Toeprinting נועד למדוד את היכולת של במבחנה עיבד RNA ל טופס תרגום חניכה מתחמי עם הריבוזומים תחת מגוון תנאים. פרוטוקול זה מתאר שיטה עבור toeprinting בתרבית של RNA והוא יכול לשמש כדי ללמוד תרגום תלויי-קאפ והן מונחות IRES.
מאמר שיטה
Toeprinting נועד למדוד את היכולת של במבחנה עיבד RNA ל טופס תרגום חניכה מתחמי עם הריבוזומים תחת מגוון תנאים. פרוטוקול זה מתאר שיטה עבור toeprinting בתרבית של RNA והוא יכול לשמש כדי ללמוד תרגום תלויי-קאפ והן מונחות IRES.
תרגום חניכה היא הצעד הגבלת קצב של סינתזת חלבונים והוא מייצג נקודת מפתח שבה תאים לווסת את תפוקתן חלבון. רגולציה של סינתזת חלבונים היא המפתח מתח-תגובת תאי ולאחר dysregulation מקום מרכזי מדינות למחלות רבות, כגון סרטן. למשל, למרות מתח סלולארית מובילה עיכוב של תרגום הכללית על ידי חניכה תלויי-כיפה attenuating, חלבונים מסוימים הלחץ-תגובה סלקטיבית מתורגמים באופן שאינו תלוי-קאפ. דיסקרטי רכיבים רגולטוריות RNA, כגון אתרים כניסה הסלולר ריבוזום פנימית (IRESes), מאפשרים התרגום של אלה mRNAs ספציפיים. זיהוי של mRNAs כזה, אפיון מנגנוני הרגולציה שלהם, היה אזור מפתח בביולוגיה מולקולרית. Toeprinting היא שיטת המחקר של RNA מבנה ותפקוד כפי שהוא נוגע תרגום חניכה. המטרה של toeprinting היא להעריך את היכולת של במבחנה עיבד RNA ליצירת קומפלקסים יציבים עם הריבוזומים תחת מגוון תנאים, על מנת לקבוע אילו רצפים, אלמנטים מבניים או אביזר גורמים מעורבים ריבוזום איגוד — שלפני הסמן לטקס החניכה תרגום יעיל. לצד טכניקות אחרות, כגון ניתוח המערב והגדרת פרופיל polysome, toeprinting מאפשרת אפיון חזקים של מנגנוני ויסות תרגום חניכה.
כמו תרגום צורכת אנרגיה תאית ביותר, זה הגיוני כי התרגום הוא מוסדר בחזקה1. לעומת זאת, dysregulation של תרגום- והשינויים הסוגר בפלט חלבון-נצפית לעיתים קרובות במצבי סטרס-תגובה ומחלות, כגון סרטן1,2. היתרון העיקרי של שליטה translational הוא המהירות שבה תאים יכולים לשנות תפוקתן חלבון על מנת להגיב לגירויים שונים3. תרגום תקנה ובכך מייצג מנגנון חשוב זה יכול להשפיע על הישרדות cell ומוות1,2,3. השלבים של תרגום, חניכה הוא רוב מוסדר ומורכבות מאוד3. בקצרה, mRNAs האיקריוטיים להכיל 5' m7G כובע חיונית כמעט תמיד את התרגום שלהם. תלוי cap-חניכה דורש חניכה האיקריוטים גורמים eIF4E, eIF4A ו- eIF4G (cap-זיהוי המתחם) כדי לקיים אינטראקציה עם תום 5' של mRNA. 43S preinitiation הריבוזום מורכב, המכיל eIF2 מכורך יוזם tRNA, eIF3, הוא גויס לסוף 5' ה-mRNA דרך אינטראקציה של eIF4G עם eIF3. Preinitiation מורכבים נחשב לסרוק mRNA, שנעזר eIF4A (הליקאז RNA) עד codon ההתחלה (אוגוסט) ממוקם. לאחר מכן נוצרת הקבלה 48S מורכבים, סינתזת מועבר לתוך P-האתר של הריבוזום. בסופו של דבר, subunits ריבוזום בשנות ה-60 וה -40 מאוחדים כדי ליצור את ה-80 חניכה מורכב, ואחריו תרגום התארכות1,3,4. לעומת זאת, אתרים כניסה ריבוזום פנימית (IRESes) לעקוף את הדרישה כובע 5' על-ידי גיוס של יחידת משנה ribosomal ישירות אל codon חניכה3בשנות ה-40. מצבים פיזיולוגיים מתח להחליש הכללית תרגום mRNA בשל שינויים גורמי מפתח חניכה האיקריוטים כללי (eIFs). עם זאת, התרגום קאנונית חניכה מאפשרים לתרגום סלקטיבי של mRNAs מסוימים, אשר לעיתים קרובות לקודד את תגובת המתח חלבונים ולאחר dysregulation של תרגום קאנונית החניכה הייתה שם במדינות מחלות כמו סרטן 1 , 2. רכיבים רגולטוריות RNA דיסקרטי, כגון IRESes הסלולר, לאפשר התרגום של כזה2,mRNAs3.
היבט מעניין במיוחד אחד של שליטה translational היא להבין מנגנונים של הקנוני לעומת תרגום קאנונית mRNA נתון. Toeprinting היא טכניקה המאפשרת המחקר מכניסטית מפורט חניכה תרגום RNAs ספציפיים בתוך חוץ גופית. המטרה הכוללת של toeprinting הוא להעריך את היכולת של RNA עניין nucleate את היווצרות חניכה תרגום מורכב עם הריבוזום תחת מגוון תנאים, על מנת לקבוע אילו רצפים, אלמנטים מבניים או אביזר גורמים נדרשים עבור תרגום יעיל חניכה. למשל, גיוס ריבוזום אולי הפריע בהיעדרו של כובע 5' אבל מגורה על ידי נוכחות IRES.
העקרון של השיטה היא במבחנה לתמלל של RNA של עניין, דגירה זה בנוכחות הסלולר תמציות המכילות רכיבים תרגום (או הרכיבים מטוהרים) כדי לאפשר חניכה מתחמי לטופס, וכדי להפוך לתמלל הרנ א עם פריימר ספציפיים. מתחמי RNA-ריבוזום יציב יגרום שעתוק במהופך לעכב בקצה 3' של הריבוזום-מה שנקרא 'toeprint'5,6,7.
ב פרוטוקול זה, ribosomal subunits, eIFs, tRNAs, ו IRES הטרנס-משחק גורמים (ITAFs) נתרמים בנוחות על ידי ארנב רטיקולוציט lysate. כמובן, (. ררילה ררילה). יתרון נוסף של פרוטוקול זה הוא השימוש של פריימר fluorescently התווית על-ידי קרינה פלואורסצנטית מבוסס על ג'ל imager, ולא פריימר radiolabeled. פעולה זו מבטלת צעדים נוספים, כולל radiolabeling הראשיים, כמו גם ייבוש הג'ל, לחשוף אותה למסך מעצימה. הלהקות פלורסנט נרשמים בזמן אמת, כמו שלשול ג'ל, המאפשרות ברזולוציה גדולה יותר. Uncapped X-linked המדכא של אפופטוזיס חלבון (XIAP) IRES RNA משמשת כדוגמה כאן, למרות mRNAs רצ'ט ניתן לנתח גם על-ידי טכניקה זו8.
בניגוד לניתוח המערבי, אשר מודד את הפלט הסופי של תהליך התרגום בתא lysates, toeprinting היא גישה במבחנה כדי למדוד את התרגום חניכה היווצרות מורכבות על RNA. גישה זו רדיוקציוניסטי מאפשרת לצורך המחקר ומפורט של סובסטרטים או גורמים המסדירים תרגום חניכה (למשל., רצ'ט או משולחים שאינם רצ'ט mRNA, IRES מבנה, נוכחות או היעדרות של זנב poly-A, אספקת חלבון ספציפי גורמים, וכו.). לפיכך, toeprinting ניתן ללמוד מצבים שונים של תרגום8 או ההשפעות של מבנים mRNA, כגון IRESes,9,של סינתזת חלבון10.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: ה-RNA היא רגישים מאוד השפלה על-ידי ribonucleases (RNases). סטנדרט הזהירות כדי לשמור את הרנ א ללא שינוי. משתנים לעתים קרובות כפפות. להשתמש פיפטה מסוננים טיפים, נטולת נוקלאז plasticware, וכימיקלים נוקלאז ללא כל השלבים של הפרוטוקול. שימוש ללא נוקלאז או diethyl pyrocarbonate (DEPC)-מים עבור כל הפתרונות מטופלים.
1. הכנת פתרונות
2. הכנת mRNA
3. Toeprinting תגובה
4. רצף תגובות
5. הכנת רצף ג'ל ו אלקטרופורזה
הערה: פרוטוקול זה משתמש imager מבוסס על ג'ל של זריחה של 21 ס"מ על 23 ס"מ x ג'ל 0.2 מ מ, אך ניתן להתאים עבור סקוונסרים או ג'ל-גדלים, אחרים במידת הצורך.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעבר תארנו את היכולת של IRES XIAP כדי לתמוך את החניכה תלוי cap-תרגום במבחנה8,10. Toeprinting הייתה הטכניקה מפתח לחקור את הפרטים מכניסטית חניכה XIAP IRES מורכבים. מבנה ה-DNA קידוד של mRNA המכיל את IRES XIAP (איור 1א') היה במבחנה עיבד ונחשפו ניתוח toeprinting. וריאנטים מוטציה של ה-mRNA XIAP IRES המשמש כאן מוצגים באיור 1B. ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
Toeprinting היא טכניקה חזקה למדוד ישירות את היכולת של RNA עניין לתמוך היווצרות של תרגום מתחמי חניכה בנסיבות מבוקרת מאוד. פרוטוקול זה מתאר טכניקה פשוטה עבור toeprinting RNAs יונקים. ארנב רטיקולוציט lysate. כמובן, (. ררילה ררילה) משמש כמקור נוח של הריבוזומים, eIFs, יוזם tRNA, IRES הטרנס-מתנהג גורמים (ITAFs). הנסיין מספק RNA שלהם של בחירה, יכול גם לשמש כתוספת התגובה toeprinting עם cofactors הספציפיים המעניינים אותם. למשל, 48S לעומת ה-80 תרגום חניכה מתחמי ניתן להבחין מבוסס על חלוקת עוצמות קרינה פלואורסצנטית...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים שאין התנגשות-של-עניין לחשוף.
עבודה זו הייתה במימון של מדעי הטבע, מחקר המועצה של קנדה-גילוי הנדסית (RGPIN-2017-05463), קרן קנדה חדשנות-ג'ון ר אוונס מנהיגים קרן (35017), התוכנית מחדשת הקמפוס אלברטה, אלברטה משרד סחר ופיתוח כלכלי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| DEPC (דיאתיל פירוקרבונט) | Sigma | D5758-100ML | |
| בסיס TRIS, Ultrapure | JT Baker | 4109-01 | |
| KOAc (אשלגן אצטט) | Bio Basic | PB0438 | |
| Mg(OAc)2 (מגנזיום אצטט טטרהידרט) | Bio Basic | MB0326 | |
| סוכרוז, ביולוגיה מולקולרית בדרגה | Calbiochem | 573113-1KG | |
| ספרמידין | סיגמא | 85558 | |
| GMP-PNP (גואנוזין 5&פריים;-[&בטא;,&גמא;-אימידו]טריפוספט טריסודיום מלח הידרט) תמיסה 0.1 M | סיגמא | G0635 | |
| ATP (אדנוזין 5&פריים;-טריפוספט) מלח דיסודיום, תמיסה 100 מ"מ | סיגמא | A6559 | |
| 19:1 אקרילאמיד: ביס-אקרילאמיד, 40% | ביו בסיסי | A0006 | |
| Urea | Bio Basic | UB0148 | |
| יחידות סינון בקבוק 500 מ"ל, 0.2 ומיקרו; m | Sarstedt | 83.1823.101 | |
| פורממיד | סיגמא | F9037-100 מ"ל | |
| EDTA (מלח דיסודיום, דיהידרט) | ביו בייסיק | EB0185 | |
| SDS | ביו בייסיק | SB0485 | |
| ברומופנול כחול | ביו בייסיק | BDB0001 | |
| קסילן ציאנול FF | ביו בייסיק | XB0005 | |
| MEGAshortscript T7 ערכת תמלול | אמביון | AM1354 | |
| mMESSAGE mMACHINE T7 ערכת תמלול | אמביון | AM1344 | |
| חומצה פנול: כלורופורם (5: 1) | אמביון | AM9722 | |
| 25: 24: 1 פנול: כלורופורם: איזואמיל אלכוהול | Invitrogen | 15593-049 | |
| ארנב רשתית ליזאט (RRL). לא צריך להיות מטופל בנוקלאז. | Green Hectares, ארה"ב | צור קשר עם Green Hectares, בקש 1:1 RRL:מים | |
| RiboLock מעכב RNase (40 U/µ L) | תרמו פישר | E00382 | |
| 100 מ"מ dNTPs | Invitrogen | 56172, 56173, 56174, 56175 | מערבבים חלקים שווים למלאי של 25 מ"מ כל אחד. |
| AMV-RT, 10 U/µ L | Promega | M5101 | |
| Sequenase גרסה 2.0 ערכת ריצוף DNA | Thermo Fisher | 707701KT | |
| דגם 4200 IR2 מנתח DNA | LI-COR | המוצר הופסק APS | |
| (אמוניום פרסולפט) | Bio Basic | AB0072 | |
| TEMED | Bio Basic | TB0508 | |
| Phusion High Fidelity Polymerase | חדש אנגליה Biolabs | M0530 | |
| טורבו דנאז | תרמו פישר | AM2238 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה