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어렸을때 peptidyl - tRNAs를 포함하는 리보솜의 생화 학적 분석에 대한 주요 장애가 동일한 샘플의 다른 변이의 존재를했습니다, 분석되는 특정 mRNA 순서의 번역에 참여하지 리보솜. 우리는, 독점적으로, 관심의 초기 peptidyl - tRNA를 포함하는 변이를 정화하는 간단한 방법을 개발했습니다.
최근 구조적 및 생화 학적 연구는 항생제에 의해 단백질 합성을 억제하는 동안과 초기 polypeptide 합성하는 동안 ribosome에서 발생하는 분자 이벤트의 많은 자세한 있습니다. 이러한 항생제, 그리고 대부분 peptidyl - tRNAs의 형태로 규제 초기 polypeptides의 일부는, 펩티드 결합 형성 또는 번역 종료 1-7 중 하나를 억제. 이러한 억제 이벤트는 ribosome의 움직임을 막을 수 현상 "translational 체포"를 칭했다. 항생제 또는 초기 polypeptide에 의해 유도 번역 체포 등 세포 성장, 항생제 저항, 단백질 translocation과 세포 신진 대사를 8-13와 같은 다양한 세포 기능에 관련된 유전자의 표현을 규제하기 위해 표시되었습니다. 우리가 모든 생물의 번역에 ribosome의 완전한 역할을 이해할 수있다면 항생제와 규제 초기 polypeptides가 ribosome 기능을 변경하는 방법에 대한 지식이 필수적입니다.
여기, 우리는 독점적으로, 정화 분석, 이러한 변이는 특정 mRNA를 번역하고 특정 peptidyl - tRNA 14 포함하는 데 사용할 수있는 간단한 방법을 설명합니다. 이 절차는 비오틴 - 표시 mRNA에 리보솜의 번역 바운드 선택적 분리에 따라 달라집니다. 이러한 translational 단지는 streptavidin 상자 성체의 비즈 (SMB)과 자기장 (MF)를 사용하여 같은 혼합물의 다른 변이에서 구분됩니다. 비오틴 - 표시 mRNAs는 T7 transcriptional 발기인을 포함 템플릿 PCR 생성된 DNA 조각으로 사용하는 실행에서 전사 assays에 의해 합성됩니다. T7 RNA 효소는 비오틴 - UTP에서 비오틴 - 16 - 지금 뭐를 통합, 우리의 조건 하에서 약 10 비오틴 - 16 - 지금 뭐 분자는 25 % 지금 뭐 내용과 600 NT의 mRNA에 통합됩니다. 이러한 비오틴 - 표시 mRNAs은 다음 고립, 그리고 릴리스 계수 2 (RF2)로 수행 체외 번역 assays에 사용됩니다 - 고갈 야생 입력하거나 돌연변이 변이를 포함하는 대장균의 변종에서 얻은 세포없이 추출합니다. 비오틴 - 표시 mRNA 시퀀스를 번역 변이로 인해 정상적으로 종료 번역을 수행 RF2 단백질의 부재로, 정지 코돈 지역에서 지연됩니다. 새로 합성 peptidyl - tRNA를 포함하는 지연 변이는 고립과 SMB 및 MF를 사용하여 번역 반응에서 제거됩니다. 이 구슬은 비오틴 함유 메시지를 바인딩합니다.
절연, translational 단지는 야생 입력하거나 돌연변이 ribosomal 구성 요소 또는 peptidyl - tRNA 시퀀스뿐만 아니라, 항생제 또는 다른 분자 요인 1,14-16와 ribosome 상호 작용을 결정의 구조와 기능 기능을 분석하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 격리 ribosome 단지의 기능을 확인하려면, peptidyl - transferase assays은 항생제 puromycin 1의 면전에서 수행할 수 있습니다. translational 단지의 구조적 변화를 연구하기 위해, 잘 설립 절차는 특정 아미노산 14 및 / 또는 II) 알킬화 보호 assays 1,14,17 일) 등 전 같은 crosslinking을 사용할 수 있습니다.
1. 휴대폰 무료 추출 준비합니다.
2. RF2의 열화 휴대폰 무료 추출물 준비.
3. DNA 템플릿의 준비.
4. 비오틴 라벨 mRNA의 준비.
5. Peptidyl - tRNA를 포함 번역 리보솜의 분리.
6. Peptidyl - tRNA를 포함하는 절연 변이 분석.
peptidyl - tRNA에 대한
ribosomal RNA에 대한
7. 대표 결과 :
그림 2에 설명된 절차를 사용하여 격리 번역 리보솜의 품질과 기능을 평가 분석의 일련의 결과를 보여줍니다. polyacrylamide의 젤에서 해결된 독특한 밴드의 관찰은 SMB (그림 2A)에 연결된 비오틴 - 표시 mRNAs에 바운드 polypeptides의 존재를 나타냅니다. 이 프로 시저를 사용하여 ribosomal RNAS의 정화는 물론, 이러한 비오틴 - 표시 mRNAs에 바운드 (그림 2B) 변이의 존재를 설정합니다. puromycin의 추가, ribosome의 peptidyl - transferase 활동을 유도 항생제, 초기 peptidyl - tRNAs 1 절단을 초래합니다. 이것은 (그림 2C) polyacrylamide의 젤에 분리된 polypeptide의 마이 그 레이션 패턴의 변화로 관찰됩니다. 함께, 이러한 데이터는 SMB에 연결된 비오틴 - 표시 mRNAs은 peptidyl - tRNAs와 기능 변이를 포함하는 것으로 나타났습니다.
특정 peptidyl - tRNAs를 포함하는 번역 리보솜의 고립은 ribosome 기능 (그림 3A)에 peptidyl - tRNAs, 항생제 및 기타 분자의 효과 연구를 허용하고, ribosome 구조 (그림 3B). 예제에서 여기 항생제 sparsomycin을 제시하고 아미노산 트립토판 (TRP)는 격리 리보솜 (그림 3A)에 RF2하여 초기 tnaC - tRNA peptidyl - tRNA 유도의 가수 분해 절단을 억제. ribosome과 sparsomycin 또는 TRP의 상호 작용은 또한 번역 ribosome (그림 3B)의 23S rRNA를 구성 일부 세포핵의 구조적 변화를 유도. 요약에서 프로 시저를 사용하여 얻은 생물 학적 물질은 다양한 분자 요소와의 상호 작용에 따라 ribosome 기능의 억제에 관련된 구조적 연락처 추가 지식을 얻기에 유용하다 여기에서 설명한.
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그림 2. 절연 단지의 구조 및 기능 분석합니다. A) 시험 관내의 변환 반응이 함께 수행했다 [(바이오) 지금 뭐] tnaC 유전자의 시작 코돈이 정지 코돈으로 대체어진 mRNAs. 최종 제품으로 그림 1에 표시됩니다, streptavidin 비즈를 사용하여 격리되었습니다. 반응 제품 및 절연 분자는 다음의 polyacrylamide 젤 전기 영동에 의해 분석되었다. tnaC - tRNA와 tnaC 펩타이드 밴드가 표시됩니다. B) 총 RNA는 페놀 추출 절차를 사용하여 지연 단지에서 고립되었다. 각각의 분리된 RNA는 아가로 오스 젤에 전기 영동에 의해 해결되었습니다. Ribosomal RNAS (rRNAs)가 표시됩니다. C) tnaC - tRNAs을 포함한 절연 단지가와 (+)없이 incubated했다 (-) 10 분 상온에서 0.02 MM puromycin (Puro). tnaC의 펩타이드는 [35S] - 메티오닌 (A) 또는 [3H] - 프롤린 (B)를 사용하여 번역하는 동안 표시되었습니다.
그림 3. 항생제 sparsomycin 또는 아미노산 트립토판에 바인딩된 tnaC - tRNA를 포함하는 리보솜의 구조 및 기능 분석합니다. A) tnaC - tRNAs을 포함한 절연 단지가와 (+) 또는 (없이 incubated 있었다 -) sparsomycin (스파) 또는 5 분 실온에서 트립토판 (TRP). 나중에 혼합은 RF2와 혼합하여 37 ° C 20 분 incubated되었습니다. B) 23S rRNA의 methylation의 변화 분석 ribosome 내에서 바인딩 분자에 의해 유도. 절연 단지가와 (+)없이 사전 incubated했다 (-) 37시 5 분 2 MM TRP 또는 스파 ° C. 그런 다음, 알킬화 대리인, 디메틸 황산은 추가되고 혼합물은 추가 20 분 실온에서 incubated했다. 총 RNA가 추출되었고 뇌관 확장 assays은 [32P] 수정된 뉴클레오 티드에서 하류 100 세포핵을 간격 아르 23S rRNA의 세포핵을 보완 - 표시 oligodeoxynucleotide 함께 수행했다. 확장 assays의 최종 제품은 polyacrylamide의 젤에 전기 영동에 의해 해결되었다. TRP이나 스파의 존재에 의해 영향을 23S rRNA의 세포핵이 표시됩니다.
이 보고서에 설명되어있는이 격리 절차는 매우 재현할 수 있습니다. 불행하게도, 같은 번역된 시퀀스에서 생산되는 짧은 peptidyl - tRNAs의 존재는 편리하게 피할 수없는, 그러한 peptidyl - tRNAs는 총 절연 재료 (그림 2C)의 15~20%에 해당 있습니다. 비오틴 - 분류 mRNA의 높은 농도를 사용되었거나 사용되는 셀 무료 추출이 된 경우 또는 여러 번 다시 사용되었을 때 이러한 오염 물질은 농도가 증가 수 있습니다. 따라서 체외 번역 반응의 구성 요소의 품질과 농도를 제어하는 것은 매우 중요하다. 또는, 상업 높은 효율 셀 무료 추출이 동일한 목적 (퓨어 시스템) 18 사용할 수 있습니다 재구성.
이 방법을 사용, 비오틴 - 16 - 지금 뭐은 무작위로 대상 mRNA의 길이를 따라 통합됩니다. 유리딘의 책자를 포함한 일부 ORFs이 자신의 번역에 영향을 미치는 그들의 시퀀스에서 염기 수정 포함 할 수도있는 가능성이있다. biotin-16-UTP/UTP의 가변 상대적 농도가 가장 효율적인 번역을 얻기 위해서는 mRNA의 합성하는 동안 테스트해야합니다. 비오틴 라벨의 대체 방법은 mRNAs의 5' 엔드, 가장 안정적인 종료를 대상으로, 사용할 수 있습니다. (I) 비오틴은 3' - NH2ATP (3' - 아미노, 3' - deoxyadenosine 삼인산) 및 T4 RNA ligase 19을 사용하여 mRNA의 5' 엔드에 첨부하실 수 있습니다. (2) 5' 엔드 비오틴 - 표시 oligonucleotide는뿐만 아니라 20 T4 RNA ligase의를 사용하여 mRNA의 5' 엔드에 첨부하실 수 있습니다. (3) mRNA의 5' - 끝에있는 상호 보완적인 순서에 해당하는 3' 엔드 비오틴 - 표시 oligodeoxynucleotides도 번역 단지를 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 비오틴 표시 oligodeoxynucleotides는 격리하기 전에 SMB에 연결된 수 있습니다. 나중에 SMB들은 상호 보완적인 mRNA 시퀀스와 상호 작용을 허용하도록 번역 반응 혼합물과 혼합 수 비오틴 - 표시 oligodeoxynucleotides에 첨부. 분리 후, 하이브리드 RNA - DNA 영역 -과 지역 비오틴 - 표시 oligodeoxynucleotide와 mRNA 순서 사이 hybridizing - RNAse H를 사용하여 저하 될 수 streptavidin 비즈에서 지연 단지 분리. 이 대체 방법은 단지 더 높은 해상도의 방법을 사용 향후 구조적 분석에 사용된 수 있도록 수 있습니다.
LRC - V. 박사 Adriel D. 존슨, 그의 최우선 항상 학생들의 교육을했습니다 훌륭한 교수의 기억이 논문을 바치고하고자합니다. 우리는 Adriel 당신이 그리워요. 우리는이 연구에서 설명하는 실험을 수행하는 그녀의 도움을 재클린 모레노에게 감사하고 있습니다. 이 연구는 국립 과학 재단 (National Science Foundation), MCB - 0615390에서 CY에 제공하는 보조금에 의해 지원하고, LRC - V로 제공 시작 기금에 의해.했습니다 헌츠빌에 위치한 앨라배마 대학에서.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
Tris base | Sigma | 252859 | ||
Magnesium acetate | Fluka | 63049 | ||
Potassium glutamate | Sigma | G1501 | ||
Ammonium acetate | Fluka | 09688 | ||
PMSF | Sigma | P7626 | ||
Protein A sepharose 4B slurry beads | Sigma | P9424 | ||
Leupeptin inhibitor | Sigma | L9783 | ||
Taq-DNA polymerase | Stratagene | 201223 | ||
T7 Maxiprep kit | Promega | P1300 | ||
SMB | Promega | Z5482 | ||
Biotin-16-UTP | Roche | 1388908 | ||
ATP | Sigma | A7699 | ||
GTP | Sigma | G8877 | ||
PEP | Sigma | P7002 | ||
PK | Sigma | P7768 | ||
Polyethylenglycol 8000 | Fluka | 81268 | ||
Folinic acid | Fluka | 47612 | ||
Spermidine | Fluka | 85558 | ||
tRNA from E. coli | Sigma | R1753 | ||
DEPC | Sigma | D5758 | ||
Tricine | Sigma | T5816 | ||
L-amino acids | Sigma | LAA21 | ||
DTT | Fluka | 43815 | ||
magnetic separation stands | Promega | Z5342 |
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