The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Hebrew was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
School of Biology, Georgia Institute of Technology
Shen, Y., Storici, F. Generation of RNA/DNA Hybrids in Genomic DNA by Transformation using RNA-containing Oligonucleotides. J. Vis. Exp. (45), e2152, doi:10.3791/2152 (2010).
פולימרים סינתטיים קצר חומצות גרעין, oligonucleotides (oligos), הם כלי פונקציונלי ביותר נרחבת של הביולוגיה המולקולרית. Oligos יכול להיות מיוצר להכיל את כל ה-DNA הרצוי או רצף הרנ"א יכול להיות מוכן לכלול מגוון רחב של הבסיס שינויים סוכר. יתר על כן, oligos ניתן שנועד לחקות שינויים ספציפיים חומצות גרעין, ולכן, יכול לשמש כלי חשוב לחקור את ההשפעות של נזק לדנ"א מנגנוני התיקון. מצאנו כי Thermo Scientific Dharmacon RNA המכיל oligos עם אורך בין 50 ל 80 נוקלאוטידים יכול להיות מתאים במיוחד ללמוד, ב, פונקציות vivo וההשלכות של RNA כרומוזומליות / כלאיים דנ"א של ribonucleotides מוטבע לתוך ה-DNA. RNA / DNA כלאיים יכול בקלות ליצור במהלך התיקון שכפול, שעתוק דנ"א, לעומת זאת, מעט מאוד ידוע על היציבות של RNA / DNA כלאיים בתאים אשר במידה כלאיים אלה יכולים להשפיע על שלמות הגנטי של התאים. RNA המכיל oligos, אם כן, מייצגים וקטור המושלם להציג ribonucleotides לתוך הדנ"א בכרומוזומים וליצור RNA / DNA כלאיים של אורך נבחר הרכב הבסיס. כאן אנו מציגים את הפרוטוקול עבור שילוב של ribonucleotides לתוך הגנום של שמרים מערכת אוקריוטים מודל / cerevisiae Saccharomyces /. עם זאת, במעבדה שלנו ניצלה Thermo Scientific Dharmacon RNA המכיל oligos לייצר RNA / DNA כלאיים ברמת כרומוזומליות במערכות תאים שונים, בין חיידקים לתאי האדם.
רציונל
ניצול השימוש Thermo Scientific Dharmacon oligos, 50 עד 80 מרס, כאן אנו מציגים הליך, המבוסס על assay גן תיקון, שבו oligos יכולים להעביר מידע גנטי הדנ"א הגנומי של תאים שמרים, חישול הבאים ל-DNA היעד כרומוזומליות. מיקוד מוצלח ידי oligos הוא הבקיע על ידי הופעתו של מושבות שמרים הצגת הפנוטיפ הצפוי. אם הנדסה גנטית הרצוי מתבצעת בתוך אחד או יותר ribonucleotides שולבו ברצף אוליגו, את המידע הגנטי זורם ישירות מתוך מערכת RNA ל-DNA היעד כרומוזומליות, ובכך, RNA / DNA צורות כלאיים ברמת כרומוזומליות במהלך תהליך המיקוד. Ribonucleotide / s של המדעית Thermo Dharmacon RNA המכיל אוליגו יכול לשמש כתבנית עבור גן מיקוד באמצעות סינתזה תיקון דנ"א או יכול להיות מוטבע לתוך ה-DNA ואת לשמש כתבנית במהלך שכפול הדנ"א. בניסויים אלו אנו משתמשים בשמרים / Saccharomyces cerevisiae / מערכת מודל אוקריוטים, אולם גישה דומה יכול להיות מיושם גם באורגניזמים אחרים או סוגי תאים. בסרטון הזה, אנו משתמשים המדעית Thermo Dharmacon אוליגו נועד עם הומולוגיה ל מוקד שמרים היעד גנומי אחד המכיל ribonucleotide באמצע לתקן מוטציה בגן היעד. לאחר המהפך עם RNA המכיל אוליגו, שאנו רואים את התיקון של האתר מכוון לתדר מסוים, אשר מציין כי מערכת RNA של אוליגו יכול להיות משולב בתוך ה-DNA כרומוזומלי והוא לשמש כתבנית לסינתזה של DNA במהלך שכפול הדנ"א. המידע הגנטי נישא בתוך מערכת RNA מועבר ביציבות לדורות הבאים לתא. כאן אנו מתארים את השלבים של שינוי תא שמרים ידי המדעית Thermo Dharmacon RNA המכיל אוליגו ועל הגישה לאתר את המידע RNA בהעברת לתוך הדנ"א בכרומוזומים.
א עיצוב של אוליגו RNA המכיל השתמשו בניסוי זה
עיצבנו אוליגו RNA המכיל לתקן פגם גנטי בשמרים ס cerevisiae הדנ"א בכרומוזומים על מוקד trp5. זן שמרים להשתמש בפרוטוקול מכיל את הגן המוטנטי trp5 עם המחיקה של שתי בסיס אחד מוטציה שטויות (איור 1A). זן שמרים כזו היא מוטציה auxotrophic טריפטופן ואינו טופס מושבות על התקשורת ללא טריפטופן. רצף הדנ"א של הגן TRP5 זמין בכתובת במאגר Saccharomyces הגנום (http://www.yeastgenome.org/). Thermo Scientific Dharmacon RNA המכיל אוליגו להשתמש בפרוטוקול זה הוא 65-mer עם הכניסה 2-בסיס ה-DNA, שנועדו לתקן את המחיקה מוטציה אחת ribonucleotide שנועדה לתקן את המוטציה שטויות של האלל trp5 (איור 1A). רצף של אוליגו נועד כדלקמן:
5'-AAAAGGGTTTTGATGAAGCTGTCG-CG-GATCCCACATTCTG-RG-GAAGACTTCAAATCCTTGTATTCT. אוליגו זה מסונתז על ידי Thermo Scientific Dharmacon (Lafayette, CO) בקנה מידה 200 ננומטר, והיא desalted, deprotected בשימוש ללא טיהור PAGE.
ב הכנת אוליגו RNA המכיל עבור טרנספורמציה שמרים (שונה מן Storici et al. 2007 1)
ג טרנספורמציה של תאים שמרים באמצעות RNA המכיל אוליגו
ד ניתוח תיקון ג'ין ידי אוליגו המכיל את הרנ"א
E. הטיפול אלקליות של אוליגו המכיל את הרנ"א (איור 5)

באיור 1. תרשים סכמטי של הגן הפגום trp5 של האלל TRP5 המתוקן על ידי RNA המכיל אוליגו.) הגן המוטנטי trp5 מכיל מחיקה של 2 הבסיס (משולש שחור) 1-שטות בסיס מוטציה (כוכבית). חד גדיל RNA המכיל אוליגו עם הכניסה 2-הבסיס (לולאה כחול) 1-RNA בסיס החלפה (מלבן אדום) יצירת Van91 אני אנזים הגבלה האתר (המוצג על ידי המסגרת) הופכת שמרים תאים כדי לתקן את הפגמים הגנטיים הגן trp5. ב) אחרי הגן TRP5 לתיקון על ידי אוליגו המכיל את הרנ"א (בסיסים תיקן מצוינים כמו מלבנים כחולים), האתר אני Van91 שנוצר לתוך הגן TRP5. שבר bp 278 כולל רק אתר אחד Van91 אני הגבלה בגן TRP5 היא PCR מוגבר על ידי זוג primers (P1 ו-P2). נ"ב 177 ו - 101 נ"ב שברי שנוצר לאחר עיכול של P1 ו-P2 מוצר ה-PCR על ידי Van91 אני מוצגים גם.

איור 2. התוצאה טרנספורמציה עם RNA המכיל אוליגו.) תאים שמרים הפכה ללא אוליגו לא צורה שהיא על המושבה בינוני SC-TRP, ראה הצלחות AB. ב) צלחות CG מושבות שמרים להראות גוברת על SC-TRP אחרי תאים הופכים עם nmole 1 של ה-RNA המכיל אוליגו. ג) צלחות hl מושבות שמרים להראות גוברת על SC-TRP אחרי תאים הופכים עם nmole 1 של ה-DNA בלבד המקבילה אוליגו שליטה.

איור 3. איתור של העברת המידע הגנטי של RNA המכיל אוליגו ל-DNA שמרים כרומוזומליות ידי עיכול הגבלה של המוצר PCR הגברה האזור הגנומי ממוקדות. 2% ג'ל אלקטרופורזה agarose של דגימות ה-PCR מוגבר על ידי P1 ו-P2 ו מעוכל עם אנזים אני Van91 הגבלה. Lanes 1, 8 ו -15, סולם הדנ"א עם בגדלים של 100, 200, 300, 400 ו - 500 נ"ב הצביעו מצד שמאל; מסלול 2, מוצר ה-PCR של מוקד trp5 מוגבר מ-DNA הגנומי של זן trp5 מוטציה; מסלול 3, ה-PCR מוצר מוגבר של הדנ"א הגנומי נגזר מושבה trp + ממוקדות על ידי ה-DNA רק אוליגו; נתיב 4-7, מוצרי PCR מוגבר של הדנ"א הגנומי נגזר trp + מושבות ממוקד על ידי RNA המכיל אוליגו; נתיב 9-14, Van91 אני העיכול הגבלה המוצרים PCR מ נתיבים 2-7. נוכחות של להקות נימול PCR המוצר נתיבים 10-14 יכולה להיות מוסברת על ידי עיכול חלקי על ידי Van91 אני בבית מוקד TRP5 (CCACATTCTGG). בהתחשב בכך אתר חיתוך Van91 אני (CCANNNN NTGG) יכולים להיות רצפים מרובים, אתר שנוצר TRP5 לא יכול להיות היעד האופטימלי ביותר עבור האנזים. למעשה, בעקבות רצף ה-DNA של כל המוצרים לעיל PCR נזהה אין שינויים נוספים מעבר לאלו הנישאים על ידי oligos (ראה איור 4). נ"ב 278 הלהקה PCR מוגבר על ידי P1 ו-P2 primers ואת המוצר להקות לעיכול על ידי Van91 אני של 177 נ"ב ו -101 נ"ב מוצגים ע"י החצים בצד ימין.

איור 4. תוצאות ה-DNA רצף מראה תיקון הגן על ידי RNA המכיל אוליגו. Electropherogram) DNA של האזור הגנומי ממוקד על ידי RNA המכיל אוליגו. G ברצף ה-DNA (כחול התאגרף) נובע RG על RNA המכיל אוליגו. כמו כן הוא התאגרף הכניסה של בסיסים CG. סידור תוצאות מכל מוצרים אחרים PCR גם ברור כמו זה, עם אותות ניאון הרבה מעל ברקע. ב) רצפים של האזור TRP5 של + trp transformants ממוקד על ידי ה-DNA רק אוליגו (T1) ו-RNA המכיל אוליגו (T2-T5) להתאים ברצף הקונצנזוס על העליונה והם בהשוואה לזה של trp5 תאים מוטנטים לפני המיקוד על ידי oligos (DNA הגנום, אדום מוצל). תיקון RNA המכיל אוליגו בתחתית יש שני בסיס ההכנסה דנ"א חד בסיס (G) החלפה RNA מסומן באדום. האזורים התאגרף בכחול עם גוון צהוב להראות כי RNA המכיל אוליגו, כמו גם את ה-DNA רק אוליגו דווקא לתקן את המוטציה למחיקה מוטציה שטויות בכל הדגימות שנבדקו. קווים מקווקווים לסמן את המיקום של הרצף אוליגו RNA המכיל. אנא לחץ כאן כדי לראות גרסה גדולה יותר של הדמות 4.

איור 5. טיפול מונע אלקליות תיקון הגן על ידי RNA המכיל אוליגו. תדירות השינוי של אוליגו המכיל את הרנ"א (R) מוצג בשורת אדום כי על ידי ה-DNA רק אוליגו (D) מוצגת הסורגים הכחולים. ברים שגיאה מייצגים את שגיאת התקן של הממוצע עבור 3 טרנספורמציות עצמאי אוליגו כל אחד. ה-DNA בלבד אוליגו מציג תדר ללא שינוי דומה, עם טיפול NaOH. אחרת, תדירות השינוי של אוליגו RNA המכיל טיפות לטיפול הבא עם 0 NaOH. לכן, הכנה עם אוליגו המכיל את הרנ"א אינו מזוהם עם אוליגו-DNA בלבד, ובכך, תדירות השינוי שנצפה הוא ספציפי ל-RNA המכיל אוליגו.
העובדה RNA יכולים להעביר מידע גנטי ישירות הדנ"א הגנומי בתאים התגלה ניצול השימוש RNA המכיל oligos סינתטי (oligos Dharmacon מסונתז) 1. זה היה הוכחה של העיקרון כי ניתן להשתמש בתאים המכילים מולקולות RNA או RNA בלבד רצפים כתבניות עבור סינתזה של DNA. השימוש RNA המכיל oligos לא רק הוביל להפגנה כי המידע הגנטי ניתן להעביר ישירות מ-RNA ל-DNA הגנומי ללא צורך הפוכה עיבד DNA להעתיק ביניים, אלא גם הוכחה כי RNA יכול לשמש כתבנית הומולוגיים ב את התיקון של נזק לדנ"א 1,3. Oligos יכול להתבצע של RNA בלבד או להכיל רק ribonucleotide בודד מוטבע ברצף ה-DNA, כמו בדוגמה שהצגנו כאן. RNA המכיל אוליגו יש אחד ribonucleotide מוטבע שנועדה לתקן את המוטציה שטויות את האלל גנומית trp5 פגום. העברת מידע גנטי ribonucleotide ל-DNA הגנומי מתגלה על ידי שינוי פנוטיפ (תא גדל על המדיום חסר טריפטופן) של התאים הממוקדים. התדירות של תיקון הגן שהושגו עם אוליגו RNA המכיל נמדד בהשוואה לזה של ה-DNA רק לשלוט אוליגו. על ידי ביצוע תיקון זה גן assay ברקע תאים שונים, כאשר אנו עוברים מוטציה גנים שמרים שונים, אנו יכולים לזהות מה גורם / ים משפיעים במיוחד על מיקוד על ידי RNA המכיל oligos. לפיכך, אנו יכולים לחשוף מנגנונים כיצד תאים מווסתים את היציבות של RNA / DNA כלאיים. פשוט על ידי תכנון גרסאות שונות של RNA המכיל oligos אנו יכולים לקבוע את הסבירות עבור מערכת RNA מסוים לשמש תבנית שינוי ה-DNA, ואנחנו יכולים לקבוע את יציבות מסוימת רצפי הרנ"א מוטבע לתוך ה-DNA. יתר על כן, אנו יכולים לזהות מה הם העדיפו בשנת מצעים vivo גורמים אינטראקציה עם RNA / DNA כלאיים.
בעוד מספר מחקרים במבחנה, בעיקר ניצול קצר RNA המכיל oligos, נערכו כדי לאפיין את הפונקציה של גורמים שיכולים לזהות רנ"א היברידית עם ה-DNA, כגון אנזימים RNase H 4, בפונקציות vivo של RNases H כמו גם כזהות של חלבונים אחרים שיכולים להשפיע על RNA / DNA יציבות היברידית אינם ידועים ברובם. האפשרות לנצל RNA המכיל oligos באורך משמעותי (50-80, מרס) ובאיכות אופטימלית (כגון Thermo Scientific Dharmacon RNA המכיל oligos) יש לפתוח את הדרך בחינת מגוון רחב של תהליכים מולקולריים ישירות in vivo ב תאים של עניין. כפי שניתן לראות השינוי הזה וידאו, באמצעות RNA המכיל oligos דורש בעצם רק כמה צעדים נוספים לעומת השינוי באמצעות מולקולות ה-DNA, כדי למנוע השפלה ידי RNases. לכן, השינוי באמצעות RNA המכיל oligos אינו מוגבל למערכת שמרים, אבל יכול להיות מיושם על כל אורגניזם או סוג התא שבו שינוי ה-DNA על ידי oligos הוא מיומן.
לסיכום, על ידי מיקוד תאים המכילים RNA oligos מספקת את ההזדמנות כדי לייצר RNA / DNA היברידיים ribonucleotides מוטבע ב DNA בתאי in vivo. היציבות, פונקצית וההשלכות של אלה in vivo שנוצר RNA / DNA כלאיים ניתן לנתח ומאופיינת, פוטנציאל חשיפת מנגנוני ידוע של תיקון DNA וגילוי אסטרטגיות חדשניות גן מיקוד.
הייצור וידאו עבור מאמר זה נערך בחסות תרמו פישר סיינטיפיק, אשר מייצרת ריאגנטים מכשיר בשימוש בפרסום זה.
עבודה זו נתמכה על ידי הקואליציה סרטן גאורגיה מענק-R9028.
A. Transformation reagents and media (modified from Storici and Resnick, 2006 |
|||
|
|||
B. Colony PCR materials. |
|||
|
|||
C. PCR purification. |
|||
|
|||
D. Gel Electrophoresis. |
|||
|
|||
E. Restriction digestion. |
|||
|
|||
F. Alkali treatment for the RNA-containing oligo. |
|||
|