Sie 1536 Agarplatten als Quelle, 1536 Agarplatten als Ziel und 1536 kurze Pin-Pads. Wählen Sie das Programm "Viele replizieren", um 3 bis 4 Kopien zu replizieren. Verwenden Sie die Option "Recycling und Erneutbesuch", aber werfen Sie das Pad heraus, wenn Sie zu einer anderen Platte des Arrays wechseln, um Kreuzkontaminationen zu vermeiden.Erlauben Sie dem Roboter, das 1536 Kolonie-Array in Sc minus Tryptophan rechteckige Platten zu verstärken. Schließlich packen Sie die Teller und inkubieren Sie die gefleckte 1536 Kolonie Array Agar Seite bis bei 30 Grad Celsius für 3 Tage für die Paarung Schritte zu verwenden. Um die DNA-Köder-Rasen für die Paarung vorzubereiten, erkennen Sie die DNA-Hefeköderstämme auf einem Sc minus Uracil und Histidin-Platte und wachsen für 3 Tage bei 30 Grad Celsius.Die Hefe mit einem sterilen Zahnstocher in einen 15 Zentimeter großen Sc minus Uracil und seine Tidinplatte einstreichen lassen, so dass jede Platte 12 bis 16 verschiedene Sorten anpasst. Bebrüte die Platte eines Tages bei 30 Grad Celsius. Am nächsten Tag, streifen Sie die Hefe in eine 15 Zentimeter Sc minus Uracil und Histidin Platte mit einem sterilen Zahnstocher, so dass jede Platte passt 4 verschiedene Stämme.Bebrüte die Platte für einen Tag bei 30 Grad Celsius. Nach der Inkubation, kratzen Sie die Hefe mit einem sterilen Zahnstocher, um sicherzustellen, dass kein Agar kratzen. Fügen Sie die Hefe in eine 1,5 Milliliter Tube mit 500 Mikroliter sterilem Wasser.Fügen Sie nun 10 bis 15 sterile Glasperlen und die Hefesuspension auf eine yAPD rechteckige Platte. Schütteln Sie gründlich in alle Richtungen für eine Minute, um sicherzustellen, dass die Hefe über die Platte verteilt ist. Umkehren Sie die Platte sofort, und tippen Sie, so dass die Perlen auf den Deckel gehen.Entfernen und recyceln Sie die Perlen. Sack die Teller und bebrüten sie Agar Seite nach unten für 1 bis 2 Tage bei 30 Grad Celsius. Fahren Sie dann mit dem Paarungsschritt fort.Um die Hefe-DNA-Köder und TF-Array-Stämme zu paaren, übertragen Sie das TF-Array mit dem Roboter auf eine rechteckige YAPD-Platte. Wählen Sie die 1536 Agar-Platte als Quelle und Ziel und das kurze Pin-Pad 1536 aus. Wählen Sie das Programm Viele replizieren aus.Wählen Sie 4 Quellplatten und die Recycling- und Revisit-Optionen aus. Jede TF-Arrayplatte kann verwendet werden, um 3 bis 4 YAPD-Platten zu übertragen. Die TF-Arrayplatten, die zur Paarung verwendet werden, müssen 2 bis 3 Tage alt sein, aber nicht mehr, da die Paarung ineffizient sein kann.Um den Rasen eines DNA-Köderstamms auf die YAPD-Platten zu übertragen, die bereits das TF-Array enthalten, wählen Sie die 1536 Agar-Platte als Quelle und Ziel und das 1536 kurze Pinpad aus. Wählen Sie das Programm Viele replizieren aus. Verwenden Sie einen zufälligen Offset in der Quelle mit einem Radius von etwa 0,6 Millimetern, um zu vermeiden, dass Hefe von derselben Stelle genommen wird, und wählen Sie Mix on Target aus, um den Kontakt zwischen Hefestämmen zu erleichtern.Verwenden Sie den Rasen mit den DNA-Köderstämmen als Quelle und die YAPD-Platten, die das gefleckte TF-Array enthalten, als Ziel, bevor Sie die Platten einsacken und sie einen Tag lang bei 30 Grad Celsius auf der Agarseite bebrüten. Für die Auswahl der diploiden Hefe wählen Sie die 1536 Agar-Platte als Quelle und ziel, und wählen Sie das 1536 kurze Pin-Pad. Wählen Sie das Replikationsprogramm aus.Wählen Sie Mix auf Quelle und auf Ziel. Erlauben Sie dem Roboter, die gepaarte Hefe von den YAPD-Platten auf die Sc minus uracil und Tryptophan-Platten zu übertragen, bevor er die Platten absackt und sie 2 bis 3 Tage lang bei 30 Grad Celsius auf der Agarseite bebrütet. Wählen Sie nun die 1536 Agarplatten als Quelle und Ziel und das 1536 kurze Pinpad aus.Wählen Sie das Replikationsprogramm aus. Übertragen Sie die diploide Hefe von den Sc minus uracil und Tryptophan Platten auf die auslesenrechteckigen 3-AT und X-gal enthaltenplatten mit dem Roboter. Sack die Teller und bebrüten sie Agar Seite bis bei 30 Grad Celsius für bis zu 7 Tage.Für DNA-Köderstämme mit hoher Hintergrund-Reporteraktivität, fotografieren Sie an den Tagen 2, 3 und 4. Ansonsten fotografieren Sie an den Tagen 4 und 7. Bewahren Sie die TF-Arrayplatten bei Raumtemperatur auf und kopieren Sie sie nach 7 Tagen erneut für eine neue Screening-Runde.Um die Art der Ergebnisse zu veranschaulichen, die mit verbesserten Ein-Hybrid-Assays für Hefe erzielt werden können, wurden die Promotorregionen der Gene CCL15 und IL17F mit einer Reihe von 1086 menschlichen TFs abgeschirmt. Der CCL15-Promotor ist ein Beispiel für einen nicht-autoaktiven DNA-Köder, bei dem Wechselwirkungen, auch schwache, leicht erkannt werden können. Der IL17F-Promoter ist ein Beispiel für einen autoaktiven DNA-Köder mit ungleichmäßiger Hintergrundreporteraktivität, bei dem einige Interaktionen nachgewiesen werden können, während bei mehreren TFs ungewiss ist, ob die Reporteraktivität höher als der Hintergrund ist.Es gibt mehrere Probleme, die auftreten können, wenn verbesserte Hefe-Ein-Hybrid-Assays durchführen. In diesem Fall sind Kolonien zu klein und konnten nicht übertragen werden. In der Regel weisen etwa 95 % der TF-Beutekolonien ein normales Wachstum auf.In diesem Beispiel gibt es kein Hefewachstum in einem Teil der Platte. Dieses Problem hängt in der Regel mit einem Fehler im Paarungsschritt zusammen, wenn das 1536-Pinpad keinen Kontakt mit der Hefe im DNA-Köder-Stammrasen, im TF-Array oder in der Steckplatte herstellen kann. In diesen beiden Beispielen werden keine Interaktionen erkannt.Dieses Problem hängt oft mit unbeabsichtigten inaktivierenden Mutationen in den Reportergenen, insbesondere LacZ, oder mit zu hoher Autoaktivität zusammen, die Wechselwirkungen maskiert. In diesem Fall zeigt die Platte zufällige blaue Flecken, die oft mit bakteriellen Verunreinigungen zusammenhängen. Das Wichtigste ist die richtige Plattenvorbereitung.Stellen Sie sicher, dass alle Komponenten hinzugefügt werden und dass die Agarhöhe einheitlich ist, da alle nachfolgenden Schritte davon abhängen. Obwohl die meisten Reagenzien nicht gefährlich sind, ist es wichtig, jederzeit Handschuhe zu tragen, um eine Kontamination der Proben und Platten zu vermeiden. Wie bei jedem DNA-Bindungstest ist es wichtig, die identifizierten Wechselwirkungen mit funktionellen Assays wie Reporter-Assays, Transkriptionsfaktor-Knockdown oder Knockout zu validieren, gefolgt von der Messung der Expression des Zielgens.Diese Methode ermöglichte die Identifizierung von Transkriptionsfaktoren, die Gene regulieren, die an bestimmten biologischen Prozessen beteiligt sind, sowie Transkriptionsfaktoren mit alternativer Bindung an nicht-kodierende krankheitsassoziierte Varianten.

Research

JoVE Journal

Genetics

Methyl-binding DNA capture Sequencing for Patient Tissues

Methyl-bindende DNA-Capture-Sequenzierung für Patientengewebe

Methylation is one of the essential epigenetic modifications to the DNA, which is responsible for the precise regulation of genes required for stable ...

Forschung

Genetik

Analysis of Cap-binding Proteins in Human Cells Exposed to Physiological Oxygen Conditions

Analyse von Cap-bindende Proteine ​​in menschlichen Zellen zu Physiologische Sauerstoffbedingungen ausgesetzt

Translational control is a focal point of gene regulation, especially during periods of cellular stress. Cap-dependent translation via the eIF4F complex ...

Real-time Analysis of Transcription Factor Binding, Transcription, Translation, and Turnover to Display Global Events During Cellular Activation

Echtzeit-Analyse des Transkriptionsfaktors verbindlich, Transkription, Übersetzung und Umsatz, globale Ereignisse während der zellulären Aktivierung anzuzeigen

Upon activation, cells rapidly change their functional programs and, thereby, their gene expression profile. Massive changes in gene expression occur, for ...

RNA Pull-down Procedure to Identify RNA Targets of a Long Non-coding RNA

RNA-Pulldown-Verfahren, RNA-Ziele eine lange nicht-kodierende RNA zu identifizieren

Long non-coding RNA (lncRNA), which are sequences of more than 200 nucleotides without a defined reading frame, belong to the regulatory non-coding ...

Gene-targeted Random Mutagenesis to Select Heterochromatin-destabilizing Proteasome Mutants in Fission Yeast

Gen gezielt Random Mutagenesis Heterochromatin destabilisieren Proteasom Mutanten in Spalthefe auswählen

Random mutagenesis of a target gene is commonly used to identify mutations that yield the desired phenotype. Of the methods that may be used to achieve ...

Informatic Analysis of Sequence Data from Batch Yeast 2-Hybrid Screens

Informatischen Analyse von Sequenzdaten von Batch-Hefe-2-Hybrid-Bildschirme

We have adapted the yeast 2-hybrid assay to simultaneously uncover dozens of transient and static protein interactions within a single screen utilizing ...

Determining 3'-Termini and Sequences of Nascent Single-Stranded Viral DNA Molecules during HIV-1 Reverse Transcription in Infected Cells

Bestimmende 3'-Termini und Sequenzen der im Entstehen begriffenen einsträngige virale DNA-Moleküle während HIV-1 Reverse Transkription in infizierten Zellen

Monitoring of nucleic acid intermediates during virus replication provides insights into the effects and mechanisms of action of antiviral compounds and ...

Exploring Sequence Space to Identify Binding Sites for Regulatory RNA-Binding Proteins

Erkundung des Sequenzraums zur Identifizierung von Bindungsstellen für regulatorische RNA-bindende Proteine

Gene regulation plays an important role in all cells. Transcriptional, post-transcriptional (or RNA processing), translational, and post-translational ...

In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster

In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster

In Vivo Forward Genetic Screen zur Identifizierung neuartiger neuroprotektive gene in Drosophila melanogaster

There is much to understand about the onset and progression of neurodegenerative diseases, including the underlying genes responsible. Forward genetic ...

Pooled CRISPR-Based Genetic Screens in Mammalian Cells

Gepoolte CRISPR-basierte genetische Screens in Säugetierzellen

Genome editing using the CRISPR-Cas system has vastly advanced the ability to precisely edit the genomes of various organisms. In the context of mammalian ...