אנו מתארים מבחנים לא רציפים רגישים מבוססי ג'ל כדי לבחון את הקינטיקה של התחלת גדיל מפגר באמצעות חלבוני השכפול של בקטריופאג' T7.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
אנו מתארים מבחנים לא רציפים רגישים מבוססי ג'ל כדי לבחון את הקינטיקה של התחלת גדיל מפגר באמצעות חלבוני השכפול של בקטריופאג' T7.
כאן אנו מספקים פרוטוקולים לבדיקה קינטית של סינתזת DNA בפיגור במבחנה על ידי חלבוני השכפול של בקטריופאג' T7. רפליזום T7 הוא אחת ממערכות השכפול הפשוטות ביותר הידועות, המורכבת מארבעה חלבונים בלבד, המהווה תכונה אטרקטיבית לניסויים ביוכימיים. דגש מיוחד מושם על סינתזה של פריימרים ריבונוקלאוטידים על ידי ה-T7 primase-helicase, המשמשים את DNA פולימראז ליזום סינתזת DNA. מכיוון שמנגנוני שכפול הדנ"א נשמרים לאורך האבולוציה, פרוטוקולים אלה צריכים להיות ישימים, או שימושיים כקרש קפיצה רעיוני, לחוקרים המשתמשים במערכות מודל אחרות. הפרוטוקולים המתוארים כאן רגישים ביותר וחוקר מנוסה יכול לבצע ניסויים אלה ולהשיג נתונים לניתוח תוך יממה בערך. הציוד המיוחד היחיד הנדרש הוא מכשיר זרימה מהיר, אך ציוד זה נפוץ יחסית וזמין ממקורות מסחריים שונים. עם זאת, החסרונות העיקריים של בדיקות אלה כוללים את השימוש ברדיואקטיביות ואת התפוקה הנמוכה יחסית.
השכפול של הדנ"א הוא תכונה נשמרת כל החיים התאיים. בעוד הזהות ומספר הרכיבים שכפולים להשתנות משמעותית, המנגנונים הכלליים משותפים בין אבולוצית 1. כאן אנו מתארים מבוססים-ג'ל, ניסויים קינטיים רציפים, באמצעות מצעים רדיואקטיבי, להבנת קינטיקה של סינתזת DNA גדיל מפגר במבחנה על ידי רכיבים של replisome T7. המנגנון שכפול של T7 bacteriophage הוא פשוט מאוד, המורכב רק ארבעה חלבונים (פולימראז DNA, gp5, והגורם שלה processivity, thioredoxin החיידק, את gp4 primase-helicase bifunctional, ואת החלבון חד גדילי הדנ"א מחייב, GP2. 5) 2. תכונה זו עושה את זה מערכת מודל אטרקטיבית כדי לחקור את המנגנונים הביוכימיים המשומרים מעורבים שכפול הדנ"א.
דגש מיוחד מושם על היווצרות של פריימרים ribonucleotide ידי DNA T7 primase, critical צעד בייזום של סינתזה של DNA. בנוסף, אפשר גם לבחון את השימוש של פריימרים אלה על ידי פולימראז T7 DNA או חלבונים שכפולים אחרים על ידי כולל אותם לתערובת התגובה. T7 primase-helicase, gp4, מזרז היווצרות של פריימרים עבור סינתזה של DNA על רצפי DNA ספציפי הנקרא אתרי הכרה primase, או PRS, (5'-GTC-3 '). ציטוזין ב PRS הוא נסתר, זה הכרחי להכרה של האתר, אבל זה לא מועתק לתוך המוצר 3. הצעד הראשון סינתזה פריימר ידי gp4 כרוך היווצרות של dinucleotide pppAC, אשר ניתנת להארכה אז אל trimer, ובסופו של דבר פריימרים tetranucleotide פונקציונלי pppACCC, pppACCA, או pppACAC תלוי רצף בתבנית 4. פריימרים אלו לאחר מכן ניתן להשתמש על ידי פולימראז T7 DNA ליזום סינתזת ה- DNA, שהוא גם תהליך 5 בסיוע gp4, 6. בהקשר זה, primaseתחום מייצב את tetraribonucleotides הקצר מאוד עם התבנית, מניעת דיסוציאציה שלהם, עוסק DNA פולימרז באופן הדרך להבטיח פריימר / תבנית לתוך פולימראז האתר פעיל 7. צעדים אלה (סינתזת פריימר RNA, handoff פריימר כדי פולימראז, ורחבה) חוזרים מחזורים רבים לשכפל הגדיל המפגר חייבים להיות מתואם עם השכפול של הגדיל המוביל.
המבחנים המתוארים כאן הם רגישים מאוד והוא יכול להתבצע בתוך מסגרת זמן מתונה. עם זאת, הם נמוכים יחסית תפוקה ו בזהירות רבה יש מבוצעת השימוש וסילוק חומרים רדיואקטיביים. תלוי במהירות שבה היא מתרחשת, אפשר להעסיק מכשיר מהיר-להרוות להשיג דגימות בסקלות הזמן נוחות עבור ניתוח משמעותי של קורסי זמן תגובה כלשהי באחד משני יציבה או במצב טרום היציב. לאחרונה, השתמשנו מבחנים המתוארים כאן כדי לספק evidencדואר לחשיבות שחרור פריימר מהתחום primase של gp4 בייזום של שברי Okazaki. בנוסף, מצאנו עדויות של תפקיד רגולטורי עבור דנ"א חד-גדילי T7 חלבון מחייב, gp2.5, בקידום היווצרות פריימר יעיל וניצול 8.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: מלאו אחר כל התקנות המוסדיות לגבי השימוש הבטוח והסילוק של חומר רדיואקטיבי, לרבות אך לא רק, שימוש בציוד מגן אישי, כגון כפפות, משקפי מגן, חלוק מעבדה, ומגינים אקריליק מתאימים.
הערה: המאגר סטנדרטי מורכב מ -40 מ"מ HEPES-KOH, pH 7.5, 50 גלוטמט אשלגן מ"מ, 5 מ"מ DTT, 0.1 mM EDTA (חיץ זה שהוכן מראש בריכוז 5x) ו -0.3 מ"מ של כל dNTP. חלבונים שכפול T7 הם מטוהרים כמתואר 8, 9, 10. דנ"א חד-גדילי המכיל אתר הכרה primase יחיד T7 (5'-GGGTC-3 ", 5'-GTGTC-3", 5'-TGGTC-3 ') ניתן לרכוש ממגוון רחב של חברות סינתזה DNA (אורך של ssDNA יכול להיות תלוי האנזים של בחירה עבור primase T7, pentamer הוא אורך תבנית המינימום לסנתז פריימר באורך מלא 11, כמו C הנסתר חיוני, אולם אם היה פריימר הוא תוארך פולימראז, נוקלאוטידים נוסף חייב להיות נוכח בסוף '3 של התבנית. תגובות יזומים על ידי תוספת של ריכוז סופי של 10 מ"מ MgCl 2 וטופחו על 25 מעלות צלזיוס. דגימה ידנית עובדת היטב עבור נקודות זמן של 5 שניות או יותר. אם בזמן נקודות קצרות מזו נדרשות, מומלץ להשתמש באמצעי זרימה מהיר-להרוות להשיג נתונים מדויקים.
1. תגובת סינתזת פריימר מרובה-מחזור ידי דגימה ידנית
2. תגובת סינתזת פריימר מרובה-מחזור באמצעות מכשיר Rapid-להרוות
3. תגובת סינתזת פריימר חד מחזור
הערה: סינתזת פריימר חד מחזור / מבחני הרחבה מתבצעים באופן דומה לתגובות מרובה-מחזור, עם הבדלים גדולים כמה: מבחנים אלה בצעו את ההמרה של ה- ATP רדיואקטיבי לתוך מוצרים פריימר או רחבה, אולם ריכוז המצעים וחלבונים הם consideraבליי גבוה. בנוסף, על מנת להשיג ברזולוציה אלפית השנייה כדי לאפשר ניתוח של סינתזת התגובה פריימר, אחד חייב לנצל מכונת זרימה מהירה-להרוות.
ניתוח 4. נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התוצאות שמוצגות באיור 1A התקבלו כמתואר בשלב 1 של הפרוטוקול, כלומר, באמצעות דגימה ידנית תגובת סינתזת פריימר מזורזת על ידי gp4 בתנאים מרובה מחזור. הנה, מגוון של מוצרים לאחר ג'ל אלקטרופורזה ניתן לצפות באמצעות CTP שכותרתו עם 32 P במיקום-α בתגובות סינתזה פריימר (איור 1 א). מבשר שכותרתו, CTP, מציגה את הניידות הגבוהה ביותר נודד לכיוון החלק התחתון של הג'ל, ואחריו מינים נודדים אי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הגורם החשוב ביותר בביצוע הניסויים אלה הוא הזמינות של אנזים מטוהר מאוד פעיל. במהלך עבודתנו עם gp4, למשל, מצאנו אחסון של האנזים מטוהרים חיץ (פוספט אשלגן 20 מ"מ, pH 7.4, 0.1 EDTA מ"מ, 1 מ"מ DTT) המכיל גליצרול 50% ב -20 ° C מוביל לירידה ב הפעילות הספציפית של התכשיר על פני כמה חודשים. לכן אנו עכשיו להקפיא פלאש aliquots קטן של gp4 מטוהרים 25 mM Tris-HCl, pH 7.5, 50 mM NaCl, 0.1 mM EDTA, 1 מ"מ TCEP, ו -10% גליצרול באמצעות חנקן נוזלי ולאחסן אותם ב -80 ° C. בעוד השימוש ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים לחברי מעבדת C.C.R. על ההערות ול-S. Moskowitz על הכנת האיורים. עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומיים למענקי בריאות F32GM101761 (A.J.H.) ו-GM54397 (C.C.R).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| גבישים מוגדרים מראש של Tris pH 7.5 | SIGMA | T4128 | |
| Tris base | SIGMA | 93362 | |
| L-חומצה גלוטמית מלח אשלגן מונוהידרט | SIGMA | G1501 | |
| מגנזיום כלוריד הקסהידרט | Mallinckrodt Chemicals | 5958-04 | |
| 1,4-Dithiothreitol | J.T. Baker | F780-02 | |
| נתרן דודציל סולפט | MP Biomedicals | 811030 | |
| (Ethylenedinitrilo) חומצה טטראצטית, מלח דיסודיום, דיהידרט | Mallinckrodt Chemicals | 4931-04 | |
| [α-32P] CTP | PerkinElmer | BLU508H | רדיואקטיבי, לנקוט באמצעי הגנה |
| [γ-32P] ATP | PerkinElmer | BLU502A | רדיואקטיבי, לנקוט באמצעי הגנה |
| 100 מ"מ dATP, dCTP, dGTP, dTTP | Affymetrix | 77100 | ארבעה dNTPs חלק מסט |
| 100 מ"מ ATP ו-CTP | Epicentre | RN02825 | חלק מ-NTP סט |
| ssDNA מבני | DNA משולבות | N/A | רצפים מותאמים אישית |
| מתנול | Macron Fine Chemicals | 3017-08 | |
| formamide | Thermo Scientific | 17899 | |
| ברומופנול כחול | SIGMA | B8026 | |
| צילין קסיאנול | סיגמא | X4126 | |
| אקרילאמיד | SIGMA | A9099 | רעיל |
| N,N&פריים; -Methylenebisacrylamide | SIGMA | M7279 | רעיל |
| אוריאה | בוסטון ביופרודקטס | P-940 | |
| חומצה בורית | Mallinckrodt Chemicals | 2549 | |
| מכשיר זרימה מהירה | חברת קינטק | RQF-3 | |
| קינטק אקספלורר | קינטק קורפ | לא ישים | |
| Kaleidagraph | תוכנת סינרג'י | לא ישים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.