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Herramientas genéticas en microbiología ambiental III Mini- transposones Víctor de Lorenzo y Marc Valls Centro Nacional Biotecnología, Madrid

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Herramientas genéticas

en microbiología

ambiental III Mini-

transposones

Víctor de Lorenzo y Marc VallsCentro Nacional Biotecnología,

Madrid

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Insertion sequences vs. transposons

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Phenotypes acquired by IS vs Tninsertions

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Consequences of transposon insertion

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The Tn5 transposon (5,8 kb)

IS50L IS50R

kanr

Transposase acts upon I and O in correct orientation

Resistance to kana-, bleo- and streptomycin

Cut-and-pase conservative transposition

Random transposition

Broadest host spectrum known

TnpTnp

OIO I

bler strr

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Minitransposon engineering: the facts

1. Transposase acts on the outermost 19 bp I & O ends of the transposon

I end O end

2. Transposase acts in cis even if present outside the transposon ends

I O

tnp

I O

tnp

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Mini-transposon

Minitransposon engineering

O

marker

I

gene X

WT Tn5

tnp*

OIO I

NotINotI SfiI SfiI

Page 8: Herramientas genéticas en microbiología ambiental III Mini-transposones Víctor de Lorenzo y Marc Valls Centro Nacional Biotecnología, Madrid.

pUC18Not & pUC18Sfi

pUC18MCS

NotI or SfiI

NotI or SfiI

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pUT5.2 kb

ori R6KTnp*

OSelect. markerI Cloned DNA

NotI NotI

bla

oriT

SfiI SfiI

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R6K oriV

R6K pir

Conditional replication & suicide delivery of pUTs

RK2 oriT

RK2 tra/mob

pUTs

Page 11: Herramientas genéticas en microbiología ambiental III Mini-transposones Víctor de Lorenzo y Marc Valls Centro Nacional Biotecnología, Madrid.

Donor strain

Escherichia coli S171 pir

pirt

Page 12: Herramientas genéticas en microbiología ambiental III Mini-transposones Víctor de Lorenzo y Marc Valls Centro Nacional Biotecnología, Madrid.

Escherichia coli

Ralstonia sp. Pseudomonas sp.Rhizobium sp.

pir

t

Transposition

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Transposition

Ralstonia sp. Pseudomonas sp.Rhizobium sp.

Page 14: Herramientas genéticas en microbiología ambiental III Mini-transposones Víctor de Lorenzo y Marc Valls Centro Nacional Biotecnología, Madrid.

ConjugationConjugation

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Tri-partite matings

Donor

Recipient

Helper

tra/mob

ColE1

oriV R6K

oriT RK2

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Tripartite mating

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Advantages of minitransposons as a system for heterologous DNA integration

- Stability.

No rearrangements

No transposition (transposase is lost)

- Selection is not required

- Several rounds of integration are feasible

- Wide host spectrum

Page 18: Herramientas genéticas en microbiología ambiental III Mini-transposones Víctor de Lorenzo y Marc Valls Centro Nacional Biotecnología, Madrid.

Applications of mini-transposons

• Mutagenesis

• Determination of essential genes

• Gene expression studies

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Strategy for transposon mutagenesis of a bacterial strain

Page 20: Herramientas genéticas en microbiología ambiental III Mini-transposones Víctor de Lorenzo y Marc Valls Centro Nacional Biotecnología, Madrid.

Mapping insertions with pulse field EF

Page 21: Herramientas genéticas en microbiología ambiental III Mini-transposones Víctor de Lorenzo y Marc Valls Centro Nacional Biotecnología, Madrid.

Sequencing minitransposon insertions

I OKm

1st round

PCR

2nd round

NNNNNNNNNNN 3’ Primers

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Determination of essential genes

1- The negative approach

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Determination of essential genes 2- The positive approach

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Gene expression studies using minitransposons

• Engineering heterologous gene expression

• Promoter probing

• IVET (In vivo expression technologies)

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R

Antb R

genes de detoxificación

I

A B C

Informador

Respuesta "natural"

Sistema informador

Emisión de luz o fluorescencia

Presentación de un epitopo

Actividad enzimática

Bioindicadores basados en promotores catabólicos

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Promoter probing

pUT

ori R6KTnp*

Oreporter I Ab

bla

oriT

• lacZ• luxAB• gfp• inu• gus• luc

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Reporter lacZ gene fusions

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Accumulation of beta-galactosidase

Monitoring promoter activity

Inducer/environmental

signal

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Promoter probing

Identification of postexponential promoters in P.

Putida with Tn5 lacZ-tet minitransposons

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Model promoters with late and early response to

inducers

Pu

Pm

LacZ fusions in minitransposons

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Phenotypes of Pm and Pu fused to lacZ-tet

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Transposons for promoter probing

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Promoter probing

Growth phase-

dependent promoters

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Found promoters

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IVET

In

Vitro

Expression

Technology

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