2017년 3월 12일
우리는 발아 효모에서 가닥 특이적 전사 런온(TRO) 접근법에 의해 BrUTP를 사용하여 생체 내에서 RNA 중합효소 II에 의한 전사 종료를 분석하기 위한 기본 실험적 접근 방식을 설명합니다. 이 프로토콜은 효모와 고등 진핵생물 모두에서 다른 RNA 중합효소에 의한 전사 종결을 연구하도록 확장될 수 있습니다.
이 절차의 전반적인 목표는 접근 방식에서 실행되는 가닥 특이적 전사에 의해 생체 내 조건에서 RNA 중합효소에 의한 발아 효모로의 전사 종료를 연구하는 것입니다. 이 방법은 유전자의 3 프라임 말단을 넘어 검출된 전사 활성 중합효소가 프로모터 영역에서 시작된 것인지 여부에 대한 핵심 질문에 답하는 데 도움이 됩니다. 이 방법의 주요 장점은 mRNA 전사 중합효소와 전사를 시작하고 유전자의 3 프라임 말단에 있는 널리 전사하는 중합효소를 구별할 수 있다는 것입니다.
이 기술은 다른 RNA 중합효소 및 효모에 의한 전사 종결을 연구하기 위해 확장될 수 있는데, 이는 다른 중합효소에 의한 종결의 보존 특성으로 인해 발생합니다. 이 방법은 효모 전사 주기에서 종결 인자의 정확한 역할에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만, 더 높은 진핵생물의 종결을 연구하기 위해 확장될 수도 있습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 세포 투과화 및 전사 실행에 어려움을 겪을 수 있는데, 이는 신중한 실행이 필요하고 초기 전사체도 정제하기 어려울 수 있기 때문입니다.
이 방법에 대한 아이디어는 가닥 특이적 방식으로 전사 활성 중합효소의 위치에 대한 게놈 전체 스냅샷을 제공하는 GRO 탐색 접근 방식에서 처음 떠올랐습니다. 이 방법의 시각적 시연은 초기 전사체의 양이 적고 불안정한 특성으로 인해 전사 실행 및 RNA 정제를 수행하기 어렵기 때문에 매우 중요합니다. 반응을 통해 전사를 실행하기 전에 기하급수적으로 성장하는 효모 세포를 성장, 수확 및 투과화하여 투과화된 세포 팔레트를 얻습니다.
반응을 시작하려면 버퍼에서 실행되는 150마이크로리터의 전사를 투과화된 세포 팔레트에 추가합니다. 잘린 P-200 팁을 사용하여 위아래로 피펫팅하여 부드럽게 혼합합니다. 샘플을 얼음 위에 놓습니다.
모든 샘플이 buffer의 transcription에 재현탁된 후 수조에서 섭씨 30도에서 5분 동안 샘플을 배양합니다. 각 샘플에 바로 사용할 수 있는 500마이크로리터의 저온 RNA 분리 시약을 첨가하여 반응을 중지합니다. 실온에서 5분 동안 배양합니다.
각 세포 현탁액에 200마이크로리터의 산성 세척 유리 구슬을 추가하고 섭씨 4도에서 20분 동안 와류 믹서에서 격렬하게 흔들어 RNA 추출 절차를 시작합니다. 20분 후 뜨거운 22게이지 바늘을 사용하여 각 마이크로 원심분리기 튜브의 바닥에 구멍을 뚫고 튜브를 15ml 멸균 원뿔형 튜브 상단에 놓습니다. 섭씨 4도에서 1분 동안 300배 G로 원심분리하고 세포 용해물을 1.5ml 마이크로 원심분리기 튜브로 옮깁니다.
500마이크로리터의 저온 RNA 분리 시약과 200마이크로리터의 클로로포름을 세포 용해물에 추가합니다. 와류 믹서에 내용물을 섞은 다음 섭씨 4도에서 20분 동안 16, 168회 G로 원심분리합니다. 상부 수성상을 새로운 마이크로 원심분리기 튜브로 옮깁니다.
같은 부피의 차가운 페놀 클로로포름 이소 아밀 알코올을 첨가하십시오. 와류 믹서에서 세게 흔든 다음 섭씨 4도에서 15분 동안 16, 168회 G로 원심분리합니다. RNA를 포함하는 상부 수성상을 새로운 마이크로 원심분리 튜브로 전달합니다.
같은 부피의 차가운 페놀, 클로로포름, 이소아밀 알코올, 와류 및 원심 분리기를 다시 추가합니다. 수성상을 포함하는 최종 RNA에 적절한 부피의 5몰 염화나트륨 스톡을 추가하여 0.3 어금니의 최종 농도를 얻습니다. 차가운 에탄올 부피의 3배를 첨가하여 RNA를 침전시킵니다.
섭씨 20도에서 1시간 또는 하룻밤 동안 배양합니다. RNA 침전이 완료되면 섭씨 4도에서 20분 동안 G를 16, 168배로 원심분리합니다. 상층액을 제거하고 RNA 팔레트를 100마이크로리터의 DEPC 물에 재현탁합니다.
RNA 분리 키트를 사용하여 통합되지 않은 브로모리딘 삼인산 뉴클레오티드에서 RNA를 분리하고 100마이크로리터의 RNAse 자유수로 컬럼에서 RNA를 용리합니다. RNA를 섭씨 65도의 수조에서 5분 동안 배양합니다. 그런 다음 최소 2분 동안 얼음 속에 옮겨 담습니다.
RNA가 침전되는 동안 anti bromo DU beads를 준비하여 이 절차를 시작합니다. 각 샘플에 대해 500 마이크로 리터의 0.25 X 나트륨 식염수 인산염 EDTA 결합 완충액을 25 마이크로 리터의 침전 비드에 추가합니다. 섭씨 4도에서 30초 동안 200배 G로 원심분리기를 하고 상층액을 제거합니다.
바인딩 버퍼로 비드를 세 번 씻습니다. 3차 세척으로 상층액을 제거한 후 비드에 500마이크로리터의 블로킹 버퍼를 첨가하고 플랫폼 쉐이커에서 섭씨 4도에서 1-2시간 동안 부드럽게 흔듭니다. 500마이크로리터의 결합 버퍼로 비드를 두 번 더 세척합니다.
두 번째 세척에서 상등액을 제거하고 비드에 400마이크로리터의 결합 완충액을 추가합니다. 100마이크로리터의 RNA를 비드에 직접 전달합니다. 플랫폼 쉐이커에서 섭씨 4도에서 1-2시간 동안 부드럽게 흔들어 배양합니다.
섭씨 4도에서 30초 동안 G의 200배로 돌린 다음 상층액을 제거합니다. 다음으로, 비드에 500마이크로리터의 결합 완충액을 추가합니다. 섭씨 4도에서 30초 동안 G의 200배로 회전하여 상층액을 제거합니다.
이러한 방식으로 결합 완충액, 저염 완충액, 고염 완충액으로 비드를 순차적으로 세척하고 TET 완충액으로 두 번 세척합니다. 비드에서 RNA로 표지된 브로모리딘 삼인산을 용리화하기 위해 150마이크로리터의 용리 완충액을 추가하고 수조에서 섭씨 42도에서 4분 동안 배양합니다. 잠시 스핀다운하고 상층액을 수집합니다.
이러한 방식으로 150마이크로리터로 두 번, 200마이크로리터의 용리 완충액으로 한 번 순차적으로 용리합니다. 각 샘플에서 약 500마이크로리터의 친화성 정제 브로모리딘 삼인산 표지 RNA를 얻어야 합니다. 친화성 정제 브로모리딘 삼인산(labeled RNA)을 침전시키기 위해 각 샘플에 500마이크로리터의 차가운 페놀 클로로포름 이소아밀 알코올을 첨가합니다.
와류와 원심 분리기는 섭씨 4도에서 15 분 동안 16, 168 번 G입니다. 상부 수성상을 새로운 마이크로 원심분리기 튜브로 옮깁니다. 적절한 부피의 5몰 염화나트륨 스톡을 추가하여 최종 농도 0.3 어금니를 얻습니다.
그런 다음 차가운 에탄올 부피의 3배를 추가합니다. RNA를 침전시키기 위해 섭씨 20도에서 밤새 배양합니다. 다음날, 침전된 RNA를 섭씨 4도에서 30분 동안 16, 168배 G에서 원심분리하여 채취합니다.
상층액을 제거하고 팔레트를 10분 동안 자연 건조시킵니다. RNA 팔레트를 26마이크로리터의 DEPC 물에 재현탁합니다. 분광 광도계를 사용하여 260나노미터에서 흡광도를 측정하여 최종 RNA 농도를 측정합니다.
RNA 샘플과 부분 표본을 cDNA 합성에 필요할 때까지 섭씨 80도에서 보관합니다. 접근 방식에서 bromouridine triphosphate strand specific transcription run은 발아 효모에서 ASC1 유전자의 전사 종결을 위한 RNA 14의 요구 사항을 테스트하는 데 사용되었습니다. RNA 14-1 돌연변이 및 이의 동종 야생형 세포로부터 브로무리딘 트리포스페이트 표지된 RNA를 정제하고 프라이머 C, D, E, F 및 G로 역전사 및 해당 cDNA를 프라이머 쌍 B 및 C, B 및 D, B 및 E, B 및 F, B 및 G를 사용하여 PCR 증폭하고 아가로스 겔 상에서 분획했습니다.
돌연변이체에서 프라이머 쌍 B와 E, B와 F, B와 G로부터 PCR 증폭 산물이 존재한다는 것은 종결 판독 표현형을 반영합니다. 그러나 야생형 세포에서는 신호에 대한 전사 실행이 종결자 요소까지 제한되었으며 종결자 영역을 넘어서는 신호에 대한 검출 가능한 전사 실행이 없었습니다. 이 그래프는 5개의 S RNA를 정규화 대조군으로 사용한 겔의 정량화를 보여줍니다.
야생형 세포가 아닌 돌연변이에서 종결 신호를 읽는 프로모터 개시 초기 전사체의 검출은 RNA 14가 종결 인자임을 확인합니다. 이 기술을 숙달하면 3일 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 반응에 대한 전사 실행이 성공적인 결과를 얻는 데 중요하다는 것을 기억하는 것이 중요합니다.
이 절차에 따라 종결 요인의 게놈 전체 역할과 같은 추가 질문에 답하기 위해 GRO 탐색과 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 전사 분야의 연구자들이 효모 및 고등 진핵 시스템에서 다른 RNA 중합효소에 의한 종결을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 반응에 대해 전사를 실행하고 초기 라벨링된 전사체를 정제하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
RNA는 매우 불안정할 수 있으므로 이 절차를 수행하는 동안 장갑 착용, 섭씨 4도 정도의 온도 유지, RNAse 자유 제제 사용과 같은 예방 조치를 항상 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
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이 기사는 새로운 효모에서 BrUTP와 가닥 특이적 전사 연속(TRO) 접근법을 사용하여 생체 내 RNA 중합효소 II의 전사 종결을 분석하는 방법을 설명합니다. 이 프로토콜은 효모 및 고등 진핵생물의 다른 RNA 중합효소의 전사 종결을 연구하는 데에도 적용될 수 있습니다.
This method enables precise detection of transcription termination defects in vivo, addressing a key challenge in target validation where distinguishing true promoter-initiated readthrough from pervasive transcription is essential for mechanistic de-risking. By providing strand-specific, quantitative readouts of polymerase activity beyond terminator regions, it supports predictive confidence in early discovery stages focused on RNA polymerase II and termination factor biology. The approach offers translational continuity from yeast models to higher eukaryotes, facilitating cross-species target validation and preclinical pathway analysis.
The method fits within the discovery continuum from early target hypothesis testing through lead identification, particularly when termination mechanisms are under investigation, and supports handoff to preclinical teams via standardized, quantifiable outputs.