Синтетический генетический массив

Анализ синтетического генетического массива ( SGA ) — это высокопроизводительный метод исследования синтетических смертельных и синтетических больных генетических взаимодействий ( SSL ). ^[1] SGA позволяет систематически создавать двойные мутанты, используя комбинацию методов рекомбинантной генетики , этапов спаривания и отбора. Используя методологию SGA, мутант с делецией гена запроса можно скрестить с набором делеций всего генома, чтобы идентифицировать любые взаимодействия SSL , получая функциональную информацию о гене запроса и генах, с которыми он взаимодействует. Крупномасштабное применение SGA, в котором ~130 генов запроса были скрещены с набором из ~5000 жизнеспособных делеционных мутантов в дрожжах, выявило генетическую сеть, содержащую ~1000 генов и ~4000 SSL-взаимодействий. ^[2] Результаты этого исследования показали, что гены со схожими функциями имеют тенденцию взаимодействовать друг с другом, а гены со схожими паттернами генетических взаимодействий часто кодируют продукты, которые имеют тенденцию работать по одному и тому же пути или комплексу. Анализ синтетического генетического массива изначально был разработан с использованием модельного организма S. cerevisiae . С тех пор этот метод был расширен и теперь охватывает 30% генома S. cerevisiae . ^[3] С тех пор была разработана методология, позволяющая проводить анализ SGA в S.pombe. ^[4]^[5] и кишечная палочка . ^[6]^[7]

Фон

Анализ синтетического генетического массива был первоначально разработан Тонгом и соавт. ^[1] в 2001 году и с тех пор используется многими группами, работающими в широком спектре биомедицинских областей. SGA использует полный набор геномов дрожжей, созданный в рамках проекта удаления генома дрожжей. ^[8]

Процедура

Анализ синтетических генетических массивов обычно проводится с использованием массивов колоний на чашках Петри стандартной плотности (96, 384, 768, 1536). Для проведения SGA-анализа в S.cerevisiae делецию запрашиваемого гена систематически скрещивают с массивом делеционных мутантов (DMA), содержащим каждую жизнеспособную нокаутную ORF дрожжевого генома (в настоящее время 4786 штаммов). ^[9] Полученные диплоиды затем спорулируют путем переноса в среду, содержащую восстановленный азот. Затем гаплоидное . потомство подвергается серии селекционных посевок и инкубаций для отбора двойных мутантов Двойные мутанты проверяются на SSL-взаимодействия визуально или с использованием программного обеспечения для визуализации путем оценки размера полученных колоний.

Робототехника

Из-за большого количества точных этапов репликации в анализе SGA для выполнения манипуляций с колониями широко используются роботы. Существует несколько систем, специально разработанных для анализа SGA, которые значительно сокращают время анализа гена запроса. Обычно они имеют ряд штифтов, которые используются для переноса клеток на планшеты и обратно, при этом в одной системе используются одноразовые подушечки штифтов для исключения циклов промывания. Компьютерные программы можно использовать для анализа размеров колоний по изображениям чашек, что позволяет автоматизировать оценку SGA и химико-генетическое профилирование.

Шаги по созданию системы полногеномного генетического скрининга с высоким содержанием дрожжей (дорожная карта SGA)

Существует шесть основных компонентов:

Коллекция мутантов
Материал и инструменты для борьбы с мутантами
Система анализа изображений
Автоматическая система количественного анализа и подсчета баллов
Подходы к подтверждению
Инструменты анализа данных

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Тонг, AHY; Евангелиста, М.; Парсонс, AB; Сюй, Х.; Бадер, Грузия; Паже, Н.; Робинсон, М.; Рагибизаде, С.; Хог, CW; Басси, Х.; Эндрюс, Б.; Тайерс, М.; Бун, К. (2001). «Систематический генетический анализ с использованием упорядоченных массивов мутантов с делецией дрожжей». Наука . 294 (5550): 2364–2368. Бибкод : 2001Sci...294.2364T . дои : 10.1126/science.1065810 . ПМИД 11743205 . S2CID 6505287 .
^ Тонг, AHY; Лесаж, Г.; Бадер, Грузия; Дин, Х.; Сюй, Х.; Синь, Х.; Янг, Дж.; Берриз, Г.Ф.; Брост, РЛ; Чанг, М.; Чен, Ю.; Ченг, X.; Чуа, Г.; Фризен, Х.; Гольдберг, Д.С.; Хейнс, Дж.; Хамфрис, К.; Он, Г.; Хусейн, С.; Ке, Л.; Кроган, Н.; Ли, З.; Левинсон, Дж. Н.; Лу, Х.; Менар, П.; Муньяна, К.; Парсонс, AB; Райан, О.; Тоникян Р.; Робертс, Т. (2004). «Глобальное картирование сети генетического взаимодействия дрожжей». Наука . 303 (5659): 808–813. Бибкод : 2004Sci...303..808T . дои : 10.1126/science.1091317 . PMID 14764870 . S2CID 11465508 .
^ Костанцо, М.; Барышникова А.; Беллей, Дж.; Ким, Ю.; Спир, Эд; Севьер, CS; Дин, Х.; Кох, JLY; Туфиги, К.; Мостафави, С.; Принц, Дж.; Сент-Нет, РП; Вандерслуис, Б.; Махневич Т.; Визеакумар, Ф.Дж.; Ализаде, С.; Бахр, С.; Брост, Р.Л.; Чен, Ю.; Карман, М.; Дешпанде, Р.; Ли, З.; Лин, З.-Ю.; Лян, В.; Марбак, М.; Поу, Дж.; Сент-Луис, Би-Джей; Шутерики, Э.; Тонг, AHY; Ван Дайк, Н. (2010). «Генетический ландшафт клетки» . Наука . 327 (5964): 425–431. Бибкод : 2010Sci...327..425C . дои : 10.1126/science.1180823 . ПМК 5600254 . ПМИД 20093466 .
^ Рогуев А.; Вирен, М.; Вайсман, Дж. С.; Кроган, Нью-Джерси (2007). «Высокопроизводительное картирование генетических взаимодействий в делящихся дрожжах Schizosaccharomyces pombe». Природные методы . 4 (10): 861–866. дои : 10.1038/nmeth1098 . ПМИД 17893680 . S2CID 21870145 .
^ Диксон, С.Дж.; Федишин Ю.; Кох, JLY; Прасад, ТСК; Чахван, К.; Чуа, Г.; Туфиги, К.; Барышникова А.; Хейлс, Дж.; Хо, К.-Л.; Ким, Д.-У.; Парк, Х.-О.; Майерс, CL; Панди, А.; Дюрошер, Д.; Эндрюс, Би Джей; Бун, К. (2008). «Значительное сохранение синтетических летальных генетических сетей взаимодействия между отдаленно родственными эукариотами» . Труды Национальной академии наук . 105 (43): 16653–16658. Бибкод : 2008PNAS..10516653D . дои : 10.1073/pnas.0806261105 . ПМЦ 2575475 . ПМИД 18931302 .
^ Типас, А.; Николс, Р.Дж.; Сигеле, Д.А.; Шейлс, М.; Коллинз, СР; Лим, Б.; Браберг, Х.; Ямамото, Н.; Такеучи, Р.; Ваннер, БЛ; Мори, Х.; Вайсман, Дж. С.; Кроган, Нью-Джерси; Гросс, Калифорния (2008). «Высокопроизводительный количественный анализ генетических взаимодействий в E. Coli» . Природные методы . 5 (9): 781–787. дои : 10.1038/nmeth.1240 . ПМК 2700713 . ПМИД 19160513 .
^ Батленд, Г.; Бабу, М.; Диас-Мехиа, Джей-Джей; Богдана Ф.; Фанс, С.; Голд, Б.; Янг, В.; Ли, Дж.; Гагаринова А.Г.; Погутс, О.; Мори, Х.; Ваннер, БЛ; Ло, Х.; Васневский, Дж.; Христополус, К.; Али, М.; Венн, П.; Сафави-Наини, А.; Сурур, Н.; Кэрон, С.; Чой, JY; Лейгль, Л.; Назарянс-Армавил, А.; Дешпанде, А.; Джо, С.; Даценко К.А.; Ямамото, Н.; Эндрюс, Би Джей; Бун, К.; Дин, Х. (2008). «ESGA: анализ синтетического генетического массива E. Coli». Природные методы . 5 (9): 789–795. дои : 10.1038/nmeth.1239 . ПМИД 18677321 . S2CID 205418664 .
^ « сахаромицетов Проект удаления генома » .
^ «Штаммы, нокаутирующие дрожжи» . Открытые биосистемы . Архивировано из оригинала 19 ноября 2011 года.

[H._Tong_2001-1] Jump up to: ^а ^б Тонг, AHY; Евангелиста, М.; Парсонс, AB; Сюй, Х.; Бадер, Грузия; Паже, Н.; Робинсон, М.; Рагибизаде, С.; Хог, CW; Басси, Х.; Эндрюс, Б.; Тайерс, М.; Бун, К. (2001). «Систематический генетический анализ с использованием упорядоченных массивов мутантов с делецией дрожжей». Наука . 294 (5550): 2364–2368. Бибкод : 2001Sci...294.2364T . дои : 10.1126/science.1065810 . ПМИД 11743205 . S2CID 6505287 .

[2] Тонг, AHY; Лесаж, Г.; Бадер, Грузия; Дин, Х.; Сюй, Х.; Синь, Х.; Янг, Дж.; Берриз, Г.Ф.; Брост, РЛ; Чанг, М.; Чен, Ю.; Ченг, X.; Чуа, Г.; Фризен, Х.; Гольдберг, Д.С.; Хейнс, Дж.; Хамфрис, К.; Он, Г.; Хусейн, С.; Ке, Л.; Кроган, Н.; Ли, З.; Левинсон, Дж. Н.; Лу, Х.; Менар, П.; Муньяна, К.; Парсонс, AB; Райан, О.; Тоникян Р.; Робертс, Т. (2004). «Глобальное картирование сети генетического взаимодействия дрожжей». Наука . 303 (5659): 808–813. Бибкод : 2004Sci...303..808T . дои : 10.1126/science.1091317 . PMID 14764870 . S2CID 11465508 .

[3] Костанцо, М.; Барышникова А.; Беллей, Дж.; Ким, Ю.; Спир, Эд; Севьер, CS; Дин, Х.; Кох, JLY; Туфиги, К.; Мостафави, С.; Принц, Дж.; Сент-Нет, РП; Вандерслуис, Б.; Махневич Т.; Визеакумар, Ф.Дж.; Ализаде, С.; Бахр, С.; Брост, Р.Л.; Чен, Ю.; Карман, М.; Дешпанде, Р.; Ли, З.; Лин, З.-Ю.; Лян, В.; Марбак, М.; Поу, Дж.; Сент-Луис, Би-Джей; Шутерики, Э.; Тонг, AHY; Ван Дайк, Н. (2010). «Генетический ландшафт клетки» . Наука . 327 (5964): 425–431. Бибкод : 2010Sci...327..425C . дои : 10.1126/science.1180823 . ПМК 5600254 . ПМИД 20093466 .

[4] Рогуев А.; Вирен, М.; Вайсман, Дж. С.; Кроган, Нью-Джерси (2007). «Высокопроизводительное картирование генетических взаимодействий в делящихся дрожжах Schizosaccharomyces pombe». Природные методы . 4 (10): 861–866. дои : 10.1038/nmeth1098 . ПМИД 17893680 . S2CID 21870145 .

[5] Диксон, С.Дж.; Федишин Ю.; Кох, JLY; Прасад, ТСК; Чахван, К.; Чуа, Г.; Туфиги, К.; Барышникова А.; Хейлс, Дж.; Хо, К.-Л.; Ким, Д.-У.; Парк, Х.-О.; Майерс, CL; Панди, А.; Дюрошер, Д.; Эндрюс, Би Джей; Бун, К. (2008). «Значительное сохранение синтетических летальных генетических сетей взаимодействия между отдаленно родственными эукариотами» . Труды Национальной академии наук . 105 (43): 16653–16658. Бибкод : 2008PNAS..10516653D . дои : 10.1073/pnas.0806261105 . ПМЦ 2575475 . ПМИД 18931302 .

[6] Типас, А.; Николс, Р.Дж.; Сигеле, Д.А.; Шейлс, М.; Коллинз, СР; Лим, Б.; Браберг, Х.; Ямамото, Н.; Такеучи, Р.; Ваннер, БЛ; Мори, Х.; Вайсман, Дж. С.; Кроган, Нью-Джерси; Гросс, Калифорния (2008). «Высокопроизводительный количественный анализ генетических взаимодействий в E. Coli» . Природные методы . 5 (9): 781–787. дои : 10.1038/nmeth.1240 . ПМК 2700713 . ПМИД 19160513 .

[7] Батленд, Г.; Бабу, М.; Диас-Мехиа, Джей-Джей; Богдана Ф.; Фанс, С.; Голд, Б.; Янг, В.; Ли, Дж.; Гагаринова А.Г.; Погутс, О.; Мори, Х.; Ваннер, БЛ; Ло, Х.; Васневский, Дж.; Христополус, К.; Али, М.; Венн, П.; Сафави-Наини, А.; Сурур, Н.; Кэрон, С.; Чой, JY; Лейгль, Л.; Назарянс-Армавил, А.; Дешпанде, А.; Джо, С.; Даценко К.А.; Ямамото, Н.; Эндрюс, Би Джей; Бун, К.; Дин, Х. (2008). «ESGA: анализ синтетического генетического массива E. Coli». Природные методы . 5 (9): 789–795. дои : 10.1038/nmeth.1239 . ПМИД 18677321 . S2CID 205418664 .

[8] « сахаромицетов Проект удаления генома » .

[9] «Штаммы, нокаутирующие дрожжи» . Открытые биосистемы . Архивировано из оригинала 19 ноября 2011 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]