במבחנה מיפוי כימי של מבני DNA G-Quadruplex על ידי bis-3-chloropiperidines

Summary

Bis-3-chloropiperidines (B-CePs) הן בדיקות כימיות שימושיות לזיהוי ואפיון מבני G-quadruplex בתבניות DNA במבחנה. פרוטוקול זה מפרט את ההליך לביצוע תגובות חיטוט עם B-CePs ולפתרון תוצרי תגובה על ידי אלקטרופורזה של ג'ל פוליאקרילאמיד ברזולוציה גבוהה.

Abstract

G-quadruplexes (G4s) הם מבני DNA רלוונטיים ביולוגית, לא קנוניים, הממלאים תפקיד חשוב בביטוי גנים ובמחלות, ומייצגים מטרות טיפוליות משמעותיות. נדרשות שיטות נגישות לאפיון במבחנה של DNA בתוך רצפים פוטנציאליים יוצרי G-quadruplex (PQS). B-CePs הם סוג של סוכני אלקילציה שהוכחו כבדיקות כימיות שימושיות לחקר המבנה מסדר גבוה יותר של חומצות גרעין. מאמר זה מתאר בדיקת מיפוי כימית חדשה המנצלת את התגובתיות הספציפית של B-CePs עם N7 של גואנינים, ואחריה פיצול גדילים ישיר ב-Gs האלקילציה.

כלומר, כדי להבדיל בין קפלי G4 לבין צורות דנ"א פתוחות, אנו משתמשים ב-B-CeP 1 כדי לחקור את האפטמר קושר התרומבין (TBA), דנ"א של 15 מר המסוגל להניח את סידור G4. תגובה של גואנינים מגיבי B-CeP עם B-CeP 1 מניבה מוצרים שניתן לפתור על ידי אלקטרופורזה של ג'ל פוליאקרילאמיד ברזולוציה גבוהה (PAGE) ברמת נוקלאוטיד יחיד על ידי איתור צינורות אלקילציה בודדים ומחשוף גדילי DNA בגואנינים האלקילטים. מיפוי באמצעות B-CePs הוא כלי פשוט ורב-עוצמה לאפיון במבחנה של רצפי DNA יוצרי G-quadruplex, המאפשר מיקום מדויק של גואנינים המעורבים בהיווצרות G-tetrads.

Introduction

בנוסף לסליל הכפול הטיפוסי של ווטסון-קריק, חומצות גרעין יכולות לאמץ מבנים משניים שונים, כגון צורת G-quadruplex (G4) החלופית, בשל הרצפים העשירים בגואנין. מבנה G4 מבוסס על היווצרות טטרמרים מישוריים, הנקראים G-tetrads, שבהם ארבעה גואנינים מתקשרים באמצעות קשרי מימן Hoogsteen. G-tetrads מוערמים ומיוצבים עוד יותר על-ידי קטיונים חד-ערכיים המתואמים במרכז ליבת הגואנין (איור 1)¹.

איור 1: י....

Protocol

1. חומצת גרעין והכנת בדיקה כימית

1. חומצות גרעין
   הערה: אוליגונוקלאוטיד בשם "TBA" הוא רצף DNA של 15 מר 5'-GGT-TGG-TGT-GGT-TGG-3' המסומן בקצה 3' על ידי פלואורופור 5-carboxyfluorescein (FAM) כדי לאפשר הדמיה על הג'ל. האוליגונוקלאוטיד הבלתי מסומן "cTBA" הוא רצף הדנ"א המשלים שלו 5'-CCA-ACC-ACA-CCA-ACC-3'. TBA ו-cTBA משמשים להשגת שלושת המבנים השונים, כפי שמוצג בטבלה 1.
   1. קצוות אוטוקלאבה וצינורות 0.5 מ"ל על מנת להשיג כלים חד פעמיים סטריליים ולמנוע זיהום.
   2. הכן תמיסות מלאי המסיסות כל אוליגונוקלאוטיד במים טהורים במיוחד לריכוז סופי של 100 מיקרומטר. קבע את ריכוז האוליגונוקלאוטיד המדויק באמצעות ספקטרופוטומטר אולטרה סגול נרא....

תוצאות

איור 2 מראה תוצאה מייצגת של בדיקת מיפוי כימי שבוצעה, כפי שמתואר בפרוטוקול עם B-CeP 1 על אוליגונוקלאוטיד TBA המקופל בשלושה מבנים שונים. סידור G-quadruplex של TBA (G4-TBA) התקבל על ידי קיפול האוליגונוקלאוטיד ב-BPE ובנוכחות קטיון K⁺, בעוד שהצורה החד-גדילית של אותו רצף TBA (ssTBA) קופלה בהיעדר א?.......

Discussion

G-quadruplexes הם מבנים משניים של חומצות גרעין המתקפלים בדרך כלל בתוך רצפי DNA עשירים בגואנין, והם מטרות מחקר משמעותיות בגלל הקשר שלהם עם בקרה גנטית ומחלות. מיפוי כימי על ידי B-CePs הוא פרוטוקול שימושי לאפיון DNA G4s, אשר יכול לשמש לזיהוי בסיסי גואנין המעורבים בהיווצרות G-tetrads בתנאי מלח פיזיולוגיים.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acrylamide/bis-acrylamide solution 40%	Applichem	A3658	R45-46-20/21-25-36/38-43-48/23/ 24/25-62
Ammonium per-sulfate (APS)	Sigma Aldrich	A7460
Analytical balance	Mettler Toledo
Autoclave	pbi international
Boric acid	Sigma Aldrich	B0252
Bromophenol blue Brilliant blue R	Sigma Aldrich	B0149
di-Sodium hydrogen phosphate dodecahydrate	Fluka	71649
DMSO	Sigma Aldrich	276855
DNA oligonucleotides	Integrated DNA Technologies	synthesis of custom sequences
EDTA disodium	Sigma Aldrich	E5134
Formamide	Fluka	40248	H351-360D-373
Gel imager	GE Healtcare	STORM B40
Glycerol	Sigma Aldrich	G5516
Micro tubes 0.5 mL	Sarstedt	72.704
Potassium Chloride	Sigma Aldrich	P9541
Sequencing apparatus	Biometra	Model S2
Silanization solution I	Fluka	85126	H225, 314, 318, 336, 304, 400, 410
Sodium phosphate monobasic	Carlo Erba	480086
Speedvac concentrator	Thermo Scientific	Savant DNA 120
TEMED	Fluka	87689	R11-21/22-23-34
Tris-HCl	MERCK	1.08387.2500
Urea	Sigma Aldrich	51456
UV-Vis spectrophotometer	Thermo Scientific	Nanodrop 1000