In vitro 転写された RNA ベースのルシフェラーゼを使用してポックスウイルスに感染した細胞で mRNA 翻訳調節を研究するためのプロトコールを提示します。このアッセイは、5 '-非翻訳領域 (UTR) および 3 '-UTR を含む、mRNA のシス要素による翻訳調節を研究するために使用することができます。この方法を使用して、異なる翻訳開始モードを調べることもできます。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
方法論記事
In vitro 転写された RNA ベースのルシフェラーゼを使用してポックスウイルスに感染した細胞で mRNA 翻訳調節を研究するためのプロトコールを提示します。このアッセイは、5 '-非翻訳領域 (UTR) および 3 '-UTR を含む、mRNA のシス要素による翻訳調節を研究するために使用することができます。この方法を使用して、異なる翻訳開始モードを調べることもできます。
ウイルス DNA 複製後に転写されるすべてのポックスウイルス mRNA は、5 '-UTR において進化的に保存された、非テンプレート 5 '-ポリ (A) リーダーを有する。ポックスウイルス感染時の mRNA 翻訳における 5 ' ポリ (A) リーダーの役割を分析するために、in vitro 転写された RNA ベースのルシフェラーゼのレポーターアッセイを開発しました。このレポーターアッセイは、4つのコアステップで構成されています:(1) PCR 法転写のための DNA テンプレートを増幅します。(2) T7 RNA ポリメラーゼを用いて mRNA を生成する in vitro 転写;(3) インビトロで転写した mRNA を細胞内に導入するトランスフェクション。(4) 翻訳の指標としてのルシフェラーゼ活性の検出ここで説明した RNA ベースのルシフェラーゼレポーターアッセイは、ポックスウイルス感染細胞におけるプラスミド複製の問題と、プラスミドからの不可解な転写を回避します。このプロトコルは、ポックスウイルス感染細胞以外の系で 5 '-UTR および 3 '-UTR を含む mRNA 中のシス要素による翻訳調節を決定するために用いることができる。さらに、この方法を使用して、キャップ依存性、キャップ非依存、再開始、および内部開始などのさまざまな変換開始モードを調べることができます。
セントラルドグマによると、遺伝情報は DNA から RNA へ、そして最終的にタンパク質1,2に流れます。この遺伝情報の流れは、mRNA 翻訳3,4を含む多くのレベルで高度に調節されている。遺伝子発現の調節を測定するレポーターアッセイの開発は、このプロセスに関与する規制メカニズムの理解を容易にします。ここでは、ポックスウイルスに感染した細胞において、in vitro 転写 RNA ベースのルシフェラーゼを用いた mRNA 翻訳を研究するためのプロトコールについて述べる。
ポックスウイルスは、多くの非常に危険なヒトおよび動物病原体5を含む。他のすべてのウイルスと同様に、ポックスウイルスはタンパク質合成6、7、8のための宿主細胞機械に独占的に依存しています。ウイルスは、ウイルスタンパク質を効率的に合成するために、ウイルス mRNAs7,8の翻訳にリダイレクトするために細胞翻訳機械をハイジャックする多くの戦略を進化させました。ウイルスによって一般的に採用されているメカニズムの1つは、 cisの作用する要素をトランスクリプトに使用することです。顕著な例には、内部リボソーム進入部位 (IRES) およびキャップ非依存性翻訳促進剤 (引用)9、10、11が含まれる。これらのシス元素は、ウイルス転写物を多様なメカニズム12,13,14を介して翻訳機械を誘致することによって翻訳優位にレンダリングする。100以上のポックスウイルス mRNAs は、5 '-非翻訳領域 (5 '-UTR) において進化的に保存されたシス作用素子を有する: これらの mRNAs15,16の非常に 5 ' 末端の 5 '-ポリ (a) リーダー。これらの 5 '-ポリ (A) リーダーの長さは不均一であり、転写17,18の間にポックスウイルスで符号化された RNA ポリメラーゼの滑りによって生成される。我々、および他の人は、最近、5 '-ポリ (A) リーダーがワクシニアウイルス (VACV) に感染した細胞の mRNA に翻訳優位を与えることを発見し、ポックスウイルス19,20のプロトタイプメンバーである。
In vitro 転写された RNA ベースのルシフェラーゼのレポーターアッセイは、ポックスウイルス感染19,21の間の mRNA 翻訳における 5 '-ポリ (A) リーダーの役割を理解するために最初に発達しました。プラスミド DNA 系ルシフェラーゼのレポーターアッセイは広く使用されていますが、ポックスウイルスに感染した細胞では結果の解釈が複雑になる欠点がいくつかあります。まず、プラスミドは、VACV 感染細胞22で複製することができる。第2に、不可解な転写は、しばしばプラスミド DNA18、23、24から生じる。第3に、VACV プロモーター駆動転写は、不均一な長さのポリ (A) −リーダーを生成し、その結果、いくつかの実験18においてポリ (a) −リーダーの長さを制御することを困難にする。インビトロ転写された RNA ベースのルシフェラーゼは、これらの問題を回避し、データの解釈は簡単です。
この方法には、(1) ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) の4つの主要なステップがあり、in vitro 転写のための DNA テンプレートを生成します。(2) mRNA を生成するインビトロ転写;(3) 細胞内に mRNA を送達するトランスフェクションおよび (4) 変換の指標としてのルシフェラーゼ活性の検出 (図 1)。得られた PCR アンプリコンは、5 ' 〜 3 ' 方向に以下の元素を含有する: T7 プロモーター、ポリ (A) リーダー、または所望の 5 '-UTR 配列は、ホタルルシフェラーゼオープンリーディングフレーム (ORF) に続いて、ポリ (A) テールを有する。PCR アンプリコンは、T7 ポリメラーゼを用いたインビトロ転写によって mRNA を合成する鋳型として使用される。In vitro 転写の間、m7G キャップまたは他のキャップアナログは、新たに合成された mRNA に組み込まれる。証明された転写物は未感染または VACV 感染細胞にトランスフェクトします。.細胞溶解物をトランスフェクション後の所望の時間に収集し、トランスフェクトされた mRNA からのタンパク質産生を示すルシフェラーゼ活性を測定します。このレポーターアッセイは、5 '-UTR、3 '-UTR、またはその他の mRNA の領域に存在するシス要素による翻訳調節を研究するために使用することができます。さらに、in vitro 転写された RNA ベースのアッセイは、キャップ依存性の開始、キャップ非依存の開始、再開始および IRES のような内部開始を含む翻訳開始の異なるメカニズムを研究するために使用することができる。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
1. PCR による In Vitro転写用 DNA テンプレートの作成
2. インビトロ転写による mRNA の生成
3. 細胞への mRNA のトランスフェクト
4. ルシフェラーゼ活性の測定
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
In vitro 転写された RNA ベースのルシフェラーゼの4つのステップは、レポーターアッセイ: in vitro 転写のための DNA テンプレートを生成するために、インビトロで、mRNA を生成する転写、mRNA トランスフェクション、およびルシフェラーゼ測定、スケマティックダイアグラムで見ることができます (図 1)。DNA テンプレート (Fluc および Rluc) の両方のためのプライマーの設計および突出部延長 PCR の一般的なスキームが概略図に示されている (図 2a)。PCR の後、適切なサイズの PCR 産物が、タエアガロースゲル電気泳動によって検出されました (図 2b)。続いて、インビトロで RNA を合成するための鋳型として PCR 産物を使用し (図 3a)、これを精製し、TBE ゲル電気泳動で実行してサ...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
全ての4コアステップは、in vitro 転写された RNA ベースのルシフェラーゼレポーターアッセイの成功にとって重要である。プライマーの設計、特に T7 プロモーター配列には特別な注意が払われるべきである。T7 RNA ポリメラーゼは、5 '-UTR 配列の前に追加された T7 プロモーターにおいて下線が付いた最初の G (gGG-5'-UTR-AUG-) からの転写を開始する。転写開始部位 (TSS) は、5 ' 末端で最初の G から開始するが、T7 プロモーター領域では G の3未満の数を減少させることは、RNA の収率/出力を in vitro 転写から減少させた。実験の間、RNA の収量と質の両方が低かったので、ゲル精製 DNA 産物はインビトロ転写に最適ではなかったことが観察された。1% のアガロースゲル電気泳動で 5-10% の PCR 反応を実行し、サイズを決定し、残りの 90-95% を精製し、PCR 精製キットを使用してインビトロ転写に使用しました。PCR からの非特異的増幅の場合、ゲルから所望のサイズのバンドを切断し、ゲル精製した DNA 断片を使用することが推奨されます。収率が低い可能性があるの...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者は、競合する金銭的利益を宣言したいと思います。
このプロジェクトは、国立衛生研究所 (AI128406 www.nih.gov) が ZY に、また一部はジョンソンがん研究センター (http://cancer.k-state.edu) によって、大学院生の夏期給付の形で PD に資金を提供されました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 2X-Q5 マスターミックス | ニューイングランド バイオラボ | M0492 | PCR |
| 3´-O-Me-m7G(5')ppp(5')G RNA キャップ構造アナログ | ニューイングランドバイオラボ | S1411L | アンチリバースキャップアナログまたは ARCA |
| コーニング 96 ウェルハーフエリア 白色平底ポリスチレンマイクロプレート | コーニング | 3693 | 不透明な壁 96 ウェル ソリッドボトム |
| の白色プレートデュアルルシフェラーゼレポーターアッセイシステム | Promega | E1960 | デュアルルシフェラーゼアッセイキット (DLAK) |
| E.Z.N.A. サイクルピュアキット | OMEGA BIO-TEK | D6492 | PCR purification kit |
| GloMax Navigator マイクロプレート ルミノメーター | Promega | GM2010 | マルチモードプレートリーダー ルミノメーター |
| HiScribe T7 クイックハイイールドRNA合成キット | ニューイングランドバイオラボ | E2050S | 体外転写キット |
| リポフェクタミン 2000 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 11668019 カチオン性脂質トランスフェクション試薬 | |
| NanoDrop2000 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | ND-2000 | DNAおよびRNA濃度の測定に使用 |
| Opti-MEM | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 31985070 | 還元型血清培地 |
| ピュアリンクRNAミニキット | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 12183018A | RNA精製キット |
| ワクシニア キャッピング システム | ニュー イングランド バイオラボ | M2080 | キャッピング システム |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。