Le RNasi sono comunemente presenti sulla pelle, sui capelli, nella polvere, sulle superfici di laboratorio, nelle soluzioni, ecc. Indossare guanti e pulire accuratamente la superficie del bancone, le pipette, ecc. prima dell'uso per evitare contaminazioni da RNasi. Si raccomanda vivamente l'uso di puntali per pipetta, tubi, vetreria e reagenti privi di nucleasi.
1. Trascrizione in vitro utilizzando il kit T7 High-yield RNA Synthesis
Il modello di DNA per la reazione di trascrizione è un plasmide linearizzato contenente il gene della luciferasi di Gaussia e un promotore T7 a monte della sequenza codificante (Figura 1B).
- Scongelare i componenti del kit T7 High Yield RNA Synthesis e mantenerli sul ghiaccio.
- Per l'RNA non cappato, preparare la reazione a temperatura ambiente nel seguente ordine:
| Componente | Volume (μl) | Finale |
| Acqua priva di nucleasi* | X | |
| Tampone di reazione 10X | 2 | 1X |
| ATP (100 mM) | 2 | 10 mM |
| CTP (100 mM) | 2 | 10 mM |
| UTP (100 mM) | 2 | 10 mM |
| GTP (100 mM) | 2 | 10 mM |
| DNA stampo* | X | 1 μg |
| Mix di T7 RNA polimerasi | 2 | |
| Totale | 20 | |
*Aggiungere 1 μg di DNA e portare il volume totale della reazione a 20 μl con acqua priva di nucleasi. La quantità di acqua da aggiungere varierà in base alla concentrazione del DNA stampo.
- Per l'RNA con cap: impostare la reazione a temperatura ambiente nel seguente ordine:
| Componente | Volume (μl) | Finale |
| Acqua priva di nucleasi* | X | |
| Tampone di reazione 10X | 2 | 1X |
| ATP (100 mM) | 2 | 10 mM |
| CTP (100 mM) | 2 | 10 mM |
| UTP (100 mM) | 2 | 10 mM |
| GTP (20 mM) | 2 | 2 mM |
| Analoghi di cap 3'-O-Me-m7G(5')ppp(5')G (ARCA) (40 mM) | 4 | 8 mM |
| DNA stampo* | X | 1 μg |
| Mix di T7 RNA polimerasi | 2 | |
| Totale | 20 | |
*Aggiungere 1 μg di DNA e portare il volume totale della reazione a 20 μl con acqua priva di nucleasi. La quantità di acqua da aggiungere varierà in base alla concentrazione del DNA stampo.
- Mescolare accuratamente mediante vortex e incubare le reazioni a 37 °C per 2 ore in un incubatore ad aria secca.
- Utilizzando i passaggi 1.3-1.4, sintetizzare trascritti capped della luciferasi di Cypridina (CLuc) da un plasmide linearizzato contenente il gene CLuc. Questo mRNA verrà co-trasfettato con l'mRNA GLuc capped e uncapped per la normalizzazione dell'espressione di GLuc.
2. Rimozione del DNA stampo
Le reazioni di trascrizione vengono trattate con DNasi I per rimuovere il templato di DNA prima di procedere con la purificazione.
- Aggiungere 70 μl di acqua priva di nucleasi alle reazioni di trascrizione, seguiti da 10 μl di tampone di reazione per la DNasi I.
- Aggiungere 2 μl di DNasi I alle reazioni.
- Incubare a 37 °C per 15 minuti in un incubatore ad aria secca.
3. Purificazione su colonna di RNA con cap e senza cap
- Purificare l'RNA cap e non cap utilizzando il MEGAclearKit seguendo le istruzioni del produttore (può essere utilizzato qualsiasi kit di purificazione dell'RNA basato su colonnine centrifughe).
- Quantificare l'RNA utilizzando uno spettrofotometro NanoDrop.
- Valutare la qualità del campione di RNA seguendo le istruzioni del produttore, utilizzando il kit Agilent RNA 6000 Nano e l'Agilent 2100 Bioanalyzer.
4. Aggiunta del cap all'RNA mediante il sistema di capping Vaccinia
- Prelevare 10 μg di mRNA di GLuc purificato senza cap.
Una reazione di cappuccio standard può cappare fino a 10 μg di RNA (100 nt o più lungo). Se è necessario cappare una quantità maggiore di RNA, la reazione può essere proporzionalmente aumentata.
- Aumentare il volume fino a 15 μl utilizzando acqua priva di nucleasi.
- Riscaldare l'RNA a 65 °C per 10 minuti per rimuovere le strutture secondarie. Poi mettere sul ghiaccio per 5 minuti.
- Per preparare la reazione di capping, aggiungere 2 μl di 10X Capping Buffer, 1 μl di GTP (10 mM), 1 μl di S-adenosil metionina diluita al momento (2 mM) e 1 μl (10 unità) di enzima di capping vaccinico al campione di RNA denaturato di 15 μl.
- Mescolare accuratamente mediante leggero vortex e incubare la reazione a 37 °C per 30 minuti in un incubatore ad aria secca.
5. Purificazione su colonna dell'RNA cappato
- Purificare l'RNA cappato utilizzando il kit MEGAclear (può essere usato qualsiasi kit di purificazione dell'RNA basato su colonne a centrifugazione).
- Valutare la qualità del campione di RNA seguendo le istruzioni del produttore, utilizzando il kit Agilent RNA 6000 Nano e l'Agilent 2100 Bioanalyzer.
6. Trasfezione di cellule HeLa utilizzando il kit di trasfezione TransIT mRNA
- Piastrellare cellule HeLa in una piastra a 48 pozzetti con 150 μl di Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), ad alto contenuto di glucosio, integrato con siero fetale bovino al 10% (0,7-2,3 × 105 cellule/pozzetto).
- Incubare per 16-24 ore a 37 °C in modo che le cellule raggiungano una confluenza del 60-90%.
- Diluire l'RNA di GLuc (cappuccio presente e assente) e di CLuc fino a una concentrazione di 100 ng/μl.
Ogni trasfezione viene eseguita in otto ripetizioni.
- Preparare 8 provette Eppendorf tubi. Aggiungere a ciascun tubo 1 μl RNA di GLuc senza cap 1 μl RNA CLuc con cap (per la normalizzazione) e 25 μl di DMEM privo di siero. Mescolare bene.
- Preparare 8 provette eppendorf. Aggiungere a ciascuna provetta 1 μl RNA GLuc con cap (analoghi di cap), 1 μl RNA CLuc con cap (per la normalizzazione) e 25 μl di DMEM privo di siero. Mescolare bene.
- Preparare 8 provette eppendorf. Aggiungere a ciascuna provetta 1 μl RNA di GLuc con capVaccinia), 1 μl RNA CLuc con cap (per la normalizzazione) e 25 μl di DMEM privo di siero. Mescolare bene.
- Aggiungere 0.2 μl Aggiungere il reagente di potenziamento dell'mRNA al primo set di 8 provette e mescolare.
- Aggiungere 0.2 μl TransAggiungere il reagente per mRNA IT al primo set di 8 tubi e mescolare.
- Incubare a temperatura ambiente per 2-5 minuti. (Non incubare per più di 5 minuti).
- Aggiungere la miscela di trasfezione goccia a goccia nei pozzetti contenenti colture cellulari di HeLa (fare riferimento Figura 3 per l'allestimento della piastra).
- Ripetere i passaggi da 7 a 10 con il 2nd e 3rd gruppi di 8 provette
- Incubare tutta la notte (16 ore) a 37 °C in 5% CO₂2.
7. Saggio della luciferasi di Gaussia (GLuc)
Dosare il sopernatante di ogni pozzetto per l'attività di GLuc utilizzando il kit BioLux Gaussia Luciferase Assay Kit come segue:
- Preparare una soluzione d'assay fresca aggiungendo 15 μl di BioLux GLuc Substrate a 1,5 ml di BioLux GLuc Assay Buffer (sono necessari 50 μl di soluzione d'assay per campione). Prepararne una quantità sufficiente per i campioni e per la preparazione dell'iniettore del luminometro (consultare le istruzioni del produttore).
- Mescolare accuratamente capovolgendo il tubo diverse volte (non vortexare).
La luminescenza viene misurata utilizzando il luminometro per micropiastre Centro LB 960 di Berthold Technologies.
- Impostare il luminometro su un volume di iniezione di 50 μl e un'integrazione di 2-10 secondi.
- Aggiungere 10 μl del surnatante della coltura cellulare di ogni pozzetto in una piastra nera a 96 pozzetti.
- Priming dell'inalatore con la soluzione per il saggio ed esecuzione della misurazione della luminescenza.
- I valori ottenuti dai pozzetti non trasfettati verranno utilizzati come controlli negativi.
8. Saggio della luciferasi di Cypridina (CLuc)
Dosare il sopernatante di ogni pozzetto per l'attività di CLuc utilizzando il kit BioLux Cypridina Luciferase Assay Kit come segue:
- Preparare il substrato ricostituito fresco (100x) seguendo le istruzioni fornite nel manuale del kit.
- Scongelare il BioLux Cypridina Luciferase Assay Buffer e mescolare accuratamente (proteggere dalla luce).
- Per preparare la soluzione per il saggio CLuc, aggiungere 15 μl di substrato ricostituito (100x) a 1,5 ml di BioLux Cypridina Luciferase Assay Buffer (sono necessari 50 μl di soluzione per saggio per campione). Preparare una quantità sufficiente per i campioni e per la preparazione dell'iniettore del luminometro (consultare le istruzioni del produttore).
- Mescolare accuratamente capovolgendo il tubo diverse volte (non vortexare).
- Mantenere la soluzione a temperatura ambiente per 30 minuti (proteggere dalla luce).
La luminescenza viene misurata utilizzando il luminometro per micropiastre Centro LB 960 di Berthold Technologies.
- Impostare il luminometro su iniezione di 50 μl, ritardo di 1-2 secondi e integrazione di 2-10 secondi.
- Aggiungere 10 μl del surnatante della coltura cellulare da ogni pozzetto in una piastra nera a 96 pozzetti.
- Priming dell'inalatore con la soluzione del saggio CLuc e misurazione della luminescenza.
- I valori ottenuti dai pozzetti non trasfettati verranno utilizzati come controlli negativi.
9. Risultati rappresentativi
Il kit T7 High Yield RNA Synthesis può produrre fino a 180 μg di RNA non cappucciato e da 40 a 50 μg di RNA cappucciato per ogni reazione da 20 μl. Quando analizzato con l'Agilent 2100 Bioanalyzer, un RNA di buona qualità e integro deve mostrare un singolo picco netto che rappresenta il trascritto di RNA. Un picco largo o la presenza di picchi multipli indica una degradazione dell'RNA. È inoltre importante verificare la dimensione dell'RNA. Trascritti di RNA più lunghi del previsto possono essere dovuti a una digestione incompleta del DNA plasmidico del template. La degradazione dell'RNA e rese inferiori sono solitamente il risultato di contaminanti introdotti nella reazione dal DNA del template. Figura 2 mostra un esempio di elettroferogramma e immagine del gel ottenuti dopo l'analisi di RNA di alta qualità e integro sull'Bioanalyzer.
La trasfezione di cellule HeLa con RNA di GLuc sia cappucciato che non cappucciato è seguita da incubazione e saggio dei supernatanti delle colture cellulari per l'attività della luciferasi. La struttura del cap 5' è importante per proteggere l'RNA dalla degradazione da parte delle esonucleasi8 e per favorire l'inizio della traduzione dell'mRNA9. Pertanto, il cappuccio dell'RNA è un passaggio essenziale per esperimenti di trasfezione. Il metodo co-trascrizionale (analogo del cap) produce circa 40 μg di RNA con un cappuccio nell'80%. Il protocollo che utilizza l'enzima di cappuccio vaccinico cappuccia fino a 10 μg di RNA (100 nt o superiore) per reazione con un'efficienza quasi del 100%.
Figura 4 mostra la differenza nell'espressione della luciferasi tra colture trasfettate con campioni di RNA cappucciato e non cappucciato. È chiaramente visibile che le colture cellulari trasfettate con RNA cappucciato mostrano un'espressione della luciferasi molto più elevata rispetto a quelle trasfettate con RNA non cappucciato (che non mostrano alcuna attività della luciferasi). Inoltre, Figura 4 conferma che entrambe le tecniche di cappuccio, utilizzando un analogo del cap o l'enzima di cappuccio vaccinico, producono con successo trascritti di RNA cappucciati e funzionali, traducibili in proteine. Il valore p a due code ottenuto dal test t era 0,2583, il che indica che non vi è alcuna differenza statistica significativa tra i dati di luminescenza ottenuti con i due metodi di cappuccio.

Figura 1A. Sintesi dell'RNA da parte della RNA polimerasi T7

Figura 1B. Vettore pCMV-GLuc contenente il gene GLuc e il promotore T7.

Figura 2. Elettroferogrammi del Bioanalyzer e immagine simile a gel di RNA con e senza cap. L'asse X rappresenta la dimensione dell'RNA in nucleotidi (nt) e l'asse Y rappresenta le unità di fluorescenza (FU). A) Elettroferogramma dell'mRNA di GLuc (senza cap) dopo la purificazione. B) Elettroferogramma dell'mRNA di GLuc (con cap, utilizzando l'enzima di capping Vaccinia). C) Elettroferogramma dell'mRNA di GLuc (con cap aggiunto co-trascrizionalmente utilizzando un analogo di cap). D) Immagine simile a gel generata dal Bioanalyzer. La corsia 'L' è la scala di RNA, la corsia 1 è l'mRNA di GLuc senza cap, la corsia 2 è l'mRNA di GLuc con cap ottenuto mediante analogo di cap e la corsia 3 è l'RNA di GLuc con cap ottenuto mediante enzima di capping Vaccinia.

Figura 3. Esempio di configurazione della piastra per la trasfezione di cellule HeLa. Ogni pozzetta contiene cellule HeLa seminate con una confluenza del 60-90%. Alla singola pozzetta viene aggiunta la miscela di trasfezione, composta dall'RNA di GLuc appropriato (senza cap, con cap aggiunto tramite analogo del cap o con enzima di cappucciatura del virus della Vaccinia), RNA di CLuc con cap (per la normalizzazione), Reagente mRNA Boost e Reagente TransIT mRNA. Ogni trasfezione viene eseguita in 8 ripetizioni (pozzette dello stesso colore nella figura).

Figura 4.Espressione di GLuc in cellule HeLa. L'mRNA di GLuc purificato con cap e senza cap è stato trasfettato in cellule HeLa e incubato tutta la notte (16 ore) a 37 °C. I supernatanti delle colture cellulari di ogni pozzetto sono stati sottoposti a saggio per l'attività di GLuc e CLuc e i valori di luminescenza sono stati registrati. I valori di luminescenza di GLuc sono stati normalizzati rispetto ai valori di luminescenza dell'RNA di CLuc con cap.

* La luminescenza delle cellule non trasfettate è stata sottratta dai valori di GLuc e CLuc prima della normalizzazione.
Marchi registrati
BioLux è un marchio registrato di New England Biolabs, Inc.
TransIT è un marchio registrato di Mirus Bio LLC.
MEGAclear è un marchio registrato di Ambion.