Pojedyncze warianty nukleotydów (SNV) w RNA genomowym, w tym warianty A-to-I, C-to-U i U-to-C, mogą wskazywać na zdarzenia edycyjne RNA. Jednak wykrywanie SNV w RNA pozostaje technicznie wymagającym zadaniem. Tradycyjnie stosunek redygowanego do nieedytowanego RNA określa się poprzez sekwencjonowanie bezpośrednie, specyficzną dla allelu reakcję łańcuchową polimerazy w czasie rzeczywistym (PCR) lub denaturującą wysokowydajną chromatografię cieczową (HPLC) zbliża siędo 1,2,3,4,5,6. Jednak te podejścia nie są szczególnie efektywne ani czasowo, ani kosztowo, a ich niska dokładność, spowodowana wysokim poziomem szumów, stanowi technologiczne wąskie gardła w wykrywaniu SNV opartych na RNA 7,8. Tutaj opisujemy protokół oparty na elektroforezie gradientowej temperatury (TGGE) do identyfikacji pojedynczych polimorfizmów nukleotydowych (SNP) jako alternatywnej metody eliminującej potrzebę bezpośrednich metod sekwencjonowania RNA w analizach edycji RNA.
Elektroforeza jest preferowaną metodą separacji i analizy biomolekuł w laboratoriach nauk przyrodniczych. TGGE umożliwia rozdzielenie fragmentów DNA dwuniciowych o tej samej wielkości, ale posiadających różne sekwencje. Technika opiera się na różnicach związanych z sekwencją w temperaturach topnienia fragmentów DNA oraz późniejszych zmianach ich ruchomości w żelach porowatych o liniowym gradiencie temperaturowym 9,10. Topnienie fragmentów DNA generuje określone profile topnienia. Gdy domena o najniższej temperaturze topnienia osiągnie odpowiednią temperaturę w określonym miejscu w żelu, następuje przejście ze struktury helikalnej do częściowo stopionej, a migracja cząsteczki praktycznie się zatrzymuje. Dlatego TGGE wykorzystuje zarówno mobilność (informacje o rozmiarze), jak i przejścia strukturalne DNA indukowane temperaturą fragmentów DNA (informacje zależne od sekwencji), co czyni go potężnym podejściem do charakteryzacji fragmentów DNA. Punkty charakterystyczne w wzorze topnienia TGGE, które odpowiadają trzem przejściom strukturalnym cząsteczki DNA, to punkt początkowej dysocjacji nici, punkt dysocjacji w połowie nici oraz punkt dysocjacji na końcu nici (Rysunek 1). Zmiany sekwencji w obrębie domen, nawet różnice pojedynczej zasady, wpływają na temperaturę topnienia, dlatego cząsteczki o różnych sekwencjach wykazują dyskretne wzorce topnienia (denaturacji) w analizach TGGE. Dlatego TGGE może być wykorzystywany do analizy SNV w genomowym RNA i może być nieocenioną metodą o wysokiej przepustowości wykrywania edycji RNA. To wzmocnienie o wysokiej przepustowości jest tracone przy użyciu tradycyjnego TGGE opartego na elektroforezie żelowej. Jednak miniaturyzowana wersja TGGE, nazwana microTGGE (μTGGE), może być użyta do skrócenia czasu elektroforetycznego żelu i przyspieszenia analizy o 100-krotny wzrost wydajności11. Prostota i kompaktowość metody μTGGE zostały poprawione dzięki wprowadzeniu PalmPAGE12, systemu elektroforezy żelowej stosowanej w terenie, przenośnej i przystępnej cenowo.
Tutaj nowy protokół oparty na TGGE służy do badania trzech typów miejsc edycji RNA (A-do-I, C-do-U i U-do-C) w czterech genach, w tym dwóch z tkanek Arabidopsis thaliana i dwóch ekspresjonowanych w komórkach ssaków HEK293 (Rysunek 1A). Protokół integruje wykorzystanie PalmPAGE (sprzętowy), przenośnego systemu do szybkiego wykrywania edycji RNA, oraz uMelt (oprogramowanie)13. Średni czas działania wynosi 15-30 minut, co umożliwia szybką, niezawodną i łatwą identyfikację edycji RNA bez konieczności bezpośredniego sekwencjonowania RNA.