Aptamers는가 선택한 짧은 ribo-/deoxyribo-oligonucleotides 아르 체외 수정 특정 대상에 대한 친화력을 바탕으로 진화 방법. Aptamers는 다양한 치료, 진단 및 연구 애플 리케이션과 분자 인식 도구입니다. 우리는 아밀로이드 β 단백질, 알츠하이머 질병의 원인이되는 에이전트 aptamers의 선정 방법을 보여줍니다.
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Aptamers는가 선택한 짧은 ribo-/deoxyribo-oligonucleotides 아르 체외 수정 특정 대상에 대한 친화력을 바탕으로 진화 방법. Aptamers는 다양한 치료, 진단 및 연구 애플 리케이션과 분자 인식 도구입니다. 우리는 아밀로이드 β 단백질, 알츠하이머 질병의 원인이되는 에이전트 aptamers의 선정 방법을 보여줍니다.
알츠하이머 병 (AD 1)의 presymptomatic 진단이 어려운 렌더링 교활한 코스와 진보, 나이 의존, neurodegenerative 무질서이다. 확실히 AD 진단 따라서 광고의 presymptomatic, 조기 진단이 효과적인 치료법 2,3를 개발하고 관리를 위해 중요합니다 수립, 오직 사후 이루어진다.
아밀로이드 β - 단백질 (Aβ) 광고 pathogenesis의 중심이다. 가용성, oligomeric Aβ 어셈블리는 AD 4,5에서 neurotoxicity 기본 시냅스 기능 장애 및 신경 세포 손실에 영향을 믿고 있습니다. 수용성 Aβ 어셈블리 다양한 형태의이 설명되었습니다, 그러나, 그들의 상호 관계 및 광고의 병인 및 pathogenesis 관련성 복잡하고 잘 이해 6되지 않습니다. 특정 분자 인식 도구는 Aβ 어셈블리 사이의 관계를 해명하고 증상이 등장하기 전에 초기 질병 과정에서 이러한 어셈블리의 탐지 및 특성을 촉진 수도 있습니다. 분자 인식은 일반적으로 항체에 의존합니다. 그러나, 분자 인식 도구, aptamers의 대체 수업은 항체 7,8에 비해 중요한 이점을 제공합니다. 지수 농축 (SELEX) 9,10하여 리간드의 체계적 발전 : Aptamers는 체외 수정이 선택에 의해 생성 oligonucleotides 있습니다. SELEX는 다원 진화와 마찬가지로, 수, 그 반복 과정을 선택, 증폭, 강화, 그리고 재산의 영구화, 예를 들어, 아비드, 특정 리간드 바인딩 (aptamers) 또는 촉매 활동 (ribozymes 및 DNAzymes).
현대 생물 공학 및 의학 11 도구로 aptamers의 출현에도 불구하고, 그들은 아밀로이드 분야에서 underutilized되었습니다. 몇 RNA 또는 ssDNA의 aptamers은 프리온 단백질 (PrP) 12-16의 다양한 형태에 대한 선택되었습니다. 재조합 보빈 PrP에 대해 생성되는 RNA aptamer는 아밀로이드 원섬유 18 양식 전체 길이 PrP의 가용성, oligomeric, β - 시트 풍부한 conformational 변형, 보빈 PrP - β 17 인식 표시되었다. Aptamers 2 - microglobulin (β 2m)는 β 2m 원섬유 19 이외의 다른 특정 amyloidogenic 단백질 원섬유를 바인딩하는 찾았습니다 원섬유의의 β의 monomeric 여러 양식을 사용하여 생성되었습니다. Ylera 외. 고정 monomeric Aβ40 20에 대한 선택의 RNA aptamers를 설명했다. 예기치이 aptamers은 원섬유의 Aβ40을 바운드. 모두,이 데이터는 몇 가지 중요한 질문을 올립니다. 왜 monomeric 단백질에 대한 선택 aptamers는 고분자 형태를 인식나요? amyloidogenic 단백질의 monomeric 및 / 또는 oligomeric 형태에 대한 aptamers를 얻을 수 있을까요? 이러한 질문을 해결하기 위해, 우리는 사진을 유발 가교 수정되지 않은 단백질 (PICUP) 22,23을 사용하여 생성된 covalently - 안정 oligomeric Aβ40 21 aptamers를 선택하려했습니다. 이전 결과 17,19,20 마찬가지로, 이러한 aptamers 가능성이 높습니다 aptatope 21 구조 잠재적으로 일반적인 아밀로이드를 인식 Aβ와 기타 여러가지 amyloidogenic 단백질의 원섬유과 반응. 여기, 우리는 이러한 aptamers 21 생산에 사용 SELEX 방법론을 제시한다.
1 부 : 단백질 준비와 교차 연결
처음 SELEX에 사용되는 단백질이로 이전 23 설명한 균질, 집계없는 준비를 얻기 위해 1,1,1,3,3,3 - hexafluoro - 2 - 프로파놀 (HFIP)와 pretreated 있습니다. 이 단계는 미리 형성 합산은 가난한 실험 재현성 24 결과 amyloidogenic 단백질의 신속한 집계를 유발하기 때문에 필요하며, 단백질의 unaggregated 아닌 원섬유의 형태 aptamers의 선택을 위해 바람직하지 수 있습니다.
2 부 : 단백질 준비를 탈염
SELEX를위한 단백질을 사용하기 전에, 탈염은 PICUP 사용되는 가교 시약을 제거하기 위해 수행됩니다. 이 PICUP 반응 혼합물은 가교 시약과 ~ 55 μm의 단백질 (공칭 농도)가 포함되어 있습니다.
파트 3 : PCR에 의해 합성 임의 ssDNA 도서관 증폭
SELEX 여기에 사용되는 합성 ssDNA 라이브러리 49 무작위 세포핵을 포함 (T : G : C = 25:25:25:25 %)으로 복제 사이트 (에코 RI HI BAM)과 T7 프로 모터로 구성된 일정한 지역의 어귀 이전 26 설명했다.
4 부 : 체외 수정의 전사에 의해 32 P - 라벨 RNA의 생성
제 5 부 : 비법인 세포핵의 제거, RNA의 탈염, 그리고 섬광이 자식아
비법인 세포핵을 제거하려면 제조 업체의 지침에 따라 두 G - 50 컬럼을 사용합니다.
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6 부 : 전기 및 autoradiography하여 RNA 제품의 특성
7 부 : RNA 단백질 보육 및 필터 바인딩
첫째, RNA와 단백질이 솔루션에 incubated하고 다음 단백질에 바인딩 RNA 시퀀스가 아닌 바인더에서 분리됩니다. SELEX주기의 진전으로 필터 결합 단백질 RNA 구속력 강화의 표시를 줄 것이다.
8 부 : 필터에서 RNA 추출
RNA는 단백질에 바인딩 순서를 얻기 위해 필터에서 추출됩니다. 이러한 시퀀스는 다음 SELEX주기에 대한 증폭됩니다.
파트 9 : 지속 SELEX주기위한 역방향 전사 및 PCR
SELEX의 다음주기를 진행하기 위해 RNA는 DNA에 리버스 베꼈는데 및 PCR에 의해 증폭되어야한다.
부품 10 : 대표 결과
SELEX 실험에서, 대상, 각 사이클에 사용되는 RNA의 품질, 각 사이클 후 성공적인 RNA 추출 및 증폭으로 사용 Aβ40 oligomers의 자연이 중요합니다. 우리는 정화 및 가교 시약의 제거 후 SELEX에 대한 oligomeric Aβ40 혼합물을 생성하는 PICUP를 사용합니다. 제 2의 설명에 탈염 실험은 보통 50-55% 단백질 손실로 이어집니다. 단백질 금액과 품질 흡광도 측정 (λ = 280) 및 SDS - PAGE (그림 1)를 사용하여 평가하실 수 있습니다. 그런 실험 중 하나에 eluted Aβ40의 전형적인 SDS - PAGE 프로필을 오버레이 5 개의 개별 실험에서 Aβ40 eluates의 평균 흡광도 프로필은 그림 1에 표시됩니다. 데이터는 단백질이 지속적으로 분수 3-5과 분수 6 이후 elute 가교 시약 (분수 7, 그림 1에서 흡광도 증가)에 열을 elutes 것을 보여줍니다. SDS - PAGE는 전형적인 Aβ40 올리고머 분포 22 보여줍니다. 단백질 분수가 (2.11) 동결 건조된 HFIP (2.11), resolubilized (7.1)로 처리하고, SDS - PAGE에 의해 다시 분석 나서이 배포판 재현할되었습니다.
각 SELEX주기위한 RNA의 무결성은 nuclease - 민감한 ribo - oligonucleotides이 사용하는 특히, SELEX의 진행을 반복 또한 중요합니다. RNA의 증폭 및 라벨 (4 부) 후, 라벨 RNA의 품질 TBE - 우레아 - polyacrylamide 젤 전기 영동에 의해 평가하실 수 있습니다. 그대로 표시 RNA 제품의 전형적인 프로파일 전후 G - 50 정제 (P미술 5) 그림 2에 표시됩니다.
각 SELEX 사이클 후, RNA는 필터 바인딩 이후 막 (8 부) 및 PCR 증폭을위한 DNA (9.5 단계)을 (부 9) 리버스 베꼈는데에서 추출됩니다. 이전주기에서 DNA 템플릿은 다음 다음주기위한 32 P - 라벨 RNA를 (4 부)를 생성하는 데 사용됩니다. 이전주기에서 어떤 오염의 DNA 템플릿에 - 시험 관내 전사 반응 (4 부) 후 표시 RNA 제품에 지속되면, SELEX 사이클의 효율이 더 많은 사이클을 요구 감소됩니다. 이에 대한 제어하려면 각 SELEX주기와 해당 역방향 전사 PCR 반응 후, 아가로 오스의 전기는 (9.12) 수행됩니다. 부정적인 제어 반응 튜브 (9.4)에 DNA 제품의 부재는 이전 SELEX주기 (그림 3)에서 발생하는 DNA 템플릿의 성공적인 제거를 나타냅니다. PCR에 의해 DNA의 증폭이 부정적인 제어 튜브에서 관찰하는 경우, 그것은 RQ1 DNase (4.3)와 부화 기간을 연장하는 것이 좋습니다. RQ1 DNase와 제조 업체 권장 부화 기간은 15 분, 그러나, 우리는 더 이상 incubations (4-5 H)가 (그림 3) 완전히 템플릿 DNA를 제거하는 데 필요한 것으로 나타났다.

그림 1. SDS - PAGE와 PICUP 생성, desalted Aβ40 oligomers의 흡광도 프로필입니다. 5 개의 개별 탈염 컬럼에서 흡광도 프로필은 평균값과 대표 젤에 overlain되었습니다. 분자량 마커는 오른쪽에 표시됩니다.

그림 2. RNA 제품의 TBE - 우레아 - polyacrylamide 젤 전기 영동 전에 G - 50 정제 후. 표시된로 RNA 제품의 마이 그 레이션 방향은 음극에서 양극하는 것입니다.

리버스 녹음 및 PCR 증폭 후 DNA 제품의 그림 3. 아가로 오스 겔 전기 영동.
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SELEX 과정의 출발점은 일반적으로 10 12 -10 15 시퀀스를 포함하는 임의의 oligonucleotide 라이브러리의 합성이다. RNA SELEX에서, 여기를 시연 반면 DNA SELEX,이 라이브러리가, ssDNA 수영장이 생성된 후 직접 사용, ssDNA 라이브러리는 체외 수정의 전사에 의해 효소 RNA 수영장 최초로 변환됩니다. 각각의 사이클은 노출과 의도한 대상으로 oligonucleotides의 바인딩을 구성되어 의하여 다음, SELEX는 구속력 시퀀스 및 바인딩 시퀀스의 용출에서 바인더의 파티션, 반복 수행됩니다. 나중에 사이클에서는, 대상 및 RNA 및 / 또는 세척의 개수의 stoichiometry을 변경할 수 있습니다, 또는 경쟁 억제제는 SELEX 조건의 엄중을 높일 수있는 바인딩 또는 세척 버퍼에 추가할 수 있습니다. 수많은 방법 바인딩 및 파티션에 대한 28 설명했습니다 불구하고 필터 바인딩은, SELEX 10
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이 작품은 보건의 캘리포니아학과에서 NIH / NIA와 07-65798에서 부여 AG030709 지원했다. 우리는 펩타이드의 합성과 아미노산 분석, 도움 및 프로젝트 지원 및 시약을 제공하는 박사 치 - 홍콩 B. 첸의 초기 단계를 지원하는 박사 엘리자베스 F. 네펠드, 박사 앤드류 D에 대한 마가렛 M. 콘드론을 인정 도움이 토론을 위해. 엘링턴.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Aβ40 | UCLA 생체고분자 실험실 | 동결건조 분말 | |
| MX5 자동-S 마이크로밸런스 | Mettler Toledo | ||
| 실리콘 코팅된 1.6ml 튜브 | Denville Scientific | C19033 또는 C19035 | |
| 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 (HFIP) | TCI America | H0424 | 흄 후드 내에서 사용하십시오. |
| 과황산암모늄 | Sigma-Aldrich | A-7460 | 용액이 투명해질 때까지 볼텍싱합니다. APS는 매번 새로 조제하며, 48시간 이내에 사용해야 합니다. |
| Tris(2,2-bipridyl)dichlororuthenium(II) 6수화물 | Sigma-Aldrich | 224758-1G | 용액이 투명해질 때까지 볼텍싱하십시오. 주변광으로부터 시약을 보호하기 위해 RuBpy 튜브를 알루미늄 호일로 감싸십시오. RuBpy는 매번 새로 조제하며 48시간 이내에 사용해야 합니다. |
| 디티오트레이톨 (DTT) | Sigma-Aldrich | 43815 | |
| D-Salt™ 엑셀셀루즈(Excellulose)™ 탈염 컬럼 | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 20449 | |
| 아세트산 암모늄 | Fisher Scientific | A637-500 | |
| 실리콘 코팅된 0.6ml 튜브 | Denville Scientific | C19063 | |
| Novex Tricine 겔 (10–20%) | Invitrogen | EC6625B0X | 10-웰; 미니 사이즈 (8 cm X 8 cm); 25 μ웰당 로딩 부피; 분리 범위 5 kDa ~ 40 kDa |
| 석영 큐벳 | Hellma | 105.250-QS | |
| Beckman DU 640 분광광도계 | Beckman Coulter Inc. | ||
| ssDNA 라이브러리 | Integrated DNA Technologies | 맞춤 주문 제작된 | 해당 라이브러리는 프라이머 결합 부위와 클로닝 부위를 포함하는 두 개의 불변 영역(constant regions) 사이에 49개의 무작위 뉴클레오타이드가 포함되도록 설계되었습니다: 5’-TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA ATT CCG CGT GTG C (N:25:25:25:25%) (N)49 G TCC GTT CGG GAT CCT C-3’ |
| Taq DNA 중합효소 | USB Corp., Affymetrix | 71160 | 재조합 <전자현미경>Thermus aquaticus 10X 버퍼와 함께 공급된 DNA 폴리머라아제× PCR 완충액 및 25 mM MgCl₂ 별도 튜브2 일반적인 PCR을 위해. |
| PCR 뉴클레오타이드 믹스, 10mM 용액 | USB Corp., Affymetrix | 77212 | (각 10 mM dATP, dCTP, dGTP, dTTP) |
| 정방향 프라이머 | Integrated DNA Technologies | 주문 제작된 | 5’-TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA ATT CCG CGT GTG C-3’ |
| 역방향 프라이머 | Integrated DNA Technologies | 맞춤 주문된 | 5’-GAG GAT CCC GAA CGG AC-3’ |
| 써멀 사이클러 | Denville Scientific | Techne TC-312 | |
| QIAquick PCR Purification Kit (50) | Qiagen | 28104 | |
| 아가로스 | Denville Scientific | CA3510-8 | |
| O-링이 부착된 캡이 포함된 멸균된 1.6ml 원추형 튜브 | Denville Scientific | C19040-S | |
| RiboMAX™ 대규모 RNA 생산 시스템–T7 | Promega Corp. | P1300 | 키트 구성품: 120 μ효소 믹스 (RNA 중합효소, 재조합 RNasin)® 리보핵산가수분해효소 억제제 및 재조합 무기 피로인산가수분해효소); 240 μ전사 5X 완충액; 100 μ각 100 mM의 4종 rNTP, 110 U RQ1 RNase-free DNase, 1 U/μl; 10 μ선형 컨트롤 DNA, 1 mg/ml; 1 ml 3M 아세트산 나트륨 (pH 5.2); 1.25 ml nuclease-Free water |
| α-32P-시티딘 5’-트리포스페이트, 250 μCi (9.25 MBq), | PerkinElmer, Inc. | BLU008H250UC | 비방사능: 3000 Ci (111 TBq)/mmol, 50 mM Tricine (pH 7.6) |
| 시트르산 포화 페놀:클로로포름:이소아밀 알코올 (125:24:1, pH 4.7) | Sigma-Aldrich | 77619 | |
| 클로로포름:이소아밀 알코올 (24:1) | Sigma-Aldrich | C0549 | |
| 분자생물학용 절대 에탄올 | Sigma-Aldrich | E7023 | |
| Z216-MK 냉장 마이크로원심분리기 | Denville Scientific | C0216-MK | |
| illustra ProbeQuant™ G-50 마이크로 컬럼 | GE Healthcare | Fisher Scientific(45-001-487)에서 구입함 | Sephadex로 사전 충전됨™ G-50 DNA Grade이며, 살생물제로서 0.15% Kathon이 포함된 STE 버퍼로 사전 평형화됨 |
| Triathler 벤치탑 액체 섬광 계수기 | Hidex Oy, 핀란드 투르쿠 | Triathler LSC 모델: 425-034 | |
| Novex® TBE-우레아 시료 버퍼 (2×) | Invitrogen | LC6876 | |
| 6% TBE-요소 겔 1.0 mm, 10웰 | Invitrogen | EC6865BOX | |
| Novex® TBE 전기영동 버퍼 (5x)×) | Invitrogen | LC6675 | |
| 방사능 제염제 | Fisher Scientific | 04-355-67 | |
| 젤 로딩 팁 | Denville Scientific | P3080 | |
| XCell <전자현미경(electron microscopy)>SureLock 미니셀 | Invitrogen | EI0001 | XCell <전자현미경(EM)>SureLock 미니 셀(Mini-Cell) |
| 자가방사선촬영 필름 | Denville Scientific | E3018 | 완전한 암전 상태에서 사용하십시오. |
| 자동방사선촬영 필름, Hyperfilm™ 전기화학발광 | Amersham | RPN3114K | 적색 안전광 하에서 사용할 수 있습니다. |
| 막 디스크 | EMD Millipore | GSWP02500 | 혼합 셀룰로오스 에스테르, 친수성, 0.22-μm-disc 멤브레인 |
| 125ml 플라스크용 프리츠 유리 지지대 | VWR international | 26316-696 | |
| 페트리 접시 | Fisher Scientific | 08-757-11YZ | |
| 요소 | Fisher Scientific | AC32738-0050 | |
| EDTA | Fisher Scientific | 118430010 | |
| 글리코겐 | Sigma-Aldrich | G1767 | |
| 분자생물학용 2-프로판올 | Sigma-Aldrich | I9516 | |
| 재조합 RNase 억제제 | USB Corp., Affymetrix | 71571 | |
| ImProm-II™역전사 시스템 | Promega Corp. | A3802 | |
| 재조합 RNase 억제제 | USB Corp., Affymetrix | 71571 | |
| RapidRun™ 로딩 다이 | USB Corp., Affymetrix | 77524 |
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