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Research Article
Mame Daro Faye1, Tyson E Graber2, Martin Holcik3
1Apoptosis Research Centre, Children's Hospital of Eastern Ontario Research Institute and Department of Biochemistry, Microbiology and Immunology,University of Ottawa, 2Montreal Neurological Institute, 3Apoptosis Research Centre, Children's Hospital of Eastern Ontario Research Institute and Department of Pediatrics,University of Ottawa
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
La capacidad de las células para adaptarse al estrés es crucial para su supervivencia. La regulación de la traducción del ARNm es una de esas estrategias de adaptación, que proporciona una regulación rápida del proteoma. Aquí, proporcionamos un protocolo estandarizado de perfiles de polisomas para identificar ARNm específicos que se traducen selectivamente en condiciones de estrés.
Regulación de la síntesis de proteínas representa un punto de control clave en la respuesta celular al estrés. En particular, los elementos reguladores de ARN discreto se muestran para permitir a la traducción selectiva de mRNAs específicos, que típicamente codifican para las proteínas requeridas para una respuesta de estrés particular. La identificación de estos mRNAs, así como la caracterización de los mecanismos reguladores responsables de la traducción selectiva ha estado en la vanguardia de la biología molecular durante algún tiempo. Perfiles de polisomas es un método piedra angular en estos estudios. El objetivo de los perfiles de polisomas es capturar la traducción del ARNm mediante la inmovilización de los ribosomas traducen activamente en diferentes transcripciones y separar los polirribosomas resultantes por ultracentrifugación en un gradiente de sacarosa, lo que permite una distinción entre las transcripciones altamente traducidos y mal traducido queridos. Estos pueden ser caracterizados adicionalmente por métodos tradicionales bioquímicos y de biología molecular. Es importante destacar que la combinación de polysome perfiles con enfoques genómicos de alto rendimiento permite un análisis a gran escala de la regulación de traducción.
Regulación de la síntesis de proteínas (traducción) es un proceso celular clave que está íntimamente ligada a la supervivencia celular. Dado que la traducción consume más del 50% de la energía de la célula, no es sorprendente que la traducción está estrechamente regulada y que las perturbaciones en la traducción no se toleran bien. Por el contrario, muchos procesos celulares aberrantes que requieren maquinaria de traducción y la salida de la traducción (es decir proteoma) tienen que ser modificados. Esto es a menudo el caso en varios estados de respuesta al estrés y la enfermedad, y es, probablemente, el mejor ejemplo en el cáncer. Una ventaja clave de control de la traducción es la capacidad de las células para reprogramar rápidamente la salida de proteínas en respuesta a diversos disparadores externos e internos, por lo tanto mecanismo de ajuste fino que inclina la balanza entre la supervivencia celular y la muerte 1.
Dos aspectos de la traducción de control son particularmente interesantes; comprensión de la naturaleza de la mec reguladorahanism (s) y elementos de control que permiten la traducción específica, y la identificación de mRNAs específicos y sus productos de proteínas que participan en la respuesta celular al gatillo particular que provocó traducción selectiva en el primer lugar. Perfiles de polisomas es una técnica que permite el estudio eficaz de ambos procesos.
El objetivo general de la técnica de perfiles de polisomas es estudiar y cuantificar el estado de la traducción de ARNm específicos bajo diferentes condiciones celulares. El principio de la técnica es captar la traducción del ARNm por '' congelación '' Traducción activamente ribosomas en diferentes transcripciones y separar los polirribosomas resultantes por ultracentrifugación en un gradiente de sacarosa, permitiendo así una distinción entre las transcripciones altamente traducidas (obligado por varios ribosomas) y los mal traducido (unida por uno o dos ribosomas). En este protocolo particular, el antibiótico cicloheximida que se une a la60S subunidad ribosomal y bloquea la liberación de desacetilada tRNA del sitio E ribosoma 2, se utiliza para inhibir la translocación del ribosoma y estancar los ribosomas ARNm de traducción. Sin embargo, otros agentes de bloqueo tales como emetina que también bloquea la traducción de elongación 3, puede ser utilizado.
A diferencia de la transferencia de western y 35 S-metionina técnicas de etiquetado que miden la salida final del proceso de traducción, polisomas perfilado tiene la ventaja de medir los ribosomas asociación con mRNAs activamente traducidas, permitiendo así un estudio más detallado de los mecanismos de traducción en condiciones diferentes. Por lo tanto, la técnica se puede adaptar fácilmente para estudiar específicamente los diferentes modos de traducción 4-6, proteínas factores involucrados en la regulación de la traducción 7-9, condiciones de estrés que afectan a la síntesis de proteínas 1,10,11 o los efectos de las estructuras de ARNm tales como IRES o aguas arriba marcos de lectura abiertos en sintetizador de proteínasESIS 12-14. Hoy en día, polisoma aplicaciones de perfiles son aún más amplia con el uso de microarrays de DNA 15 o secuenciación de próxima generación 16,17 analizar polisomas asociados-ARNm.
NOTA: Una nota sobre el trabajo con ARN: Tome las precauciones estándar para la protección contra la degradación del ARN por RNasas. Utilice guantes, puntas de pipeta de barrera, plasticware RNasa libre de productos químicos y en todos los pasos del protocolo. Utilice ultrapura o agua tratada con DEPC para todas las soluciones. Descontaminar las superficies sospechosas con solución de inactivación de RNasa siguiendo el protocolo del fabricante.
1. Preparación de soluciones.
2. Preparación de sacarosa gradiente El uso de un Hacedor Automatizado Gradiente
3. Lisis Celular y ultracentrifugación.
4. Gradiente Sistema Fraccionamiento configuración del instrumento.
5. Gradiente Fraccionamiento y Recogida de Muestras.
6. Lavar
NOTA: (este es un paso opcional que realizarse sólo si múltiples gradientes se recogen).
7. hasta final limpio.
8. Aislamiento de ARN a partir de sacarosa fracciones.
9. aislamiento de proteínas a partir de sacarosa fracciones.
Recientemente hemos descrito un nuevo papel para el supresor de tumor PDCD4 como un inhibidor de la traducción selectiva de mRNAs que codifican inhibidores apoptóticos XIAP y Bcl-xL IRES-12 que alberga. Perfiles de polisomas era una técnica clave para demostrar la participación específica de PDCD4 en la traducción mediada por IRES-. Células HEK293 se transfectaron transitoriamente para agotar los niveles endógenos de PDCD4 (Figura 1A) y después se sometieron a análisis del perfil de polisomas. Hemos observado que la reducción de los niveles de PDCD4 no afectó la traducción celular global, a juzgar por la falta de cambios en el perfil de polisomas cuando se comparan siCTRL y siPDCD4 células tratadas (Figura 1B). Del mismo modo, polisomas distribución de variante no IRES de XIAP 19 se mantuvo sin cambios entre las células tratadas y no tratadas (Figura 1C). En contraste, polisoma distribución de los ARNm dos IRES-albergan, XIAP y Bcl-XL, se modificó significativamente. En ausencia de PDCD4 la distribución de estas dos mRNAs se desplaza en ribopolysomes pesados (Figura 1D, E). Como esto no se acompaña de cambios en los niveles de estado estacionario de XIAP y Bcl-XL de mRNA (Figura 1F) Estos resultados demuestran una mayor traducción de XIAP y Bcl-XL en células con niveles reducidos PDCD4, que fue confirmado por Western Blot (Figura 1G).

Figura 1:. Perfiles de polisomas PDCD4 identifica como inhibidor selectivo de la traducción XIAP y Bcl-xL (A) HEK293 células fueron tratadas con PDCD4 siRNA o control (CTRL), no la orientación siRNA, se lisaron y se sometieron a análisis de transferencia de Western con anti-PDCD4 y anticuerpos antinucleolina para verificar el grado de PDCD4 knock-down. (B) PDCD4 fue derribado como en (A) ylisados celulares se sometieron a polisomas perfilado. Polisomas perfil representativo se muestra en el panel superior; distribución de la XIAP no IRES (C), Bcl-XL (D), y XIAP IRES (E) mRNAs relativos a la de GAPDH se muestra como el porcentaje de mRNA total (% ARNm) en cada fracción. (F) Steady los niveles de mRNA -Estado se midieron por RT-qPCR en PDCD4 siRNA o control (CTRL) siRNA células tratadas. (G) Los lisados de (A) también se sometieron a análisis de Western blot con anti-XIAP, anti-Bcl-xL, y anticuerpos anti-nucleolina. (NB. Los datos presentados en la Figura 1 se publicaron originalmente en 12) Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta cifra.
Los autores no tienen nada que revelar.
La capacidad de las células para adaptarse al estrés es crucial para su supervivencia. La regulación de la traducción del ARNm es una de esas estrategias de adaptación, que proporciona una regulación rápida del proteoma. Aquí, proporcionamos un protocolo estandarizado de perfiles de polisomas para identificar ARNm específicos que se traducen selectivamente en condiciones de estrés.
Agradecemos a los miembros pasados y presentes del laboratorio, en particular a Urszula Liwak, por la discusión crítica sobre los protocolos de perfilado de polisomas y el intercambio de datos. Este trabajo fue apoyado por subvenciones operativas de los Institutos Canadienses de Investigación en Salud, la Sociedad de Investigación del Cáncer y el Consejo Nacional de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Canadá para MH. MDF contó con el apoyo del Vanier Canada Graduate Scholarship Doctoral Award y la Ontario Graduate Scholarship, y este trabajo forma parte de su tesis doctoral.
| Gradient Master 108 máquina de gradiente automatizada | BIOCOMP | 107-201M | |
| Auto Densi-Flow máquina de gradiente de dos cámaras | LABCONCO | 4517000 | |
| Beckman Ultracentrífuga | Beckman Coulter | Modelo # L-100-XP | |
| Fraccionador de gradiente de densidad | TELEDYNE ISCO | 69-3873-246 | Compuesto por: sistema de perforación de tubos, bomba peristáltica, detector UA-6 con filtros de 254 y 280 nm y colector de fracciones Foxy R1 |
| Software de adquisición de datos WINDAQ | INSTRUMENTS | WINDAQ/LITE | |
| http://www.dataq.com/products/software/acquisition.htmTubos de ultracentrífuga Pollyallomer (para SW41, 14 x 89 mm) | Beckman Coulter | 331372 | |
| Tubos de centrífuga de 2 ml sin nucleasas (nariz de delfín) | DiaMed | PRE1900-N | |
| Tubos de centrífuga de 2 ml sin nucleasas (fondo plano) | SafeSeal | 12000 | |
| Sacarosa (sin nucleasas) | Calbiochem | 573113 | MW = 342,3 g/mol |
| Cicloheximida | SIGMA | C7698 | MW = 281,4 g/mol. Vuelva a suspender en DMSO y manténgalo a -80 °C durante el almacenamiento a largo plazo. Precaución: ¡TÓXICO! Puede causar tracto respiratorio e irritación de la piel. Use mascarilla al pesarse. |
| Cloruro de sodio (sin nucleasas) | OmniPur | 7710 | MW = 58,44 g/mol |
| MgCl2,6H2O (sin nucleasas) | OmniPur | 5980 | MW = 203,3 g/mol |
| Tris Base (sin nucleasas) | J.T. Baker | 4109-01 | MW = 121,14 g/mol |
| Triton X-100 | OmniPur | 9400 | Atención: ¡TÓXICO! Puede causar tracto respiratorio e irritación de la piel |
| Inhibidor recombinante de RNasina ribonucleasa | Promega | N2515 | |
| Solución de inactivación de RNaseZap Rnasa | Ambion, Life Technologies | AM9780 | |
| GlycoBlue Coprecipitante (15 mg/ml) | Invitrogen, Life Technologies | AM9516 | |
| Ácido-fenol:Cloroformo, pH 4.5 (con IAA, 125:24:1) | Ambion, Life Technologies | AM9722 | Precaución: ¡TÓXICO! Puede causar irritación de las vías respiratorias, así como irritación de la piel y corrosión |