Volgens het centrale dogma, de genetische informatiestromen van DNA aan RNA en dan tenslotte aan proteïne1,2. Deze stroom van genetische informatie is hoogst geregeld op vele niveaus met inbegrip van mRNA vertaling3,4. Ontwikkeling van verslaggever assays om regulering van genexpressie te meten zal het begrijpen van de regelgevende mechanismen die betrokken zijn bij dit proces te vergemakkelijken. Hier beschrijven wij een protocol om mRNA vertaling te bestuderen gebruikend een in vitro getranscribeerde RNA-gebaseerde Luciferase verslaggever assay in familie pokkenvirus-geïnfecteerde cellen.
Poxviruses bestaat uit vele zeer gevaarlijke menselijke en dierlijke pathogenen5. Net als alle andere virussen, poxviruses uitsluitend beroepen op host Cell machines voor de eiwitsynthese6,7,8. Om efficiënt te synthetiseren virale eiwitten, virussen geëvolueerd vele strategieën om mobiele translationele machines te kapen om het te omleiden voor de vertaling van virale mRNAs7,8. Een algemeen werkend mechanisme door virussen is het gebruik van CIS-Acting elementen in hun transcripten. Bekende voorbeelden zijn de interne ribosoom entry site (IRES) en Cap-Independent Translation Enhancer (cite)9,10,11. Deze CIS-elementen maken de virale transcripten een translationeel voordeel door het aantrekken van translationele machines via diverse mechanismen12,13,14. Meer dan 100 familie pokkenvirus mRNAs heeft een evolutionair behouden CIS-handelend element in 5 '-onvertaald gebied (5 '-UTR): een 5 '-poly (a) leider bij de zeer 5 ' einden van deze mRNAs15,16. De lengtes van deze 5 '-poly (a) leiders zijn heterogeen en door ontsporing van de familie pokkenvirus-gecodeerde polymerase van RNA tijdens transcriptie17,18geproduceerd. Wij, en anderen, ontdekten onlangs dat de 5 '-poly (a) leider een Vertaal voordeel aan mRNA in cellen verleent die met Vaccinia virus (VACV) worden besmet, het prototypic lid van poxviruses19,20.
De in vitro getranscribeerde RNA-based Luciferase reporter assay werd in eerste instantie ontwikkeld om de rol van 5 '-poly (a) leider in mRNA vertaling te begrijpen tijdens familie pokkenvirus infectie19,21. Hoewel de plasmide op DNA-gebaseerde Luciferase verslaggever analyses wijd zijn gebruikt, zijn er verscheidene nadelen die de resultaat interpretatie in familie pokkenvirus-besmette cellen zullen compliceren. Eerst, kunnen de plasmiden in VACV-besmette cellen repliceren22. Ten tweede, cryptische transcriptie komt vaak uit plasmide DNA18,23,24. Ten derde, VACV promotor-gedreven transcriptie genereert poly (A)-leider van heterogene lengtes waardoor het moeilijk is om de poly (A)-Leader lengte controle in sommige experimenten18. Een in vitro Getranscribeerd RNA-based Luciferase reporter assay omzeilt deze kwesties en de gegevensinterpretatie is eenvoudig.
Er zijn vier belangrijke stappen in deze methode: (1) de Kettingreactie van de polymerase (PCR) om het malplaatje van DNA voor in-vitro transcriptie te produceren; (2) in-vitro transcriptie voor het genereren van mRNA; (3) transfectie om mRNA in cellen te leveren; en (4) detectie van Luciferase activiteit als indicator van de vertaling (Figuur 1). Resulterende PCR amplicon bevat de volgende elementen in 5 ' aan 3 ' richting: de-promotor, poly (A) leider of gewenste 5 '-UTR opeenvolging, Firefly Luciferase open lezings kader (ORF) gevolgd door een poly (A) staart. PCR amplicon wordt gebruikt als malplaatje om mRNA door in-vitro transcriptie te synthetiseren gebruikend de polymerase van tempels. Tijdens in vitro transcriptie, m7G GLB of andere GLB Analog is opgenomen in nieuw gesynthetiseerde mRNA. De afgetopte transcripten zijn transfected in niet-geïnfecteerde of VACV-geïnfecteerde cellen. De cel lysate wordt verzameld op de gewenste tijd na transfectie om Luciferase activiteiten te meten die op eiwitproductie van transfected mRNA wijzen. Deze verslaggever analyse kan worden gebruikt om Vertaal regelgeving door CIS-element te bestuderen aanwezig in 5 '-UTR, 3 '-UTR of andere gebieden van mRNA. Voorts kan de in vitro getranscribeerde RNA-gebaseerde analyse worden gebruikt om verschillende mechanismen van Vertaal initiatie met inbegrip van GLB-afhankelijke initiatie, GLB-onafhankelijke initiatie, re-initiatie en interne initiatie zoals IRES te bestuderen.