Name: quantification of the abundance and charging levels of transfer rnas in escherichia coli
Uploaded: 2017-08-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 34 s
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Die Autoren danken Marit Warrer für ausgezeichnete technische Unterstützung. Diese Arbeit wurde unterstützt durch die Danish Council für unabhängige Forschung | Naturwissenschaften [1323-00343B] und der dänischen National Research Foundation [DNRF120].

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	<li>Varshney, U., Lee, C. -. P., RajBhandary, U. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+analysis+of+aminoacylation+levels+of+tRNAs+in+vivo.+Application+to+studying+recognition+of+Escherichia+coli+initiator+tRNA+mutants+by+glutaminyl-tRNA+synthetase.">Direct analysis of aminoacylation levels of tRNAs in vivo. Application to studying recognition of Escherichia coli initiator tRNA mutants by glutaminyl-tRNA synthetase.</a> J Biol Chem. 266 (36), 24712-24718 (1991).</li><li>Sorensen, M. 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Implications for protein synthesis and translational fidelity during amino acid starvation in Escherichia coli.</a> J Mol Biol. 236 (2), 441-454 (1994).</li><li>Tian, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Curtailing+of+the+Stringent+Response+by+Toxin-Antitoxin+Module-Encoded+mRNases.">Rapid Curtailing of the Stringent Response by Toxin-Antitoxin Module-Encoded mRNases.</a> J Bacteriol. 198 (14), 1918-1926 (2016).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Dieses Protokoll beschreibt, wie Sie gleichzeitig messen Sie den Ladezustand des spezifischen E. Coli tRNAs und vergleichen Sie die relativen Pegel der tRNAs in verschiedenen Proben. Die kritischen Punkte des Protokolls sind 1) die Proben so zu behandeln, dass die zelluläre tRNA Ladestation Ebenen beibehalten werden, 2) tRNA Mengen so normalisieren, dass relative tRNA-Ebenen in verschiedenen Proben zuverlässig verglichen werden können, und (3) die sp zu gewährleisten, Ecificity der ausgewählten Sonden für ...

Im folgenden präsentieren wir eine Methode zur Quantifizierung der spezifische tRNAs und Messung ihrer Aufladung von Nordbeflecken Ebenen. Die Methode basiert auf einer Technik, die zuerst von Varshney Et Al. entwickelt 1. durch Ernten von Zellen in Säure Trichloressigsäure (TCA) und halten die Proben bei 0 ° C während die RNA-Reinigung, die Esterbindung zwischen der tRNA und der Aminosäure ist konservierte2,3,4. Aminoacylated tRNAs unterschieden werden von ihren Nonacylated Pendants durch Gelelektrophorese und Nordbeflecken, zurückzuführen auf eine verminderte Beweglichkeit der Aminoacylated tRNA im Gel, verursacht durch die kovalent gebundene Aminosäure-5. Darüber hinaus präsentieren wir ein Protokoll für die Normalisierung der tRNA Mengen durch Zugabe von Spike-in Zellen überexprimiert selten verwendete tRNASelC 4.
tRNAs sind einige der am häufigsten vorkommende Moleküle in der Bakterienzelle und ein entscheidender Teil der Übersetzungsmaschinerie. tRNAs binden Aminosäuren und übertragen Sie sie auf die Übersetzungen Ribosomen. Die Bindung der Aminosäuren an tRNAs (Aminoacylation oder beim Laden) wird durch Aminoacyl-tRNA-Synthetasen erleichtert. Die relative Häufigkeit der verschiedenen geladenen tRNAs ist wichtig für die Treue der Proteinsynthese, zu gewährleisten, weil Unterrepräsentierung der Cognate aufgeladen tRNA für ein bestimmtes Boten-RNA (mRNA) Codon erhöht die Wahrscheinlichkeit, die ein nahe verwandtes tRNA wird liefern Sie irrtümlich die Aminosäure an die wachsende Polypeptidkette am Ribosom6. Die Bedeutung der geladenen tRNA spiegelt sich in der umfangreichen Antwort der E. Coli Zelle zu einem starken Einbruch in der Ladestation ein tRNA; die strenge Antwort. Während die strenge Antwort ist die Synthese von tRNAs, ribosomalen RNAs und die meisten mRNAs zu Gunsten der Transkription von spezifischen mRNAs zugeordnete Aminosäure Biosynthese und Stress überleben gesenkt, und die Wachstumsrate der Zellen sinkt dramatisch7 . Darüber hinaus hat neuere Arbeiten von uns und anderen gezeigt, dass E. Coli aktiv verschlechtert sich den Großteil seiner tRNA als Reaktion auf die betont, die dass die Übersetzung4,8, begrenzen darauf hindeutet, dass die Anpassung der tRNA-Ebenen wichtig für den Umgang mit diesen Belastungen. So werden zuverlässige Messungen der tRNA Häufigkeiten und Ebenen laden ein wichtiges Instrument für bakterielle Stressreaktionen vollständig zu verstehen.
E. coli ist allgemein verwendet, um auszudrücken rekombinantes Protein und wegen der Unterschiede in Codon Usage zwischen den Arten, suboptimale Ausdruck ist ein Problem, oft vor9. Dies kann durch Expression von zusätzlichen tRNAs benötigt, um die rekombinante mRNA10übersetzen umgangen werden. Messungen der tRNA laden Ebenen in dieser Stämme könnte führen Problembehandlung und Optimierung der Proteinexpression.
Diese Methode ermöglicht auch die Erkennung von "mischarging"; ein tRNA-Molekül-Aminoacylated mit einer Aminosäure nicht verwandtes. Aminoacylation von verschiedenen Aminosäuren verursachen eine tRNA mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch Polyacrylamid-Gele1,11migrieren. In einigen Fällen kann die Methode auch verwendet werden, verschiedene Änderung Muster auf ansonsten identischen tRNAs3unterscheiden.
Ein etablierter biochemische Verfahren für die Untersuchung der tRNA Ebenen laden ist Oxidation periodate. Die Methode beruht auf der Beobachtung, dass Aminoacylated, die tRNA geschützt periodate Oxidation und ungeladenen tRNA nicht. Nach periodate Oxidationsbehandlung das Nachladen von der tRNA verwendet, um den Ladevorgang Ebenen der geernteten RNA zu schätzen. Jedoch hat das Nachladen von mehreren tRNAs gezeigt, wodurch einige Ungenauigkeiten12Behandlung betroffen zu sein. Die Methode hier vorgestellten Maßnahmen laden direkt vom gereinigten RNA, also ohne irgendwelche Vorurteile von chemischen oder enzymatischen Reaktionen. Eine Einschränkung dieser Methode ist, dass nur ein tRNA-Arten in einer Zeit, so dass zwar die gleichen Northern blot abgestreift und reprobed für mehrere tRNAs erkannt wird, ist zeitaufwendig und etwas mühsam, die Daten auf viele tRNAs zu sammeln.
Ein verlässlicher Weg der Normalisierung Proben miteinander ist vital in Studien, wo das Ziel ist, die relativen Pegel eines Moleküls über verschiedene Proben zu vergleichen. Hier stellen wir eine Normalisierung Verfahren für RNA, wo eine kleine aliquoten von E. Coli Zellen überexprimiert seltene tRNASelC als Spike-in der experimentellen Proben vor RNA Reinigung hinzugefügt wird. Diese Methode eignet sich nicht nur bei der tRNAs Prüfung aber für relative Quantifizierung aller Arten von RNA als der experimentelle Aufbau ist, die keine endogene RNA zu trauen kann auf die gleiche zelluläre Konzentration in den Proben präsentieren. Zum Beispiel ist das Niveau eines "Housekeeping" RNA-wie ribosomaler RNA oft verwendet, wie ein endogener Verweis auf die relativen Mengen von einem anderen RNS zwischen verschiedenen vergleichen13Proben. Aber dies ist von geringem Nutzen, wenn die zelluläre Konzentration der Referenz RNA zwischen Proben variiert, wie bei ribosomaler RNA der Fall sein kann, tritt Probenahme während einer Belastung Antwort15,16,17 oder Eintritt in die stationäre Phase17. Die Zugabe von Spike-in Zellen, die experimentellen Proben vor RNA-Reinigung bietet eine solide und genaue Möglichkeit der Normalisierung unabhängig von der Probenahme-Einrichtung. Eine weitere Möglichkeit der Standardisierung ist der Zusatz von einem oder mehreren Spike-in RNAs, die experimentellen Proben nach RNA-Reinigung. Diese Methode berücksichtigt jedoch nicht für irgendwelche Unterschiede in RNA Erholung zwischen Proben.
Mit E. Coli Zellen die Overexpress Referenz RNA als Spike-in Zellen (siehe Abbildung 1) in einem Experiment auf E. Coli hat den Nachteil, das es ergibt sich darüber hinaus einer kleinen Menge von exogenen E. Coli total RNA, die Proben. Wir korrigieren für diese Ergänzung durch die Analyse einer Probe nur Spike-in Zellen parallel zu den experimentellen Proben (siehe die Northern blot in Abbildung 2, Gasse mit der Bezeichnung "SelC"). Das Protokoll dargestellt ist entwickelt für E. Coli k-12 aber dürfte für die meisten Bakterienarten anwendbar sein.

<table><tbody><tr><td>Urea</td><td>Merck</td><td>57-13-6</td><td>Purity &gt;99%</td></tr><tr><td>Polyacrylamide</td><td>Serva</td><td>79-06-7</td><td></td></tr><tr><td>Bis (N,N&#039;-Methylene-bis-acrylamide)</td><td>BIO-RAD</td><td>161-0201</td><td></td></tr><tr><td>Trichloroacetic acid (TCA)</td><td>Sigma</td><td>76-03-9</td><td></td></tr><tr><td>Phenol</td><td>Merck</td><td>108-95-2</td><td></td></tr><tr><td>IPTG</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glucose</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodium Acetate</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tris</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hydrochloric acid</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodium Chloride</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaH2PO4</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodium Citrate</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>SDS</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Herring Sperm DNA</td><td>Sigma</td><td>100403-24-5</td><td></td></tr><tr><td>BSA</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polivinylpyrrolidone</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ficoll</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>P32 &amp;gamma;ATP</td><td>Perkin Elmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DNA oligos (probes)</td><td>TAG Copenhagen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hybond N&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt; membrane</td><td>GE Healthcare</td><td>RPN203B</td><td></td></tr><tr><td>Crosslinker</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Electroblotter</td><td>BIO-RAD</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Typhoon FLA 7000 Scanner</td><td>GE Healthcare</td><td>28955809</td><td></td></tr><tr><td>Spectrophotometer</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hydridization oven</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Geiger-M&amp;uuml;ller tube</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Phosphor imager screen</td><td>GE Healthcare</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hybridization tube</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Culture Flasks</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1.5 ml microcentrifuge tubes</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>20 ml centrifuge tubes</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Software&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ImageQuant</td><td>GE Healthcare</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

quantification of the abundance and charging levels of transfer rnas in escherichia coli

Transfer-RNA (tRNA) ist ein wesentlicher Bestandteil der translationalen Maschinen in jedem Organismus. tRNAs binden und Aminosäuren auf das übersetzen Ribosom übertragen. Die relativen Pegel der verschiedenen tRNAs und das Verhältnis der Aminoacylated tRNA, total tRNA, bekannt als den Ladezustand sind wichtige Faktoren bei der Bestimmung der Genauigkeit und Geschwindigkeit der Übersetzung. Daher sind die Fülle und Ladestation tRNAs wichtige Variablen zu messen, wenn Protein-Synthese, zum Beispiel unter verschiedenen Stressbedingungen zu studieren. Hier beschreiben wir eine Methode zur Ernte tRNA und direkte Messung der relativen Fülle und den absoluten Ladezustand des spezifischen tRNA-Arten in Escherichia coli. Die tRNA geerntet wird dergestalt, dass die labile Bindung zwischen der tRNA und der Aminosäure gewahrt bleibt. Die RNA wird dann Gelelektrophorese und Northern Blot, welche Ergebnisse bei Trennung von der geladenen und ungeladenen tRNAs unterzogen. Die Ebenen der spezifische tRNAs in verschiedenen Proben können durch die Zugabe von Spike-in Zellen für die Normalisierung verglichen werden. Vor der Reinigung von RNA fügen wir 5 % der E. Coli -Zellen, die die seltene tRNASelC zu jeder Probe zu stossen. Die Menge der tRNA-Arten von Interesse in einer Probe wird dann auf die Höhe der tRNASelC in der gleichen Probe normalisiert. Zugabe von Spike-in Zellen vor RNA-Reinigung hat den Vorteil gegenüber Zusatz von gereinigtem Spike-in RNAs, die es auch Unterschiede in der Zelle Lyse Effizienz zwischen Proben ausmacht.

Mithilfe des Verfahrens beschrieben hier, die Fülle und Aufladen der drei tRNAs in E. Coli k-12 vor und während der Aminosäure Hunger gemessen wurden.
Die Arginin-Auxotroph Stamm NF9154 (Thr Leu seinen ArgH Thi Mtl supE44) wurde zum mindestens zehn Generationen im MOPS minimaler Medium ergänzt mit 0,4 % Glycerin, 50 µg/mL Threonin, Leucin, Arginin und Histidin 5 µg/mL bei 37 ° C S...

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Quantification of the Abundance and Charging Levels of Transfer RNAs in Escherichia coli

Quantifizierung von der Fülle und Ebenen des Transfer-RNAs in Escherichia coli aufladen

Hier präsentieren wir Ihnen eine Methode zur Messung direkt Transfer-RNA laden Ebenen aus gereinigtem Escherichia coli RNA sowie eine Möglichkeit zum relativen Pegel der Transfer-RNA oder jede andere kurze RNA über verschiedene Proben, die basierend auf den Zusatz von Spike-im Vergleich Zellen mit dem Ausdruck eines Referenz-Gens.

Transfer RNA (tRNA) is an essential part of the translational machinery in any organism. tRNAs bind and transfer amino acids to the translating ribosome. ...

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Research

JoVE Journal

Biochemistry

Quantification of the Abundance and Charging Levels of Transfer RNAs in Escherichia coli

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Serie: Quantification of the Abundance and Charging Levels of Transfer RNAs in Escherichia coli

Protein-tRNA Agarose Gel Retardation Assays for the Analysis of the N6-threonylcarbamoyladenosine TcdA Function

We demonstrate methods for the expression and purification of tRNA(UUU) in Escherichia coli and the analysis by gel retardation assays of the binding of tRNA(UUU) to TcdA, an N6-threonylcarbamoyladenosine (t6A) dehydratase, which cyclizes the threonylcarbamoyl side chain attached to A37 in the anticodon stem loop (ASL) of tRNAs to cyclic t6A (ct6A). Transcription of the synthetic gene encoding tRNA(UUU) is induced in E. coli with 1 mM isopropyl &#946;-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) and the cells containing tRNA are harvested 24 h post-induction. The RNA fraction is purified using the acid phenol extraction method. Pure tRNA is obtained by a gel filtration chromatography that efficiently separates the small-sized tRNA molecules from larger intact or fragmented nucleic acids. To analyze TcdA binding to tRNA(UUU), TcdA is mixed with tRNA(UUU) and separated on a native agarose gel at 4 &#176;C. The free tRNA(UUU) migrates faster, while the TcdA-tRNA(UUU) complexes undergo a mobility retardation that can be observed upon staining of the gel. We demonstrate that TcdA is a tRNA(UUU)-binding enzyme. This gel retardation assay can be used to study TcdA mutants and the effects of additives and other proteins on binding.

Protein-tRNA Agarose Gel Retardation Assays for the Analysis of the N6-threonylcarbamoyladenosine TcdA Function

A protocol is presented for the production of tRNA(UUU) and the analysis of tRNA(UUU) in complex with the enzyme TcdA by agarose gel retardation assays.

Protein-tRNA-Agarose-Gel-Retardations-Assays für die Analyse der<em&gt; N.</em<sup&gt; 6</sup&gt; -threonylcarbamoyladenosin TcdA-Funktion

We demonstrate methods for the expression and purification of tRNA(UUU) in Escherichia coli and the analysis by gel retardation assays of the binding of ...

Forschung

Biochemie

Simultaneous DNA-RNA Extraction from Coastal Sediments and Quantification of 16S rRNA Genes and Transcripts by Real-time PCR

Real Time Polymerase Chain Reaction also known as quantitative PCR (q-PCR) is a widely used tool in microbial ecology to quantify gene abundances of taxonomic and functional groups in environmental samples. Used in combination with a reverse transcriptase reaction (RT-q-PCR), it can also be employed to quantify gene transcripts. q-PCR makes use of highly sensitive fluorescent detection chemistries that allow quantification of PCR amplicons during the exponential phase of the reaction. Therefore, the biases associated with &#39;end-point&#39; PCR detected in the plateau phase of the PCR reaction are avoided. A protocol to quantify bacterial 16S rRNA genes and transcripts from coastal sediments via real-time PCR is provided. First, a method for the co-extraction of DNA and RNA from coastal sediments, including the additional steps required for the preparation of DNA-free RNA, is outlined. Second, a step-by-step guide for the quantification of 16S rRNA genes and transcripts from the extracted nucleic acids via q-PCR and RT-q-PCR is outlined. This includes details for the construction of DNA and RNA standard curves. Key considerations for the use of RT-q-PCR assays in microbial ecology are included.

A protocol to quantify bacterial 16S rRNA genes and transcripts from coastal sediments via real-time PCR is provided. The methodology includes the co-extraction of DNA and RNA; preparation of DNA-free RNA; and 16S rRNA gene and transcript quantification via RT-q-PCR, including standard curve construction.

Gleichzeitige DNA-RNA-Extraktion aus Küstensedimenten und Quantifizierung von 16S rRNA-Gene und Transkripte von Real-time PCR

Real Time Polymerase Chain Reaction also known as quantitative PCR (q-PCR) is a widely used tool in microbial ecology to quantify gene abundances of ...

Umwelt

Real-time Analysis of Transcription Factor Binding, Transcription, Translation, and Turnover to Display Global Events During Cellular Activation

Upon activation, cells rapidly change their functional programs and, thereby, their gene expression profile. Massive changes in gene expression occur, for example, during cellular differentiation, morphogenesis, and functional stimulation (such as activation of immune cells), or after exposure to drugs and other factors from the local environment. Depending on the stimulus and cell type, these changes occur rapidly and at any possible level of gene regulation. Displaying all molecular processes of a responding cell to a certain type of stimulus/drug is one of the hardest tasks in molecular biology. Here, we describe a protocol that enables the simultaneous analysis of multiple layers of gene regulation. We compare, in particular, transcription factor binding (Chromatin-immunoprecipitation-sequencing (ChIP-seq)), de novo transcription (4-thiouridine-sequencing (4sU-seq)), mRNA processing, and turnover as well as translation (ribosome profiling). By combining these methods, it is possible to display a detailed and genome-wide course of action.
Sequencing newly transcribed RNA is especially recommended when analyzing rapidly adapting or changing systems, since this depicts the transcriptional activity of all genes during the time of 4sU exposure (irrespective of whether they are up- or downregulated). The combinatorial use of total RNA-seq and ribosome profiling additionally allows the calculation of RNA turnover and translation rates. Bioinformatic analysis of high-throughput sequencing results allows for many means for analysis and interpretation of the data. The generated data also enables tracking co-transcriptional and alternative splicing, just to mention a few possible outcomes.
The combined approach described here can be applied for different model organisms or cell types, including primary cells. Furthermore, we provide detailed protocols for each method used, including quality controls, and discuss potential problems and pitfalls.

This protocol describes the combinatorial use of ChIP-seq, 4sU-seq, total RNA-seq, and ribosome profiling for cell lines and primary cells. It enables tracking changes in transcription-factor binding, de novo transcription, RNA processing, turnover and translation over time, and displaying the overall course of events in activated and/or rapidly changing cells.

Echtzeit-Analyse des Transkriptionsfaktors verbindlich, Transkription, Übersetzung und Umsatz, globale Ereignisse während der zellulären Aktivierung anzuzeigen

Upon activation, cells rapidly change their functional programs and, thereby, their gene expression profile. Massive changes in gene expression occur, for ...

Genetik

Metabolic Labeling and Profiling of Transfer RNAs Using Macroarrays

Transfer RNAs (tRNA) are abundant short non-coding RNA species that are typically 76 to 90 nucleotides in length. tRNAs are directly responsible for protein synthesis by translating codons in mRNA into amino acid sequences. tRNAs were long considered as house-keeping molecules that lacked regulatory functions. However, a growing body of evidence indicates that cellular tRNA levels fluctuate in correspondence to varying conditions such as cell type, environment, and stress. The fluctuation of tRNA expression directly influences gene translation, favoring or repressing the expression of particular proteins. Ultimately comprehending the dynamic of protein synthesis requires the development of methods able to deliver high-quality tRNA profiles. The method that we present here is named SPOt, which stands for Streamlined Platform for Observing tRNA. SPOt consists of three steps starting with metabolic labeling of cell cultures with radioactive orthophosphate, followed by guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction of radioactive total RNAs and finally hybridization on in-house printed macroarrays. tRNA levels are estimated by quantifying the radioactivity intensities at each probe spot. In the protocol presented here we profile tRNAs in Mycobacterium smegmatis mc2155, a nonpathogenic bacterium often used as a model organism to study tuberculosis.

We describe an original transfer RNA analysis platform named SPOt (Streamlined Platform for Observing tRNA). SPOt simultaneously measures cellular levels of all tRNAs in biological samples, in only three steps, and in less than 24 hours.

Metabolische Etikettier- und Profilierung des Transfer-RNAs mit Macroarrays

Transfer RNAs (tRNA) are abundant short non-coding RNA species that are typically 76 to 90 nucleotides in length. tRNAs are directly responsible for ...

An Assay for Quantifying Protein-RNA Binding in Bacteria

In the initiation step of protein translation, the ribosome binds to the initiation region of the mRNA. Translation initiation can be blocked by binding of an RNA binding protein (RBP) to the initiation region of the mRNA, which interferes with ribosome binding. In the presented method, we utilize this blocking phenomenon to quantify the binding affinity of RBPs to their cognate and non-cognate binding sites. To do this, we insert a test binding site in the initiation region of a reporter mRNA and induce the expression of the test RBP. In the case of RBP-RNA binding, we observed a sigmoidal repression of the reporter expression as a function of RBP concentration. In the case of no-affinity or very low affinity between binding site and RBP, no significant repression was observed. The method is carried out in live bacterial cells, and does not require expensive or sophisticated machinery. It is useful for quantifying and comparing between the binding affinities of different RBPs that are functional in bacteria to a set of designed binding sites. This method may be inappropriate for binding sites with high structural complexity. This is due to the possibility of repression of ribosomal initiation by complex mRNA structure in the absence of RBP, which would result in lower basal reporter gene expression, and thus less-observable reporter repression upon RBP binding.

In this method, we quantify the binding affinity of RNA binding proteins (RBPs) to cognate and non-cognate binding sites using a simple, live, reporter assay in bacterial cells. The assay is based on repression of a reporter gene.

Ein Assay zur Quantifizierung der Protein-RNA-Bindung in Bakterien

In the initiation step of protein translation, the ribosome binds to the initiation region of the mRNA. Translation initiation can be blocked by binding ...

Analyse der tRNA-Dynamik mit AQRNA-seq

AQRNA-seq for Quantifying Small RNAs

AQRNA-seq provides a direct linear relationship between sequencing read counts and small RNA copy numbers in a biological sample, thus enabling accurate quantification of the pool of small RNAs. The AQRNA-seq library preparation procedure described here involves the use of custom-designed sequencing linkers and a step for reducing methylation RNA modifications that block reverse transcription processivity, which results in an increased yield of full-length cDNAs. In addition, a detailed implementation of the accompanying bioinformatics pipeline is presented. This demonstration of AQRNA-seq was conducted through a quantitative analysis of the 45 tRNAs in Mycobacterium bovis BCG harvested on 5 selected days across a 20-day time course of nutrient deprivation and 6 days of resuscitation. Ongoing efforts to improve the efficiency and rigor of AQRNA-seq will also be discussed here. This includes exploring methods to obviate gel purification for mitigating primer dimer issues after PCR amplification and to increase the proportion of full-length reads to enable more accurate read mapping. Future enhancements to AQRNA-seq will be focused on facilitating automation and high-throughput implementation of this technology for quantifying all small RNA species in cell and tissue samples from diverse organisms.

Autor im Rampenlicht: Die Rolle von AQRNA-seq bei der Kartierung kleiner RNAs und der Entschlüsselung von Protein-Translationsmechanismen

Absolute quantification RNA sequencing (AQRNA-seq) is a technology developed to quantify the landscape of all small RNAs in biological mixtures. Here, both the library preparation and data processing steps of AQRNA-seq are demonstrated, quantifying changes in the transfer RNA (tRNA) pool in Mycobacterium bovis BCG during starvation-induced dormancy.

AQRNA-seq zur Quantifizierung kleiner RNAs

AQRNA-seq provides a direct linear relationship between sequencing read counts and small RNA copy numbers in a biological sample, thus enabling accurate ...

RIBO-seq in Bacteria: a Sample Collection and Library Preparation Protocol for NGS Sequencing

The ribosome profiling technique (RIBO-seq) is currently the most effective tool for studying the process of protein synthesis in vivo. The advantage of this method, in comparison to other approaches, is its ability to monitor translation by precisely mapping the position and number of ribosomes on a mRNA transcript.
In this article, we describe the consecutive stages of sample collection and preparation for RIBO-seq method in bacteria, highlighting the details relevant to the planning and execution of the experiment.
Since the RIBO-seq relies on intact ribosomes and related mRNAs, the key step is rapid inhibition of translation and adequate disintegration of cells. Thus, we suggest filtration and flash-freezing in liquid nitrogen for cell harvesting with an optional pretreatment with chloramphenicol to arrest translation in bacteria. For the disintegration, we propose grinding frozen cells with mortar and pestle in the presence of aluminum oxide to mechanically disrupt the cell wall. In this protocol, sucrose cushion or a sucrose gradient ultracentrifugation for monosome purification is not required. Instead, mRNA separation using polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) followed by the ribosomal footprint excision (28-30 nt band) is applied and provides satisfactory results. This largely simplifies the method as well as reduces the time and equipment requirements for the procedure. For library preparation, we recommend using the commercially available small RNA kit for Illumina sequencing from New England Biolabs, following manufacturer&#39;s guidelines with some degree of optimization.
The resulting cDNA libraries present appropriate quantity and quality required for next generation sequencing (NGS). Sequencing of the libraries prepared according to the described protocol results in 2 to 10 mln uniquely mapped reads per sample providing sufficient data for comprehensive bioinformatic analysis. The protocol we present is quick and relatively easy and can be performed with standard laboratory equipment.

Here we describe the stages of sample collection and preparation for RIBO-seq in bacteria. Sequencing of the libraries prepared according to these guidelines results in sufficient data for comprehensive bioinformatic analysis. The protocol we present is simple, uses standard laboratory equipment and takes seven days from lysis to obtaining libraries.

RIBO-seq in Bakterien: ein Probensammlungs- und Bibliotheksvorbereitungsprotokoll für die NGS-Sequenzierung

The ribosome profiling technique (RIBO-seq) is currently the most effective tool for studying the process of protein synthesis in vivo. The advantage of ...

Genome-wide Analysis of Aminoacylation (Charging) Levels of tRNA Using Microarrays

tRNA aminoacylation, or charging, levels can rapidly change within a cell in response to the environment[1]. Changes in tRNA charging levels in both prokaryotic and eukaryotic cells lead to translational regulation which is a major cellular mechanism of stress response. Familiar examples are the stringent response in E. coli and the Gcn2 stress response pathway in yeast ([2-6]). Recent work in E. coli and S. cerevisiae have shown that tRNA charging patterns are highly dynamic and depends on the type of stress experienced by cells [1, 6, 7]. The highly dynamic, variable nature of tRNA charging makes it essential to determine changes in tRNA charging levels at the genomic scale, in order to fully elucidate cellular response to environmental variations. In this review we present a method for simultaneously measuring the relative charging levels of all tRNAs in S. cerevisiae . While the protocol presented here is for yeast, this protocol has been successfully applied for determining relative charging levels in a wide variety of organisms including E. coli and human cell cultures[7, 8].

Genome-wide Analysis of Aminoacylation Charging Levels of tRNA Using Microarrays

We describe a method for microarray analysis to determine relative aminoacylation levels of all tRNAs from S. cerivisiae.

Genomweite Analyse der Aminoacylierung (Charging) Ebenen der tRNA mittels Microarrays

tRNA aminoacylation, or charging, levels can rapidly change within a cell in response to the environment[1]. Changes in tRNA charging levels in both ...

Quantifizierung von der Fülle und Ebenen des Transfer-RNAs in Escherichia coli aufladen

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Protein-tRNA-Agarose-Gel-Retardations-Assays für die Analyse der

Gleichzeitige DNA-RNA-Extraktion aus Küstensedimenten und Quantifizierung von 16S rRNA-Gene und Transkripte von Real-time PCR

Echtzeit-Analyse des Transkriptionsfaktors verbindlich, Transkription, Übersetzung und Umsatz, globale Ereignisse während der zellulären Aktivierung anzuzeigen

Metabolische Etikettier- und Profilierung des Transfer-RNAs mit Macroarrays

Ein Assay zur Quantifizierung der Protein-RNA-Bindung in Bakterien

AQRNA-seq zur Quantifizierung kleiner RNAs

AQRNA-seq zur Quantifizierung kleiner RNAs

AQRNA-seq zur Quantifizierung kleiner RNAs

RIBO-seq in Bakterien: ein Probensammlungs- und Bibliotheksvorbereitungsprotokoll für die NGS-Sequenzierung

Genomweite Analyse der Aminoacylierung (Charging) Ebenen der tRNA mittels Microarrays