דו"ח זה מתאר שיטת Bioengineering לתכנן ולבנות גורמי שחבור מלאכותיים רומן (ASFs) כי דווקא לווסת את השחבור של גני המטרה בתאי יונקים. שיטה זו ניתן להרחיב עוד להנדס גורמים מלאכותיים שונים כדי לתפעל היבטים אחרים של חילוף החומרים RNA.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
דו"ח זה מתאר שיטת Bioengineering לתכנן ולבנות גורמי שחבור מלאכותיים רומן (ASFs) כי דווקא לווסת את השחבור של גני המטרה בתאי יונקים. שיטה זו ניתן להרחיב עוד להנדס גורמים מלאכותיים שונים כדי לתפעל היבטים אחרים של חילוף החומרים RNA.
העיבוד של רוב RNAs איקריוטיים מתווכת על ידי RNA מחייב חלבונים (RBPs) עם תצורות מודולרי, כולל מודול הכרה RNA, אשר דווקא נקשר היעד הרנ"א הראשוני תחום מפעיל. בעבר, נקטנו היתרון של מצב מחייב רנ"א ייחודי של תחום PUF ב האנושי Pumilio 1 כדי ליצור פיגום לתכנות RNA מחייב, אשר שימש מהנדס RBPs מלאכותית שונים כדי לתפעל את חילוף החומרים RNA. כאן, פרוטוקול מפורט מתואר לבנות גורמי שחבור Engineered (ESFs), אשר תוכננו במיוחד כדי לווסת את השחבור החלופי של גני המטרה. הפרוטוקול כולל איך לתכנן ולבנות פיגום PUF אישית עבור מטרה RNA ספציפי, כיצד לבנות פלסמיד ביטוי ESF ידי פיוזינג תחום PUF מעצב תחום מפעיל, וכיצד להשתמש ESFs לתפעל את שחבור של גני מטרה. בתוצאות הנציג של שיטה זו, יש לנו גם תארו את המבחנים הנפוציםפעילויות ESF באמצעות כתבי שחבור, היישום של ESF בתאים אנושיים בתרבית, ואת ההשפעה הבאה של שינויי שחבור. על ידי ביצוע פרוטוקולים מפורטים בדוח זה, אפשר לעצב וליצור ESFs להסדרת סוגים שונים של שחבור חלופי (AS), מתן אסטרטגיה חדשה ללמוד תקנה שחבור והפונקציה של isoforms שחבור שונים. יתר על כן, על ידי פיוזינג תחומים פונקציונליים שונים עם תחום PUF מעוצב, חוקרים יכולים להנדס גורמים מלאכותיים כי למקד RNAs הספציפי כדי לתפעל צעדים שונים של עיבוד RNA.
רוב הגנים האנושיים עוברים רישוי אלטרנטיבי (AS) כדי לייצר מספר איסופורמים עם פעילויות נפרדות, אשר הגדילו מאוד את המורכבות של קידוד הגנום 1 , 2 . AS מספקת מנגנון מרכזי להסדרת תפקוד הגן, והוא מוסדר בחוזקה באמצעות מסלולים מגוונים בשלבים שונים של ההתפתחות הסלולרית והתפתחותית 3 , 4 . בגלל שחילוף שגוי הוא גורם שכיח למחלות אנוש 5 , 6 , 7 , 8 , מיקוד שחבור תקנה הופך נתיב טיפולי אטרקטיבי.
על פי מודל פשוט של רגולציה שחבור, AS נשלטת בעיקר על ידי שחבור רגולטורית CIS- אלמנטים (SREs) ב מראש mRNA שפועלים כמו משפרי שיפורים או משתיקי קול של אקסונים חלופיים. תEse SREs מגייסים באופן ספציפי גורמים שונים לחילוק גורמים לחילופין ( כלומר, גורמים שחבור) המקדמים או מדכאים את התגובה לחבור 3 , 9 . רוב transact גורמים שחבור יש רצף נפרד ספציפי RNA מחייב תחומים לזהות את המטרות שלהם תחומים אפקט לשלוט שחבור. הדוגמאות המפורסמות ביותר הן בני משפחת החלבון של SRine / arginine, המכילים מוטיבות זיהוי RNA (RRM) N-Terminal RNMs, המחייבים חיבורי שחבור אקסוני ותחנות RS-Term-RS, המקדמים את אקסון הכללה 10 . לעומת זאת, hnRNP A1 נקשר לשתיקי שחיקה אקזוטיים באמצעות דומיינים של RRM ומעכב הכללת אקסון באמצעות תחום C-Termin-glycine עשיר 11 . באמצעות תצורות מודולריות כאלה, החוקרים צריכים להיות מסוגלים להנדס גורמים שחבור מלאכותי על ידי שילוב של RNA ספציפי מחייב תחום (RBD) עם effec שוניםתחומים המפעילים או מעכבים שחבור.
המפתח של עיצוב כזה הוא להשתמש RBD שמזהה מטרות נתון עם RNA לתכנות ספציפיות מחייב, אשר מקביל למצב מחייב DNA של תחום הסיפור. עם זאת, רוב הגורמים שחבור ילידים מכילים RRM או K הומולוגיה (KH) תחומים, אשר לזהות אלמנטים קצרים RNA עם זיקה חלשה ולכן חסר ניבוי RNA חלבון הכרה "קוד" 12 . RBD של חלבונים PUF חוזרים ( כלומר תחום PUF) יש מצב הכרה ייחודית RNA, המאפשר לעצב מחדש של תחומים PUF לזהות באופן ספציפי מטרות RNA שונים 13 , 14 . תחום PUF הקנוני מכיל שמונה חזרות של שלושה α-סלסלות, שכל אחת מהן מזהה בסיס בודד ביעד RNA 8-nt. שרשראות הצד של חומצות אמינו בתנוחות מסוימות של השני α- סליל טופס קשרי מימן ספציפיים עם הקצה ווטסון קריק של tהוא RNA בסיס, אשר קובע את הספציפיות RNA מחייב של כל חוזר (איור 1A). הקוד להכרת בסיס RNA של חוזרי PUF הוא פשוט להפליא (איור 1A), המאפשר את הדור של תחומי PUF שמזהים כל שילוב 8-בסיס אפשרי (נבדק על ידי ויי ו וואנג 15).
עיקרון עיצוב המודולרי מאפשר לדור של גורם שחבור Engineered (ESF) שמורכב תחום PUF ומותאם תחום אפנון שחבור (כלומר תחום SR או תחום גלאי עשירי). ESFs אלה יכול לשמש גם ממריצי שחבור או כמו מעכבים לשלוט סוגים שונים של אירועי שחבור, והם הוכיחו שימושים ככלים כדי לתפעל את השחבור של גני אנדוגניים הקשורים למחלות אנושיות 16, 17. כדוגמה, בנינו PUF-גלאי-סוג ESFs לשנות את שחבור במיוחד של הגן Bcl-x, המרת איזופורם ארוך אנטי אפופטוטיים (Bcl-XL) כדי איזופורם קצר פרו-אפופטוטיים (Bcl-XS). העברת היחס של איזופורם Bcl-x הייתה מספיק כדי לרגש תאי מספר סרטן לתרופות כימותרפיות אנטי-סרטני מרובות 16, דבר המצביע על כך גורמים המלאכותיים אלה עשויים להיות שימושיים כמו ריאגנטים טיפולי פוטנציאל.
בנוסף לשליטת שחבור עם תחומי מפעיל שחבור ידועים (למשל, תחום RS או גלאי עשירי), גורמי PUF המהונדסים יכולים לשמש גם כדי לבחון את פעילות גורמי שחבור חדשים. לדוגמא, באמצעות גישה זו, אנו הוכחנו כי תחום C- מסוף של חלבונים כמה SR יכול להפעיל או לעכב שחבור כאשר מחייבים לאזורים תעתיקי רנ"א ראשוני שונים 18, כי המוטיב עשיר-אלנין של RBM4 יכול לעכב שחבור 19, וכי מוטיב עשיר פרולין של DAZAP1 יכול לשפר שחבור 20, 21 </ Sup>. תחומים פונקציונליים חדשים אלה יכולים לשמש לבניית סוגים נוספים של גורמים מלאכותיים שחבור לכוונן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. בניית פיגום PUF עם מותאם RNA מחייב ספציפיות ידי חופפים PCR
2. בניית מודול פונקציונלי של ESFs
3. בניית פלסמידים ביטוי ESF
4. בניית כתב החבורות
5. בניית וקטור הביטוי Lentiviral עבור ESF
6. באופן ספציפי Modulation הכללת אקסון ואת השימוש האלטרנטיבי של אתרי ספליט עם ESFs
7. השתמש ESF לווסת שחבור אנדוגני Bcl-x ומדוד השפעותיו על אפופטוזיס
8. מדוד את אפופטוזיס של תאים סרטניים המביאים לידי ביטוי את ESF
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דו"ח זה מתאר את הפרוטוקול המלא לתכנון והבנייה של ESFs וכתבי שחבור. זה גם מתאר את היישום הנוסף של ESFs לעשות מניפולציה של AS של גני אנדוגניים 16. כדי להמחיש את תוצאות טיפוסיות של שינויי שחבור בתיווך ESF, אנחנו משתמשים בנתונים מהעבודה הקודמת שלנו כדוגמא. ESFs עם תחומים פונקציונליים שונים שניתן להשתמש בהם כדי לקדם או לעכב הכללת אקסון קלטת היעד (איור 1 D & E). E...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דוח זה מספק תיאור מפורט לתכנון ובנייה של גורמים שחבור מלאכותי שיכולים לתמרן במיוחד את השחזור האלטרנטיבי של הגן היעד. שיטה זו מנצלת את מצב מחייב RNA ייחודי של PUF חוזר לייצר RNA מחייב פיגום עם סגוליות אישית. זה יכול לשמש או להפעיל או לדכא שחבור.
השלב הקריטי בפרוטוקול זה הוא הדור של תחום ה- PUF המתוקן המגדיר את הספציפיות של ESF. פרוטוקול תפירה PCR פותחה אופטימיזציה עבור הדור המהיר של הפיגום PUF. המפתח להצלחתו הוא ל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
החוקרים אין לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק NIH R01-CA158283 ו NSFC מענק 31400726 ל ZWYW ממומן על ידי תוכנית הכשרונות צעירים אלף הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מעניקה 31471235 ו 81422038). XY ממומן על ידי קרן המדע הפוסט-דוקטורט של סין (2015M571612).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| DNA פולימראז בנאמנות גבוהה (Phusion High-Fidelity) עם מאגר PCR | ניו אינגלנד Biolabs | M0530L | |
| DNA ליגאז (T4 DNA ligase) | ניו אינגלנד Biolabs | M0202L | |
| מגיב טרנספקציה ליפוזומלי (Lipofectamine 2000) | Invitrogen | 11668-019 | |
| מדיום סרום מופחת (Opti-MEM) | Gibco | 31985-062 | |
| RNA מאגר מיצוי (TRIzol Reagent) | אמביון | 15596018 | מגיב TRIzol כולל פנול, שעלול לגרום לכוויות. ללבוש כפפות בעת טיפול |
| ב-PBS (1x) | Life Technologies | 10010-031 | |
| SuperScript III Reverse Transcriptase (RT) | Invitrogen | 18080044 | |
| Caspase-3 נוגדן טכנולוגיית | איתות תאים | 9668 | |
| PARP | איתות תאים | 9542 | |
| נוגדן Bcl-x | BD Bioscience | 610211 | |
| נוגדן בטא-אקטין | Sigma-Aldrich | A5441 | |
| נוגדן אלפא-טובולין | Sigma-Aldrich | T5168 | |
| FLAG נוגדן | Sigma-Aldrich | F4042 | |
| קרום ניטרוצלולוז | Amersham-Pharmacia | RPN203D | |
| ECL Western Blotting ריאגנטים לזיהוי | Invitrogen | WP20005 | |
| Cy5-dCTP | GE Healthcare | PA55021 | |
| ממיין תאים מופעל פלואורסצנטי (FACS) | BD Bioscience | FACSCalibur | |
| דולבקו s Modified Eagle' s Medium (DMEM) | GE Healthcare | SH30243.01 | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | Invitrogen | 26140079 | |
| Propidium iodide (PI) | Sigma | P4170 | |
| סרום בקר אלבומין (BSA) | Sigma | A7638-5G | |
| Triton-X100 | Promega | H5142 | |
| Poly-L-Lysine | Sigma | P-4832 | מסנן-מעקר ומאחסנים בטמפרטורה של 4 מעלות; C |
| וקטור pWPXLd | Addgene | 12258 | |
| וקטור pMD2.G | Addgene | 12259 | |
| וקטור psPAX2 | Addgene | 12260 | |
| DNase I (ללא RNase) | ניו אינגלנד Biolabs | M0303S | |
| Oligo(dT)18 פריימר | Thermo Scientific | SO131 | |
| נוגדן משני נגד עכבר (נוגדן IgG נגד עכבר, נוגדן מקושר HRP) | טכנולוגיית איתות תאים | 7076S |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה