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Method Article
Este protocolo descreve um ensaio de repórter minigene para monitorar o impacto de mutações de 5'-splices no splicing e desenvolve snRNA supressor U1 para o resgate da inibição de emenda induzida por mutação. As construções de snRNA do repórter e supressor U1 são expressas em células HeLa, e o splicing é analisado por extensão de primer ou RT-PCR.
Durante a expressão genética, o passo vital da emenda pré-mRNA envolve o reconhecimento preciso de locais de emenda e a montagem eficiente de complexos emendas omais para unir exons e remover introns antes da exportação citoplasmática do mRNA maduro. A eficiência do splicing pode ser alterada pela presença de mutações em locais de emenda, pela influência de fatores de emenda trans-ação ou pela atividade terapêutica. Aqui, descrevemos o protocolo para um ensaio celular que pode ser aplicado para monitorar a eficiência de emenda de qualquer exon dado. O ensaio usa um plasmídeo adaptável codificado 3-exon/2-intron minigene reporter, que pode ser expresso em células de mamíferos por transfecção transitória. Após a transfecção, o RNA celular total é isolado, e a eficiência do splicing de exon no mRNA repórter é determinada por extensão de primer ou reação em cadeia de transcriptase-polimerase reversa semi-quantitativa (RT-PCR). Descrevemos como o impacto das mutações associadas à doença de 5′ podem ser determinados introduzindo-as no repórter; e como a supressão dessas mutações pode ser alcançada por co-transfecção com u1 pequeno RNA nuclear (snRNA) construir carregando mutações compensatórias em sua região de 5′ que baseiam-se com os 5'-splices em junções exon-intron em pré-mRNAs. Assim, o repórter pode ser usado para o desenho de partículas U1 terapêuticas para melhorar o reconhecimento de locais de emenda mutantes de 5′. A inserção de sites regulatórios de ação cis, como emendar melhorador ou sequências silenciadores, no repórter também pode ser usada para examinar o papel do U1 snRNP na regulação mediada por um fator alternativo específico de emenda. Finalmente, as células expressas por repórteres podem ser incubadas com pequenas moléculas para determinar o efeito de potenciais terapêuticas na emenda pré-mRNA constitutiva ou em exons que carregam locais de emenda mutantes de 5′. No geral, o ensaio do repórter pode ser aplicado para monitorar a eficiência do splicing em uma variedade de condições para estudar mecanismos fundamentais de emenda e doenças associadas à emenda.
O emenda pré-mRNA é uma etapa essencial de processamento que remove introns não codificantes e ligantes precisamente exons de codificação para formar mRNA maduro. Reconhecimento de sequências de consenso em junções exon-intron, referidas como local de 5'-emendas e 3'-splices, por componentes do maquinário de emenda inicia o processo de emenda. A pequena ribonucleoproteína nuclear U1 (snRNP) reconhece o local de 5'-splice por emparelhamento base do SnRNA U1 com o pré-mRNA1. Mutações geneticamente herdadas que alteram sequências de 5'emendas estão associadas a muitas doenças2,3. Prevê-se que a perda da base de snRNA U1 com os sites mutantes de 5'-emendas causa emenda aberrante, o que pode comprometer a tradução da transcrição afetada. Uma abordagem terapêutica potencial para corrigir os defeitos de emenda envolve a supressão de mutações por snRNA U1 modificado carregando alterações de nucleotídeos compensatórios em sua região de 5′que baseiam-se com o local de 5'-splice. Tais SnRNAs modificadas, também referidas como exon específicas U1 snRNAs, têm sido consideradas eficazes na reversão de defeitos de emenda, resultando em aumento da expressão proteica do mRNA4, 5,6,7,8 resgatados.
Aqui, descrevemos o ensaio de complementação do U1 snRNP, um ensaio de emenda celular baseado em repórter que permite a avaliação do efeito das mutações de 5's na emenda de um exon e também pode ser usado para o desenvolvimento de SnRNAs U1 modificadas para permitir o resgate da inclusão exon. Também fornecemos protocolos para monitoramento das transcrições de repórteres emendadas por extensão primer e RT-PCR, e para determinar a expressão de SNRNAs U1 modificadas por extensão primer e RT-qPCR.
1. Reagentes e tampões
NOTA: Toda a esterilização utilizando filtros de vácuo deve ser realizada com membrana de 0,2 μm de polietroéfone (PES) em um armário de biossegurança.
2. Cotransfecção de células HeLa com o repórter e plasmídeos de snRNA U1
NOTA: A transfecção das células hela devem ser realizadas em condições estéreis em um gabinete de segurança biológica. A superfície externa de todos os materiais deve ser pulverizada com 70% de etanol antes de ser introduzida no gabinete de segurança biológica.
3. Rotulagem 32P de oligonucleotídeos
NOTA: As etapas que envolvem o uso de oligonucleotídeos 32P-ATP e 32P devem ser realizadas atrás de um escudo acrílico por indivíduos treinados com aprovação de entidades institucionais autorizadas. O protocolo descrito abaixo pode ser usado para rotulagem de oligonucleotídeos, Dup3r e U17-26-R, e marcadores para ureia-PAGE. Recomenda-se o uso de água tratada DEPC para a ressuspensão de oligonucleotídeos e contas de exclusão de tamanho.
4. Análise das transcrições de repórteres emendadas por extensão de primer
NOTA: Recomenda-se limpar superfícies e equipamentos com um reagente de inativação RNase antes de usar.
5. Análise das transcrições de repórteres emendadas por RT-PCR fluorescente
NOTA: A análise RT-PCR descrita abaixo utiliza hexamers aleatórios para síntese de CDNA e uma combinação de oligonucleotídeos Dup3r não rotulados e Cy5 para amplificação pcr dos produtos emendados.
6. Análise da variante U1 expressão snRNA por extensão de primer
7. Análise da variante U1 expressão snRNA por RT-qPCR
8. Configuração e execução de géis Urea-PAGE
NOTA: A montagem das placas de vidro e o aparelho de funcionamento do gel devem ser executados de acordo com as instruções do fabricante. O fundição do gel de 10% de ureia-PAGE pode ser realizado de acordo com um protocolo descrito anteriormente por Summer et al.10. As etapas que envolvem a preparação de marcadores e amostras, e de corrida e visualização de géis são descritas abaixo. Opcionalmente, para evitar que o gel grude em placas de vidro, a superfície interna pode ser revestida com solução de silicone adicionando 1 mL da solução sobre a superfície e se espalhando uniformemente por toda a superfície com tecido. Uma vez secas, as placas devem ser lavadas com água deionizada e secas novamente.
ATENÇÃO: A crilamida não despolumerizada é neurotóxica e deve ser tratada com proteções recomendadas na ficha técnica de segurança do material.
O repórter dup51, um minigene de três exon-dois intron, foi derivado do gene humano β-globina e foi descrito anteriormente (Figura 1A)11,12 . Criamos um repórter mutante, Dup51p, introduzindo mutações associadas à síndrome de Usher de 5'-splices que ocorrem no exon 3 do gene protocadherin 15 (PCDH15). A sequência do local de 5'-splice na junção exon 2-intron 2 foi alterada de CAG/GUUGGUAUC ...
O ensaio pode ser adaptado para análise de emendas em linhas celulares diferentes de HeLa, no entanto, fatores que afetam a eficiência da transfecção, como a confluência celular e a quantidade de DNA podem precisar ser otimizados. A proporção de construção repórter para U1 é outro parâmetro crítico que pode precisar ser determinado dependendo dos níveis de expressão observados em outros tipos de células. A qualidade do RNA extraído é fundamental para a análise de emendas; portanto, o uso de água sem R...
Os autores não têm nada a revelar.
Este trabalho foi apoiado por fundos para s.S. dos Institutos Nacionais de Saúde (R21CA170786 e R01GM127464) e para a American Cancer Society (o Institutional Research Grant 74-001-34-IRG) e para S.S. e W.M. do Valley Research Partnership Program (P1-4009 e VRP77). O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente as opiniões oficiais dos Institutos Nacionais de Saúde.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagent Grade Deionized Water | ThermoFisher Scientific | 23-751628 | |
Diethyl pyrocarbonate (DEPC) | Sigma-Aldrich | D5758-25ML | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) powder packet | Gibco | 12100-046 | |
Sodium Bicarbonate | ThermoFisher Scientific | S233-500 | |
Fetal Bovine Serum (FBS), Australian Source, Heat Inactivated | Omega Scientific | FB-22 | |
Penicillin-Streptomycin (P/S) | Sigma-Aldrich | P4458-100ML | |
Sodium Hydroxide, Standard Solution 1.0N | Sigma-Aldrich | S2567-16A | |
Hydrochloric Acid, Certified ACS Plus, 36.5 to 38.0% | ThermoFisher Scientific | A144-500 | |
Disposable PES Bottle Top Filters | ThermoFisher Scientific | FB12566510 | |
EDTA Disodium Salt Dihydrate | Amresco | 0105-2.5KG | |
2.5% Trypsin (10x), no phenol red | ThermoFisher Scientific | 15090046 | |
Sodium Chloride | Fisher Bioreagent | BP358-212 | |
Potassium Chloride | Fisher Bioreagent | BP366-1 | |
Disodium Hydrogen Phosphate Heptahydrate | Fisher Bioreagent | BP332-1 | |
Potassium Dihydrogen Phosphate | Fisher Bioreagent | BP362-1 | |
Transfection medium - Opti-MEM™ I Reduced Serum Medium, no phenol red | ThermoFisher Scientific | 11058021 | |
Transfection Reagent - Lipofectamine™ 2000 | ThermoFisher Scientific | 13778150 | |
TRIzol™ Reagent | ThermoFisher Scientific | 15596018 | |
Chloroform (Approx. 0.75% Ethanol as Preservative/Molecular Biology) | ThermoFisher Scientific | BP1145-1 | |
Ethanol, Absolute (200 Proof), Molecular Biology Grade, Fisher BioReagents | ThermoFisher Scientific | BP2818-4 | |
Isopropanol, Molecular Biology Grade, Fisher BioReagents | ThermoFisher Scientific | BP2618-212 | |
Glycogen (5 mg/ml) | ThermoFisher Scientific | AM9510 | |
Direct-zol RNA Miniprep Kit | Zymo Research | R2052 | |
ATP, [γ-32P]- 6000Ci/mmol 150mCi/ml Lead, 1 mCi | PerkinElmer | NEG035C001MC | |
T4 Polynucleotide Kinase | New England Biolabs | M0201L | |
Size exclusion beands - Sephadex® G-25 | Sigma-Aldrich | G2580-10G | |
Size exclusion mini columns | USA Scientific | 1415-0600 | |
pBR322 DNA-MspI Digest | New England Biolabs | N3032S | |
Low Molecular Weight Marker, 10-100 nt | Affymetrix | 76410 100 UL | |
Rnase inactivating reagents - RNaseZAP™ | Sigma-Aldrich | R2020-250ML | |
dNTP Mix (10 mM ea) | ThermoFisher Scientific | 18427013 | |
RNaseOUT™ Recombinant Ribonuclease Inhibitor | ThermoFisher Scientific | 10777019 | |
Reverse Transcriptase - M-MLV Reverse Transcriptase | ThermoFisher Scientific | 28025013 | used for primer extension |
Taq DNA Polymerase | ThermoFisher Scientific | 10342020 | |
Random Hexamers (50 µM) | ThermoFisher Scientific | N8080127 | |
Real time PCR mix - SYBR™ Select Master Mix | ThermoFisher Scientific | 4472903 | |
SuperScript™ III Reverse Transcriptase | ThermoFisher Scientific | 18080093 | used for cDNA preparation |
Dithiothreitol (DTT) | ThermoFisher Scientific | 18080093 | |
5X First-Strand Buffer | ThermoFisher Scientific | 18080093 | |
Formamide (≥99.5%) | ThermoFisher Scientific | BP228-100 | Review Material Safety Data Sheets |
Bromophenol Blue sodium salt | Sigma-Aldrich | 114405-5G | |
Xylene Cyanol FF | Sigma-Aldrich | 2650-17-1 | |
Tris Base (White Crystals or Crystalline Powder/Molecular Biology) | ThermoFisher Scientific | BP152-5 | |
Boric Acid (Crystalline/Electrophoresis) | ThermoFisher Scientific | BP168-500 | |
Acrylamide: Bis-Acrylamide 19:1 (40% Solution/Electrophoresis) | ThermoFisher Scientific | BP1406-1 | Review Material Safety Data Sheets |
Urea (Colorless-to-White Crystals or Crystalline Powder/Mol. Biol.) | ThermoFisher Scientific | BP169-212 | |
Ammonium peroxodisulphate (APS) ≥98%, Pro-Pure, Proteomics Grade | VWR | M133-25G | |
Sigmacote | Sigma-Aldrich | SL2-100ML | |
N,N,N',N'-Tetramethylethylenediamine (TEMED) ≥99%, Ultrapure | VWR | 0761-25ML | Review Material Safety Data Sheets |
Adjustable Slab Gel Systems, Expedeon | VWR | ASG-400 | |
Vertical Gel Wrap™ Glass Plate Sets, 16.5 x 14.5cm | VWR | NGP-125NR | |
Vertical Gel Wrap™ Glass Plate Sets, 16.5 x 22.0cm | VWR | NGP-200NR | |
Vertical Gel Wrap™ Glass Plate Sets, 16.5 x 38.7cm | VWR | NGP-400NR | |
GE Storage Phosphor Screens | Sigma-Aldrich | GE28-9564 | |
Typhoon™ FLA 7000 Biomolecular Imager | GE Healthcare | 28-9610-73 AB | |
Beckman Coulter LS6500 Liquid Scintillation Counter | GMI | 8043-30-1194 | |
C1000 Touch Thermal Cycler | ThermoFisher Scientific | ||
QuantStudio 6 Flex Real-Time PCR Systems | ThermoFisher Scientific |
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