October 17th, 2011
이 프로토콜은 MG (II) - 종속 히드록실 급진 footprinting 두 가지 방법으로 RNA 차 구조 형성을 계량하는 방법을 설명합니다.
다음 실험의 전반적인 목표는 하이드록실 라디칼 발자국을 사용하여 RNA 분자가 어떻게 접히는지 확인하는 것입니다. 이는 말단 라벨링, 겔 정제 및 RNA의 사전 접힘을 통해 달성되며, 이는 마그네슘 매개 접힘 전에 RNA의 확인 무결성을 보장하는 다음 단계로 Fenton 시약을 혼합하여 하이드록실 라디칼을 생성하고, 이는 이후에 용매 접근성에 따라 RNA 골격을 절단할 수 있습니다. 다음으로, RNA 절단 산물은 변성 폴리 아크릴아미드 겔 전기영동에 의해 분리되고 자동 방사선 촬영으로 시각화됩니다.
밴드 적분은 반자동 발자국 분석 소프트웨어에 의해 정량화됩니다. 궁극적인 목표는 RNA의 3차 구조 형성을 반영하는 접힘 등온선을 생성하는 것입니다. 이는 정규화된 대역 적분을 분수 포화(fractional saturation)로 스케일링하여 수행됩니다.
등온선은 이후에 언덕 방정식에 맞출 수 있습니다. 하이드록시 발자국의 주요 장점은 작은 크기의 하이드록시 라디칼에서 활성이 높기 때문에 저렴한 화학 물질을 사용하여 RNA의 3차 구조 정보를 얻을 수 있다는 것입니다. 이 방법은 RNA 구조 생물학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.
예를 들어, 리보솜은 어떻게 금속 이온을 사용하여 활성 확인에 도달합니까? 하이드록시 라디칼 발자국은 RNA 특이성 및 인식의 기초를 이해하는 데 사용할 수 있습니다. RNA 3차 구조에 대한 정보를 밝히는 것 외에도 이 방법은 RNA 또는 DNA 분자에서 정확한 단백질 결합 부위를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
이 방법의 주요 과제는 리보뉴클레아제에 의한 시료 분해를 방지하고 적절한 양의 RNA 절단을 얻기 위해 철 농도를 최적화하는 것입니다. 또한 밴드 간격의 세부 분석은 매우 까다로울 수 있습니다. 이 비디오의 주요 이점은 청중이 하이드록시 라디칼 발자국 실험의 계획 단계와 성공적인 실행을 이해하는 데 도움이 된다는 것입니다.이 프로토콜을 시작하기 전에 서면 프로토콜에 설명된 대로 시약의 모든 발자국을 준비합니다.
이 비디오와 함께 RNA는 4개의 관련 DFO를 생산할 수 있으며 거기에 설명된 대로 최종 라벨링될 수 있습니다. 변성 겔 전기폐열화를 사용하여 방사성으로 표지된 RNA를 정제합니다. 0.3 몰 아세트산나트륨을 사용하여 두 번의 후속 겔 추출로 정제된 RNA를 회수합니다.
그런 다음 0.5 밀리리터의 수용액과 1 밀리리터의 에탄올을 혼합하여 RNA를 침전시킵니다. 혼합물을 드라이 아이스에서 1 분 동안 배양하십시오.샘플을 회전 한 후 supinate를 버리십시오. RNA 펠릿을 70% 에탄올로 세척합니다.
추가 원심분리 후 supinate를 제거하고 펠릿을 진공 상태에서 건조시킵니다. 다음으로, 정제된 P32 표지된 RNA 샘플을 용해시킵니다. 330 마이크로 리터의 1 회 반응 완충 피펫에서 RNA 용액 30 마이크로 리터를 새로운 반응 튜브에 넣습니다.
RNA를 에탄올로 침전시킨 다음 펠릿을 진공 상태에서 건조시키면 이 펠릿은 섭씨 95도에서 2분 동안 가열하여 나머지 완충된 RNA 용액을 자연화하기 위해 서면 절차에 설명된 대로 참조 사다리를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 샘플을 실온에서 15분 동안 호출한 다음 빠르게 회전시켜 응축수를 용액으로 다시 가져옵니다. 발자국 실험을 시작하려면 30웰 전기영동 겔을 채우기에 충분한 샘플을 위해 27개의 반응 튜브를 설정합니다.
사다리와 절단 대조군을 포함한 후, 최종 마그네슘 철 농도를 측정하여 마그네슘 이온의 적정 중간점 준비 주위의 여러 자릿수에 걸쳐 로그 스케일에서 균일하게 간격을 두도록 합니다. RNA와 마그네슘 이온 용액을 섭씨 50도에서 5분 동안 배양합니다. 그런 다음 10 마이크로 리터의 RNA 용액을 해당 양의 마그네슘 철 용액 90 마이크로 리터와 혼합합니다.
100 마이크로 리터의 최종 부피에 도달하려면 각 혼합물을 섭씨 50도에서 30 분 동안 배양하십시오. 그런 다음 RNA 폴딩이 발생하는 동안 섭씨 25도에서 1시간 동안 용액이 평형을 이루도록 합니다. 한편, 반응에서 하이드록실 라디칼 발자국을 시작하기 직전에 서면 프로토콜에 설명된 대로 팬텀 반응 혼합물을 준비합니다.
RNA 용액이 들어있는 반응 튜브의 상단 내부에 철, EDTA, 아스코르브산나트륨 및 과산화수소를 각각 두 개의 마이크로리터 방울로 피펫팅하여 방울이 닿지 않도록 과산화 반응을 준비합니다. 격렬한 혼합으로 발자국 반응을 시작하십시오. 15초 후 300마이크로리터의 순수 저온 에탄올을 첨가하여 반응을 중지합니다.
튜브를 3-5회 돌립니다. 마지막으로, 산화 반응에 대한 대안으로 이전에 수행된 것과 같이 펠릿을 침전, 세척 및 건조하고, 산화 하이드록실 반응은 갓 제조된 Fenton 반응 혼합물 5마이크로리터를 샘플에 첨가하여 수행됩니다. 섭씨 25도에서 30분 동안 산화 반응을 배양합니다.
그런 다음 300마이크로리터의 순수 저온 에탄올을 첨가하여 반응을 냉각시키고 튜브를 돌려 혼합합니다. 다시 한 번, 침전하십시오. 펠릿을 세척하고 건조시켜 산화 또는 산화 반응이 완료되면
건조시킵니다.건조된 RNA 펠릿을 8마이크로리터의 겔 로딩 염료 2에 용해시킵니다. P32 표지된 RNA가 geer counter를 사용하여 재현탁되는지 확인하고 표준 프로토콜에 따라 변성 8% 폴리 아크릴아미드 염기서열분석 겔을 준비합니다. 30 웰 빗을 사용하여 두 개의 참조와 절단된 대조군을 포함한 샘플을 로드합니다.
RNA 단편을 60-75와트에서 2시간 30분 동안 분리합니다. 건조된 젤을 보관 포스포 스크린에 밤새 노출시킵니다. 필름 없는 자동 방사선 촬영을 위한 이미징 시스템으로 phospho 스크린을 스캔합니다.
그런 다음 분석을 위해 겔 이미지 파일을 컴퓨터로 전송합니다. 데이터 분석을 시작하려면 단일 대역 피팅 및 정량화를 위한 Safa 및 오픈 소스 소프트웨어를 엽니다. RNA 염기서열을 도트 TXT 파일로 로드한 다음 겔 사진을 도트 겔 파일로 로드합니다.
레인을 정의하고 밴드 강도를 조정합니다. 그런 다음 앵커 레인을 선택하고 RNA T one digestion ladder와 관련하여 발생하는 뉴클레오티드에 대한 밴드의 겔 정렬 할당을 수행합니다. 밴드 강도를 정량화하고 normalization slash color plot 기능을 사용하여 잠재적으로 불변의 잔차를 정규화하고 할당할 수 있습니다.
출력을 txt 파일로 저장합니다. SFA는 겔의 레인을 나타내는 열과 RNA 단편에 해당하는 개별 밴드 적분을 나타내는 행을 포함하는 스프레드시트를 출력합니다. 먼저, 용매 접근성에서 눈에 띄는 변화를 보이는 보호 부위는 마그네슘 이온 샘플이 없는 샘플에서 파생된 보호 프로파일을 종말점 마그네슘 이온 농도의 프로파일과 비교하여 식별해야 합니다.
값이 낮을수록 뉴클레오티드가 하이드록실 라디칼의 공격으로부터 더 많이 보호되며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 다음으로, 스프레드시트 형식을 사용하여 띠, 뉴클레오티드의 개별 또는 그룹의 강도 대 마그네슘 철 농도의 전이 곡선을 생성하고, 이 프로토콜의 텍스트 부분에 설명된 대로 이러한 전이를 분수 포화 함수로 개별적으로 스케일링합니다. 마지막 단계로 데이터를 언덕 방정식에 맞춥니다.
이 분석은 분수 포화로의 전이를 확장하고, 전이 중간점을 결정하고, 전이가 시그모이드로 표시되는지에 대한 현상학적 테스트를 제공합니다. 다음은 P 4 P six RRNA 수산기 라디칼 발자국 실험의 대표적인 결과입니다. 등온선은 Safa에 의해 분석된 염기서열분석 겔에서 파생된 다음 분석 섹션에 설명된 대로 적합했습니다.
겔 이미지는 배경 절단이 최소화되고 T one lane의 잘 정의된 밴드로 인해 단일 뉴클레오티드 할당이 가능하다는 것을 나타냅니다. RNA의 하이드록실 라디칼 유도 단편화는 배경보다 훨씬 높습니다. 낮은 마그네슘 이온에서 높은 마그네슘 이온으로의 전환은 RNA의 형성을 나타내는 개별 및 밴드 그룹의 강도 감소와 선택적으로 연관되어 있습니다.
3차 구조 보호는 연속적인 뉴클레오티드의 단일 또는 그룹을 말하며, 이에 따른 절단 변화는 밴드 강도가 saffer 분석에 의해 정량화되고 정규화됩니다. 출력은 하이드록실 라디칼에 대한 보호 정도를 시각화하는 열 플롯입니다. 색상 전이는 마그네슘 철 첨가에 따른 접근성 변화를 설명하며, 흰색에서 빨간색으로의 접근은 더 접근하기 쉬운 뉴클레오티드를 나타내는 반면, 흰색에서 파란색으로의 접근은 더 보호된 뉴클레오티드를 나타냅니다.
각 음영 정도는 숫자 값과 관련이 있으며, 이 값은 보호 곡선으로 표시되고 언덕 방정식과 같은 바인딩 모델로 분석될 수 있습니다. 이 예에서 보호 1 5 3에서 1 5 5까지의 평형 해리 상수는 보호 1 6 3에서 1 6 4까지의 해당 값의 약 두 배입니다. 이 하이드록시 라디칼 발자국 실험은 제대로 수행된다면 하루 반 만에 완료할 수 있습니다.
이 절차를 시도하는 동안 RNA 오염을 방지하기 위해 장갑과 실험복을 착용하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 또한 최종 철 농도는 실험 시스템에 따라 다릅니다. 따라서 이 절차에 따라 발자국을 남기기 전에 용량 반응 실험을 수행하는 것이 좋습니다.
추가 질문에 답하기 위해 시간 분해 하이드록시 라디칼 발자국과 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, RNA 분자는 발달 후 잘못 접히거나 활성 확인에 도달하는 중요한 시점은 언제입니까? 이 기술은 구조 생물학 분야의 연구자들이 핵산의 중간 분자 3차 상호 작용뿐만 아니라 중간 분자 3차 상호 작용을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 RNA 분자의 3차 구조 형성을 결정하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 케이트 및 인 2단계는 장갑과 보호 고글 착용과 같은 위험한 예방 조치이며 이 절차를 수행하는 동안 플렉시 유리 차폐 사용을 권장한다는 것을 잊지 마십시오.
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이 프로토콜은 하이드록실 라디칼 풋프린팅을 사용하여 RNA 삼차 구조의 Mg(II)-의존적 형성을 정량화하는 방법을 설명합니다. 이 방법은 RNA의 구조적 무결성을 보장하기 위해 말단 라벨링, 겔 정제, RNA의 사전 접힘을 포함합니다.
Hydroxyl radical footprinting enables biopharma R&D to probe RNA tertiary structure formation with single-nucleotide resolution, supporting target validation in RNA therapeutics. By quantifying Mg(II)-mediated folding isotherms, the method provides mechanistic de-risking for RNA-targeted small molecules and antisense oligonucleotides. This approach enhances predictive confidence in early discovery by linking structural changes to functional outcomes.
The method fits within the RNA-targeted discovery continuum from target validation through lead optimization, providing structural feedback at each stage.