Fonksiyon kaybı ve kazancı hem Angelman sendromu hem de otizm spektrum bozukluğu ile bağlantılı olan bir gen olan Ube3a'daki yanlış anlam varyantlarının fonksiyonel önemini değerlendirmek için basit ve ölçeklenebilir bir yöntem geliştirilmiştir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Fonksiyon kaybı ve kazancı hem Angelman sendromu hem de otizm spektrum bozukluğu ile bağlantılı olan bir gen olan Ube3a'daki yanlış anlam varyantlarının fonksiyonel önemini değerlendirmek için basit ve ölçeklenebilir bir yöntem geliştirilmiştir.
Tıpta dizilemenin artan kullanımı, insan genomunda milyonlarca kodlama varyantı tanımlamıştır. Bu varyantların birçoğu nörogelişimsel bozukluklarla ilişkili genlerde görülür, ancak varyantların büyük çoğunluğunun fonksiyonel önemi bilinmemektedir. Mevcut protokol, hem otizm hem de Angelman sendromuna bağlı bir E3 ubikitin ligazını kodlayan bir gen olan Ube3a için varyantların incelenmesini açıklamaktadır. Ube3a'nın çoğaltılması veya çoğaltılması otizmle güçlü bir şekilde bağlantılıdır, oysa silinmesi Angelman sendromuna neden olur. Bu nedenle, UBE3A protein aktivitesindeki değişikliklerin değerini anlamak, klinik sonuçlar için önemlidir. Burada, Ube3a varyantlarını bir Wnt yol muhabiri ile eşleştiren hızlı, hücre tabanlı bir yöntem açıklanmaktadır. Bu basit tahlil ölçeklenebilir ve herhangi bir Ube3a varyantındaki aktivite değişikliklerinin değerini ve büyüklüğünü belirlemek için kullanılabilir. Dahası, bu yöntemin tesisi, UBE3A'nın enzimatik mekanizmaları hakkında derin bilgiler edinmek için kullanılabilecek çok sayıda yapı-işlev bilgisinin üretilmesine izin verir.
Son teknolojik gelişmeler, ekzomların ve genomların dizilimini klinik ortamlarda rutin hale getirmiştir 1,2. Bu, tipik olarak bir proteindeki bir amino asidi değiştiren milyonlarca yanlış anlam varyantı da dahil olmak üzere çok sayıda genetik varyantın keşfedilmesine yol açmıştır. Bu varyantların fonksiyonel önemini anlamak bir zorluk olmaya devam etmektedir ve bilinen yanlış anlam varyantlarının sadece küçük bir kısmı (~% 2) klinik bir yoruma sahiptir 1,3.
Bu sorunun belirgin bir örneği, yıkım için substrat proteinlerini hedef alan bir E3 ubikitin ligazını kodlayan bir gen olan Ube3a'dır 4. Ube3a, kromozom 15q11-13 içinde bulunur ve sadece maternal kalıtsal alel 5,6,7'den eksprese edilir. Hastalık genetiğinden yapılan gözlemler, UBE3A enziminin yetersiz veya aşırı aktivitesinin farklı nörogelişimsel bozukluklara neden olduğunu kuvvetle göstermektedir. Maternal kromozom 15q11-13'ün silinmesi, ciddi zihinsel engellilik, motor bozukluklar, nöbetler, sık sık gülümseyen mutlu bir tavır ve dismorfik yüz özellikleri 8,9,10 ile karakterize bir bozukluk olan Angelman sendromuna (AS) 8'e neden olur. Buna karşılık, maternal kromozom 15q11-13'ün çoğaltılması veya çoğaltılması, otizmin en yaygın sendromik formlarından biri olarak kabul edilen heterojen bir durum olan Dup15q sendromuna neden olur11,12,13. Ek olarak, Ube3a'da tanımlanan yüzlerce yanlış anlam varyantı vardır, bunların çoğu, fonksiyonel ve klinik önemi bilinmediğinden, belirsiz öneme sahip varyantlar (VUS) olarak kabul edilir. Bu nedenle, nörogelişimsel hastalığa katkıda bulunup bulunmadıklarını belirlemek için Ube3a varyantlarını ampirik olarak değerlendirebilecek yöntemler geliştirmeye büyük ilgi vardır.
UBE3A enzimi, E2 enzimlerinden aktive ubikitini kabul etmek ve substrat proteinlerine aktarmak için gerekli biyokimyasal makineleri içeren isimsiz HECT alanına sahip olan E3 ubikitin ligazlarının HECT (E6-AP C-terminus'a homolog) alan ailesine aittir14. Tarihsel olarak, E3 enzimlerinin karakterizasyonu,saflaştırılmış proteinlerin bir topluluğunu gerektiren yeniden yapılandırılmış in vitro sistemlere dayanmaktadır 4,15,16. Bu tür yöntemler yavaş ve emek yoğundur ve çok sayıda varyantın aktivitesini değerlendirmeye uygun değildir. Önceki çalışmalarda, UBE3A'nın, β-katenin17'nin bozulmasını yavaşlatmak için proteazomun işlevini modüle ederek HEK293T hücrelerinde Wnt yolunu aktive ettiği tespit edildi. Bu içgörü, Wnt yol muhabirlerinin Ube3a18'in hem işlev kaybı hem de kazanç değişkenlerini tanımlamak için verimli ve hızlı bir yöntem olarak kullanılmasına izin verir. Aşağıdaki protokol, Ube3a varyantlarının aktivitesindeki değişiklikleri değerlendirmek için Lusiferaz tabanlı bir muhabirin yanı sıra Ube3a varyantlarını üretmek için bir yöntemi ayrıntılı olarak açıklamaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Ube3a varyantları üretmek için mutagenez klonlaması
2. İnsan embriyonik böbrek 293T (HEK293T) hücrelerinin hazırlanması ve transfeksiyonu
3. Lusiferaz aktivitesinin ölçülmesi
NOT: Luciferaz aktivitesi, üreticinin protokolüne göre hem Firefly hem de Renilla luciferase'i (Malzeme Tablosu) test eden ticari olarak temin edilebilen bir sistem kullanılarak değerlendirilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Ube3a yanlış anlam varyantlarının büyük ölçekli fonksiyonel taraması, fonksiyon kaybı ve kazancı mutasyonlarının geniş bir manzarasını tanımlar.
Ube3a mutantları ile yapılan önceki çalışmalar, Wnt yanıtının hücresel UBE3A protein aktivitesinin bir muhabiri olarak hizmet edebileceğini öne sürdü. Bu gözlemler genişletildi ve BAR testinin hücredeki bir dizi UBE3A aktivitesini rapor etmek için uygun olup olmadığını araştırmak için ek doğrulama deneyleri yapıldı. İlk olarak, HEK293T hücre...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada açıklanan protokol, Ube3a varyantlarının enzimatik aktivitesini değerlendirmek için verimli ve ölçeklenebilir bir yöntem sağlar. Bu tahlili kullanırken dikkatli bir şekilde düşünülmesini gerektiren birkaç teknik ayrıntı vardır. Bir husus, bu tahlilde kullanılan Wnt muhabir plazmidlerinin seçimidir. Burada açıklanan protokol, özellikle TCF bağlanma bölgelerinin rekombinasyonunu ve kaybını en aza indirmek için özel olarak tasarlanmış bağlayıcı dizileriyle ayrılmış 12 T-hücresi faktörü (TCF) yanıt elemanında...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.
Bu çalışma, Simons Vakfı Bağımsızlık Köprüsü Ödülü (SFARI Ödülü #387972; J.J.Y.), Beyin ve Davranış Araştırma Vakfı'ndan (J.J.Y.) NARSAD Genç Araştırmacı Ödülü, Alfred P. Sloan Vakfı'ndan (J.J.Y.) Araştırma Bursu ve Angelman Sendromu Vakfı (J.J.Y.), Whitehall Vakfı (J.J.Y.) ve NIMH'den (R01MH122786; J.J.Y.).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| % 0.05 Tripsin-EDTA (1x), fenol kırmızısı | Gibco | 25300-054 | |
| 1 Kb DNA merdiveni | Lambda Biotech | M108-S | |
| 100 bp DNA Merdiveni | Lambda Biotech | M107 | |
| 10 mM ATP ile T4 DNA Ligaz için 10x Tampon | New England BioLabs | B0202A | |
| 5x Phusion HF Reaksiyon Tamponu | New England BioLabs | B0518S | |
| Antibiyotik-Antimikotik | Çözelti Corning | 30004CI | |
| Siyah/Beyaz Isoplate-96 Siyah Çerçeve Beyaz Kuyu plakası | PerkinElmer | 6005030 | |
| Karbenisilin Disodyum Tuzu | Midwest Scientific | KCC46000-5 | |
| Kontes hücre sayma odası ve slaytlar | C10283 | tarafından Invitrogen | |
| Otomatik Hücre Sayacı | yaşam teknolojileri | Hücre sayma makinesi | |
| Özel DNA oligoları | Entegre DNA Teknolojileri (IDT) | ||
| Deoksinükleotid (dNTP) Çözelti Karışımı | New England BioLabs | N0447S | |
| DMEM, yüksek glikoz, GlutaMAX Takviyesi, piruvat | Gibco | 10569044 | HEK293T hücre hattının büyümesini desteklemek için bazal ortam |
| DPBS (1x) | Gibco | 14190-136 | |
| Çift Lusiferaz Raportör Test Sistemi | Promega | E1910 | |
| EcoRI-HF | New England BioLabs | R3101S | Restriksiyon enzimi |
| Fetal Sığır Serumu, nitelikli, ısıyla inaktive | Gibco | 16140071 | Fetal sığır serumu |
| Fisherbrand Yüzey İşlem Görmüş Doku Kültürü Yemekleri | Fisherbrand | FB012924 | |
| FuGENE 6 Transfeksiyon Reaktifi | Promega | E2691 | |
| Jel Yükleme Boyası Mor (6x) | New England BioLabs | B7024A | |
| HEK293T hücreleri | ATCC | CRL-3216 | |
| Yüksek Verimlilik ig 10B Kimyasal Olarak Yetkin Hücreler | Bozulmamış Genomik | 1011-12 | E. coli DH10B hücreleri |
| HiSpeed Plazmid Midi Kiti | Qiagen | 12643 | Midi hazırlık |
| pCIG2 plazmit | |||
| pGL3 BAR plazmit | |||
| Phusion HF DNA Polimeraz | New England BioLabs | M0530L | DNA polimeraz |
| ProFlex 3 x 32 kuyulu PCR Sistemi | Yaşam teknolojileri | Thermocycler | |
| pTK Renilla plazmid | |||
| QIAprep Spin Miniprep Kiti (250) | Qiagen | 27106 | Mini hazırlık |
| QIAquick Jel Ekstraksiyon Kiti (250) | Qiagen | 28706 | Jel saflaştırma |
| QIAquick PCR Arıtma Kiti (250) | Qiagen | 28106 | PCR saflaştırma |
| rCutSmart Tamponu | New England BioLabs | B6004S | |
| SacI-HF | New England BioLabs | R3156S | Kısıtlama enzimi |
| Sinerji HTX Çok Modlu Okuyucu | BioTek | Plaka okuyucu Gen5 yazılımı v3.08 (BioTek) | |
| T4 DNA Ligase | New England BioLabs | M0202L | Ligase |
| TAE Tamponu, Tris-Asetat-EDTA, 50x Çözelti, Elektroforez | Fisher Scientific | BP13324 | |
| Doku Kültürü Plakası 96 kuyu, Düz Tabanlı | Fisherbrand | FB012931 | |
| Thermo Fisher Scientific | UltraPure Etidyum Bromür Çözeltisi | ||
| XmaI | New England BioLabs | R0180S | Kısıtlama enzimi |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.