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ROTOR自動化技術(shù)——探索“帕金森病”背后的奧秘

更新時間:2020-11-06點擊次數(shù):1922

2020年,疫情成為了世界的焦點,這種疾病的傳染力和致死率也讓世人在原有基礎(chǔ)上發(fā)展了更為先進的醫(yī)療技術(shù)。今天我們就來聊聊在新技術(shù)之下的世界罕見疾病之一—“帕金森病”的相關(guān)研究。

 

帕金森?。≒arkinson’s disease,PD)是一種相對常見的神經(jīng)退行性運動障礙,由大腦黑質(zhì)區(qū)產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元缺失引起。這種疾病大部分是發(fā)散的,但大約有10%的病例表現(xiàn)為家族遺傳模式,而這些罕見的病例基本確定是與之相關(guān)的基因突變導(dǎo)致的。對這些家族性帕金森氏病基因的功能研究,對深入了解細胞通路有重要意義,即使是發(fā)散性帕金森氏病也是如此。更好地理解導(dǎo)致帕金森氏病的途徑,將有望找到更有效的治療方法。

 

早在年2015年,美國加州斯坦福大學(xué)的吉特勒實驗室(The Gitler Laboratory)進行了就帕金森病致病原因的相關(guān)性研究,在新的研究報告中使用Singer Instruments的ROTOR通過風(fēng)險基因VPS35和EIF4G1更好地了解帕金森氏病的根本原因。

 

主題:Parkinson’s Disease Genes VPS35 and EIF4G1 Interact Genetically and Converge on α-Synuclein

帕金森病基因VPS35和EIF4G1遺傳相互作用并聚合在α-突觸核蛋白上

作者:Aaron D. Gitler

來源:The Gitler Laboratory, Stanford University,CA, USA

 

 

與帕金森氏病有關(guān)的兩個新基因是EIF4G1和VPS35。EIF4G1編碼翻譯起始因子,而VPS35是囊泡轉(zhuǎn)運復(fù)合物(retromer)的組成部分。EIF4G1和VPS35都在酵母中具有相關(guān)基因(人EIF4G1 =酵母TIF4631和TIF632,人VPS35 =酵母VPS35)。由于EIF4G1和VPS35的兩個酵母同源基因都是非必需基因,因此缺失了其中任一者的酵母菌株都可以正常存活并生長良好。我們想定義這些基因的細胞功能,因此我們決定進行篩選,以鑒定可以與Tif4631或Vps35一起刪除而導(dǎo)致生長缺陷的基因。

 

 

這種類型的篩選稱為合成致死篩選(synthetic lethal screen),是鑒定在相似細胞過程中起作用基因的有效方法。它使我們對基因如何與基因組其余部分相互作用有很好的了解,從而為我們提供了可能與帕金森氏病通路有關(guān)的線索。

 

酵母基因組包含大約6,000個基因,其中大約4,850個是非必需的。手動去操作這么多菌株是一項艱巨的任務(wù),幾乎是不可能的,而且非常耗時。幸運的是,我們能夠利用SINGER公司的菌落高通量篩選工作站ROTOR來篩選。通過該儀器,將4850個非必需單倍體酵母缺失文庫與vps35缺失突變體或tif4631缺失突變體交配,產(chǎn)生二倍體細胞。然后,讓其減速分裂產(chǎn)生孢子并篩選包含兩個缺失涂布的單倍體后代進行出芽生殖。所有這些繁瑣的工作都由Singer Instruments ROTOR完成,并做了三次重復(fù)實驗。然后,我們使用圖像分析軟件比較菌落的大小,以鑒定與單個突變體相比變小的雙突變體。這使我們對VPS35和EIF4G1的功能有了深刻的了解。我們能夠獲取酵母數(shù)據(jù),并在其他線蟲和老鼠等模式生物中證實我們的發(fā)現(xiàn)。通過使用ROTOR,我們能夠在不到兩周的時間內(nèi)進行大規(guī)模全基因組篩選,并生成可靠的、具有統(tǒng)計學(xué)意義的和可重復(fù)的數(shù)據(jù)。

 

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