Tu dostarczamy szczegółów dotyczących przygotowania lizatów i przeprowadzania in vitro translacji za pomocą Drosophila zarodków.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tu dostarczamy szczegółów dotyczących przygotowania lizatów i przeprowadzania in vitro translacji za pomocą Drosophila zarodków.
Bezkomórkowa translacja mRNA in vitro odegrała kluczową rolę w zrozumieniu procesu syntezy białka podczas ekspresji genów u eukariontów. Rozwój lizatów z różnych systemów do translacji in vitro był istotny w badaniach nad rolami większości komponentów maszyn translacyjnych i w rozdzielania wielu etapów procesu syntezy białka. Różne aspekty translacji i kontroli translacji zostały przebadane przy użyciu lizatów Drosophila melanogaster. Niniejszy artykuł zawiera szczegółowe protokoły przygotowania syntetycznych szablonów mRNA, hodowli dużych kultur żyjących much, przygotowania lizatów kompetentnych do translacji z zarodków Drosophila oraz przeprowadzania bezkomórkowych reakcji translacji in vitro. Ten protokół jest odpowiedni dla każdego gatunku z rodzaju Drosophila—melanogaster, virilis, pseudoscura, grimshawi, hydei itp. Dodatkowo porównujemy ten protokół z innymi systemami translacji oraz omawiamy ograniczenia, kluczowe kroki i rozwiązywanie problemów. Przedstawiono reprezentatywne wyniki, które pomagają ocenić wydajność i powtarzalność protokołu. Na koniec omawiamy potencjalne zastosowania w biotechnologii i badaniach.
Przez ponad stulecie Drosophila udowodniła, że jest potężnym, genetycznie uchwytnym organizmem modelowym do badania wielu zjawisk biologicznych i cząsteczek, w tym kontroli translacji i maszyn translacyjnych1,2,3,4. Drosophila pozakomórkowa in vitro translacja stała się potężnym narzędziem do badania syntezy białek, ponieważ może naśladować wiele zdarzeń obserwowanych in vivo. Dlatego Drosophila jest idealnym systemem do odkrywania nowych funkcji i cząsteczek wykonujących translację i kontrolę translacji. Wczesne badania ustanowili in vitro, translacyjnie kompetentny system w blisko spokrewnionym z muchówkami stawonogu Artemia salina5 a później w Drosophila hydei6.
Później, lizaty odpowiedzialne na eksogenne mRNA zostały opracowane w Drosophila melanogaster. Większość badań nad Drosophila in vitro translacją przeprowadzano na zarodkach w różnym wieku, choć niektóre wariacje buforu reakcji translacji były używane przez różne grupy badawcze. Dla porównania, różne badane zjawiska i warunki reakcji translacji są wymienione w Tabeli 1. Oprócz zarodków, protokoły dla pozakomórkowej in vitro translacji używającej oocytów Drosophila10,22,23,24,25,26 oraz lizaty z hodowanych komórek Schneider lub Kc również zostały opracowane17,27,28,29,30,31,32 . Opis komponentów potrzebnych do in vitro translacji oraz porównanie lizatów z różnych gatunków są opisane w referencjach33,34.
Chociaż proces translacji mRNA jest zachowany wśród eukariontów, znaczne różnice między taksonami występują głównie na etapie inicjacji translacji, gdzie różne cząsteczki hamujące lub promujące translację działają w sposób specyficzny dla taksonu lub gatunku w trakcie rozwoju35,36. Ten protokół jest bardzo odpowiedni do badania translacji mRNA u owadów przez cały rozwój, dla którego nie można używać lizatów z daleko spokrewnionych Metazoan, w tym komercyjnych lizatów z pszenicy lub królika. Rzeczywiście, ten protokół może naśladować zdarzenia translacji zachodzące podczas embriogenezy, czego nie da się osiągnąć przy użyciu lizatów oocytów23. Do tej pory nie przeprowadzono porównania pomiędzy systemami Drosophila na zarodkach, oocytach i hodowanych komórkach. Dodanie modyfikacji potranslacyjnych do białek syntetyzowanych in vitro jest ograniczeniem tego protokołu w jego obecnym stanie. Co więcej, ta metoda nie daje przygotowawczych ilości białka w porównaniu z metodami produkcji białek rekombinowanych w bakteriach.
Tutaj opisujemy szczegółowe protokoły do rutynowego hodowli dużych kafesów muchówek Drosophila, przygotowywania szablonów syntetycznego mRNA, przygotowywania lizatów kompetentnych do translacji z zarodków i przeprowadzania pozakomórkowych assayów translacji in vitro. Tabela Materiałów przedstawia reagenty wymagane w całym protokole.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1) Budowa szablonu plasmidu dla in vitro transkrypcji
2) In vitro transkrypcja zmapowanej i poliadenylowanej mRNA
3) Rutynowa utrzymanie dużej kultury Drosophila
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przeprowadziliśmy reakcje translacji w celu analizy zmienności wydajności pomiędzy sześcioma niezależnymi preparatami lizatów (tj. powtórzeniami biologicznymi) z wykorzystaniem embrionów w wieku od 0 do 12 godzin. Każdy słupek reprezentuje powtórzenie techniczne w trzech kopiach (Rysunek 5). Zaobserwowano podobną wydajność translacji, choć z pewną zmiennością. Porównaliśmy również wydajność translacji w embrionach w różnym wieku. Przebadano zatem lizaty z embrionów w wieku od 0 do 2 h, od 0 ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Drosophila lizaty na potrzeby translacji in vitro bezkomórkowej mogą przynosić wyniki powtarzalne. Embriony w różnym wieku oraz różnice w składzie buforu były wykorzystywane do badania szerokiego zakresu podstawowych zjawisk w syntezie białek i ich maszynerii (Tabela 1). W tym miejscu opisano standardową metodę, która nadaje się dla zarodków każdego wieku do przeprowadzania badań w precyzyjny, ilościowy sposób (Tabela 1). Ten protokół może być potencjalnie przy...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają konfliktów interesów do zadeklarowania.
N.B.-Á i G.H. były wspierani przez program finansowania wewnętrznego Narodowego Instytutu Onkologii (Instituto Nacional de Cancerología, INCan), Meksyk; D.E.V. jest stypendystą doktorskim programu Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI) “Estancias posdoctorales por México para la Formación y Consolidación de las y los Investigadores por México, 2022”. Dziękujemy Fannis Missirlis i Bety Osorio (CINVESTAV, Meksyk) za muchówki.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Aluminum foil sheet | Reynolds | N/A | Standard household aluminum foil; any equivalent commercial brand acceptable. |
| Amino acids mixture | Promega | L4461 | N/A |
| Apple cider vinegar | Heinz | N/A | Commercial apple cider vinegar (5% acidity); any equivalent brand acceptable. |
| Apple or grape fruit juice | Jumex | N/A | Commercial grape juice; or any equivalent commercial brand. |
| Bacteriological agar | Merck/Sigma-Aldrich | 9002-18-0 | N/A |
| Boric acid (H3BO3) | Merck/Sigma-Aldrich | B6768 | BioReagent, Molecular Biology grade, ≥99.5%, powder; used for preparation of TBE buffer. |
| Cap: Anti reverse cap (ARCA): 3´-O-Me-m7G(5´)ppp(5´)G RNA cap structure | BioLabs | S1411S | N/A |
| Cap: m7G(5')ppp(5')G RNA cap structure analog | New England Biolabs | S1404S | N/A |
| Cap: Non-functional cap analogue G(5´)ppp(5´)A | New England Biolabs | S1406 | N/A |
| Centrifuge Tube (15 mL) | Corning | 430053 | N/A |
| Complete, EDTA-free protease inhibitor cocktail | Roche | 11836170001 | N/A |
| Creatine phosphokinase from rabbit muscle | Merck/Sigma-Aldrich | C-3755 | N/A |
| Creatine phosphoric acid, disodium salt | Merck | 1120A47950 | N/A |
| Dehydrated baker´s yeast | Fleischmann's | N/A | Commercial active dry yeast; any equivalent brand acceptable. |
| Diethyl pyrocarbonate | Merck/Sigma-Aldrich | D5758 | 97%(NNR) |
| DNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | D4004 | N/A |
| Drosophila melanogaster wild-type strain Oregon-R | Bloomington Drosophila Stock Center, Indiana, USA | https://bdsc.indiana.edu/index.html ; mutant strains of Drosophila melanogaster, as well as wild-type reference strains of other Drosophila species, such as virilis, pseudoscura, grinshawi, hydei, etc. are also provided by this Stock Center. | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Merck/Sigma-Aldrich | E9884 | ACS reagent, 99.4-100.6%, powder; used for preparation of TBE buffer. |
| HEPES | Sigma | SLBH4583V | 99.5%(titration) |
| Hydrogen peroxide (H2O2) | Equate | N/A | Commercial (~2.5-3.5% hydrogen peroxide solution; any equivalent brand acceptable. |
| In vitro transcription mMessage mMachine T7, T3, or SP6 Kit | Thermo Fisher Scientific | AM1344 and AM1348 | N/A |
| KOAc, also termed KCH3COO | Merck/Sigma-Aldrich | Several | N/A |
| Lb broth (lennox) | Merck/Sigma-Aldrich | L3022 | 1kg |
| Luciferase assay system | Promega | E1501 | N/A |
| MAXIscript T7, T3, or SP6 in vitro transcription Kit | Invitrogen | AM1316 and AM1312 | N/A |
| Mg(OAc)2, also termed Mg(CH3COO)2 | Merck/Sigma-Aldrich | Several | N/A |
| NaCl (sodium chloride) | J.T Baker | B17W53 | ACS Reagent |
| Oligonucleotides | Any company | N/A | Sequence-specific. |
| Pasive lysis 5X buffer | Promega | E1941 | N/A |
| Pipet Tips | Axygen | T-200-Y | 200 microliters yellow tips. |
| Pipet Tips | Axygen | T-1000-B | 1ml blue tips. |
| Pipet Tips | Axygen | T-300 | 0.5-10 microliters clear tips. |
| Propionic Acid | Merck/Sigma-Aldrich | 79-09-04 | ACS reagent grade, ≥99.5%, liquid. |
| PYREX® 5 mL Glass Pestle Tissue Grinder | PYREX® | 7724-5 | N/A |
| QIAprep spin plasmid miniprep kit | Qiagen | 27106 | N/A |
| QIAquick gel extraction kit | Qiagen | 28704 | N/A |
| Rabbit reticulocyte lysate (RRL) | Promega | L4960 | N/A |
| Renilla luciferase (RLuc) assay system | Promega | E2820 | N/A |
| RNasin ribonuclease inhibitor | Promega | N2111A | N/A |
| RNeasy minielute RNA clean up kit | Qiagen | 74204 | N/A |
| Slide-A-Lyzer Dialysis Cassettes | Thermo Scientific | 87735 (However, it depends on the molecular size cutoff). | N/A |
| Sodium hypochlorite (bleach) | Clorox | N/A | Commercial bleach (~5-6% NaOCl); any equivalent commercial brand with similar concentration acceptable. |
| Spermidine | Merck | 85558 | N/A |
| Stainless steel sieve | N/A | N/A | Any commercial supplier. |
| Taq plus precision DNA polymerase | Stratagene | 600211-51 | N/A |
| Transfer ribonucleic acid (tRNA) from bovine liver type XI | Merck/Sigma-Aldrich | 9014-25-9 or R4752 | N/A |
| Tris (Tris base) | IBI Scientific | IB70145 | Molecular biology grade powder; used for preparation of TBE buffer. |
| Triton X-100 | Sigma | SLBX9437 | Laboratory Grade |
| UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500500 | N/A |
| Unflavored gelatin powder | Knox | N/A | Commercial unflavored gelatin powder; any equivalent brand acceptable. |
| Unrefined cane sugar (piloncillo) | N/A | N/A | Commercial Mexican unrefined whole cane sugar; any equivalent brand acceptable. |
| Vector: pBluescript SK or KS (+/-) | Stratagene | 200301 | N/A |
| Vector: pGEM-T or pGEM-T Easy. | Promega |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.