Qui forniamo dettagli su come preparare i lisati ed eseguire la traduzione in vitro utilizzando embrioni di Drosophila .
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Qui forniamo dettagli su come preparare i lisati ed eseguire la traduzione in vitro utilizzando embrioni di Drosophila .
La traduzione in vitro dell'mRNA senza cellule ha svolto un ruolo cruciale nella comprensione del processo di sintesi proteica durante l'espressione genica tra gli eucarioti. Lo sviluppo di lisati da diversi sistemi per la traduzione in vitro è stato determinante nello studio dei ruoli della maggior parte dei componenti della macchina di traduzione e nell'analisi di molti passaggi del processo di sintesi proteica. Diversi aspetti della traslazione e del controllo traslazionale sono stati studiati utilizzando lisati di Drosophila melanogaster. Questo articolo fornisce protocolli dettagliati per la preparazione di template di mRNA sintetici, la coltivazione di colture di mosche viventi su larga scala, la preparazione di lisati competenti per la traduzione da embrioni di Drosophila e l'esecuzione di reazioni di traduzione in vitro senza cellule. Questo protocollo è adatto a qualsiasi specie del genere Drosophila—melanogaster, virilis, pseudoscura, grimshawi, hydei, ecc. Confrontiamo inoltre questo protocollo con altri sistemi di traduzione e discutiamo limitazioni, passaggi critici e risoluzione dei problemi. Sono inclusi risultati rappresentativi per aiutare a valutare le prestazioni e la riproducibilità del protocollo. Infine, discutiamo potenziali applicazioni nella biotecnologia e nella ricerca.
Per oltre un secolo, Drosophila si è dimostrata un potente organismo modello geneticamente trattabile per studiare molti fenomeni e molecole biologiche, incluso il controllo traslazionale e la macchina ditraduzione 1,2,3,4. La traduzione in vitro senza cellule di Drosophila è diventata uno strumento potente per studiare la sintesi proteica, poiché può riprodurre molti eventi osservati in vivo. Pertanto, Drosophila è un sistema ideale per scoprire nuove funzioni e molecole che svolgono il controllo della traduzione e della traslazione. I primi studi hanno stabilito un sistema in vitro e traslazionalmente competente nell'artropode correlato alle mosche Artemia salina5 e successivamente in Drosophila hydei6.
Successivamente, in Drosophila melanogaster, sono stati sviluppati lisati reattivi agli mRNA esogeni. La maggior parte degli studi sulla traduzione in vitro di Drosophila è stata condotta su embrioni di età diverse, anche se alcune varianti del tampone di reazione di traslazione sono state utilizzate da diversi gruppi di ricerca. Per confronto, i diversi fenomeni studiati e le condizioni di reazione di traslazione sono elencati nella Tabella 1. Oltre agli embrioni, sono stati sviluppati protocolli per la traduzione in vitro libera di cellule utilizzando ovociti di Drosophila 10,22,23,24,25,26 e lisati di cellule Schneider o Kc coltivate 17,27,28,29,30,31,32. Una descrizione dei componenti necessari per la traduzione in vitro e un confronto tra lisati di diverse specie sono descritte nellefonti 33,34.
Sebbene il processo di traduzione dell'mRNA sia conservato tra gli eucarioti, differenze significative tra i taxa si riscontrano soprattutto nella fase di inizio della traduzione, dove varie molecole reprimono o promuovono la traduzione durante lo sviluppo in modo specifico per tassoo specie 35,36. Questo protocollo è molto adatto per studiare la traduzione dell'mRNA negli insetti durante tutto lo sviluppo, per la quale non possono essere utilizzati lisati provenienti da Metazoi filogeneticamente distanti, inclusi i lisati commerciali di grano o coniglio. In effetti, questo protocollo può ripetere gli eventi di traduzione che si verificano durante l'embriogenesi, cosa impossibile con l'uso di lisatiovociti 23. Ad oggi, non è stato effettuato alcun confronto tra sistemi Drosophila embrionale, ovocitario e a cellule coltivate. Aggiungere modifiche posttraduzionali alle proteine sintetizzate in vitro è una limitazione di questo protocollo nel suo stato attuale. Inoltre, questo metodo non produce quantità preparative di proteine rispetto ai metodi per la produzione di proteine ricombinanti nei batteri.
Qui descriviamo protocolli dettagliati per la crescita abituale di grandi gabbie di mosche di Drosophila , per preparare modelli di mRNA sintetici, per preparare lisati competenti per la traduzione da embrioni e per eseguire saggi di traduzione in vitro senza cellule. La Tabella dei Materiali mostra i reagenti necessari durante tutto il protocollo.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
1) Costruzione di plasmidi template per la trascrizione in vitro
2) Trascrizione in vitro di mRNA cappati e poliadenilati
3) Manutenzione ordinaria di una coltura di Drosophila su larga scala
4) Preparazione di lisati di traslazione da embrioni di Drosophila di 0–12 h
NOTA: Questo protocollo non include il trattamento con nucleasi micrococcica. Questo passaggio è stato omesso per evitare la potenziale degradazione dell'mRNA esogeno reporter se l'inattivazione della nucleasi è incompleta. La traduzione di background dovrebbe essere monitorata in ogni esperimento utilizzando un controllo senza mRNA.
NOTA: Questo metodo deriva dai protocolliprecedentemente descritti 7,12,14,15,16,17,22.
5) Reazione di traslazione in vitro
6) Quantificazione della luciferasi sintetizzata
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Abbiamo eseguito reazioni di traduzione per analizzare la variabilità di efficienza tra sei preparazioni indipendenti di lisato (ovvero ripetizioni biologiche) utilizzando embrioni di età 0–12 ore. Ogni barra rappresenta un triplicatore tecnico (Figura 5). È stata osservata un'efficienza traslazionale simile, sebbene con una certa variabilità. Abbiamo inoltre confrontato l'efficienza della traduzione tra embrioni di età diversa. Pertanto, abbiamo testato lis...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
I lisati di Drosophila per la traduzione in vitro senza cellule possono produrre risultati riproducibili. Embrioni di età diverse e variazioni nella composizione del tampone sono stati utilizzati per indagare una vasta gamma di fenomeni fondamentali nella sintesi proteica e nel suo meccanismo (Tabella 1). Qui, abbiamo descritto un metodo standard adatto a embrioni di qualsiasi età per condurre studi in modo preciso e quantitativo (Tabel...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.
N.B-Á e G.H. erano sostenuti dal programma di finanziamento intramurale dell'Istituto Nazionale di Oncologia (Instituto Nacional de Cancerología, INCan), Messico; D.E.V. è borsista posdottorale del Programma 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". Ringraziamo Fannis Missirlis e Bety Osorio (CINVESTAV, Messico) per le mosche.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Aluminum foil sheet | Reynolds | N/A | Foglio di alluminio standard per uso domestico; qualsiasi marca commerciale equivalente è accettabile. |
| Amino acids mixture | Promega | L4461 | N/A |
| Apple cider vinegar | Heinz | N/A | Aceto di mele commerciale (acidità 5%); qualsiasi marca commerciale equivalente è accettabile. |
| Apple or grape fruit juice | Jumex | N/A | Succo d'uva commerciale; o qualsiasi marca commerciale equivalente. |
| Bacteriological agar | Merck/Sigma-Aldrich | 9002-18-0 | N/A |
| Boric acid (H3BO3) | Merck/Sigma-Aldrich | B6768 | BioReagent, grado Molecular Biology, ≥99.5%, polvere; utilizzato per la preparazione del tampone TBE. |
| Cap: Anti reverse cap (ARCA): 3´-O-Me-m7G(5´)ppp(5´)G RNA cap structure | BioLabs | S1411S | N/A |
| Cap: m7G(5')ppp(5')G RNA cap structure analog | New England Biolabs | S1404S | N/A |
| Cap: Non-functional cap analogue G(5´)ppp(5´)A | New England Biolabs | S1406 | N/A |
| Centrifuge Tube (15 mL) | Corning | 430053 | N/A |
| Complete, EDTA-free protease inhibitor cocktail | Roche | 11836170001 | N/A |
| Creatine phosphokinase from rabbit muscle | Merck/Sigma-Aldrich | C-3755 | N/A |
| Creatine phosphoric acid, disodium salt | Merck | 1120A47950 | N/A |
| Dehydrated baker´s yeast | Fleischmann's | N/A | Lievito secco attivo commerciale; qualsiasi marca commerciale equivalente è accettabile. |
| Diethyl pyrocarbonate | Merck/Sigma-Aldrich | D5758 | 97%(NNR) |
| DNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | D4004 | N/A |
| Drosophila melanogaster wild-type strain Oregon-R | Bloomington Drosophila Stock Center, Indiana, USA | https://bdsc.indiana.edu/index.html ; mutant strains of Drosophila melanogaster, as well as wild-type reference strains of other Drosophila species, such as virilis, pseudoscura, grinshawi, hydei, etc. are also provided by this Stock Center. | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Merck/Sigma-Aldrich | E9884 | ACS reagent, 99.4-100.6%, polvere; utilizzato per la preparazione del tampone TBE. |
| HEPES | Sigma | SLBH4583V | 99.5%(titration) |
| Hydrogen peroxide (H2O2) | Equate | N/A | Perossido di idrogeno commerciale (~2,5-3,5% soluzione di perossido di idrogeno; qualsiasi marca commerciale equivalente è accettabile. |
| In vitro transcription mMessage mMachine T7, T3, or SP6 Kit | Thermo Fisher Scientific | AM1344 and AM1348 | N/A |
| KOAc, also termed KCH3COO | Merck/Sigma-Aldrich | Several | N/A |
| Lb broth (lennox) | Merck/Sigma-Aldrich | L3022 | 1kg |
| Luciferase assay system | Promega | E1501 | N/A |
| MAXIscript T7, T3, or SP6 in vitro transcription Kit | Invitrogen | AM1316 and AM1312 | N/A |
| Mg(OAc)2, also termed Mg(CH3COO)2 | Merck/Sigma-Aldrich | Several | N/A |
| NaCl (sodium chloride) | J.T Baker | B17W53 | ACS Reagent |
| Oligonucleotides | Any company | N/A | Specifico per sequenza. |
| Pasive lysis 5X buffer | Promega | E1941 | N/A |
| Pipet Tips | Axygen | T-200-Y | Suggerimenti in giallo da 200 microlitri. |
| Pipet Tips | Axygen | T-1000-B | Suggerimenti blu da 1 ml. |
| Pipet Tips | Axygen | T-300 | Suggerimenti trasparenti da 0,5-10 microlitri. |
| Propionic Acid | Merck/Sigma-Aldrich | 79-09-04 | ACS reagent grade, ≥99.5%, liquid. |
| PYREX® 5 mL Glass Pestle Tissue Grinder | PYREX® | 7724-5 | N/A |
| QIAprep spin plasmid miniprep kit | Qiagen | 27106 | N/A |
| QIAquick gel extraction kit | Qiagen | 28704 | N/A |
| Rabbit reticulocyte lysate (RRL) | Promega | L4960 | N/A |
| Renilla luciferase (RLuc) assay system | Promega | E2820 | N/A |
| RNasin ribonuclease inhibitor | Promega | N2111A | N/A |
| RNeasy minielute RNA clean up kit | Qiagen | 74204 | N/A |
| Slide-A-Lyzer Dialysis Cassettes | Thermo Scientific | 87735 (Tuttavia, dipende dal taglio molecolare). | N/A |
| Sodium hypochlorite (bleach) | Clorox | N/A | Candeggina commerciale (~5-6% NaOCl); qualsiasi marca commerciale equivalente con concentrazione simile è accettabile. |
| Spermidine | Merck | 85558 | N/A |
| Stainless steel sieve | N/A | N/A | Qualsiasi fornitore commerciale. |
| Taq plus precision DNA polymerase | Stratagene | 600211-51 | N/A |
| Transfer ribonucleic acid (tRNA) from bovine liver type XI | Merck/Sigma-Aldrich | 9014-25-9 or R4752 | N/A |
| Tris (Tris base) | IBI Scientific | IB70145 | Molecular biology grade powder; utilizzato per la preparazione del tampone TBE. |
| Triton X-100 | Sigma | SLBX9437 | Laboratory Grade |
| UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500500 | N/A |
| Unflavored gelatin powder | Knox | N/A | Polvere di gelatina non aromatizzata commerciale; qualsiasi marca commerciale equivalente è accettabile. |
| Unrefined cane sugar (piloncillo) | N/A | N/A | Zucchero di can |
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.