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Matriz genética sintética

El análisis de matriz genética sintética ( SGA ) es una técnica de alto rendimiento para explorar interacciones genéticas sintéticas letales y sintéticas enfermas ( SSL ). [1] SGA permite la construcción sistemática de mutantes dobles utilizando una combinación de técnicas genéticas recombinantes , pasos de apareamiento y selección. Utilizando la metodología SGA, se puede cruzar un mutante de eliminación del gen de consulta con un conjunto de eliminación de genoma completo para identificar cualquier interacción SSL , lo que produce información funcional del gen de consulta y los genes con los que interactúa. Una aplicación a gran escala de SGA en la que se cruzaron ~130 genes de consulta con el conjunto de ~5000 mutantes de deleción viables en levadura reveló una red genética que contiene ~1000 genes y ~4000 interacciones SSL. [2] Los resultados de este estudio mostraron que los genes con funciones similares tienden a interactuar entre sí y los genes con patrones similares de interacciones genéticas a menudo codifican productos que tienden a funcionar en la misma vía o complejo. El análisis de matrices genéticas sintéticas se desarrolló inicialmente utilizando el organismo modelo S. cerevisiae . Desde entonces, este método se ha ampliado hasta cubrir el 30% del genoma de S. cerevisiae . [3] Desde entonces se ha desarrollado una metodología para permitir el análisis SGA en S.pombe [4] [5] y E. coli . [6] [7]

Levadura en matriz que muestra interacciones letales sintéticas. Las interacciones letales sintéticas son aquellos pares de colonias con crecimiento reducido o nulo.

Fondo

El análisis de matrices genéticas sintéticas fue desarrollado inicialmente por Tong et al. [1] en 2001 y desde entonces ha sido utilizado por muchos grupos que trabajan en una amplia gama de campos biomédicos. SGA utiliza todo el conjunto de eliminación del genoma de levadura creado por el proyecto de eliminación del genoma de levadura. [8]

Procedimiento

El análisis de matrices genéticas sintéticas generalmente se realiza utilizando matrices de colonias en placas de petriplacas con densidades estándar (96, 384, 768, 1536). Para realizar un análisis SGA en S.cerevisiae , la eliminación del gen de consulta se cruza sistemáticamente con una matriz de mutantes de eliminación (DMA) que contiene todos los ORF knockout viables del genoma de la levadura (actualmente 4786 cepas). [9] Los diploides resultantes luego se esporulan transfiriéndolos a un medio que contiene nitrógeno reducido. Luego, la progenie haploide se somete a una serie de placas de selección e incubaciones para seleccionar mutantes dobles. Los mutantes dobles se analizan visualmente para detectar interacciones SSL o mediante software de imágenes evaluando el tamaño de las colonias resultantes.

Replicación de colonias de levadura durante el análisis SGA utilizando un robot de fijación

Robótica

Debido a la gran cantidad de pasos de replicación precisos en el análisis SGA, se utilizan ampliamente robots para realizar manipulaciones de colonias. Existen algunos sistemas diseñados específicamente para el análisis SGA, que reducen considerablemente el tiempo para analizar un gen de consulta. Generalmente, estos tienen una serie de pasadores que se utilizan para transferir células hacia y desde las placas, y un sistema utiliza almohadillas de pasadores desechables para eliminar los ciclos de lavado. Se pueden utilizar programas informáticos para analizar el tamaño de las colonias a partir de imágenes de las placas, automatizando así la puntuación SGA y el perfil químico-genético.

Pasos para un sistema de detección genética de todo el genoma con alto contenido de levadura (mapa de ruta SGA)

Hay seis componentes principales:

  1. colección mutante
  2. Material y herramientas para el manejo de los mutantes.
  3. Sistema de análisis de imágenes
  4. Sistema automático de cuantificación y puntuación.
  5. Enfoques de confirmación
  6. Herramientas de análisis de datos

Ver también

Referencias

  1. ^ ab Tong, AHY; Evangelista, M.; Parsons, AB; Xu, H.; Bader, GD; Pagé, N.; Robinson, M.; Raghibizadeh, S.; Hogue, CW; Bussey, H.; Andrews, B.; Tyers, M.; Boone, C. (2001). "Análisis genético sistemático con matrices ordenadas de mutantes por deleción de levadura". Ciencia . 294 (5550): 2364–2368. Código Bib : 2001 Ciencia... 294.2364T. doi : 10.1126/ciencia.1065810. PMID  11743205. S2CID  6505287.
  2. ^ Pinzas, AHY; Lesage, G.; Bader, GD; Ding, H.; Xu, H.; Xin, X.; Joven, J.; Bérriz, GF; Brost, RL; Chang, M.; Chen, Y.; Cheng, X.; Chua, G.; Friesen, H.; Goldberg, DS; Haynes, J.; Humphries, C.; Él, G.; Hussein, S.; Ke, L.; Krogan, N.; Li, Z.; Levinson, JN; Lu, H.; Ménard, P.; Munyana, C.; Parsons, AB; Ryan, O.; Tonikian, R.; Roberts, T. (2004). "Mapeo global de la red de interacción genética de levaduras". Ciencia . 303 (5659): 808–813. Código Bib : 2004 Ciencia... 303.. 808T. doi : 10.1126/ciencia.1091317. PMID  14764870. S2CID  11465508.
  3. ^ Costanzo, M.; Baryshnikova, A.; Bellay, J.; Kim, Y.; Lanza, ED; Sevier, CS; Ding, H.; Koh, JLY; Toufighi, K.; Mostafavi, S.; Prinz, J.; San Onge, RP; Vandersluis, B.; Makhnevych, T.; Vizeacumar, FJ; Alizadeh, S.; Bahr, S.; Brost, RL; Chen, Y.; Cokol, M.; Deshpande, R.; Li, Z.; Lin, Z.-Y.; Liang, W.; Marback, M.; Pata, J.; San Luis, B.-J.; Shuteriqi, E.; Tong, AHY; Van Dyk, N. (2010). "El paisaje genético de una célula". Ciencia . 327 (5964): 425–431. Código Bib : 2010 Ciencia... 327.. 425C. doi : 10.1126/ciencia.1180823. PMC 5600254 . PMID  20093466. 
  4. ^ Roguev, A.; Wiren, M.; Weissman, JS; Krogan, Nueva Jersey (2007). "Mapeo de interacción genética de alto rendimiento en la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe". Métodos de la naturaleza . 4 (10): 861–866. doi : 10.1038/nmeth1098. PMID  17893680. S2CID  21870145.
  5. ^ Dixon, SJ; Fedyshyn, Y.; Koh, JLY; Prasad, TSK; Chahwan, C.; Chua, G.; Toufighi, K.; Baryshnikova, A.; Hayles, J.; Azada, K.-L.; Kim, D.-U.; Park, H.-O.; Myers, CL; Pandey, A.; Durocher, D.; Andrews, BJ; Boone, C. (2008). "Conservación significativa de redes de interacción genética letal sintética entre eucariotas emparentados lejanamente". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 105 (43): 16653–16658. Código bibliográfico : 2008PNAS..10516653D. doi : 10.1073/pnas.0806261105 . PMC 2575475 . PMID  18931302. 
  6. ^ Typas, A.; Nichols, RJ; Siegele, DA; esquistos, M.; Collins, SR; Lim, B.; Braberg, H.; Yamamoto, N.; Takeuchi, R.; Wanner, BL; Mori, H.; Weissman, JS; Krogan, Nueva Jersey; Bruto, CA (2008). "Análisis cuantitativos de alto rendimiento de interacciones genéticas en E. Coli". Métodos de la naturaleza . 5 (9): 781–787. doi :10.1038/nmeth.1240. PMC 2700713 . PMID  19160513. 
  7. ^ Butland, G.; Babú, M.; Díaz-Mejía, JJ; Bohdana, F.; Phanse, S.; Oro, B.; Yang, W.; Li, J.; Gagarinova, AG; Pogoutse, O.; Mori, H.; Wanner, BL; Lo, H.; Wasniewski, J.; Cristopolous, C.; Ali, M.; Venn, P.; Safavi-Naini, A.; Sour, N.; Carón, S.; Choi, JY; Laigle, L.; Nazarianos-Armavil, A.; Deshpande, A.; Joe, S.; Datsenko, KA; Yamamoto, N.; Andrews, BJ; Boone, C.; Ding, H. (2008). "ESGA: análisis de matriz genética sintética de E. Coli". Métodos de la naturaleza . 5 (9): 789–795. doi :10.1038/nmeth.1239. PMID  18677321. S2CID  205418664.
  8. ^ "Proyecto de eliminación del genoma de Saccharomyces".
  9. ^ "Cepas knockout de levadura". Biosistemas abiertos . Archivado desde el original el 19 de noviembre de 2011.