2018年5月10日
体外の能力を計測する Toeprinting の目的は、リボソームさまざまな条件の下でフォームの翻訳開始複合体に RNA を転写しました。このプロトコルは toeprinting 哺乳類の RNA のための方法を記述してキャップ依存、IRES 駆動の両方の翻訳を勉強する使用ことができます。
このトープリンティング解析の全体的な目標は、哺乳類のmRNA上での翻訳開始複合体の形成を観察することです。この方法は、IRESを介した翻訳開始など、mRNA翻訳の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、特定のmRNA上での翻訳開始複合体形成の詳細な解析を行えることです。
転写反応を組み立てて、PCR増幅されたDNAテンプレートからRNAを転写し、XIAP IRES RNAまたはその変異体をコードします。次に、RNaseを含まないDNaseを2ユニット追加して、RNAの20マイクロリットルの反応ごとにDNAテンプレートを除去します。37°Cで30分間インキュベートします。
次に、DNase処理されたRNAをヌクレアーゼフリー水で希釈し、最終容量の110マイクロリットルにします。次に、110マイクロリットルの酸性フェノールを加えてRNA精製を開始します。サンプルを5秒間ボルテックスし、室温で3分間20、000 x gで遠心分離します。
フェノール抽出の前にRNAまたはCDNAを希釈することが重要です。体積が少なすぎると、水相を物理的に回復するのが難しくなり、最終的な収率が低下します。次に、100マイクロリットルのRNA含有水相を新しい微量遠心チューブに慎重に移します。
10マイクロリットルの3 M酢酸ナトリウム(pH 5.5)を加え、サンプルを混合します。次に、100%エタノールを3容量加えてRNAを沈殿させ、サンプルを5秒間ボルテックスします。摂氏20度で一晩インキュベートします。
翌日、サンプルを20, 000 x gで摂氏4度で30分間遠心分離し、上清を捨てます。次に、ペレットを500マイクロリットルの氷冷70%エタノールで洗浄し、遠心分離を繰り返します。ペレットを剥がさないように、できるだけ多くの上清を慎重に吸引します。
その後、ペレットを5〜10分間風乾します。ペレットをヌクレアーゼフリー水に再懸濁し、最終濃度が0.5マイクログラム/マイクロリットルになるまでします。トープリンティングアッセイを開始するには、野生型XIAP IRES RNAとその変異体を表す1.5ミリリットルの微量遠心チューブに、15マイクロリットルの非ヌクレアーゼ処理ウサギ網状赤血球溶解物を添加します。
RNase阻害剤、ATP、およびGMP-PNPを各チューブに添加します。摂氏30度で5分間インキュベートします。この後、それぞれのRNAを各チューブに1マイクロリットル加え、摂氏30度でさらに5分間インキュベートします。
インキュベーション期間中に、DTTとスペルミジンをつま先印刷バッファーに加えます。次に、22マイクロリットルのトープリンティングバッファーを各チューブに加え、摂氏30度で3分間インキュベートします。次に、0.5マイクロリットルのIR色素で標識したトープリンティングプライマーを加え、反応を氷上で10分間インキュベートします。
続いて、2マイクロリットルのdNTP、2マイクロリットルの酢酸マグネシウム、および1マイクロリットルの鳥類筋赤芽球症ウイルス逆転写酵素を追加します。最終容量を50マイクロリットルにし、つま先印刷バッファーを使用します。次に、プライマーを摂氏30度で45分間伸長させます。
また、トウプリンティング反応に酢酸マグネシウムを加えることも重要で、それなしでは逆転写酵素が最適に機能しません。この後、200マイクロリットルのヌクレアーゼフリー水を追加します。250マイクロリットルの25:24:1フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール、pH 8.0を加えて、cDNAの精製を開始します。
サンプルを5秒間ボルテックスした後、サンプルを室温で20, 000 x gで3分間遠心分離します。次に、DNAを含む水相を新しい微量遠心チューブに慎重に移します。次に、100%エタノールを3容量加えてDNAを沈殿させ、5秒間ボルテックスします。
摂氏20度で一晩インキュベートします。翌日、チューブを20, 000 x gで摂氏4度で30分間遠心分離し、上清を捨てます。次に、DNAペレットを500マイクロリットルの氷冷70%エタノールで洗浄し、摂氏4度で15分間20, 000 x gで遠心分離します。
ペレットが外れないように注意しながら、できるだけ上清を吸引します。その後、ペレットを5〜10分間風乾します。DNAペレットを6マイクロリットルのヌクレアーゼフリー水に溶解します。
次に、3マイクロリットルのホルムアミドローディング染料を追加します。シーケンシングキットを使用して、トープリンティングプライマーとXIAP IRES RNAをコードするDNAコンストラクトを備えたジデオキシヌクレオチドシーケンシングラダーを調製します。次に、各シーケンシング反応の6マイクロリットルを3マイクロリットルのホルムアミドローディング色素と混合します。
プレートを洗浄して組み立てた後、ジェルを注ぎ、コームを挿入します。ゲルの重合後、シーケンシング装置を組み立て、リザーバーに1x TBEを充填します。次に、摂氏55度の温度に達するまで、1500ボルトで15分間前運転します。
すべてのサンプルをホルムアミド染料で摂氏85度に5分間加熱します。次に、各サンプルの1マイクロリットルを6%ポリアクリルアミドシーケンシングゲルにロードし、ゲルを1500ボルトで8時間泳動します。最後に、蛍光ベースのイメージャーでバンドをリアルタイムで読み取ります。
この方法は、RNAの確認が翻訳開始複合体の形成に重要であることを示しています。XIAP mRNAリボソーム複合体の逆転写は、AUGの下流に典型的なトウプリント17〜19ヌクレオチドをもたらします。5'PPT変異体は、足の指のプリント形成に障害を示しています。
しかし、5'capで転写すると、イニシエーション複合体の形成が起こります。同様に、3'PPT変異体も足の指の形形成に障害を示しています。しかし、5'capによる転写は開始複合体の形成につながります。
5'PPTと3'PPTの両方の変異を持つ二重PPT変異体は、5'capなしで開始複合体を形成することができます。RRLおよびGMP-PNPおよびPoly Aテールがない場合、開始コドン変異体では足指形成が強く損なわれます。CDNA製品は、ジデオキシヌクレオチドシーケンシングラダーと比較されます。
ヒトβグロビン(HBB mRNA)は、5'capがない場合、つま先を示さない。しかし、開始複合体はHBBのキャップ付き5'UTR上に形成され、AUGの下流に16〜18ヌクレオチドのつま先プリントが生じる。この技術を習得すれば、適切に実施すれば、in vitro転写テンプレートやRNAの調製を含め、3日で完了することができます。
この手順に続いて、IRESの野生型または変異型バリアントの二次構造などの追加の質問に答えるために、構造プローブなどの他の方法を実行できます。その開発後、この技術は、mRNA翻訳の分野の研究者がin vitroでIRESを介した翻訳を探求する道を開きました。このビデオを見れば、哺乳類のmRNAのトープリンティングの実行方法と、翻訳開始複合体の形成の解析方法について十分に理解できるはずです。
酸フェノール、フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール、アクリルアミドは非常に危険であることを忘れないでください。これらの試薬を使用する間は、適切な個人用保護具を着用する必要があります。.
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このトープリンティング分析は、哺乳類mRNA上の翻訳開始複合体の形成を測定することを目的としています。これは、キャップ依存性およびIRES駆動型の翻訳メカニズムに関する洞察を提供します。
Toeprinting analysis enables precise interrogation of translation initiation mechanisms, a critical control point in protein synthesis regulation. This method provides actionable insights into cap-dependent and IRES-mediated translation, directly informing target validation and mechanistic de-risking in early discovery. Its ability to dissect regulatory elements and ribosome interactions supports predictive confidence for portfolio triage in disease-relevant systems.
Toeprinting positions within the early discovery to lead identification continuum, bridging molecular mechanism elucidation and assay development for translation-targeted programs.