כאן, אנו מתארים את פרוטוקול עבור האפיון הביוכימי של שמרים שינוי RNA האנזים, Mod5, ונדון כיצד פרוטוקול זה יכול לחול על אנזימים אחרים שינוי RNA.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מתארים את פרוטוקול עבור האפיון הביוכימי של שמרים שינוי RNA האנזים, Mod5, ונדון כיצד פרוטוקול זה יכול לחול על אנזימים אחרים שינוי RNA.
N6- isopentenyladenosine RNA שינויים הינם מגוונים באופן פונקציונלי מאוד שנשמרת בין אאוקריוטים פרוקריוטים. אחד השינויים שנשמרת ביותר של - isopentenyladenosine6N מתרחשת במיקום A37 בקבוצת משנה של tRNAs. שינוי זה משפר את יעילות התרגום ונאמנות על ידי הגדלת את הקרבה של tRNA הריבוזום. מוטציה של אנזימים האחראים את השינוי בפרוקריוטים משויכות מספר מצבי מחלה, כולל תפקוד מיטוכונדריאלי וסרטן. לכן, הבנת את המצע ירידה לפרטים ופעילויות הביוכימי של אנזימים אלה חשוב להבנה של ביולוגיה האיקריוטים נורמלי, פיפטות. כבר מועסקים מערך מגוון של שיטות לאפיון אני6א שינויים. בזאת הוא תיאר גישה ישירה של איתור isopentenylation על ידי Mod5. שיטה זו משתמשת דגירה של RNAs עם טרנספראז isopentenyl רקומביננטי, ואחריו RNase T1 עיכול, וניתוח חד-מימדי ג'ל אלקטרופורזה לזהות אני6א שינויים. בנוסף, נדון על הסתגלות פוטנציאלי של הפרוטוקול לאפיין אנזימים אחרים שינוי RNA.
163. לפחות שינויים ברורים posttranscriptional RNA זוהו, עם שינויים אלה היוועצות פונקציות מגוונות and תלויי-ההקשר RNAs ישירות המשפיעים על מבנה רנ א, המשפיעים על האינטראקציות של RNA עם השני מולקולות1,2. הערכה ממגוון גדול של RNA שינויים גודלת, חיוני לפתח מבחני זה שניתן לחקור בצורה אמינה את השינויים RNA והן האנזימים לעודד אותם.
אחד השינויים RNA הראשון להיות מזוהה מתרחשת 37 בסיס ב- tRNAs, סמוך codon אנטי-3' צד3,4. קבוצת isopentenyl של dimethylallylpyrophosphate (DMAPP) מועבר המיקום N6 של אדנוזין 37 (אני6A37) 3,5 ב תת-קבוצה של tRNAs cytoplasmic והן מיטוכונדריאלי. אני6A37 משפר את דיוק התרגום ועל יעילות על ידי הגדלת אהדה של tRNA ריבוזום4,6 ו אני6A37 חשוב לתגובת הלחץ בחיידקים7. האנזימים לבצע שינוי זה מכונים tRNA isopentenyl transferases, מאוד נשמרים חיידקים8,9, פטריות10, תולעים11, צמחים12ו גבוה פרוקריוטים13 , כולל בני14.
מוטציות בגן האנושי tRNA isopentenyl טרנספראז, TRIT1, קשורים עם מחלות אנושיות. לדוגמה, מוטציה בגן TRIT1 הוא מתואם עם מחלה מיטוכונדרית קשה, ככל הנראה נגרם על-ידי פגם חלבון מיטוכונדריאלי סינתזה15,16. יתר על כן, TRIT1 מתוארת כ הגידול משתיק קול ג'ין17,18 , הייתה שם מספר סוגי סרטן כולל מלנומה19, השד20, קיבה21וסרטן ריאות22 ,23. לבסוף, TRIT1, Mod5 transferases isopentenyl (האפייה) הם חלבונים צבירת נוטה היוצרים סיבי עמילואיד פריון דמוי24,25,26. תצפיות אלה שעלולים לסבך tRNA transferases isopentenyl מחלות ניווניות, למרות עדות ישירה לכך עדיין לא הוכח.
בהתחשב בתפקיד isopentenyl transferases לשחק ב תרגום ומחלות, שיטות ישירות למדוד לי6פעילות isopentenyl טרנספראז חשובות להבנה מכניסטית של אנזימים תחת נורמלי ועם מצבי מחלה אלה. מספר גדל והולך של שיטות זמינות לזהות אני6א RNA שינויים, כולל במבחנה isopentenylation מבחני, הכלאה חיובי בהעדר אני6מבחני (PHA6), דק שכבה כרומטוגרפיה (TLC), חומצת אמינו מבחני קבלה פעילות, גישות ספקטרומטר מסה (אירוע של יום שלם הפניה למעורר 4).
וזמינותו isopentenylation במבחנה תואר אשר מנצל 14C-DMAPP ו- tRNAs ללא תווית. ב הזה assay, פחמן רדיואקטיבי מועבר RNA מ 14C-DMAPP על ידי טרנספראז isopentenyl. בעוד assay זו היא רגישה מאוד, לעתים קרובות קשה לקבוע שאריות ספציפי זה שונה9,20,27. מבחני PHA6 להסתמך על מגושם אני6א שינוי המפריעים הכלאה של 32התווית על-ידי P החללית פורש את שאריות ששונה. ככזה, הכלאה גדול בהיעדר תמונה628,18,שינוי29. מבחני PHA6 הם רגישים, יכולת ניתוח הכולל RNA מופק lysates הסלולר. בנוסף, היכולת לעצב הגששים ספציפי הרנ א עניין נותן גמישות יעד משמעותי בשיטה זו. עם זאת, מבחני PHA6 מוגבלות אפיון שינויים העשויים להתרחש על שאריות בתוך אזור ממוקד של המכשיר, ולכן סביר פחות לזהות שינוי הרומן אתרים. בנוסף, כמו היעדר איגוד מעידה על השינוי, שינויים או מוטציות המשפיעות על ה-RNA מחייב אחרים וחיסול ניתוח נתונים.
גישה אחרת משלב בנזיל DEAE תאית (BD) תאית כרומטוגרפיה עם חומצת אמינו פעילות קבלה כמו readout אני6א שינויים ב- tRNA30. גישה זו assays ישירות את הפונקציה של i השינוי6א, אבל זה היא גישה עקיפה כדי לזהות אני6א שינוי ושל חסר רזולוציה למפות שינויים משקע ספציפי ב- RNA. בגישה TLC שימש כדי לזהות tRNA סה כ אני6א שינויים. בגישה זו, באופן פנימי 32tRNAs התווית על-ידי P מתעכלים כדי נוקלאוטידים בודדים, ניתוח TLC מימדי משמש לזיהוי isopentenylation. גישה זו היא רגישה מאוד באיתור סה כ אני6א במדגם RNA נתון אבל על העיכול, כל רצף מידע אובד; לפיכך, החוקר אין שום דרך לקבוע אילו שאריות היה שונה31.
לאחרונה, ספקטרומטר מסה טנדם-כרומטוגרפיה נוזלית (LC-MS/MS) פותחו שיטות המשווים באופן כמותי הכולל שינויים RNA בין המינים, סוגי תאים תנאים ניסיוני32,33, 34. מגבלה של מתודולוגיה זו הוא כי הוא פחות מסוגל לקבוע זהותו ואת מיקום בתוך RNA שממנו היה nucleoside ששונה נגזר34. יתר על כן, הידע, הציוד הנדרש לביצוע ניסויים אלה מגבילות את המעשיות של גישה זו.
בנוסף, פותחו מספר טכנולוגיות הדור הבא רצפי למפות RNA שינויים transcriptome ברוחב34. Immunoprecipitation של RNAs עם נוגדנים ספציפיים שינוי מסוים (RIP-Seq) מאפשרים החוקר לזהות כל רצפי המכילה35,שינוי מסוים36. בנוסף, גישות רוורס טרנסקריפטאז כגון כימיה-Seq ורצף אי-התאמה שאינן אקראיות להסתמך על לפליטת התגובה שעתוק במהופך38,37,שאריות ששונה39. למרות היתרון של טכניקות אלה כדי למפות RNA שינויים transcriptome רחב, RIP-seq וטכנולוגיות כימית-Seq מוגבלים על ידי חוסר של נוגדנים אמין או זמין עבור כל שינוי מסוים, בהתאמה34תגובתי כימיקלים. יתר על כן, רוורס טרנסקריפטאז אנזימים הדרושים לביצוע כימית-Seq, אי התאמה שאינן אקראיות רצף טכניקות יכול להיות מובן מבנים RNA יציבה. הטבע ששונה מאוד ויציב מבחינה מבנית של tRNAs תגרום להם קשה במיוחד לחקור שיטות אלה. עד כה, טכנולוגיות מבוססות-רצף של הדור הבא שלא טרם נוצלו למפות אני6שינויים34.
במסמך זה, אנו מתארים גישה פשוטה וישירה כדי לזהות אני6א tRNA שינויים בתוך חוץ גופית. שיטה זו משתמשת דגירה של RNAs עם רקומביננטי cerevisiae ס isopentenyl טרנספראז (Mod5), ואחריו RNase T1 לעיכול, חד-מימדי ג'ל אלקטרופורזה ניתוח כדי למפות אני6א שינויים. גישה זו הוא ישיר ואינה דורשת מומחיות ייחודית קצת כדי לנתח את הנתונים. יתר על כן, שיטה זו ניתנת להתאמה אחרים RNA שינוי אנזימים, כולל אנזימים covalently לשנות את המשקל המולקולרי של RNA או הניידות של RNA באמצעות ג'ל.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: הפרוטוקול הותאם מ הפניה למעורר 24.
1. לקבל RNA ואנזים עניין
2. מכינים לזיהוי של 20% Denaturing ג'ל
הערה: על מנת לקבל מספיק ברזולוציה של קטעים RNA, ג'ל לוח אנכי אורך 40 ס"מ מומלץ. הרוחב של הג'ל משמש נקבעת על ידי מספר דוגמאות כדי להיות מנותח.
3. RNA Isopentenylation Assay
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
Mod5, נדגרה עם טירוזין tRNA או סרין tRNA, נוכחות או היעדרות של DMAPP. בעקבות התגובה השינוי, מוצרים היית RNase T1-מעוכלים, אשר cleaves 3' סוף כל guanosines עוזב בגודל 3' guanosine monophosphates (GMP)24 (איור 1). עיכול מלא של RNAs מפיק דפוס צפוי של שברי radiolabeled (איור 2א), ואז אתה נחוש לזיהוי 20% denaturing ג'ל. ההעברה של קבוצת isopentenyl מ- DMAPP ל הרנ א גורם משמרת ניידות של המקטע המכ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שינויים RNA להמשיך להציג את ממלאים תפקידים מגוונים וחשובים יותר בתפקוד הסלולר, organismal. ככזה, הפיתוח של מבחני לחקור RNA שינוי אנזימים הוא מרכזי כדי להבין טוב יותר את ההיבטים הבסיסיים של הביולוגיה. פרוטוקול זה מתאר assay ברזולוציה גבוהה במבחנה כדי לאפיין את פעילות שינוי tRNA Mod5.
פרוטוקול זה יש יתרון מובהק של מתן readout isopentenylation ישירה, interpretable בקלות. הפרוטוקול המתואר מאפשר חזקים איפיון ביוכימי של isopentenyl transferases. יתר על כן, מערכת זו יכולה לשמש עם גרסאות או ש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ברצוננו להודות ד ר דוד Engelke שלו הדרכה והערות מועילות על כתב היד הזה. פיג'מה - אוניברסיטת המדינה של הכדור מעבדה הפעלה כספים; כי אמחה קלות - להעניק 1R15AI130950-01.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>ריאגנטים | |||
| תרכיז אוריאה-ג'ל | Diagnostics | EC-833 | כחלק מערכה |
| UreaGel | Diluent National Diagnostics | EC-833 | כחלק מערכה |
| UreaGel Buffer | National Diagnostics | EC-833 | כחלק מערכה |
| 10x TBE | National Diagnostics | EC-833 | כחלק מערכה |
| אמוניום פרסולפט (APS) | סיגמא-אולדריץ' | 7727-54-0 | |
| N,N,N′,N′-Tetramethylethylenediamine (TMED) | Sigma-Aldrich | T9281 | |
| Tris base | Sigma-Aldrich | T1503 | |
| חומצה בורית | Sigma-Aldrich | 10043-35-3 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | 60-00-4 | |
| ATP | סיגמא-אולדריץ' | 34369-07-8 | |
| MgCl2 | Sigma-Aldrich | 7786-30-3 | |
| DMAPP | Caymen Chemical | 1186-30-7 | |
| Super RNaseIN | ThermoFisher Scientific | AM2694 | |
| 2-מרקפטואתנול | סיגמא-אולדריץ' | 60-24-2 | |
| אתנול | סיגמא-אולדריץ' | 64-17-5 | |
| נתרן אצטט | Sigma-Aldrich | 127-09-3 | |
| Rnase T1 | ThermoFisher Scientific | EN0541 | |
| גליצרול | סיגמא-אולדריץ' | 56-81-5 | |
| קסילן ציאנול | סיגמא-אולדריץ' | 2650-17-1 | |
| <חזק>ציוד ואספקה | |||
| צלחות זכוכית קצרות (20-40 ס"מ רוחב x 40 ס"מ L) | הג'ל | ||
| לוחות זכוכית ארוכים (20-40 ס"מ רוחב x 40 ס"מ L) | הג'ל | ||
| מנגנון ג'ל אנכי | The Gel Company | S2-3040 | |
| 50 מ"ל מזרק חד פעמי | פישר סיינטיפיק | 03-377-26 | |
| קליפס קלסר נירוסטה | Idea Scientific | 1066 | |
| Phosphoscreen | סיגמא-אולדריץ' | 28-9564-74 | |
| ניילון נצמד | (מכולת מקומית) |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.