October 17th, 2011
هذا البروتوكول توضح كيفية قياس المغنيسيوم (II) التي تعتمد على تشكيل بنية الحمض النووي الريبي العالي من قبل اثنين من أساليب footprinting الهيدروكسيل.
الهدف العام من التجربة التالية هو التأكد من كيفية طي جزيئات الحمض النووي الريبي باستخدام البصمة الجذرية للهيدروكسيل. يتم تحقيق ذلك عن طريق وضع العلامات النهائية وتنقية الهلام والطي المسبق للحمض النووي الريبي ، مما يضمن السلامة التأكيدية للحمض النووي الريبي قبل الطي بوساطة المغنيسيوم كخطوة تالية ، يتم خلط كواشف Fenton لتوليد جذور الهيدروكسيل ، والتي يمكن أن تشق لاحقا العمود الفقري للحمض النووي الريبي وفقا لإمكانية الوصول إليها بالمذيبات. بعد ذلك ، يتم فصل منتجات انقسام الحمض النووي الريبي عن طريق تغيير طبيعة الرحلان الكهربائي لهلام بولي أكريلاميد ، ويتم تصورها عن طريق التصوير الشعاعي التلقائي.
يتم تحديد تكاملات النطاق بواسطة برنامج تحليل البصمة شبه الآلي. الهدف النهائي هو توليد متساوي حرارة قابل للطي يعكس تكوين الهيكل الثلاثي للحمض النووي الريبي. يتم تحقيق ذلك عن طريق تحجيم تكاملات النطاق الطبيعي إلى التشبع الكسري.
يمكن لاحقا تركيب متساوي الحرارة في معادلة التل. تتمثل الميزة الرئيسية لبصمة الهيدروكسي في حصولك على معلومات الهيكل الثلاثي للحمض النووي الريبي باستخدام مواد كيميائية غير مكلفة نظرا للنشاط العالي في جذور الهيدروكسي صغيرة الحجم وهي مجسات مثالية للتمييز بين النيوكليوتيدات التي يمكن الوصول إليها بواسطة المذيبات والمدفونة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال البيولوجيا الهيكلية للحمض النووي الريبي.
على سبيل المثال ، كيف تستخدم الريبوسومات أيونات المعادن للوصول إلى تأكيدها النشط؟ يمكن استخدام البصمة الجذرية الهيدروكسي لفهم أساسيات خصوصية الحمض النووي الريبي والتعرف عليه. إلى جانب الكشف عن معلومات حول بنية الحمض النووي الريبي الثلاثي ، يمكن استخدام هذه الطريقة لتحديد مواقع ربط البروتين الدقيقة في الحمض النووي الريبي أو في جزيئات الحمض النووي.
تتمثل التحديات الرئيسية لهذه الطريقة في منع تدهور العينة بواسطة الريبونوكلياز وتحسين تركيز الحديد من أجل الحصول على الكمية المناسبة من انقسام الحمض النووي الريبي. أيضا ، يمكن أن يكون التحليل التفصيلي لفترات النطاق أمرا صعبا للغاية. تتمثل الفائدة الرئيسية لهذا الفيديو في مساعدة الجمهور على فهم مراحل التخطيط والتنفيذ الناجح لتجربة البصمة الجذرية الهيدروكسي قبل بدء هذا البروتوكول ، قم بإعداد كل البصمة في الكواشف كما هو موضح في البروتوكول المكتوب.
مع هذا الفيديو ، يمكن إنتاج الحمض النووي الريبي DFOs أربعة ذات صلة ونهاية المسمى كما هو موضح هناك. تنقية الحمض النووي الريبي المسمى إشعاعيا باستخدام الفصادة الكهربائية للهلام الممسح. استرجع الحمض النووي الريبي المنقى عن طريق استخلاصين لاحقين للهلام باستخدام أسيتات الصوديوم 0.3 مولار.
ثم قم بترسيب الحمض النووي الريبي عن طريق خلط 0.5 مل من المحلول المائي مع مليلتر واحد من الإيثانول. احتضان الخليط لمدة دقيقة واحدة على الثلج الجاف بعد تدوير العينة ، تخلص من الاستلقاء. اغسل حبيبات الحمض النووي الريبي بنسبة 70٪ إيثانول.
قم بإزالة supinate بعد الطرد المركزي الإضافي وجفف الحبيبات في فراغ. بعد ذلك ، قم بإذابة عينات الحمض النووي الريبي المنقاة المسماة P 32. في 330 ميكرولتر من الماصة العازلة للتفاعل مرة واحدة ، أدخل 30 ميكرولترا من محلول الحمض النووي الريبي في أنبوب تفاعل جديد.
قم بترسيب الحمض النووي الريبي بالإيثانول ثم جفف الحبيبات في فراغ بمجرد تجفيفها ، يمكن استخدام هذه الحبيبات لتوليد السلم المرجعي كما هو موضح في الإجراء المكتوب لطبيعة محلول الحمض النووي الريبي المخزن المتبقي عن طريق التسخين عند 95 درجة مئوية لمدة دقيقتين. اتصل بالعينات إلى درجة حرارة الغرفة لمدة 15 دقيقة واتبعها بدوران سريع لإعادة المكثفات إلى المحلول. لبدء تجربة البصمة ، قم بإعداد 27 أنبوب تفاعل لعينات كافية لملء هلام الرحلان الكهربائي 30 بئر.
بعد تضمين السلالم والتحكم المشقوق ، حدد تركيزات حديد المغنيسيوم النهائية بحيث تكون متباعدة بشكل متساو على مقياس لوغاريتمي على عدة أوامر من حيث الحجم حول تحضير نقطة المنتصف لأيونات المغنيسيوم في المخزن المؤقت للتفاعل مرة واحدة موصوف في النص بشكل منفصل. احتضان محاليل الحمض النووي الريبي وأيون المغنيسيوم عند 50 درجة مئوية لمدة خمس دقائق. ثم امزج 10 ميكرولتر من محلول الحمض النووي الريبي مع 90 ميكرولتر من الكمية المقابلة من محلول الحديد المغنيسيوم.
للوصول إلى الحجم النهائي البالغ 100 ميكرولتر ، احتضان كل خليط لمدة 30 دقيقة من 50 درجة مئوية. بعد ذلك ، اسمح للمحاليل بالتوازن عند 25 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة أثناء حدوث طي الحمض النووي الريبي. في هذه الأثناء ، مباشرة قبل بدء البصمة الجذرية للهيدروكسيل في التفاعل ، قم بإعداد مزيج التفاعل الوهمي كما هو موضح في البروتوكول المكتوب.
قم بإعداد تفاعل بيروكسيد عن طريق سحب قطرتين من ميكرولتر لكل من أسكوربات الصوديوم EDTA الحديد وبيروكسيد الهيدروجين في الجزء العلوي داخل أنبوب التفاعل الذي يحتوي على محلول الحمض النووي الريبي بحيث لا تلامس القطرات. ابدأ تفاعل البصمة عن طريق الخلط القوي. بعد 15 ثانية ، أوقف التفاعل بإضافة 300 ميكرولتر من الإيثانول البارد النقي.
اقلب الأنابيب ثلاث إلى خمس مرات. أخيرا ، قم بترسيب الحبيبات وغسلها وتجفيفها كما تم إجراؤها سابقا كبديل لكل تفاعل مؤكسد ، وسيتم إجراء تفاعل الهيدروكسيل المؤكسد عن طريق إضافة خمسة ميكرولترات من مزيج تفاعل فينتون المحضر حديثا إلى العينات. احتضان التفاعل التأكسدي لمدة 30 دقيقة عند 25 درجة مئوية.
ثم أضف 300 ميكرولتر من الإيثانول البارد النقي لإخماد التفاعل وخلطه عن طريق تدوير الأنابيب. مرة أخرى ، عجل. اغسل وجفف الحبيبات عند الانتهاء من التفاعل التأكسدي أو التأكسدي.
قم بإذابة كريات الحمض النووي الريبي المجففة في ثمانية ميكرولترات من صبغة تحميل الجل الثانية. تأكد من إعادة تعليق الحمض النووي الريبي المسمى P 32 باستخدام عداد جير لإعداد هلام تسلسل بولي أكريلاميد متغير الطبيعة بنسبة 8٪ وفقا للبروتوكولات القياسية. باستخدام مشط 30 جيدا ، قم بتحميل العينات ، بما في ذلك مرجعين وعنصر تحكم مشقوق.
افصل شظايا الحمض النووي الريبي عند 60 إلى 75 واط لمدة ساعتين ونصف. قم بتعريض الجل المجفف لشاشة تخزين الفوسفو طوال الليل. امسح شاشة الفوسفو بنظام تصوير للتصوير الشعاعي التلقائي بدون أفلام.
ثم انقل ملف صورة الجل إلى الكمبيوتر لتحليله. لبدء تحليل البيانات ، افتح Safa وبرامج مفتوحة المصدر لتركيب النطاق الفردي والقياس الكمي. قم بتحميل تسلسل الحمض النووي الريبي كملف TXT نقطي متبوعا بصورة الهلام كملف هلام نقطي.
حدد الممرات واضبط شدة النطاق. ثم اختر حارة مرساة وقم بإجراء تعيين محاذاة هلام للنطاقات إلى النيوكليوتيدات في إشارة إلى الحمض النووي الريبي T سلم هضم واحد. حدد كثافة النطاق واستخدم ميزة مخطط لون الشرطة المائلة للتطبيع لتطبيع وتعيين المخلفات الثابتة المحتملة.
احفظ الإخراج كملف txt. يقوم SFA بإخراج جدول بيانات يحتوي على أعمدة تمثل الممرات الموجودة على الجل والصفوف التي تمثل تكاملات النطاق الفردية المقابلة لجزء الحمض النووي الريبي. أولا ، يجب تحديد مواقع الحماية التي تظهر تغيرا ملحوظا في إمكانية الوصول إلى المذيبات من خلال مقارنة ملف الحماية المشتق من عينة عدم وجود أيونات المغنيسيوم بملف تعريف تركيز أيون المغنيسيوم النقطة.
كلما انخفضت القيمة ، زادت حماية النيوكليوتيدات من هجوم جذور الهيدروكسيل والعكس صحيح. بعد ذلك ، قم بإنشاء منحنيات انتقالية للنطاق ، وشدة الأفراد أو مجموعات النيوكليوتيدات مقابل تركيز حديد المغنيسيوم باستخدام تنسيق جدول بيانات بشكل فردي ، وقم بقياس هذه التحولات بشكل فردي إلى وظيفة التشبع التجزيئي كما هو موضح في الجزء النصي من هذا البروتوكول. كخطوة أخيرة ، قم بملاءمة البيانات مع معادلة التل.
يوسع هذا التحليل الانتقال إلى التشبع الجزئي ، ويحدد نقطة المنتصف الانتقالية ويوفر اختبارا ظاهريا لما إذا كان الانتقال معروضا بشكل سيني. فيما يلي نتائج تمثيلية من P four P ستة تجارب البصمة الجذرية للهيدروكسيل RRNA. تم اشتقاق متساوي الحرارة من المواد الهلامية المتسلسلة التي تم تحليلها بواسطة صفا ثم تم تركيبها كما هو موضح في قسم التحليل.
تشير صورة الهلام إلى أن انقسام الخلفية ضئيل وأن تخصيص النيوكليوتيدات الفردية ممكن بسبب النطاقات المحددة جيدا في حارة T واحدة. إن تجزئة الحمض النووي الريبي الناجم عن جذور الهيدروكسيل أعلى بكثير من الخلفية. يرتبط الانتقال من أيونات المغنيسيوم المنخفضة إلى العالية بشكل انتقائي بانخفاض كثافة الأفراد ومجموعات النطاقات التي تشير إلى تكوين الحمض النووي الريبي.
تشير حماية البنية الثلاثية إلى مفردة أو مجموعات من النيوكليوتيدات المتجاورة التي يتغير انقسامها بالتزامن مع شدة النطاق وتطبيعها عن طريق تحليل سافر. الإخراج عبارة عن مخطط حراري يصور درجة الحماية ضد جذور الهيدروكسيل. يصف انتقال اللون تغيير إمكانية الوصول عند إضافة حديد المغنيسيوم من الأبيض إلى الأحمر يظهر نيوكليوتيدات يسهل الوصول إليها ، بينما يظهر الأبيض إلى الأزرق المزيد من النيوكليوتيدات المحمية.
ترتبط كل درجة من درجات التظليل بقيمة عددية ، والتي يمكن رسمها كمنحنى حماية وتحليلها بواسطة نموذج ربط مثل معادلة التل. في هذا المثال ، ثابت تفكك التوازن للحماية المنتسبة إلى الحماية 1 5 3 إلى 1 5 5 هو تقريبا ضعف القيمة المقابلة للحماية 1 6 3 إلى 1 6 4. يمكن إجراء تجربة البصمة الجذرية الهيدروكسية هذه في يوم ونصف إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.
أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر ارتداء القفازات ومعطف المختبر لتجنب أي تلوث بالحمض النووي الريبي. أيضا ، يعتمد تركيز الحديد النهائي على النظام التجريبي. لذلك ، نوصي بإجراء تجربة استجابة للجرعة قبل البصمة باتباع هذا الإجراء.
يمكن تنفيذ طرق أخرى ، مثل البصمة الجذرية الهيدروكسية التي تم حلها بمرور الوقت من أجل الإجابة على أسئلة إضافية. على سبيل المثال ، في أي نقطة زمنية حرجة تصل جزيئات الحمض النووي الريبي إلى تأكيد غير مطوي أو نشط بعد تطوره؟ مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال البيولوجيا الهيكلية لاستكشاف التفاعلات الجزيئية الثلاثية بين الأحماض النووية والمؤقتة.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تحديد تكوين الهيكل الثلاثي لجزيئات الحمض النووي الريبي. لا تنس أن المرحلة الثانية من الكايت والفوسفور من الاحتياطات الخطرة ، مثل ارتداء القفازات ونظارات الحماية ، وكذلك يوصى باستخدام واقي زجاج شبكي أثناء تنفيذ هذا الإجراء.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
يصف هذا البروتوكول كيفية قياس تكوين بنية الحمض النووي الريبي الثلاثية المعتمدة على المغنيسيوم (II) باستخدام تقنية تصوير بصمة الجذور الهيدروكسيلية. تتضمن الطريقة وضع علامات على النهاية، وتنقية الجل، وطي الحمض النووي الريبي مسبقًا لضمان سلامة شكله التكويني.
Hydroxyl radical footprinting enables biopharma R&D to probe RNA tertiary structure formation with single-nucleotide resolution, supporting target validation in RNA therapeutics. By quantifying Mg(II)-mediated folding isotherms, the method provides mechanistic de-risking for RNA-targeted small molecules and antisense oligonucleotides. This approach enhances predictive confidence in early discovery by linking structural changes to functional outcomes.
The method fits within the RNA-targeted discovery continuum from target validation through lead optimization, providing structural feedback at each stage.