تلعب التفاعلات الانتقالية المشتركة دورا حاسما في تعديلات السلسلة الوليدة واستهداف مسارات الطي والتجميع. هنا ، نصف التنميط الريبوسومي الانتقائي ، وهي طريقة للتحليل المباشر لهذه التفاعلات في الجسم الحي في نموذج حقيقيات النوى Saccharomyces cerevisiae.
مقالة منهجية
تلعب التفاعلات الانتقالية المشتركة دورا حاسما في تعديلات السلسلة الوليدة واستهداف مسارات الطي والتجميع. هنا ، نصف التنميط الريبوسومي الانتقائي ، وهي طريقة للتحليل المباشر لهذه التفاعلات في الجسم الحي في نموذج حقيقيات النوى Saccharomyces cerevisiae.
في السنوات الأخيرة ، أصبح من الواضح أن الريبوسومات لا تقوم فقط بفك تشفير الحمض النووي الريبي المرسال لدينا ولكن أيضا توجه ظهور سلسلة الببتيد المتعدد في البيئة الخلوية المزدحمة. توفر الريبوسومات منصة للربط الذي يتم التحكم فيه مكانيا وحركيا لعوامل استهداف الأغشية ، وتعديل الإنزيمات ، والمرافقين القابلة للطي. حتى التجميع في مجمعات قليلة الجودة عالية الترتيب ، وكذلك خطوات تكوين شبكة البروتين والبروتين ، تم اكتشافه مؤخرا ليتم تنسيقه مع التوليف.
هنا ، نصف التنميط الريبوسومي الانتقائي ، وهي طريقة تم تطويرها لالتقاط التفاعلات الانتقالية المشتركة في الجسم الحي. سنقوم بتفصيل مختلف خطوات تنقية التقارب المطلوبة لالتقاط مجمعات سلسلة الريبوسوم الوليدة جنبا إلى جنب مع التفاعلات الانتقالية المشتركة ، بالإضافة إلى استخراج الحمض النووي الريبي المرسال ، واستبعاد الحجم ، والنسخ العكسي ، والتسلسل العميق ، وخطوات تحليل البيانات الضخمة ، المطلوبة لفك رموز التفاعلات الانتقالية المشتركة بدقة قريبة من الكودون.
Selective Ribosome Profiling (SeRP) هي الطريقة الوحيدة ، حتى الآن ، التي تلتقط وتميز التفاعلات الانتقالية المشتركة ، في الجسم الحي ، بطريقة مباشرة1،2،3،4،5،6. يتيح SeRP التنميط العالمي للتفاعلات لأي عامل مع ترجمة الريبوسومات بدقة قريبة من الكودون 2,7.
تعتمد هذه الطريقة على التجميد المفاجئ للخلايا المتنامية والحفاظ على الترجمة النشطة. ثم يتم التعامل مع محللات الخلايا باستخدام RNase I لهضم كل الحمض النووي الريبوزي المرسال في الخلية باستثناء شظايا الحمض النووي الريبوسومي المحمية من الريبوسوم والتي تسمى "آثار أقدام الريبوسوم". ثم تنقسم العينة إلى قسمين. يستخدم جزء واحد مباشرة لعزل جميع آثار أقدام الريبوسوم الخلوية ، مما يمثل جميع الترجمة المستمرة في الخلية. يستخدم الجزء الثاني لتنقية التقارب لمجموعة فرعية محددة من الريبوسومات المرتبطة بعامل ذي أهمية ، على سبيل المثال: تعديل الإنزيمات ، وعوامل النقل ، والمرافقين القابلة للطي ، وتفاعلات التجميع المعقدة. يطلق على آثار الأقدام الريبوسومية المنقاة بالتقارب اسم interactome. بعد ذلك ، يتم استخراج mRNAs المحمية من الريبوسوم واستخدامها لتوليد مكتبة cDNA ، تليها تسلسل عميق.
يسمح التحليل المقارن لإجمالي عينات translatome و interactome بتحديد جميع orfs التي ترتبط بعامل الاهتمام ، بالإضافة إلى توصيف كل ملف تعريف تفاعل orf. يقدم هذا الملف الشخصي تقارير عن بداية الاشتباك الدقيقة وتسلسلات الإنهاء التي يمكن للمرء من خلالها استنتاج الكودونات التي تم فك تشفيرها والمخلفات ذات الصلة من سلسلة polypeptide الناشئة ، وكذلك على اختلافات سرعة الريبوسوم أثناء التفاعل 7,8. ويصور الشكل 1 البروتوكول على أنه مخطط.

الشكل 1: نظرة عامة على بروتوكول SeRP. يمكن تنفيذ هذا البروتوكول بالكامل في غضون 7-10 أيام. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. توليد سلالات لتنميط الريبوسوم الانتقائي
ملاحظة: Selective Ribosome Profiling (SeRP) هي طريقة تعتمد على تنقية التقارب لعوامل الاهتمام ، لتقييم طريقة تفاعلها مع مجمعات سلسلة الريبوسومات الوليدة. يتم استخدام إعادة التركيب المتماثلة 9 ، بالإضافة إلى الطرقالمستندة إلى CRISPR / Cas910 لدمج مختلف العوامل ذات الأهمية مع علامات لتنقية التقارب. هذه العلامات هي GFP ، لتنقية تقارب GFP-trap ، و TAP-tag لتنقية حبات IgG-Sepharose بالإضافة إلى AVI-Tag التي تم تنقيتها بواسطة avidin أو streptavidin ، لسرد بعض الأمثلة الناجحة من السنوات الأخيرة.
2. نمو الثقافة
3. جمع الخلايا وتحللها
| الكاشف | المبلغ لكل عينة (ميكرولتر) | التركيز النهائي |
| 10 ملغم/مل CHX (سيكلوهيكسيميد) | 220 | 0.5 ملغم/مل |
| 1M تريس هيدروكلورايد الرقم الهيدروجيني 8.0 | 88 | 20 مللي متر |
| 3M KCl | 205.7 | 140 مللي متر |
| 1M MgCl2 | 26.4 | 6 مللي متر |
| 1M PMSF | 4.4 | 1 مللي متر |
| NP-40 | 4.4 | 0.10% |
| مثبطات الأنزيم البروتيني | 2 حبة | |
| دناز الأول | 8.8 | 0.02 يو/مل |
| المجلد النهائي | 4,400 |
الجدول 1: وصفة للمزيج الرئيسي للتحلل العازل.
ملاحظة: يمكن تغيير المخزن المؤقت للتحلل ليحتوي على المزيد من مثبطات الأنزيم البروتيني (مثل البيستاتين ، الليوبيبين ، الأبروتينين ، إلخ) في حالة عدم استقرار البروتين محل الاهتمام ، ولكن من المهم تجنب EDTA من أجل الحفاظ على الوحدات الفرعية الصغيرة والكبيرة للريبوسوم التي يتم تجميعها خلال الخطوات التالية. لأسباب مماثلة ، احتفظ دائما بما لا يقل عن 6 mM MgCl2 في محلول التخزين المؤقت.
تحذير: حمض الهيدروكلوريك شديد التآكل و PMSF سام. ارتداء القفازات والتعامل معها بعناية.
4. تنقية مجمعات سلاسل الريبوسوم الوليدة ل SeRP
| الكاشف | المبلغ لكل عينة (ميكرولتر) | التركيز النهائي |
| 50٪ سكروز | 200 | 25% |
| 1M تريس هيدروكلورايد الرقم الهيدروجيني 8.0 | 8 | 20 مللي متر |
| 3M KCl | 18.7 | 140 مللي متر |
| 1M MgCl2 | 4 | 10 مللي متر |
| 100 ملغم/مل CHX | 0.4 | 0.1 ملغم/مل |
| مثبطات الأنزيم البروتيني | 1 قرص | |
| المجلد النهائي | 400 |
الجدول 2: وصفة لمزيج وسادة السكروز الرئيسي.
| الكاشف | المبلغ لكل عينة (ميكرولتر) | التركيز النهائي |
| 10 ملغم/مل CHX | 50 | 0.1 ملغم/مل |
| 1M تريس هيدروكلورايد الرقم الهيدروجيني 8.0 | 100 | 20 مللي متر |
| 3M KCl | 233 | 140 مللي متر |
| 1M MgCl2 | 50 | 10 مللي متر |
| 1M PMSF | 5 | 1 مللي متر |
| NP-40 | 0.5 | 0.01% |
| مثبطات الأنزيم البروتيني | 2 حبة | |
| 50٪ جلسرين | 1,000 | 10% |
| المجلد النهائي | 5,000 |
الجدول 3: وصفة للمزيج الرئيسي للغسيل العازل.
5. إعداد مكتبة cDNA للتسلسل العميق
| الكاشف | المبلغ لكل عينة (ميكرولتر) | التركيز النهائي |
| 50٪ PEG 8000 معقم | 16 | 20% |
| DMSO | 4 | 10% |
| 10× T4 الحمض النووي الريبي ligase 2 المخزن المؤقت | 4 | 1x |
| مثبطات SUPERase-In RNase | 2 | 2 يو |
| 10 mM وصلة أدينيل 3-L1 | 0.1 | 25 ميكرومتر |
| المياه المعالجة من DEPC | 2.9 | |
| المجلد النهائي | 29 |
الجدول 4: وصفة لمزيج رئيسي من الربط النهائي لمدة 3 أقدام.
| الكاشف | المبلغ لكل عينة (ميكرولتر) | التركيز النهائي |
| 10 mM dNTPs | 1 | 0.5 مللي متر |
| 25 ميكرومتر لينكر L(rt) | 0.5 | 625 نانومتر |
| المياه المعالجة من DEPC | 1.5 | |
| المجلد النهائي | 3 |
الجدول 5: وصفة للمزيج الرئيسي للنسخ العكسي قبل تمسخ الأحماض النووية.
| الكاشف | المبلغ لكل عينة (ميكرولتر) | التركيز النهائي |
| 5× المخزن المؤقت FS | 4 | 1x |
| مثبطات SUPERase-In RNase | 1 | 2 يو |
| DTT 0.1 م | 1 | 5 مللي متر |
| المجلد النهائي | 6 |
الجدول 6: وصفة للمزيج الرئيسي للنسخ العكسي بعد تمسخ الأحماض النووية.
| الكاشف | المبلغ لكل عينة (ميكرولتر) | التركيز النهائي |
| 10× المخزن المؤقت CircLigase II | 2 | 1x |
| 5 م بيتين (اختياري) | 1 | 0.25 م |
| 50 ملليمتر لكل مليون متر مكعب2 | 1 | 2.5 ملليمتر |
| المجلد النهائي | 4 |
الجدول 7: وصفة لمزيج رئيسي تعميم ssDNA .
| الكاشف | المبلغ لكل عينة (ميكرولتر) | التركيز النهائي |
| المياه المعالجة من DEPC | 61.6 | |
| 5× المخزن المؤقت تفاعل Phusion HF | 17.6 | 1x |
| 10 mM dNTPs | 1.8 | 200 ميكرومتر |
| 100 ميكرومتر PCR التمهيدي الأمامي | 0.2 | 225 نانومتر |
| HF فوسيون بوليميراز | 0.8 | 1.6 يو |
| المجلد النهائي | 82 |
الجدول 8: وصفة لتضخيم PCR المزيج الرئيسي.
| دور | التشوه (98 درجة مئوية) | صلب (60 درجة مئوية) | تمديد (72 درجة مئوية) |
| 1 | 30 ثانية | ||
| 2-16 | 10 ثانية | 10 ثانية | 5 ثانية |
الجدول 10: برنامج تفاعل البوليميراز المتسلسل لتفاعل البوليميراز المتسلسل.
6. تحليل البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كما هو موضح في مخطط التدفق لهذا البروتوكول (الشكل 1) ، نمت الخلايا إلى مرحلة التسجيل ، ثم تم جمعها بسرعة عن طريق الترشيح وحلها عن طريق الطحن المبرد. ثم تم تقسيم الليزات إلى قسمين: أحدهما لإجمالي آثار أقدام الحمض النووي الريبوزي المرسال المحمية من الريبوسوم والآخر لآثار أقدام الحمض النووي الريبوزي المرسال المحمية من الريبوسوم المختارة ، والتي أجرينا عليها تنقية التقارب لسحب مجمعات سلاسل البروتين الريبوسوم الوليدة الموسومة بالبروتين. لقد ضمنا التعبير عن البروتين الموسوم ونجاح السحب لأسفل من خل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هنا ، يفصل البروتوكول نهج التنميط الريبوسومي الانتقائي لالتقاط التفاعلات الانتقالية المشتركة بدقة قريبة من الكودون. مع ارتفاع الريبوسوم كمركز لتنسيق ظهور السلسلة الوليدة في السيتوبلازم المزدحم ، تعد هذه طريقة حاسمة لتحديد وتوصيف مختلف التفاعلات الانتقالية المشتركة المطلوبة لضمان وجود بروتين وظيفي ، وكذلك لدراسة الأمراض المختلفة. حتى الآن ، SeRP هي الطريقة الوحيدة التي يمكنها التقاط وتوصيف هذه التفاعلات ، بطريقة مباشرة ، في الجسم الحي14،15،
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن صاحبا البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
نود أن نشكر جميع أعضاء المختبر على المناقشات المثمرة ومحمد مخزومي على القراءة النقدية للمخطوطة. تم تمويل هذا العمل من خلال منحة ISF (مؤسسة العلوم الإسرائيلية) 2106/20.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 3'-فسفرة 28 nt التحكم في الحمض النووي الريبي قليل النوكليوتيد | IDT | طلب مخصص | تنقية HPLC خالية من RNase ؛ 5'-AUGUAGUCGGAGUCGAGGCC GACGCGA / 3Fos / -3'Absolute |
| ethanol | VWR | 20821 | |
| حمض الفينول &ndash ؛ الكلوروفورم | أمبيون | AM9722 | |
| الجسم المضاد: الفأر أحادي النسيلة المضاد ل HA | Merck | 11583816001 | 12CA5 |
| أبروتينين | روث | A162.3 | |
| ATP * | NEB | P0756S | 10 ملي مولار |
| باكتو أجار | BD | 214030 | |
| بكتو الببتون | BD | 211820 | |
| باكتو تريبتون | BD | مستخلص | |
| Bacto | BD | 212720 | |
| بيستاتين هيدروكلوريد | روث | 2937.2 | |
| كلوروفورم | ميرك | 102445 | |
| CircLigase II ssDNA Ligase * | مركز الزلزال | CL9025K | 100 U/&mu ؛ L |
| محلول تلطيخ Coomassie الغروي | Roth | 4829 | |
| cOmplete ، أقراص كوكتيل مثبطات البروتياز الخالية من EDTA | Roche Diagnostics | 29384100 | |
| Cycloheximide | Biological Industries | A0879 | |
| DEPC المياه المعالجة والمعقمة المفلترة * | Sigma | 95284 | |
| D-Glucose اللامائي | Merck | G5767-500G | |
| ثنائي إيثيل بيروكربونات | روث | K028 | |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد * | سيجما ألدريتش | 276855 | |
| سلم الحمض النووي ، 10 نقطة أساس O'RangeRuler * | صبغة تحميل الحمض النووي Thermo Fisher Scientific | SM1313 | |
| * | Thermo Fisher Scientific | R0631 | 6 & مرات ؛ |
| DNase I ، | Roche 4716728001 | RNAse | |
| * | NEB | N0446S | |
| EDTA * | Roth | 8043 | |
| Glycerol | VWR | 24388.260. | |
| محلول جلايسين | سيجما ألدريتش | 67419-1ML-F | 1 م |
| جليكو بلو | أمبيون | AM9516 | 15 مجم / مل |
| هيبس | روث | HN78.3 | |
| HF فوسيون بوليميراز * | NEB | M0530L | |
| هونج كونج من S. cerevisiae | Sigma-Aldrich | H6380-1.5KU | |
| حمض الهيدروكلوريك | AppliChem | A1305 | |
| الأيزوبروبانول | سيجما ألدريتش | 33539 | |
| الأيزوبروبيل بيتا ؛ -D-1-ثيوغالاكتوبيرانوسيد | روث | CN08 | |
| كاناميسين | روث | T832.4 | |
| KCl | روث | 6781.1 | |
| KH2< / sub>PO4< / sub> | Roth | 3904.1 | |
| Leupeptin | Roth | CN33.4 | |
| Linker L (rt) | IDT | طلب | |
| النيتروجين | |||
| MgCl 2< / sub> | Roth | KK36.3 | |
| Na2< / sub>HPO4< / sub> | Roth | P030.2 | |
| Na2< / sub>HPO4< / sub>· 2H2O | Roth | T879.3 | |
| NaCl* | Invitrogen | AM97606 | 5 M |
| NaH2PO4· H2< / sub>O | Roth | K300.2 | |
| سيفاروس المنشط من NHS 4 حبات سريعة التدفق | GE علوم الحياة | 17090601 | |
| Nonidet P 40 بديل | سيجما | 74385 | |
| بيبستاتين إيه | روث | 2936.2 | |
| فينيل ميثيل سلفونيل فلوريد | روث | 6367 | |
| المواد الهلامية مسبقة الصب | Bio-Rad | 5671034 | 10٪ و 12٪ |
| RNase I | Ambion | AM2294 | |
| SDS ، 20٪ | Ambion | AM9820 | RNase |
| خالية من أسيتات الصوديوم * | Ambion | AM9740 | 3 M ، درجة الحموضة 5.5 |
| أزيد الصوديوم | Merck | S8032-100G | |
| كلوريد الصوديوم | روث | 9265 | |
| هيدروكسيد الصوديوم * | Sigma | S2770 | 1 N |
| السكروز | سيجما ألدريتش | 16104 | |
| مثبط RNase SUPERase-In | Ambion | AM2694 | |
| Superscript III Transciptase العكسي * | Invitrogen | 18080-044 | |
| SYBR Gold * | Invitrogen | S11494 | |
| T4 عديد النوكليوتيدات كيناز * | NEB | M0201L | |
| T4 RNA ligase 2 * | NEB | M0242L | |
| جل بولي أكريلاميد TBE * | Novex | EC6215BOX | 8٪ |
| TBE &ndash ؛ جل بولي أكريلاميد اليوريا * | Novex | EC68752BOX | 10٪ |
| TBE &ndash ؛ جل بولي أكريلاميد اليوريا * | Novex | EC6885BOX | 15٪ |
| TBE &ndash ؛ المخزن المؤقت لعينة اليوريا * | Novex | LC6876 | 2 & مرات ؛ |
| تريس | روث | 4855 | |
| تريس * | أمبيون | AM9851 | 1 م ، درجة الحموضة 7.0 |
| تريس * | أمبيون | AM9856 | 1 م ، درجة الحموضة 8.0 |
| فائقة النقاء 10 مرات ؛ عازلة TBE * | Invitrogen | 15581-044 | |
| * - لحشية إعداد | |||
| المكتبة ومشبك زنبركي ، 90 مم ، | Millipore | ؛ XX1009020 | |
| قارورة مفصل أرضية 1 لتر ، | ميليبور | XX1504705 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن