Aqui, fornecemos detalhes sobre como preparar lisados e realizar tradução in vitro usando embriões de Drosophila .
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Artigo de método
Aqui, fornecemos detalhes sobre como preparar lisados e realizar tradução in vitro usando embriões de Drosophila .
A tradução in vitro de mRNA livre de células desempenhou um papel crucial na compreensão do processo de síntese proteica durante a expressão gênica em eucariotos. O desenvolvimento de lisados a partir de diferentes sistemas para tradução in vitro tem sido fundamental para estudar os papéis da maioria dos componentes da máquina de tradução e para dissecar muitas etapas do processo de síntese proteica. Diferentes aspectos da tradução e do controle translacional foram estudados usando lisados de Drosophila melanogaster. Este artigo fornece protocolos detalhados para preparar modelos sintéticos de mRNA, cultivar culturas de moscas vivas em grande escala, preparar lisados competentes para tradução a partir de embriões de Drosophila e realizar reações de tradução in vitro sem células. Este protocolo é adequado para qualquer espécie do gênero Drosophila — melanogaster, virilis, pseudoscura, grimshawi, hydei, etc. Comparamos ainda esse protocolo com outros sistemas de tradução e discutimos limitações, etapas críticas e solução de problemas. Resultados representativos são incluídos para ajudar a avaliar o desempenho e a reprodutibilidade do protocolo. Por fim, discutimos possíveis aplicações em biotecnologia e pesquisa.
Por mais de um século, Drosophila provou ser um organismo-modelo poderoso e geneticamente manipulável para estudar muitos fenômenos e moléculas biológicas, incluindo controle translacional e a máquina detradução 1,2,3,4. A tradução in vitro livre de células da Drosophila tornou-se uma ferramenta potente para estudar a síntese de proteínas, pois pode recapitular muitos eventos observados in vivo. Assim, Drosophila é um sistema ideal para descobrir novas funções e moléculas que realizam a tradução e o controle translacional. Estudos iniciais estabeleceram um sistema in vitro, competente em translação, no artrópode relacionado a moscas Artemia salina5 e, posteriormente, em Drosophila hydei6.
Posteriormente, lisados responsivos a mRNAs exógenos foram desenvolvidos em Drosophila melanogaster. A maioria dos estudos sobre Drosophila em tradução in vitro foi realizada em embriões de diferentes idades, embora algumas variações do tampão de reação de tradução tenham sido usadas por diferentes grupos de pesquisa. Para comparação, os diferentes fenômenos estudados e as condições de reação de translação estão listados na Tabela 1. Além dos embriões, protocolos para tradução in vitro livre de células usando ovócitos de Drosophila 10,22,23,24,25,26 e lisados de células de Schneider ou Kc cultivados também foram desenvolvidos 17,27,28,29,30,31,32. Uma descrição dos componentes necessários para a tradução in vitro e uma comparação entre lisados de diferentes espécies são descritas nasreferências 33,34.
Embora o processo de tradução de mRNA seja conservado entre eucariotos, diferenças significativas entre táxons são encontradas principalmente na etapa de início da tradução, quando várias moléculas reprimem ou promovem a tradução ao longo do desenvolvimento, de maneira específica por táxon ouespécie 35,36. Esse protocolo é muito adequado para estudar a tradução de mRNA em insetos ao longo do desenvolvimento, para a qual lisados de Metazoários filogeneticamente distantes não podem ser usados, incluindo lisados comerciais de trigo ou coelho. De fato, esse protocolo pode recapitular os eventos de tradução que ocorrem durante a embriogênese, algo impossível ao usar lisados deoócitos 23. Até o momento, nenhuma comparação entre sistemas embrionários, oócitos e de células cultivadas de Drosophila foi realizada. Adicionar modificações pós-traducionais às proteínas sintetizadas in vitro é uma limitação deste protocolo em seu estado atual. Além disso, esse método não produz quantidades preparativas de proteína em comparação com métodos para produzir proteínas recombinantes em bactérias.
Aqui, descrevemos protocolos detalhados para cultivar rotineiramente gaiolas em grande escala de moscas Drosophila , preparar modelos sintéticos de mRNA, preparar lisados competentes para tradução a partir de embriões e realizar ensaios de tradução in vitro sem células. A Tabela de Materiais mostra os reagentes necessários ao longo do protocolo.
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1) Construção de plasmídeos de molde para transcrição in vitro
2) Transcrição in vitro de mRNAs capados e poliadenilados
3) Manutenção rotineira de uma cultura de Drosophila em grande escala
4) Preparação de lisados de translação a partir de embriões de Drosophila de 0 a 12 h
NOTA: Este protocolo não inclui o tratamento com nuclease microcócica. Essa etapa foi omitida para evitar a possível degradação do mRNA relator exógeno caso a inativação da nuclease seja incompleta. A tradução de fundo deve ser monitorada em cada experimento usando um controle sem mRNA.
NOTA: Este método é derivado dos protocolos 7,12,14,15,16,17,22 descritos anteriormente.
5) Reação de tradução in vitro
6) Quantificação da luciferase sintetizada
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Realizamos reações de translação para analisar a variabilidade da eficiência entre seis preparações independentes de lisato (ou seja, repetições biológicas) usando embriões de 0 a 12 horas de idade. Cada barra representa um triplicado técnico (Figura 5). Eficiência translacional semelhante foi observada, embora com certa variabilidade. Também comparamos a eficiência da tradução entre embriões de diferentes idades. Assim, testamos lisados de embriões de 0–2 h...
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Lisados de Drosophila para tradução in vitro livre de células podem produzir resultados reprodutíveis. Embriões em diferentes idades e variações na composição do tampão têm sido usados para investigar uma ampla gama de fenômenos fundamentais na síntese de proteínas e sua maquinaria (Tabela 1). Aqui, descrevemos um método padrão adequado para embriões de qualquer idade para realizar estudos de forma precisa e quantitativa (Tabela 1
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Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.
N.B-Á e G.H. foram apoiados pelo programa de financiamento intramuros do Instituto Nacional de Cáncer (Instituto Nacional de Cancerología, INCan), México; D.E.V. é bolsista posdoutoral do Programa 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". Agradecemos a Fannis Missirlis e Bety Osorio (CINVESTAV, México) pelas moscas.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Folha de alumínio | Reynolds | N/A | Folha de alumínio doméstica padrão; qualquer marca comercial equivalente aceitável. |
| Mistura de aminoácidos | Promega | L4461 | N/A |
| Vinagre de maçã | Heinz | N/A | Vinagre de maçã comercial (5% de acidez); qualquer marca equivalente aceitável. |
| Suco de maçã ou uva | Jumex | N/A | Suco de uva comercial; ou qualquer marca comercial equivalente. |
| Ágar bacteriológico | Merck/Sigma-Aldrich | 9002-18-0 | N/A |
| Ácido bórico (H3BO3) | Merck/Sigma-Aldrich | B6768 | BioReagent, grau de biologia molecular, ≥99,5%, pó; usado para preparação do tampão TBE. |
| Cápsula: Anti reverso cap (ARCA): 3´-O-Me-m7G(5´)ppp(5´)G Estrutura de RNA cap | BioLabs | S1411S | N/A |
| Cápsula: m7G(5')ppp(5')G Estrutura análoga do RNA cap | New England Biolabs | S1404S | N/A |
| Cápsula: Análogo de cap não funcional G(5´)ppp(5´)A | New England Biolabs | S1406 | N/A |
| Tubo de centrífuga (15 mL) | Corning | 430053 | N/A |
| Cocktail completo de inibidores de protease sem EDTA | Roche | 11836170001 | N/A |
| Fosfocreatina quinase do músculo de coelho | Merck/Sigma-Aldrich | C-3755 | N/A |
| Ácido fosfórico de creatina, sal dissódica | Merck | 1120A47950 | N/A |
| Levedura de padeiro desidratada | Fleischmann's | N/A | Levedura seca ativa comercial; qualquer marca equivalente aceitável. |
| Diethyl pirocarbornato | Merck/Sigma-Aldrich | D5758 | 97%(NNR) |
| DNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | D4004 | N/A |
| Drosophila melanogaster linha selvagem tipo Oregon-R | Bloomington Drosophila Stock Center, Indiana, EUA | https://bdsc.indiana.edu/index.html ; linhagens mutantes de Drosophila melanogaster, bem como linhagens de referência selvagem de outras espécies de Drosophila, como virilis, pseudoscura, grinshawi, hydei, etc. também são fornecidas por este Centro de Estoque. | |
| Ácido etileno-diamino-tetraacético (EDTA) | Merck/Sigma-Aldrich | E9884 | Reagente ACS, 99,4-100,6%, pó; usado para preparação do tampão TBE. |
| HEPES | Sigma | SLBH4583V | 99,5%(titrage) |
| Peróxido de hidrogênio (H2O2) | Equate | N/A | Peróxido de hidrogênio comercial (~2,5-3,5% solução de peróxido de hidrogênio; qualquer marca equivalente aceitável. |
| Sistema de ensaio de luciferase in vitro | Thermo Fisher Scientific | AM1344 e AM1348 | N/A |
| KOAc, também chamado de KCH3COO | Merck/Sigma-Aldrich | Vários | N/A |
| Broth Lb (lennox) | Merck/Sigma-Aldrich | L3022 | 1kg |
| Sistema de ensaio de luciferase | Promega | E1501 | N/A |
| Kit de transcrição in vitro MAXIscript T7, T3 ou SP6 | Invitrogen | AM1316 e AM1312 | N/A |
| Mg(OAc)2, também chamado de Mg(CH3COO)2 | Merck/Sigma-Aldrich | Vários | N/A |
| NaCl (cloreto de sódio) | J.T Baker | B17W53 | Reagente ACS |
| Oligonucleotídeos | Qualquer empresa | N/A | Sequência específica. |
| Buffer de lise passiva 5X | Promega | E1941 | N/A |
| Pontas de pipeta | Axygen | T-200-Y | Pontas amarelas de 200 microliters. |
| Pontas de pipeta | Axygen | T-1000-B | Pontas azuis de 1ml. |
| Pontas de pipeta | Axygen | T-300 | Pontas transparentes de 0,5-10 microliters. |
| Ácido propiônico | Merck/Sigma-Aldrich | 79-09-04 | Reagente de grau ACS, ≥99,5%, líquido. |
| Mola de vidro de 5 mL PYREX® | PYREX® | 7724-5 | N/A |
| Kit QIAprep spin plasmid miniprep | Qiagen | 27106 | N/A |
| Kit QIAquick de extração de gel | Qiagen | 28704 | N/A |
| Liater de reticulócitos de coelho (RRL) | Promega | L4960 | N/A |
| Sistema de ensaio de luciferase Renilla (RLuc) | Promega | E2820 | N/A |
| Inibidor de ribonuclease RNasin | Promega | N2111A | N/A |
| Kit de limpeza de RNA RNeasy minielute | Qiagen | 74204 | N/A |
| Cassettes de diálise Slide-A-Lyzer | Thermo Scientific | 87735 (No entanto, depende do tamanho de corte molecular). | N/A |
| Hipoclorito de sódio (alvejante) | Clorox | N/A | Alvejante comercial (~5-6% NaOCl); qualquer marca comercial equivalente com concentração semelhante aceitável. |
| Espermidina | Merck | 85558 | N/A |
| Peneira de aço inoxidável | N/A | N/A | Qualquer fornecedor comercial. |
| Taq plus precisão DNA polimerase | Stratagene | 600211-51 | N/A |
| Ácido ribonucleico de transferência (tRNA) de fígado bovino tipo XI | Merck/Sigma-Aldrich | 9014-25-9 ou R4752 | N/A |
| Tris (base Tris) | IBI Scientific | IB70145 | Pó de grau de biologia molecular; usado para preparação do tampão TBE. |
| Triton X-100 | Sigma | SLBX9437 | Grau Labora |
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