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1Department of Neurology, David Geffen School of Medicine, 2Molecular Biology Institute, University of California, Los Angeles, 3Brain Research Institute, University of California, Los Angeles
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Rahimi, F., Bitan, G. Selection of Aptamers for Amyloid β-Protein, the Causative Agent of Alzheimer's Disease. J. Vis. Exp. (39), e1955, doi:10.3791/1955 (2010).
भाग 1: प्रोटीन तैयार करने और पार से जोड़ने
प्रारंभ में, SELEX के लिए इस्तेमाल किया प्रोटीन 1,1,1,3,3,3 - hexafluoro-2-propanol (HFIP) के साथ pretreated सजातीय, कुल मुक्त तैयारी, के रूप में 23 पहले से वर्णित प्राप्त है . यह कदम आवश्यक है क्योंकि पूर्व गठित समुच्चय amyloidogenic प्रोटीन की तेजी से प्रेरित एकत्रीकरण, गरीब प्रयोगात्मक reproducibility के 24 में जिसके परिणामस्वरूप, और aptamers unaggregated, प्रोटीन की गैर तंतुमय रूपों के लिए चयन के लिए अवांछनीय हैं.
भाग 2: प्रोटीन तैयारी Desalting
SELEX के लिए प्रोटीन का उपयोग करने से पहले, desalting पार से जोड़ने पीआईसीयूपी के लिए इस्तेमाल किया अभिकर्मकों निकालने के लिए किया जाता है. यह पीआईसीयूपी प्रतिक्रिया मिश्रण पार से जोड़ने अभिकर्मकों और ~ 55 सुक्ष्ममापी प्रोटीन (नाममात्र एकाग्रता) शामिल हैं.
भाग 3: सिंथेटिक पीसीआर द्वारा यादृच्छिक ssDNA पुस्तकालय का प्रवर्धन
सिंथेटिक ssDNA SELEX के लिए यहां इस्तेमाल किया पुस्तकालय 49 यादृच्छिक nucleotides (टी: जी: एक सी = 25:25:25:25%) के रूप में निरंतर क्लोनिंग (हाई बैम, पारिस्थितिकी आरआई) साइटों और एक T7 प्रमोटर शामिल क्षेत्रों द्वारा flanked, 26 पहले से वर्णित है .
भाग 4: 32 पी - लेबल शाही सेना के इन विट्रो प्रतिलेखन द्वारा जनरेशन
भाग 5: अनिगमित nucleotides का हटाया जाना है, शाही सेना desalting, और जगमगाहट गिनती
अनिगमित nucleotides को हटाने के लिए, निर्माता के निर्देशों के अनुसार दो जी 50-स्तंभों का उपयोग.
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भाग 6: शाही सेना उत्पाद के वैद्युतकणसंचलन और autoradiography द्वारा विशेषता
भाग 7: आरएनए प्रोटीन ऊष्मायन और फिल्टर बाध्यकारी
सबसे पहले, आरएनए और प्रोटीन समाधान में incubated रहे हैं और तब शाही सेना के दृश्यों कि प्रोटीन के लिए बाध्य गैर बाँधने से अलग हो रहे हैं. SELEX चक्र प्रगति के रूप में, फिल्टर बाइंडिंग प्रोटीन शाही सेना बाध्यकारी संवर्धन का एक संकेत दे देंगे.
8: भाग फिल्टर से शाही सेना निकासी
शाही सेना के दृश्यों कि प्रोटीन के लिए बाध्य प्राप्त करने के लिए फिल्टर से निकाला जाता है. इन दृश्यों को अगले SELEX चक्र के लिए परिलक्षित कर रहे हैं.
भाग 9: रिवर्स और जारी रखने के SELEX चक्र के लिए प्रतिलेखन पीसीआर
SELEX के अगले चक्र के लिए आगे बढ़ना, शाही सेना डीएनए के लिए रिवर्स लिखित और पीसीआर से परिलक्षित हो गया है.
भाग 10: प्रतिनिधि परिणाम
SELEX प्रयोगों में, लक्ष्य, शाही सेना की गुणवत्ता प्रत्येक चक्र के लिए इस्तेमाल किया, और सफल शाही सेना और प्रत्येक चक्र के बाद निकासी प्रवर्धन के रूप में इस्तेमाल किया Aβ40 oligomers की प्रकृति महत्वपूर्ण हैं. हम पीआईसीयूपी इस्तेमाल शुद्धि और पार से जोड़ने अभिकर्मकों हटाने के बाद SELEX के लिए एक oligomeric Aβ40 मिश्रण उत्पन्न. desalting भाग 2 में वर्णित प्रयोगों आमतौर पर 50-55% प्रोटीन घटाने के लिए सीसा. प्रोटीन की मात्रा और गुणवत्ता absorbance (λ 280 =) माप और एसडीएस PAGE (चित्र 1) का उपयोग कर मूल्यांकन किया जा सकता है. 5 व्यक्ति Aβ40 उन प्रयोगों में eluted के एक ठेठ एसडीएस पृष्ठ प्रोफ़ाइल overlaying प्रयोगों से Aβ40 eluates की औसत absorbance के प्रोफ़ाइल चित्र 1 में दिखाया जाता है. डेटा बताते हैं कि प्रोटीन लगातार 3-5 भिन्न और पार से जोड़ने 6 अंश बाद elute अभिकर्मकों (7 अंश, चित्रा 1 में वृद्धि हुई absorbance) में स्तंभ से elutes. एसडीएस पृष्ठ ठेठ Aβ40 oligomer 22 वितरण से पता चलता है. इस वितरण में प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य के बाद प्रोटीन भिन्न (2.11) lyophilized थे, (2.11) HFIP, resolubilized (7.1) के साथ इलाज किया, और एसडीएस पृष्ठ से फिर से विश्लेषण किया गया था.
शाही सेना के प्रत्येक SELEX चक्र के लिए वफ़ादारी भी SELEX की प्रगति पुनरावृत्त के लिए महत्वपूर्ण है, खासकर जब nuclease अतिसंवेदनशील ribo - oligonucleotides उपयोग किया जाता है. शाही सेना के प्रवर्धन और लेबलिंग (भाग 4) के बाद, लेबल शाही सेना की गुणवत्ता TBE - यूरिया - polyacrylamide जेल वैद्युतकणसंचलन द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता है. एक अक्षुण्ण लेबल आरएनए उत्पाद का एक विशिष्ट प्रोफ़ाइल से पहले और बाद में G-50 शुद्धि (पी5 कला) चित्रा 2 में दिखाया गया है.
प्रत्येक SELEX चक्र के बाद, शाही सेना फिल्टर बाइंडिंग के बाद झिल्ली (भाग 8) और पीसीआर प्रवर्धन के लिए डीएनए (9.5 चरण) के लिए रिवर्स लिखित (पार्ट 9) से निकाला जाता है. पिछले एक चक्र से डीएनए टेम्पलेट तो 32 पी - लेबल अगले चक्र के लिए शाही सेना (पार्ट 4) उत्पन्न करने के लिए प्रयोग किया जाता है. यदि कुछ contaminating पिछले एक चक्र से डीएनए टेम्पलेट में इन विट्रो प्रतिलेखन प्रतिक्रियाओं (भाग 4) के बाद लेबल आरएनए उत्पाद में बनी रहती है, SELEX चक्र की दक्षता, कम हो जाएगा अधिक चक्र की मांग. इस के लिए नियंत्रण करने के लिए, प्रत्येक SELEX चक्र और इसी रिवर्स प्रतिलेखन पीसीआर प्रतिक्रिया के बाद, agarose वैद्युतकणसंचलन (9.12) किया जाता है. नकारात्मक नियंत्रण प्रतिक्रिया ट्यूबों (9.4) में डीएनए उत्पाद की अनुपस्थिति डीएनए टेम्पलेट के सफल हटाने पिछले एक SELEX चक्र (चित्रा 3) से प्रारंभिक संकेत करता है. यदि पीसीआर द्वारा डीएनए प्रवर्धन नकारात्मक नियंत्रण ट्यूब में मनाया जाता है, यह सलाह दी जाती है कि RQ1 DNase (4.3) के साथ लंबे समय तक ऊष्मायन की अवधि. निर्माता की सिफारिश की RQ1 DNase साथ ऊष्मायन अवधि 15 मिनट है, लेकिन हमने पाया है कि अब incubations (4-5 घंटे) टेम्पलेट डीएनए (चित्रा 3) पूरी तरह से हटाने के लिए आवश्यक थे.

चित्रा 1. एसडीएस पृष्ठ और पीआईसीयूपी उत्पन्न desalted Aβ40 oligomers के absorbance के प्रोफ़ाइल. 5 व्यक्ति desalting स्तंभों से absorbance प्रोफ़ाइल औसत था और एक प्रतिनिधि जेल पर overlain. आण्विक वजन मार्करों सही पर दिखाया जाता है.

चित्रा 2. TBE - यूरिया - polyacrylamide शाही सेना के उत्पाद के पहले जेल वैद्युतकणसंचलन और G-50 शुद्धि के बाद. शाही सेना उत्पाद के प्रवास दिशा कैथोड से anode रूप में संकेत दिया है.

चित्रा रिवर्स प्रतिलेखन और पीसीआर प्रवर्धन के बाद डीएनए उत्पाद के 3. Agarose जेल वैद्युतकणसंचलन .
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SELEX प्रक्रिया के शुरुआती बिंदु एक यादृच्छिक oligonucleotide आम तौर पर 10 12 -10 15 दृश्यों से युक्त पुस्तकालय के संश्लेषण है. डीएनए SELEX में, इस लायब्रेरी सीधे प्रयोग किया जाता है के बाद एक ssDNA पूल उत्पन्न होता है, जबकि शाही सेना SELEX में, यहाँ प्रदर्शन, ssDNA पुस्तकालय एक शाही सेना पूल करने के लिए पहली कनवर्ट किया जाता है enzymatically में इन विट्रो प्रतिलेखन द्वारा. फिर, SELEX iteratively किया जाता है जिससे प्रत्येक चक्र के जोखिम और इच्छित लक्ष्य के लिए oligonucleotides के बंधन शामिल है, गैर बाध्यकारी दृश्यों, और बाध्यकारी दृश्यों के elution से बाँधने का विभाजन. चक्र में बाद में, लक्ष्य और शाही सेना और / या washes की संख्या के stoichiometry, बदला जा सकता है या SELEX शर्तों की तंगी को बढ़ाने के प्रतिस्पर्धी inhibitors बंधन या धोने बफर में जोड़ा जा सकता है है. फ़िल्टर बाध्यकारी एक क्लासिक, सरल है, और तेजी से 10 SELEX के लिए विधि का इस्तेमाल किया है, हालांकि कई तरीकों बंधन और विभाजन के लिए किया गया है 28 में वर्णित है. फ़िल्टर बाध्यकारी कब्जा और समाधान में शाही सेना लक्ष्य बातचीत के चयन के लिए आदर्श है. जब चयन लक्ष्य छोटे अणुओं या पेप्टाइड्स रहे हैं, फिल्टर बंधन में इस्तेमाल किया झिल्ली के ध्यान में लीन होना आकार एक सीमित कारक है और एक महत्वपूर्ण विचार हो जाता है.
Elution के बाद, बाध्यकारी लक्ष्य oligonucleotides प्रवर्धित और आगे चक्र के लिए इस्तेमाल किया कर रहे हैं. जब डीएनए SELEX का उपयोग कर, समृद्ध पूल पीसीआर द्वारा amplified किया जा सकता है है सीधे और पूरक अनुक्रम और डीएनए लेबलिंग के पाचन के बाद अगले चक्र के लिए इस्तेमाल किया. जब शाही सेना SELEX का उपयोग, इस पूल रिवर्स प्रतिलेखन द्वारा डीएनए के लिए परिवर्तित हो सकता है और तब प्रवर्धित पीसीआर द्वारा लिखित में इन विट्रो, और फिर अगले चक्र के लिए जारी रखने के लिए लेबल है. आमतौर पर, 8-20 जैसे चक्र एक समृद्ध aptamer पूल, जो बाद में क्लोन है और व्यक्तिगत aptamers अनुक्रम और विशेषता कर रहे हैं प्राप्त करने के लिए आवश्यक हैं. क्योंकि तंतुमय amyloid संरचनाओं के लिए oligonucleotides के निहित आत्मीयता संभावित शारीरिक 21 शर्तों के तहत गैर तंतुमय amyloid प्रोटीन के लिए विशिष्ट aptamers के विकास hinders amyloid प्रोटीन, aptamers के लक्षण वर्णन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है का उपयोग अध्ययन में. इस निहित, oligonucleotides के अनुक्रम स्वतंत्र आत्मीयता गैर तंतुमय amyloidogenic 17,19-21 प्रोटीन के लिए aptamers उत्पन्न करने के लिए लक्ष्य अध्ययन में महीन रेशा पार प्रतिक्रियाशील aptamers की पीढ़ी के लिए नेतृत्व हो सकता है. हाल ही में, Takahashi एट अल. आरएनए aptamers Aβ40 की एक oligomeric मॉडल के खिलाफ पीढ़ी की सूचना दी और micromolar आत्मीयता के साथ 29 monomeric Aβ के साथ जेट से पता चला है. हालांकि, Aβ40 तंतुमय के साथ या अन्य तंतुमय amyloidogenic प्रोटीन के साथ इन aptamers के पार जेट नहीं निर्धारित किया गया था.
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ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
इस काम NIH / एनआईए और 07-65798 से सार्वजनिक स्वास्थ्य के कैलिफोर्निया विभाग से AG030709 अनुदान द्वारा समर्थित किया गया. हम पेप्टाइड संश्लेषण और एमिनो एसिड विश्लेषण, की मदद करने और परियोजना, समर्थन और अभिकर्मकों प्रदान करने के लिए डा. ची हांग बी चेन के प्रारंभिक कदम का समर्थन करने के लिए डॉ. एलिजाबेथ एफ Neufeld, और डॉ. एंड्रयू विकास के लिए मार्गरेट एम. Condron स्वीकार करते हैं उपयोगी विचार - विमर्श के लिए. Ellington.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Aβ40 | UCLA Biopolymers Laboratory | Lyophilized powder | |
| MX5 Automated-S Microbalance | Mettler Toledo | ||
| Silicon-coated, 1.6-ml tubes | Denville Scientific | C19033 or C19035 | |
| 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol (HFIP) | TCI America | H0424 | Use in a fume hood. |
| Ammonium persulfate | Sigma-Aldrich | A-7460 | Vortex until the solution is clear. APS is prepared freshly each time and should be used within 48 h. |
| Tris(2,2-bipridyl)dichlororuthenium(II) hexahydrate | Sigma-Aldrich | 224758-1G | Vortex until the solution is clear. Cover the RuBpy tube with foil to protect the reagent from ambient light. RuBpy is prepared freshly each time and should be used within 48 h. |
| Dithiothreitol (DTT) | Sigma-Aldrich | 43815 | |
| D-Salt™ Excellulose™ desalting columns | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 20449 | |
| Ammonium acetate | Fisher Scientific | A637-500 | |
| Silicon-coated, 0.6-ml tubes | Denville Scientific | C19063 | |
| Novex Tricine Gels (1020%) | Invitrogen | EC6625B0X | 10-well; mini size (8 cm X 8 cm); 25 μl loading volume per well; separation range 5 kDa to 40 kDa |
| Quartz cuvette | Hellma | 105.250-QS | |
| Beckman DU 640 spectrophotometer | Beckman Coulter Inc. | ||
| ssDNA library | Integrated DNA Technologies | Custom-ordered | The library was designed to contain 49 random nucleotides flanked by two constant regions containing primer-binding and cloning sites: 5’-TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA ATT CCG CGT GTG C (N:25:25:25:25%) (N)49 G TCC GTT CGG GAT CCT C-3’ |
| Taq DNA polymerase | USB Corp., Affymetrix | 71160 | Recombinant Thermus aquaticus DNA Polymerase supplied with 10Ã PCR Buffer and a separate tube of 25 mM MgCl2 for routine PCR. |
| PCR Nucleotide Mix, 10 mM solution | USB Corp., Affymetrix | 77212 | (10 mM each dATP, dCTP, dGTP, dTTP) |
| Forward primer | Integrated DNA Technologies | Custom-ordered | 5’-TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA ATT CCG CGT GTG C-3’ |
| Reverse primer | Integrated DNA Technologies | Custom-ordered | 5’-GAG GAT CCC GAA CGG AC-3’ |
| Thermal cycler | Denville Scientific | Techne TC-312 | |
| QIAquick PCR Purification Kit (50) | Qiagen | 28104 | |
| Agarose | Denville Scientific | CA3510-8 | |
| Conical, sterile 1.6-ml tubes with caps attached with O-rings | Denville Scientific | C19040-S | |
| RiboMAX™ Large Scale RNA Production SystemT7 | Promega Corp. | P1300 | The kit contains: 120 μl Enzyme Mix (RNA polymerase, recombinant RNasin ribonuclease inhibitor and recombinant inorganic pyrophosphatase); 240 μl transcription 5 buffer; 100 μl each of 4 rNTPs, 100 mM; 110 U RQ1 RNase-free DNase, 1 U/μl; 10 μl linear control DNA, 1 mg/ml; 1 ml 3M sodium acetate (pH 5.2); 1.25 ml nuclease-Free water |
| α-32P-cytidine 5’-triphosphate, 250 Ci (9.25 MBq), | PerkinElmer, Inc. | BLU008H250UC | Specific Activity: 3000 Ci (111 TBq)/mmol, 50 mM Tricine (pH 7.6) |
| Citrate-saturated phenol:chloroform:isoamyl alcohol (125:24:1, pH 4.7) | Sigma-Aldrich | 77619 | |
| Chloroform:Isoamyl alcohol (24:1) | Sigma-Aldrich | C0549 | |
| Absolute ethanol for molecular biology | Sigma-Aldrich | E7023 | |
| Z216-MK refrigerated microcentrifuge | Denville Scientific | C0216-MK | |
| illustra ProbeQuant™ G-50 Micro Columns | GE Healthcare | Obtained from Fisher Scientific (45-001-487) | Prepacked with Sephadex G-50 DNA Grade and pre-equilibrated in STE buffer containing 0.15% Kathon as Biocide |
| Triathler Bench-top Scintillation counter | Hidex Oy, Turku, Finland | Triathler LSC Model: 425-034 | |
| Novex® TBE-Urea Sample Buffer (2Ã) | Invitrogen | LC6876 | |
| 6% TBE-Urea Gels 1.0 mm, 10 wells | Invitrogen | EC6865BOX | |
| Novex® TBE Running Buffer (5Ã) | Invitrogen | LC6675 | |
| Radioactivity decontaminant | Fisher Scientific | 04-355-67 | |
| Gel-loading tips | Denville Scientific | P3080 | |
| XCell SureLock Mini-Cell | Invitrogen | EI0001 | XCell SureLock Mini-Cell |
| Autoradiography film | Denville Scientific | E3018 | Use in complete darkness |
| Autoradiography film, Hyperfilm™ ECL | Amersham | RPN3114K | Can be used under red safe light. |
| Membrane discs | EMD Millipore | GSWP02500 | Mixed cellulose ester, hydrophilic, 0.22-μm disc membranes |
| Fritted glass support base for 125-ml flask | VWR international | 26316-696 | |
| Petri dishes | Fisher Scientific | 08-757-11YZ | |
| Urea | Fisher Scientific | AC32738-0050 | |
| EDTA | Fisher Scientific | 118430010 | |
| Glycogen | Sigma-Aldrich | G1767 | |
| 2-Propanol for molecular biology | Sigma-Aldrich | I9516 | |
| Recombinant RNase inhibitor | USB Corp., Affymetrix | 71571 | |
| ImProm-II™Reverse Transcription System | Promega Corp. | A3802 | |
| Recombinant RNase inhibitor | USB Corp., Affymetrix | 71571 | |
| RapidRun™ Loading Dye | USB Corp., Affymetrix | 77524 |