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この記事では、(a)核抽出物からのU1 snRNPの枯渇に関する実験的手順について説明し、それに伴うスプライシング活性の喪失について説明します。(b)ガレクチン-3-U1 snRNP粒子に結合したU1枯渇エキスにおけるスプライシング活性の再構成を抗ガレクチン-3抗体と共有結合した。
従来の枯渇再構成実験は、ガレクチン-3が核抽出物に必要なスプライシング因子であることを示している。この論文では、ガレクチン-3をスプライシング経路に組み込むメカニズムについて説明する。12%~32%のグリセロール勾配に対するHeLa細胞核抽出物の沈積は、ガレクチン-3およびU1 snRNPを含む内因性〜10S粒子に富んだ分画を生み出す。我々は、スプライシング活性の伴う損失を伴うU1 snRNPの核抽出物を枯渇させるプロトコルを記述する。U1枯渇した抽出物におけるスプライシング活性は、アガロースビーズに閉じ込められたガレクチン-3-U1 snRNP粒子と抗ガレクチン-3抗体と共価的に結合することによって再構成することができる。結果は、ガレクチン-3- U1 snRNP - mRNA前三元複合体がスプライシング反応の中間体および産物につながる機能的E複合体であり、ガレクチン-3がU1 snRNPとの関連を通じてスプライシング経路に入ることを示している。特定のスプライシング因子の枯渇した抽出物におけるスプライシング活性を再構成するためにビーズ上で親和性または免疫選択された複合体を使用するスキームは、一般的に他のシステムに適用され得る。
ほとんどの真核メッセンジャーRNA(mRNA)の生産は、プレmRNAスプライシング1と呼ばれる核プロセスにおけるイントロンの除去およびエキソンの結紮を伴う。RNA-タンパク質複合体(RRP)の2つのクラスは、プロミセソーム複合体を介して成熟mRNAにメッセンジャー前RNAの処理を指示します。1つのクラス、新生プレメッセンジャーRnPsは、異種核RNPタンパク質および他のRNA結合タンパク質の結合によって共同転写されて形成され、SRファミリーの一部のメンバーを含む、hnRNP complexes2を生じる。第2級はウラシルが豊富な小型核RnPs(U1、U2、U4、U5、およびU6 snRNAを有するU snRNPs)がU特異的およびコアタンパク質3,4に関連している。U snRNPsは、イントロンが切除され、エキソンが合わせて成熟したmRNPs5を生成するように、動的改造経路でメッセンジャー前のRnPsの特定の領域と秩序ある方法で相互作用する。これらの処理イベントには、多くの追加核タンパク質が関与する6。
ガレクチン-1(Gal1)およびガレクチン-3(Gal3)は、枯渇再構成研究で示されるように、スプライシング経路に必要な因子である2つのタンパク質である7,8。有能な核抽出物(NE)のスプライシングから両方のガレクチンを除去することは、初期の段階でスプライセソームアセンブリとスプライシング活性を廃止する。このような二重に枯渇したNEにガレクチンを加えて、両方の活動を復元します。Gal1およびGal3は、前mRNAの特異的免疫沈降法、中間体のスプライシング、およびGal1またはGal39のいずれかに対する抗血清による成熟mRNAによって証明される活性スプライセソームの成分である。重要なことに、Gal3は、抗Gal3抗sera10によるsnRNPsの沈殿によって示されるように、NEの外側のスプライシング経路に粒子を含む内因性U snRNAと関連する。最後に、HeLa細胞におけるGal3のサイレンシングは、多数の遺伝子11のスプライシングパターンを変化させる。
NEでは、プレフォームスプライセソソーム12を分解するためにインキュベートされ、snRNPは7Sから60S以上のグリセロール勾配で堆積する複数の複合体に見られる。グリセロール勾配分画は、スプライセソーム複合体および成分の分離のための一般的な技術であるが(例えば、参照13,14,15参照)、我々は抗体免疫沈降を用いて特定の画分を特徴付け、この方法を拡張した。10SのsnRNP沈積物は、Gal3と一緒にU1 snRNAのみを含む。10S分の免疫沈降は、Gal3またはU1 snRNPに特異的な抗セラを有するU1およびGal3の両方が、一部のU1 snRNPモノ粒子がGal310に結合していることを示す共沈殿する。U1 snRNPは、スプライセソームアセンブリ1,5においてmRNP前に結合する最初の複合体であるため、このステップは、Gal3がスプライシング経路に入り込む可能性のある部位を表す。これに基づき、ビーズを含む抗Gal3に結合した10S Gal3-U1 snRNPモノ粒子がU1 snRNP枯渇NEにスプライシング活性を回復し、Gal3がスプライオソーム経路16に採用される1つのメカニズムとしてこの複合体を確立することを示した。これは、スプライシング反応の特定の段階でスプライセソームを分離し、関連する因子17,18をカタログ化する試みとは対照的です。このような研究では、ある時点で特定の因子の存在が確認されるが、それらがロードされたメカニズムは確認されない。
我々は、NEの調製、スプライシング基質、スプライシング反応混合物の組立、およびプレmRNAスプライシング19におけるガレクチンの役割の文書における製品の分析について詳細に説明した。我々は、核抽出物の分画を用いて、Gal3-U1 snRNP複合体で濃縮された分画を得るための実験手順と、U1枯渇核抽出物中のスプライシング活性を再構成するための後者複合体の免疫選択について説明する。
図1:ビーズ上のGal3-U1 snRNP複合体によるU1 snRNPの枯渇した核抽出物におけるスプライシング活性の相補を示す模式図 (A)NEインバッファーC(NE(C)))は、プロテインA-セファローズビーズと共有結合したタンパク質A-セファローズビーズ(α1ビーズ)と結合した。非バインドの分数は U1 snRNP (U1ΔNE) の枯渇です。(B) NEインバッファーD(NE(D))は、超遠心化により12%~32%のグリセロール勾配に分画される。10S領域(画3〜5)に対応する画分は、抗Gal3抗体(αGal3ビーズ)と共有結合してビーズと組み合わされて混合される。ビーズに結合した材料には、Gal3-U1 snRNP モノ粒子が含まれています。(C)Part(B)のGal3-U1 snRNP複合体を、32P標識MINXプレmRNA基質を用いたスプライシングアッセイで第1部(A)からU1ΔNEと混合し、スプライシング反応の中間体および生成物をゲル電気泳動とオートラジオグラフィーで分析する。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
1. 一般的な手順に関する注意事項
バッファの名前 | 組成 |
ホレートバッファー | 0.2 Mホウ酸ナトリウム、pH 9 |
バッファC | 20 mM HEPES, pH 7.9, 25% (vol/vol) グリセロール, 0.42 M NaCl, 1.5 mM MgCl2, 0.2 mM EDTA, 0.5 mM フェニルメチルスルホニルフッ化物 (PMSF), 0.5 mM ジチオスレイトール (DT) |
バッファD | 10 mM HEPES, pH 7.9, 20% (vol/vol) グリセロール, 0.1 M KCl, 0.2 mM EDTA, 0.5 mM PMSF, 0.5 mM DTT |
60%D | 60% バッファ D および 40% H2O |
エタノールアミン | 0.2 Mエタノールアミン、pH 8 |
HEPES結合バッファー | 20 mM ヘペス、pH 7.9 |
ヘペス洗浄バッファー | 20 mM HEPES, pH 7.9, 0.5 M NaCl |
RNAローディングバッファー | 90% ホルムアミド、 20 mM EDTA, pH 8, 0.05% (w/v) ブロモフェノールブルー |
SDS-ページ・バッファー | 25 mM トリス、169 mMグリシン、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、pH 8.8 |
SDS サンプル・バッファー | 62.5 mM トリス、pH 6.8、2%SDS、10%グリセロール、5%2メルカプトエタノール、0.1%(w/v)ブロモフェノールブルー |
RNAゲル用TBEバッファー | 89 mM トリス、89 mM ホウ酸、2.5 mM EDTA、pH 8.3 |
TE バッファ | 10 mM トリス、pH 8、1 mM EDTA |
転送バッファ | 25 mM トリス、1.92 Mグリシン、20%メタノール、pH 8.3 |
T TBS バッファ | 10 mM トリス、0.5 M NaCl、0.05% トゥイーン 20、 pH 7.5 |
TX洗浄バッファー | 0.05% トリトン X-100 (TX) 60%D |
表1:バッファの名前と構成
2. U1 snRNP(U1 ΔNE)のNE枯渇の準備
3. 抗Gal3によるグリセロール勾配の10S分分の免疫沈降
4. スプライシング反応の組み立てと製品の分析
U1 snRNP(2.2.6からU1ΔNE)とGal3-U1 snRNP複合体を欠乏させた、抗Gal3(ステップ3.2.7)によりグリセロール勾配免疫沈降した10S領域から、スプライシング反応で混合した。この反応混合物には、U1 snRNA(図2A、レーン3)、ならびにU1特異的タンパク質、U1-70K(図2B、レーン3)が含まれていた。予想通り、抗Gal3はGal3を沈殿させた(
このレポートは、抗Gal3コーティングビーズに閉じ込められたGal3 - U1 snRNP複合体がmRNA前の基質に結合し、この三級複合体がU1 snRNP枯渇NEにスプライシング活性を回復させることができることを文書化する実験的詳細を提供します。.初期の免疫蛍光および細胞下分画研究は、Gal3とスプライシング機構の構成要素との関連の最初のヒントを提供した:スナンプとセリンとアルギニ?...
著者らは開示するものは何もない。
この研究は、国立科学財団グラントMCB-0092919とミシガン州立大学の壁内研究助成金09-CDFP-2001(RJPへ)、国立衛生研究所GM-38740とミシガンAgBioResearchプロジェクトMICL02455(JLWへ)によって支援されています。
スプライシングアッセイに使用されるMINXプレmRNA基質は、スーザン・ベルゲット博士(米国テキサス州ヒューストンのベイラー医科大学)からの親切な贈り物でした。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
anti-U1 snRNP | The Binding Site | Hu ENA-RNP #33471 | human autoimmune serum specific for U1 snRNP |
bottle top vacuum filter | Fisher Scientific | Corning 431153 (0.22 μm; PES 150 ml) | for filtering solutions containing Tris |
centrifuge | International Equipment Company | IEC Model PR-6 | for pelletting Sepharose beads in immunoprecipitation |
diethylpyrocarbonate (DEPC) | Sigma-Aldrich | 159220-5G | for treatment of water used in preparation of all solutions |
dimethylpimelimidate (DMP) | Sigma-Aldrich | 80490-5G | for cross-linking antibody to Sepharose beads |
electrophoresis cell | BioRad Laboratories, Inc | Mini-Protean II | for SDS-PAGE separation of proteins |
ethanolamine | Sigma-Aldrich | 411000-100ml | for blocking after the cross-linking reaction |
gel electrophoresis system | Hoefer, Inc | HSI SE 500 Series | for separating snRNAs by gel electrophoresis |
gel slab dryer | BioRad | Model 224 | for drying gel slabs for autoradiography |
Hybond ECL membrane | GE Healthcare | RPN3032D (0.2 μm; 30 cm x 3 m) | for immunoblotting of proteins on membrane |
microdialyzer (12 x 100 μl sample capacity) | Pierce | Microdialyzer System 100 | for exchanging the buffer of nuclear extract |
microdialyzer membranes (8K cutoff) | Pierce | 66310 | for exchanging the buffer of nuclear extract |
non-fat dry milk | Spartan Stores | Spartan Instant Non-fat Dry Milk | |
Protein A Sepharose CL-4B | Millipore-Sigma | GE 17-0780-01 | for coupling antibody to beads |
Proteinase K | Millipore-Sigma | P2308-5mg | for stopping the splicing reaction to isolate the RNAs |
RNasin | Promega | N2111 | for inhibiting ribonuclease activity |
rocker/rotator | Lab Industries, Inc | Labquake Shaker 400-110 | for mixing protein solutions in coupling reactions and in immunoprecipitation |
Safety-Solve | Research Products International Corp. | No. 111177 | scintillation counting cocktail for determination of radioactivity in splicing substrate |
scintillation counter | Beckman Instruments | LS6000SC | scintillation counter for determination of radioactivity |
speed vaccum concentrator | Savant | SVC 100H | for drying ethanol-precipitated RNA pellets |
Transphor electrophoresis unit | Hoefer, Inc | Hoefer TE Series Transphor | for protein transfer from SDS-PAGE to blotting membrane |
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