深突变扫描是一种强大的方法,可以研究各种研究问题,包括蛋白质功能和稳定性。在这里,我们使用高通量CRISPR基因组编辑进行了三种必需的大肠杆菌蛋白(FABZ,LPXC和MURA)进行深层突变扫描,并研究突变在其原始基因组环境中的效果。我们使用17,000多种蛋白质来询问蛋白质功能以及单个氨基酸在支持生存力中的重要性。此外,我们利用这些文库来研究针对靶向所选蛋白质的抗菌化合物的耐药性。在研究的三种蛋白质中,Mura由于其低突变的敏感性而似乎是抗微生物靶标,这降低了获得抗药性限制突变的机会,同时保留了Mura功能。此外,我们对抗LPXC铅化合物进行进一步开发的排名,并取决于每种化合物的抗性支配变形物的数量。我们的结果表明,深层突变扫描研究可用于指导药物开发,我们希望这将有助于新型抗菌疗法的发展。
1米兰大学医学生物技术与转化医学系的肥胖研究中心,通过Vanvitelli 32,米兰,20129年,意大利; 2人类研究医院心血管医学系,Manzoni 56,20089 Rozzano(米兰),意大利; 3人类大学生物医学科学系,通过Rita Levi Montalcini 4,20090 Pieve Emanuele(米兰),意大利; 4麻醉,医学和生理学系,美国加利福尼亚大学90095 CA,美国加利福尼亚分校的David Geffen医学院; 5意大利国家研究委员会,遗传学与生物医学研究所,米兰,20090年,意大利; 6意大利安科纳60126的马尔凯理工大学实验与临床医学系;和布雷西亚大学布雷斯西亚大学分子与转化医学系7,意大利25123
未经同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可不得重复使用。此预印本的版权所有者(此版本于 2023 年 4 月 22 日发布。;https://doi.org/10.1101/2023.04.21.537703 doi:bioRxiv preprint
写有关软件故障隔离(SFI)i的简短说明i。目标和解决方案,ii。SFI方法。 57。SFI方法。57。
启动减数分裂重组的DNA双链断裂(DSB)由包括Rec114和Mei4(RM)在内的进化套件形成,这些因素在空间和时间上调节了DSB形成。在体内,这些蛋白质形成了与高阶铬合成某些结构的大型免疫染色灶。在体外,它们形成了一个2:1的异三聚体配合物,该复合物与DNA结合以形成大型动态冷凝物。然而,缺乏对RM复合物的原子结构和动态DNA结合特性的理解。在这里,我们报告了由MEI4的N末端的Rec114的c末端的异三聚体复合物的结构模型,并由核磁共振实验支持。这种最小的复合物缺乏预测的Rec114内固有无序区域,足以结合DNA并形成浓度。单分子实验表明,最小的复合物可以桥接两个或多个DNA双链体,并可以通过远距离相互作用产生力来凝结DNA。alphafold2预测了不同分类单元的RM直系同源物的相似结构模型,尽管它们的序列相似程度较低。这些发现提供了对蛋白质和蛋白质 - 蛋白质 - DNA相互作用的保守网络的洞察力,这些网络可以形成冷凝水并促进减数分裂DSB的形成。
饮食中钠的90%以上超过90%来自餐盐,而加工食品则占盐分消耗的75%(6)。世界卫生组织(WHO)提议将钠摄入量减少到普通人群不到2000毫克/天(7)。但是,在大多数国家 /地区,钠的消费量明显高于建议的数量。2010年,全球平均钠摄入量为每天3.95 g,相当于每天10.06 g盐,几乎是WHO建议限制每天2 g的两倍(8)。美国国家学院对钠和钾的饮食参考摄入量的最新更新(2019年)建议所有19岁及以上的成年人的钠足够摄入量为1,500 mg/d(9)。在美国,大约90%的成年人消耗钠的含量超过建议的数量,平均每天3400毫克(10)。在亚洲国家,过度钠摄入量也普遍存在。在中国,大约92.6%的成年人消耗的钠含量超过了建议的数量,平均每天5,013毫克(11)。各个国家的发展又开发,正在采用策略来减少其人群中盐分的消费。这些策略包括建立食物的盐目标,为高盐制品强制性标签以及对消费者进行教育。
目的蛋白质经常用融合标签来表达,以方便实验分析。在通常为二倍体的锥虫中,标签编码 DNA 片段通常与一个天然等位基因融合。然而,由于重组细胞在转染后占群体的 0.1% 以下,这些 DNA 片段还包含一个标记盒用于正向选择。因此,天然 mRNA 非翻译区 (UTR) 被替换,可能会扰乱基因表达;在锥虫中,UTR 通常会在广泛和组成性多顺反子转录的背景下影响基因表达。我们试图开发一种标记策略,以保留血流形式非洲锥虫的天然 UTR,在这里我们描述了一种基于 CRISPR/Cas9 的敲入方法来驱动精确和无标记的必需基因标记。使用简单的标签编码扩增子,我们标记了四种蛋白质:组蛋白乙酰转移酶,HAT2;组蛋白去乙酰化酶,HDAC3;切割和多聚腺苷酸化特异性因子 CPSF3;以及变体表面糖蛋白排除因子 VEX2。该方法保留了天然 UTR,并产生了表达功能性重组蛋白的克隆菌株,通常两个等位基因都被标记。我们展示了基于免疫荧光的定位和富集蛋白质复合物的实用性;在本例中是 GFP HAT2 或 GFP HDAC3 复合物。这种精确标记方法有助于组装表达必需重组基因的菌株,同时保留其天然 UTR。
重离子束是一种电离辐射,它已作为一种强诱变剂应用于植物育种,并且是一种诱导大规模缺失和染色体重排的有前途的工具。重离子辐照的有效性可以用线性能量转移 (LET;keV µm -1 ) 来解释。不同 LET 值的重离子束会诱发不同类型和大小的突变。已有研究表明,缺失大小随 LET 值的增加而增大,较高的 LET 辐射会诱发复杂的染色体重排。在本研究中,我们将在拟南芥突变体中检测到的重离子束诱导的缺失定位到其基因组中。我们发现,不同的 LET(100 至 290 keV mm -1 )之间的缺失大小相似,其上限受必需基因分布的影响,并且检测到的染色体重排避免了破坏必需基因。我们还重点研究了串联基因 (TAG),即基因组中两个或多个同源基因相邻。我们的结果表明,100 keV µm -1 的 LET 足以破坏 TAG,并且必需基因的分布会强烈影响与其重叠的突变的遗传性。我们的研究结果提供了拟南芥基因组中大量缺失诱导的基因组视图。
深度突变扫描可为细菌必需基因的功能提供重要见解。在这里,我们开发了一种高通量方法,用于在大肠杆菌的天然遗传背景下突变其必需基因。我们使用 Cas 9 介导的重组将由易错 PCR 创建的突变文库引入基因组上的一个基因片段内,使用经过预先验证高效的单个 gRNA。通过深度测序跟踪突变频率揭示了引入突变的位置和数量的偏差。我们通过增加同源臂长度和阻止错配修复来克服这些偏差,使非必需基因的突变效率达到 85%,必需基因的突变效率达到 55%。这些实验还加深了我们对使用具有单核苷酸变化的 dsDNA 供体的未充分表征的重组过程的理解。最后,我们将我们的技术应用于 RNA 聚合酶的 β 亚基 rpoB,以研究对利福平的耐药性。在一次实验中,我们验证了过去几十年进行的多项生化和临床观察结果,并通过双突变体的研究提供了对抗性补偿的见解。
噬菌体是微生物群落动态,功能和进化的关键生态驱动因素之一。尽管它们在细菌生态学和进化过程中的重要性,但噬菌体基因的特征很差,阻碍了它们在各种生物技术应用中的用法。表征此类基因的方法,即使是对噬菌体生命周期至关重要的基因,也是劳动密集型的,通常是噬菌体的。在这里,我们开发了一种可扩展到可扩展到新的噬菌体 - 宿主组合的系统基因质量映射方法,该方法促进了非必需基因的鉴定。作为概念证明,我们使用阵列的基因组宽CRISPR干扰(CRISPRI)分析来映射基因coliphagesλ和p1中的基因本质景观。是由一系列CRISPRI探针导致的,这在很大程度上是根据lambda的数十年遗传分析确定的基本基因花名册,并为P1中必不可少的和非必要的基因座提供了新的见解。我们提供了CRISPRI极性如何导致假阳性基因的必要性分配的证据,并建议对解释CRISPRI的基因本质数据的谨慎态度。最后,我们表明我们可以通过将DNA条形码插入新确定的内部区域来设计噬菌体,这将增强各种应用中噬菌体的识别,量化和跟踪过程的能力。