È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Un test cellulare basato su reporter per il monitoraggio dell'efficienza di giunzione

2.8K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/63014

⸱

15 settembre 2021

 ,  , 

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo descrive un minigene reporter assay per monitorare l'impatto delle mutazioni del sito di giunzione 5'-splicing sullo splicing e sviluppa snRNA U1 soppressore per il salvataggio dell'inibizione dello splicing indotta da mutazioni. I costrutti di snRNA U1 reporter e soppressore sono espressi in cellule HeLa e lo splicing viene analizzato mediante estensione di primer o RT-PCR.

Abstract

Durante l'espressione genica, la fase vitale dello splicing pre-mRNA comporta un riconoscimento accurato dei siti di giunzione e un assemblaggio efficiente di complessi spliceosomiali per unire gli esoni e rimuovere gli introni prima dell'esportazione citoplasmatica dell'mRNA maturo. L'efficienza dello splicing può essere alterata dalla presenza di mutazioni nei siti di giunzione, dall'influenza di fattori di splicing trans-agenti o dall'attività terapeutica. Qui, descriviamo il protocollo per un test cellulare che può essere applicato per monitorare l'efficienza di giunzione di un dato esone. Il test utilizza un reporter minigene plasmidico codificato plasmidico 3-esone/2-introne adattabile, che può essere espresso in cellule di mammifero mediante trasfezione transitoria. Dopo la trasfezione, l'RNA cellulare totale viene isolato e l'efficienza dello splicing dell'esone nell'mRNA reporter è determinata dall'estensione del primer o dalla reazione a catena semi-quantitativa della trascrittasi-polimerasi inversa (RT-PCR). Descriviamo come l'impatto delle mutazioni del sito di giunzione 5′ associate alla malattia può essere determinato introducendole nel reporter; e come la soppressione di queste mutazioni può essere ottenuta mediante co-trasfezione con il piccolo costrutto di RNA nucleare U1 (snRNA) che porta mutazioni compensatorie nella sua regione 5′ che le parti base con i siti di giunzione 5′-giunzione alle giunzioni esone-introne nei pre-mRNA. Pertanto, il reporter può essere utilizzato per la progettazione di particelle U1 terapeutiche per migliorare il riconoscimento dei siti di giunzione 5′ mutanti. L'inserimento di siti regolatori ad azione cis, come il potenziatore di splicing o le sequenze di silenziatori, nel reporter può anche essere utilizzato per esaminare il ruolo dell'U1 snRNP nella regolazione mediata da uno specifico fattore di splicing alternativo. Infine, le cellule che esprimono reporter possono essere incubate con piccole molecole per determinare l'effetto di potenziali terapie sullo splicing costitutivo pre-mRNA o su esoni portatori di siti di giunzione 5′ mutanti. Nel complesso, il test reporter può essere applicato per monitorare l'efficienza dello splicing in una varietà di condizioni per studiare i meccanismi fondamentali di splicing e le malattie associate allo splicing.

Introduzione

Lo splicing pre-mRNA è una fase di elaborazione essenziale che rimuove gli introni non codificanti e lega precisamente gli esoni codificanti per formare mRNA maturo. Il riconoscimento delle sequenze di consenso alle giunzioni esone-introne, denominate sito di giunzione 5′ e sito di giunzione 3′, da parte dei componenti del macchinario di giunzione avvia il processo di giunzione. La piccola ribonucleoproteina nucleare U1 (snRNP) riconosce il sito di giunzione 5′ mediante accoppiamento di basi dello snRNA U1 al pre-mRNA1. Le mutazioni geneticamente ereditate che alterano le sequenze del sito di g....

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

1. Reagenti e tamponi

NOTA: tutta la sterilizzazione con filtri a vuoto deve essere eseguita con membrana di polietersolfone (PES) da 0,2 μm in un armadio di biosicurezza.

  1. Preparare acqua priva di RNasi aggiungendo 1,0 ml di dietilpirocarbonato (DEPC) a 1,0 L di acqua deionizzata, mescolare per almeno 1 ora a temperatura ambiente (RT), autoclave due volte e quindi raffreddare a RT prima dell'uso.
  2. Preparare Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) mescolando un pacchetto di polvere DMEM (13,4 g), 3,7 g di bicarbonato di sodio, 100 ml di siero bovino fetale (FBS), penicillina e streptomicina a ~ 800 ml di acqua deionizzata ....

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

Il reporter di splicing Dup51, un minigene di tre esoni-due introni, è stato derivato dal gene umano β-globina ed è stato descritto in precedenza (Figura 1A) 11,12 . Abbiamo creato un reporter mutante, Dup51p, introducendo mutazioni del sito di giunzione associate alla sindrome di Usher che si verificano nell'esone 3 del gene protocadherina 15 (PCDH15)13. La sequenza del sito di giunzione 5'-giunzione.......

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

Il test può essere adattato per l'analisi di splicing in linee cellulari diverse da HeLa, tuttavia, potrebbe essere necessario ottimizzare i fattori che influenzano l'efficienza della trasfezione, come la confluenza cellulare e la quantità di DNA. Il rapporto tra il costruttore reporter e U1 è un altro parametro critico che potrebbe dover essere determinato in base ai livelli di espressione osservati in altri tipi di cellule. La qualità dell'RNA estratto è fondamentale per l'analisi dello splicing; pertanto, l'uso di acq.......

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato sostenuto da fondi a S.S. dal National Institutes of Health (R21CA170786 e R01GM127464) e dall'American Cancer Society (Institutional Research Grant 74-001-34-IRG) e a S.S. e W.M. dal Valley Research Partnership Program (P1-4009 e VRP77). Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresenta necessariamente le opinioni ufficiali del National Institutes of Health.

....

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Acqua deionizzata di grado reagenteThermoFisher Scientific23-751628
Pirocarbonato di dietil (DEPC)Sigma-AldrichD5758-25ML
Pacchetto di polvere Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM)Gibco12100-046
Bicarbonato di sodioThermoFisher ScientificS233-500
Siero fetale bovino (FBS), Fonte australiana, inattivato a caldoOmega ScientificFB-22
Penicillina-Streptomicina (P/S)Sigma-AldrichP4458-100ML
soluzione standard 1.0NSigma-AldrichS2567-16A
, certificato ACS Plus, dal 36,5 al 38,0%ThermoFisher ScientificA144-500
Filtri monouso per bottiglie in PESThermoFisher Scientific FB12566510
EDTA Sale disodico diidratoAmresco0105-2,5 kg
2,5% tripsina (10x), senza rosso fenoloThermoFisher Scientific15090046
Cloruro di sodioFisher BioreagenteBP358-212
Cloruro di potassioFisher BioreagenteBP366-1
Disodico Idrogeno Fosfato EptaidratoFisher BioreagenteBP332-1
Potassio Diidrogeno Fosfato FisherBioreagenteFisher BP362-1
Terreno di trasfezione - Opti-MEM& trade; I Siero a ridotto contenuto di terreno, senza rosso fenoloThermoFisher Scientific11058021
Reagente di trasfezione - Lipofectamina™ 2000ThermoFisher Scientific13778150
TRIzol™ ReagenteThermoFisher Scientific15596018
cloroformio (circa 0,75% etanolo come conservante/biologia molecolare)ThermoFisher ScientificBP1145-1
etanolo, assoluto (200 proof), grado di biologia molecolare, Fisher BioReagentsThermoFisher ScientificBP2818-4
isopropanolo, grado di biologia molecolare, Fisher BioReagentsThermoFisher ScientificBP2618-212
Glicogeno (5 mg/ml)ThermoFisher ScientificAM9510
Direct-zol RNA Miniprep KitZymo ResearchR2052
ATP, [γ-32P]- 6000Ci/mmol 150mCi/ml Piombo, 1 mCiPerkinElmerNEG035C001MC
T4 Polinucleotide chinasiNew England BiolabsM0201L
Esclusione dimensionale - Sephadex® G-25Sigma-AldrichG2580-10G
Mini colonne di esclusione dimensionaleUSA Scientific1415-0600
pBR322 DNA-MspI DigestNew England BiolabsN3032S
Marcatore a basso peso molecolare, 10-100 ntAffymetrix76410 100 UL
Reagenti inattivanti Rnasi - RNaseZAP™Sigma-AldrichR2020-250ML
dNTP Mix (10 mM cad.)ThermoFisher Scientific18427013
RNaseOUT™ Inibitore della ribonucleasi ricombinanteThermoFisher Scientific10777019
Trascrittasi inversa - M-MLV Trascrittasi inversaThermoFisher Scientific28025013utilizzato per l'estensione del primer
Taq DNA polimerasiThermoFisher Scientific10342020
Esameri casuali (50 µ M)ThermoFisher ScientificN8080127
Miscela per PCR in tempo reale - SYBR™ Seleziona Master MixThermoFisher Scientific4472903
SuperScript™ III Trascrittasi inversaThermoFisher Scientific18080093utilizzato per la preparazione del cDNA
Ditiotreitolo (DTT)ThermoFisher Scientific18080093
5X First-Filament BufferThermoFisher Scientific18080093
Formamide (≥ 99,5%)ThermoFisher ScientificBP228-100Revisione delle schede di sicurezza dei materiali
Bromofenolo Sale sodico bluSigma-Aldrich114405-5G
Xilene Cyanol FFSigma-Aldrich2650-17-1
Tris Base (cristalli bianchi o polvere cristallina/Biologia molecolare)ThermoFisher ScientificBP152-5
Acido borico (cristallino/ Elettroforesi)ThermoFisher ScientificBP168-500
Acrilammide: Bis-acrilammide 19:1 (soluzione al 40%/elettroforesi)ThermoFisher ScientificBP1406-1Revisione Schede di sicurezza dei materiali
Urea (cristalli da incolori a bianchi o polvere cristallina/Mol. Biol.)ThermoFisher ScientificBP169-212
Perossidisolfato di ammonio (APS) ≥ 98%, Pro-Pure, grado proteomicoVWRM133-25G
Sigmacote SigmacoteSigma-AldrichSL2-100ML
N,N,N',N'-Tetrametiletilendiammina (TEMED) ≥ 99%, UltrapureVWR0761-25MLRecensione Schede di sicurezza dei materiali
Sistemi di gel per lastre regolabili, ExpedeonVWRASG-400
Vertical Gel Wrap™ Set di piastre in vetro, 16,5 x 14,5 cmVWRNGP-125NR
Verticale Gel Wrap™ Set di piastre in vetro, 16,5 x 22,0 cmVWRNGP-200NR
Verticale Gel Wrap™ Set di lastre di vetro, 16,5 x 38,7 cmVWRNGP-400NR
GE Schermi al fosforo di stoccaggioSigma-AldrichGE28-9564
Typhoon™ Imager biomolecolare FLA 7000GE Healthcare28-9610-73 AB
Beckman Coulter LS6500 Contatore a scintillazione liquidaGMI8043-30-1194
C1000 Touch Thermal CyclerThermoFisher Scientific
QuantStudio 6 Flex Sistemi di PCR in tempo realeThermoFisher Scientific
Idrossido di sodio , Acido cloridrico

Riferimenti

  1. Zhuang, Y., Weiner, A. M. A compensatory base change in U1 snRNA suppresses a 5' splice site mutation. Cell. 46 (6), 827-835 (1986).
  2. Scotti, M. M., Swanson, M. S. RNA mis-splicing in disease. Nature Review Genetics. 17 (1), 19-32 (2016).
  3. Ward, A. J., Cooper, T. A.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Esplora altri articoli

Reporter a minigenesplicing del pre-mRNAmutazione del sito di splicingU1 snRNAtrasfezione transitoriaestensione del primerRT-PCRcellule HeLa