Здесь мы подробно рассказываем о том, как готовить лизаты и выполнять in vitro перевод с использованием эмбрионов Drosophila .
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы подробно рассказываем о том, как готовить лизаты и выполнять in vitro перевод с использованием эмбрионов Drosophila .
Трансляция мРНК in vitro без клеток сыграла ключевую роль в понимании процесса синтеза белков во время экспрессии генов у эукариот. Разработка лизатов из различных систем для in vitro трансляции сыграла ключевую роль в изучении ролей большинства компонентов трансляционного механизма и в анализе многих этапов процесса синтеза белков. Различные аспекты трансляционного и трансляционного контроля изучались с помощью лизат Drosophila melanogaster. В этой статье представлены подробные протоколы для подготовки синтетических мРНК-шаблонов, выращивания крупномасштабных живых культур мух, подготовки лизатов, способных к трансляции, из эмбрионов Drosophila, а также проведения бесклеточных реакций in vitro . Этот протокол подходит для любого вида рода Drosophila — melanogaster, virilis, pseudoscura, grimshawi, hydei и др. Далее мы сравниваем этот протокол с другими системами трансляции и обсуждаем ограничения, критические шаги и устранение неполадок. Включены репрезентативные результаты для оценки эффективности и воспроизводимости протокола. Наконец, мы обсуждаем потенциальные применения в биотехнологиях и исследованиях.
Более века Drosophila доказала, что является мощным, генетически управляемым модельным организмом для изучения многих биологических явлений и молекул, включая трансляционный контроль и трансляционныймеханизм 1,2,3,4. Трансляция дрозофилы, свободная от клеток, in vitro, стала мощным инструментом для изучения синтеза белков, поскольку способна воспроизводить многие события, наблюдаемые in vivo. Таким образом, Drosophila является идеальной системой для открытия новых функций и молекул, выполняющих трансляционный и трансляционный контроль. Ранние исследования установили in vitro, трансляционно компетентную систему у мухородных членистоногих Artemia salina5, а позже — у Drosophila hydei6.
Позже у Drosophila melanogaster были разработаны лизаты, реагирующие на экзогенные мРНК. Большинство исследований трансляции Drosophila in vitro проводились на эмбрионах разных возрастов, хотя некоторые варианты буфера реакции трансляции использовались разными исследовательскими группами. Для сравнения, в таблице 1 приведены различные изучаемые явления и условия реакции сдвига. Помимо эмбрионов, были разработаны протоколы безклеточной трансляции in vitro с использованием ооцитов Drosophila 10,22,23,24,25,26 и культивированных лизатов клеток Шнайдера или Kc (17,27,28,29,30,31,32). Описание компонентов, необходимых для in vitro трансляции, а также сравнение лисатов разных видов приведены в ссылках33,34.
Хотя процесс трансляции мРНК сохраняется у эукариот, значительные различия между таксонами в основном наблюдаются на этапе инициации трансляции, когда различные молекулы подавляют или способствуют трансляции на протяжении всего развития в таксонно-специфическом или видовом видеспособе 35,36. Этот протокол очень подходит для изучения трансляции мРНК у насекомых на протяжении всего развития, для чего лизаты из филогенетически отдалённых метазоев нельзя, включая коммерческие лизаты из пшеницы или кролика. Действительно, этот протокол может повторить трансляционные события, происходящие во время эмбриогенеза, что невозможно при использовании лизатовяйцеклетки 23. На сегодняшний день не проводилось сравнения между системами эмбрионов, яйцеклетки и культивируемых клеток дрозофилы. Добавление посттрансляционных модификаций к белкам, синтезируемым in vitro, является ограничением этого протокола в его текущем состоянии. Кроме того, этот метод не даёт готовых количества белка по сравнению с методами получения рекомбинантных белков у бактерий.
Здесь мы описываем подробные протоколы для регулярного выращивания крупномасштабных клеток мух Drosophila , подготовки синтетических мРНК-шаблонов, подготовки лизатов, способных к трансляции, из эмбрионов и проведения бесклеточных in vitro трансляционных анализов. Таблица материалов показывает реагенты, требуемые на протяжении всего протокола.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1) Конструкция шаблонных плазмид для транскрипции in vitro
2) Транскрипция in vitro капсулированных и полиаденилированных мРНК
3) Регулярное поддержание крупномасштабной культуры дрозофил
4) Подготовка трансляционных лизатов из эмбрионов Drosophila возрастом 0–12 ч.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол не включает микрококковую обработку нуклеазой. Этот шаг был опущен, чтобы избежать возможного разрушения экзогенной репортерной мРНК при неполной инактивации нуклеазы. Фоновая трансляция должна отслеживаться в каждом эксперименте с помощью контроля без мРНК.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот метод основан на ранее описанныхпротоколах 7, 12, 14, 15, 16, 17, 22.
5) Реакция перевода in vitro
6) Количественное определение синтезированной люциферады
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мы провели реакции трансляции для анализа вариативности эффективности между шестью независимыми препаратами лизатов (то есть биологическими повторениями) с использованием эмбрионов возрастом 0–12 ч. Каждая такта представляет собой технический тройной экземпляр (рисунок 5). Аналогичная трансляционная эффективность наблюдалась, хотя и с некоторой вариабельностью. Мы также сравнили эффективность трансляции между эмбрионами разного возраста. Таким образом, мы пр...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Лизаты Drosophila для трансляции без клеток in vitro могут давать воспроизводимые результаты. Эмбрионы разного возраста и вариаций буферного состава использовались для изучения широкого спектра фундаментальных явлений в синтезе белка и его механизмах (Таблица 1). Здесь мы описали стандартный метод, подходящий для эмбрионов любого возраста для проведения исследований в точной и количественной форме (Таблица 1). Этот протокол пот...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, которые можно было бы заявлять.
N.B-Á и G.H. получили поддержку внутривузовой программы финансирования Национального института рака (Instituto Nacional de Cancerología, INCan), Мексика; D.E.V. является постдокторантом программы Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología et Innovacción (SECIHTI) «Estancias posdoctorales por México para la Formación y Consolidación de las y los Investigadores por México, 2022». Благодарим Фанниса Миссирлиса и Бети Осорио (CINVESTAV, Мексика) за мушки.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Лист алюминиевой фольги | Reynolds | N/A | Стандартная домашняя алюминиевая фольга; любой эквивалентный коммерческий бренд приемлем. |
| Смесь аминокислот | Promega | L4461 | N/A |
| Яблочный уксус | Heinz | N/A | Коммерческий яблочный уксус (5% кислотности); любой эквивалентный бренд приемлем. |
| Яблочный или виноградный сок | Jumex | N/A | Коммерческий виноградный сок; или любой эквивалентный коммерческий бренд. |
| Бактериологический агар | Merck/Sigma-Aldrich | 9002-18-0 | N/A |
| Борная кислота (H3BO3) | Merck/Sigma-Aldrich | B6768 | BioReagent, молекулярно-биологический грейд, ≥99.5%, порошок; используется для приготовления буфера TBE. |
| Кап: антиобратная капа (ARCA): 3´-O-Me-m7G(5´)ppp(5´)G структура капирования РНК | BioLabs | S1411S | N/A |
| Кап: аналог структуры капирования РНК m7G(5')ppp(5')G | New England Biolabs | S1404S | N/A |
| Кап: нефункциональный аналог капы G(5´)ppp(5´)A | New England Biolabs | S1406 | N/A |
| Центрифужная пробирка (15 мл) | Corning | 430053 | N/A |
| Комплект ингибиторов протеаз без ЭДТА | Roche | 11836170001 | N/A |
| Креатинфосфокиназа из кролика | Merck/Sigma-Aldrich | C-3755 | N/A |
| Креатинфосфорная кислота, динатриевая соль | Merck | 1120A47950 | N/A |
| Сухие дрожжи | Fleischmann's | N/A | Коммерчески активные сухие дрожжи; любой эквивалентный бренд приемлем. |
| Диэтилпирокарбонат | Merck/Sigma-Aldrich | D5758 | 97%(NNR) |
| DNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | D4004 | N/A |
| Дикий тип штамма Drosophila melanogaster Oregon-R | Bloomington Drosophila Stock Center, Indiana, USA | https://bdsc.indiana.edu/index.html ; мутантные штаммы Drosophila melanogaster, а также штаммы дикого типа других видов Drosophila, таких как virilis, pseudoscura, grinshawi, hydei и т.д. также предоставляются этим центром хранения. | |
| Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) | Merck/Sigma-Aldrich | E9884 | ACS реагент, 99,4-100,6%, порошок; используется для приготовления буфера TBE. |
| HEPES | Sigma | SLBH4583V | 99,5%(титрирование) |
| Перекись водорода (H2O2) | Equate | N/A | Коммерческая (~2,5-3,5% раствор перекиси водорода; любой эквивалентный бренд приемлем. |
| Набор для транскрипции in vitro mMessage mMachine T7, T3 или SP6 | Thermo Fisher Scientific | AM1344 и AM1348 | N/A |
| KOAc, также называемый KCH3COO | Merck/Sigma-Aldrich | Несколько | N/A |
| Питательная среда Lb (леннокс) | Merck/Sigma-Aldrich | L3022 | 1кг |
| Система анализа люциферазы | Promega | E1501 | N/A |
| Набор для транскрипции in vitro MAXIscript T7, T3 или SP6 | Invitrogen | AM1316 и AM1312 | N/A |
| Mg(OAc)2, также называемый Mg(CH3COO)2 | Merck/Sigma-Aldrich | Несколько | N/A |
| NaCl (хлорид натрия) | J.T Baker | B17W53 | ACS реагент |
| Олигонуклеотиды | Любая компания | N/A | Специфичные по последовательности. |
| Буфер пассивной лизиса 5X | Promega | E1941 | N/A |
| Наконечники для пипеточных пипеток | Axygen | T-200-Y | Желтые наконечники на 200 микролитров. |
| Наконечники для пипеточных пипеток | Axygen | T-1000-B | Синие наконечники на 1 мл. |
| Наконечники для пипеточных пипеток | Axygen | T-300 | Прозрачные наконечники на 0,5-10 микролитров. |
| Пропионовую кислоту | Merck/Sigma-Aldrich | 79-09-04 | ACS реагент, ≥99,5%, жидкость. |
| Стакальный стеклянный пестик PYREX® для одноразового тиссу гриндера 5 мл | PYREX® | 7724-5 | N/A |
| Набор для мини-препарации плазмид QIAprep spin | Qiagen | 27106 | N/A |
| Набор для мини-препарации геля QIAquick gel | Qiagen | 28704 | N/A |
| Лизат ретикулоцитов кролика (RRL) | Promega | L4960 | N/A |
| Система анализа люциферазы Renilla (RLuc) | Promega | E2820 | N/A |
| Ингибитор рибонуклеазы RNasin | Promega | N2111A | N/A |
| Набор для очист |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.