シロイヌナズナのゲノム編集について:概要、変異アリルの検出・同定

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!アグロバクテリウムの感染後、シークエンス解析に至るまでの流れ (概要説明)
 
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|1) 形質転換されたT1植物を選抜し、生育する
 
:* pKIベクターを用いた場合、T1種子の中から「OLE-tagRFPが光る」ものを播いて育てる (=T-DNAが組み込まれている)
 
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|2) 目的の遺伝子がゲノム編集されている個体を選抜・生育し、T2種子をとる<BR>
 
:* genotyping:PCR+制限酵素処理で、変異遺伝子を持つ個体を選抜 (制限酵素処理で、切れる:野生型(WT型)、切れない:変異型)
 
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|3) T2世代で、Cas9を持たない植物を選抜する
 
:* pKIベクターを用いた場合、T2種子の中から「OLE-tagRFPが光らない」ものを播いて育てる (=T-DNA、Cas9を持たない)
 
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|4) T2世代で、目的の遺伝子がゲノム編集されている個体を選抜する
 
:* 2) と同様のgenotypingを実施
 
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|5) キャピラリーシークエンサーでの解析
 
:* 4) のgenotypingの時のPCR産物(制限酵素処理する前のもの)を、キャピラリーシークエンサーで解析する
 
::* PCRに用いた両端のプライマー各々で解析したファイルを作成。このファイルを用いて以降の解析を行う
 
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==[2] ゲノム編集によってできる変異型のアリルについて==
 
==[2] ゲノム編集によってできる変異型のアリルについて==
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==[3] 変異型アリルの検出(遺伝子型の同定:genotyping)==
 
==[3] 変異型アリルの検出(遺伝子型の同定:genotyping)==
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* ゲノム変種による変異の有無を検出できるように、制限酵素サイトの近傍にsgRNAを設計する (変異が生じると制限酵素サイトが無くなる)
 
* ゲノム変種による変異の有無を検出できるように、制限酵素サイトの近傍にsgRNAを設計する (変異が生じると制限酵素サイトが無くなる)
 
:* sgRNAの配列と検出に用いた制限酵素の例、については上記[2]の図を参照
 
:* sgRNAの配列と検出に用いた制限酵素の例、については上記[2]の図を参照

2021年11月10日 (水) 14:59時点における版

CRISPR-Cas9でゲノム編集した植物のシークエンスを解析し、変異を同定する方法についての解説 

[1](概要)ゲノム編集で変異体を作成する手順:pKIベクターを用いた場合

(※ ガイドRNAの設計方法については、別記参照)

PKIベクターでのゲノム編集概要.png

[2] ゲノム編集によってできる変異型のアリルについて

  • CRISPR-Cas9によるゲノム編集では、PAM配列(NGG)の3塩基手前が切断される
  • その切断個所を修復する際に、「挿入・欠失 (indel)」が生じて、フレームシフト等の変異型アリルができる
  • 以下は、ゲノム編集での変異アリルの例
ゲノム編集での変異アリルの例.png
  • 挿入・欠失 (indel) は上記の例のように、数bpの場合もあれば、数十bp~100bp以上の場合もある

[3] 変異型アリルの検出(遺伝子型の同定:genotyping)

  • ゲノム変種による変異の有無を検出できるように、制限酵素サイトの近傍にsgRNAを設計する (変異が生じると制限酵素サイトが無くなる)
  • sgRNAの配列と検出に用いた制限酵素の例、については上記[2]の図を参照
  • この例では、383bpのPCR産物をHaeIII処理すると、以下の長さの断片になる
・(野生型)制限酵素(HaeIII)で切れる  -> 272bp, 111bp の2本の断片
・(変異型)制限酵素(HaeIII)で切れない -> 約383bp の断片
※ 右図の電気泳動パターンでは、変異体A:ホモの変異体、変異体B:長さの異なる2種類の変異型アリルをもつ(Bi-allelic)

ゲノム編集genotyping.png

[4] 変異型アリルの同定(ゲノム編集した植物のシークエンス解析)

(1) キャピラリーシークエンスを行う

  • シークエンス反応時に使うプライマーは、[3]のPCRで使用した両側のプライマー
=PCR産物1個につき、シークエンスは2サンプル、となる (両側のプライマー=センス、アンチセンスの2種類で読むため
  • 1反応 (計10ul) あたりに、PCR産物を "1ul" 使用する 
(プライマーダイマーがある場合は、精製・定量したうえで、プロトコール通りの量を使用 (精製方法:NucleoSpin Gel and PCR Clean-upを使ったDNA精製

(2) 解析に使うデータ(ファイル)を準備する

  • キャピラリーシークエンサーで読んだ波形ファイル(拡張子.ab1) ※上記(1)で得られたデータ
  • ゲノム編集した「遺伝子のもとの配列」の情報(sgRNA配列の位置がわかるもの)

(3) シークエンスデータを解読して配列を決定し、アリルを同定する

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