כאן אנו מספקים פרטים כיצד להכין ליזטים ולבצע תרגום חוץ גופי באמצעות עוברי דרוזופילה .
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
כאן אנו מספקים פרטים כיצד להכין ליזטים ולבצע תרגום חוץ גופי באמצעות עוברי דרוזופילה .
תרגום mRNA ללא תאים במבחנה שיחק תפקיד מרכזי בהבנת תהליך סינתזת החלבונים במהלך ביטוי גנים באיוקריוטים. פיתוח הליזטים ממערכות שונות לתרגום חוץ גופי היה גורם מרכזי בחקר תפקידי רוב מרכיבי מנגנון התרגום ובניתוח שלבים רבים בתהליך סינתזת החלבונים. היבטים שונים של תרגום ושליטה תרגומית נחקרו באמצעות Drosophila melanogaster lysates. מאמר זה מספק פרוטוקולים מפורטים להכנת תבניות mRNA סינתטיות, גידול תרביות זבובים חיים בקנה מידה גדול, הכנת ליזטים בעלי יכולת תרגום מעוברי דרוזופילה, וביצוע תגובות תרגום חוץ-גופיות ללא תאים. פרוטוקול זה מתאים לכל מין בסוג Drosophila — מלנגסטר, ויריליס, פסאודוסקורה, גרימשווי, הידאי ועוד. אנו משווים את הפרוטוקול הזה למערכות תרגום אחרות ודנים במגבלות, צעדים קריטיים ופתרון תקלות. תוצאות מייצגות נכללות כדי לסייע בהערכת ביצועי הפרוטוקול ויכולת השחזור. לבסוף, נדון ביישומים פוטנציאליים בביוטכנולוגיה ובמחקר.
למעלה ממאה שנה, דרוזופילה הוכיחה את עצמה כאורגניזם מודל חזק וגנטי ללימוד תופעות ומולקולות ביולוגיות רבות, כולל בקרה תרגומית ומנגנון התרגום 1,2,3,4. תרגום חוץ גופני ללא תאים של דרוזופילה הפך לכלי עוצמתי לחקר סינתזת חלבונים, משום שהוא מסוגל לשחזר אירועים רבים שנצפו בחיים החיים. לכן, דרוזופילה היא מערכת אידיאלית לגילוי פונקציות ומולקולות חדשות המבצעים תרגום ושליטה תרגומית. מחקרים מוקדמים קבעו מערכת במבחנה, בעלת יכולת תרגומית, בפרקי-רגליים הקשור לזבובים Artemia salina5 ובהמשך ב-Drosophila hydei6.
מאוחר יותר, ליזטים המגיבים ל-mRNA חיצוניים פותחו ב-Drosophila melanogaster. רוב המחקרים על תרגום בחוץ-גופית של דרוזופילה בוצעו בעוברים בגילאים שונים, אם כי כמה וריאציות של בופר תגובת התרגום שימשו על ידי קבוצות מחקר שונות. להשוואה, התופעות השונות שנחקרו ותנאי תגובת התרגום מפורטים בטבלה 1. מלבד עוברים, פותחו גם פרוטוקולים לתרגום חוץ גופני ללא תאים באמצעות ביציות דרוזופילה 10,22,23,24,25,26 וליזטים של תאי שניידר או Kc מתורבתים 17,27,28,29,30,31,32. תיאור הרכיבים הנדרשים לתרגום במבחנה והשוואה בין ליזטים ממינים שונים מתוארים בהפניות 33,34.
למרות שתהליך תרגום ה-mRNA נשמר בין האאוקריוטים, הבדלים משמעותיים בין טקסונים נמצאים בעיקר בשלב ההתחלה של התרגום, שבו מולקולות שונות מדכאות או מקדמות תרגום לאורך ההתפתחות באופן ייחודי לטקסון או למין35,36. פרוטוקול זה מתאים מאוד לחקר תרגום mRNA בחרקים לאורך כל ההתפתחות, כאשר לא ניתן להשתמש בליזטים ממטזואן פילוגנטית רחוק, כולל הליזטים המסחריים מחיטה או ארנב. למעשה, פרוטוקול זה יכול לשחזר את אירועי התרגום המתרחשים במהלך העובר, דבר שלא אפשרי בשימוש בליזאטים של ביציות23. עד כה, לא נערכה השוואה בין מערכות דרוזופילה של עוברים, ביציות ותאי תרבת. הוספת שינויים פוסט-תרגומיים לחלבונים מסונתזים במבחנה היא מגבלה של פרוטוקול זה במצבו הנוכחי. יתרה מזאת, שיטה זו אינה מניבה כמויות מוכנות של חלבון בהשוואה לשיטות לייצור חלבונים רקומביננטיים בחיידקים.
כאן, אנו מתארים פרוטוקולים מפורטים לגידול שגרתי של כלובים גדולים של זבובי דרוזופילה , להכנת תבניות mRNA סינתטיות, להכנת ליזטים מיומנים לתרגום מעוברים, ולביצוע בדיקות תרגום חוץ-גופיות ללא תאים. טבלת החומרים מציגה את התגובות הנדרשות לאורך כל הפרוטוקול.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1) בניית תבנית פלסמיד לשעתוק חוץ גופי
2) שעתוק חוץ גופי של mRNA עם כיסוי ופוליאדנילטים
3) תחזוקה שוטפת של תרבית דרוזופילה בקנה מידה גדול
4) הכנת ליזאטים של תרגום מעוברי דרוזופילה בני 0–12 שעות
הערה: פרוטוקול זה אינו כולל טיפול בנוקלאז מיקרוקוקלי. שלב זה הושמט כדי למנוע פגיעה אפשרית ב-mRNA המדווח החיצוני אם השבתה של נוקלאז אינה שלמה. יש לנטר את תרגום הרקע בכל ניסוי באמצעות בקרת ללא mRNA.
הערה: שיטה זו נגזרת מהפרוטוקולים שתוארו קודםלכן 7,12,14,15,16,17,22.
5) תגובת תרגום חוץ גופית
6) כימות של לוסיפראז מסונתז
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ביצענו תגובות תרגום לניתוח שונות היעילות בין שישה תכשירי ליזאט עצמאיים (כלומר, חזרות ביולוגיות) באמצעות עוברים בני 0–12 שעות. כל פס מייצג משולש טכני (איור 5). נצפתה יעילות תרגום דומה, אם כי עם שונות מסוימת. השווינו גם את יעילות התרגום בין עוברים בגילאים שונים. לכן, בדקנו ליזטים מעוברים בני 0–2 שעות, 0–12 שעות ועוברים בני 0–18 שעות, תוך ביצוע חזרות ביולוגיות, כלומר באמצעות ליזטים עצמאיים (איור 6). הבחינו שליזטים מעוברים בני 0–2 ש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ליזאטים של דרוזופילה לתרגום ללא תאים במבחנה יכולים להניב תוצאות שחזוריות. עוברים בגילאים שונים ובשינויים בהרכב הבופר שימשו לחקר מגוון רחב של תופעות יסודיות בסינתזת חלבונים ובמכונה (טבלה 1). כאן תיארנו שיטה סטנדרטית המתאימה לעוברים בכל גיל לביצוע מחקרים מדויקים וכמותיים (טבלה 1). פרוטוקול זה עשוי להיות שימושי לחקר תפקידו של חלבון או גנוטיפ מסוים בזבובים מוטנטיים כאשר נוצרת תרבית בקנה מידה גדול של אותו מוטנט. יתרה מזאת, שיטה זו י...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר עליהם.
N.B-Á ו-G.H. נתמכו על ידי תוכנית המימון הפנימית של המכון הלאומי לסרטן (Instituto Nacional de Cancerología, INCan), מקסיקו; D.E.V. הוא עמית פוסט-דוקטורט בתוכנית Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI) "Estancias posdoctorales por México para la Formación y Consolidación de las y los Investigadores por México, 2022". אנו מודים לפאניס מיסירליס ובטי אוסוריו (CINVESTAV, מקסיקו) על הזבובים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| רדיד אלומיניום | Reynolds | N/A | רדיד אלומיניום ביתי סטנדרטי; כל מותג מסחרי מקביל מקובל. |
| תערובת חומצות אמינו | Promega | L4461 | N/A |
| חומץ תפוחים | Heinz | N/A | חומץ תפוחים מסחרי (5% חומציות); כל מותג מקביל מקובל. |
| מיץ תפוחים או ענבים | Jumex | N/A | מיץ ענבים מסחרי; או כל מותג מסחרי מקביל. |
| אגר בקטריולוגי | Merck/Sigma-Aldrich | 9002-18-0 | N/A |
| חומצה בורית (H3BO3) | Merck/Sigma-Aldrich | B6768 | BioReagent, Molecular Biology grade, ≥99.5%, אבקה; משמש להכנת חיץ TBE. |
| כובע: כובע נגד היפוך (ARCA): 3´-O-Me-m7G(5´)ppp(5´)G מבנה כובע RNA | BioLabs | S1411S | N/A |
| כובע: מבנה אנלוגי כובע RNA m7G(5')ppp(5')G | New England Biolabs | S1404S | N/A |
| כובע: אנלוגי כובע לא פונקציונלי G(5´)ppp(5´)A | New England Biolabs | S1406 | N/A |
| צנטריפוגה צינורית (15 מ"ל) | Corning | 430053 | N/A |
| תערובת מעכבי פרוטאז מלאה ללא EDTA | Roche | 11836170001 | N/A |
| קריאטין פוספוקינאז משרירי ארנב | Merck/Sigma-Aldrich | C-3755 | N/A |
| חומצה קריאטית פוספורית, מלח דיסודיום | Merck | 1120A47950 | N/A |
| שמרים אפויים מיובשים | Fleischmann's | N/A | שמרים פעילים יבשים מסחריים; כל מותג מקביל מקובל. |
| דיאתיל פירוקרבונט | Merck/Sigma-Aldrich | D5758 | 97%(NNR) |
| DNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | D4004 | N/A |
| זן Drosophila melanogaster מסוג Oregon-R | Bloomington Drosophila Stock Center, Indiana, USA | https://bdsc.indiana.edu/index.html ; זנים מוטציוניים של Drosophila melanogaster, כמו גם זני עיון מסוג בר של מיני דרוזופילה אחרים, כגון virilis, pseudoscura, grinshawi, hydei, וכו 'מסופקים גם על ידי מרכז המלאי הזה. | |
| חומצה אתילנדיאמין טטרה-אצטית (EDTA) | Merck/Sigma-Aldrich | E9884 | ACS reagent, 99.4-100.6%, אבקה; משמש להכנת חיץ TBE. |
| HEPES | Sigma | SLBH4583V | 99.5%(titration) |
| מימן חמצני (H2O2) | Equate | N/A | מסחרי (~2.5-3.5% פתרון מימן חמצני; כל מותג מקביל מקובל. |
| ערכת תמלול in vitro mMessage mMachine T7, T3, או SP6 | Thermo Fisher Scientific | AM1344 ו- AM1348 | N/A |
| KOAc, המכונה גם KCH3COO | Merck/Sigma-Aldrich | כמה | N/A |
| נוזל Lb (lennox) | Merck/Sigma-Aldrich | L3022 | 1kg |
| מערכת בדיקת לוספראז | Promega | E1501 | N/A |
| ערכת תמלול in vitro MAXIscript T7, T3, או SP6 | Invitrogen | AM1316 ו- AM1312 | N/A |
| Mg(OAc)2, המכונה גם Mg(CH3COO)2 | Merck/Sigma-Aldrich | כמה | N/A |
| NaCl (נתרן כלוריד) | J.T Baker | B17W53 | ACS Reagent |
| אוליגונוקלאוטידים | כל חברה | N/A | ספציפי לרצף. |
| מאגר פירוק pasive 5X | Promega | E1941 | N/A |
| קצות צינורית | Axygen | T-200-Y | קצות צהובים של 200 מיקרוליטר. |
| קצות צינורית | Axygen | T-1000-B | קצות כחולים של מ"ל 1. |
| קצות צינורית | Axygen | T-300 | קצות שקופים של 0.5-10 מיקרוליטר. |
| חומצה פרופיונית | Merck/Sigma-Aldrich | 79-09-04 | דרגת ACS reagent, ≥99.5%, נוזלי. |
| מכתש זכוכית 5 מ"ל PYREX® | PYREX® | 7724-5 | N/A |
| ערכת QIAprep spin plasmid miniprep | Qiagen | 27106 | N/A |
| ערכת QIAquick למיצוי מגל | Qiagen | 28704 | N/A |
| תמצית רטיקוליטים מכבש ארנב (RRL) | Promega | L4960 | N/A |
| מערכת בדיקת רנילה לוספראז (RLuc) | Promega | E2820 | N/A |
| מעכב ריבונוקלאז RN |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.