Identificazione di frammenti di RNA risultanti dalla degradazione enzimatica mediante spettrometria di massa MALDI-TOF

Summary

MALDI-TOF è stato utilizzato per caratterizzare frammenti ottenuti dalla reattività tra RNA ossidato ed esoribonucleasi Xrn-1. Il presente protocollo descrive una metodologia che può essere applicata ad altri processi che coinvolgono RNA e/o DNA.

Abstract

L'RNA è un biopolimero presente in tutti i domini della vita e le sue interazioni con altre molecole e / o specie reattive, ad esempio DNA, proteine, ioni, farmaci e radicali liberi, sono onnipresenti. Di conseguenza, l'RNA subisce varie reazioni che includono la sua scissione, degradazione o modifica, portando a specie biologicamente rilevanti con funzioni e implicazioni distinte. Un esempio è l'ossidazione della guanina a 7,8-diidro-8-ossoguanina (8-oxoG), che può verificarsi in presenza di specie reattive dell'ossigeno (ROS). Nel complesso, le procedure che caratterizzano tali prodotti e trasformazioni sono in gran parte preziose per la comunità scientifica. A tal fine, la spettrometria di massa a ionizzazione a desorbimento laser assistita da matrice (MALDI-TOF) è un metodo ampiamente utilizzato. Il presente protocollo descrive come caratterizzare i frammenti di RNA formatisi dopo il trattamento enzimatico. Il modello scelto utilizza una reazione tra l'RNA e l'esoribonucleasi Xrn-1, in cui la digestione enzimatica viene interrotta in siti ossidati. Due sequenze di RNA lungo 20 nucleotidi [5'-CAU GAA ACA A(8-oxoG)G CUA AAA GU] e [5'-CAU GAA ACA A(8-oxoG)(8-oxoG) CUA AAA GU] sono state ottenute tramite sintesi in fase solida, quantificate mediante spettroscopia UV-vis e caratterizzate tramite MALDI-TOF. I fili ottenuti sono stati poi (1) fosforilati 5' e caratterizzati tramite MALDI-TOF; (2) trattati con Xrn-1; (3) filtrati e dissalati; (4) analizzato tramite MALDI-TOF. Questa configurazione sperimentale ha portato all'identificazione inequivocabile dei frammenti associati allo stallo di Xrn-1: [5'-H₂PO₄-(8-oxoG)G CUA AAA GU], [5'-H₂PO₄-(8-oxoG)(8-oxoG) CUA AAA GU] e [5'-H₂PO₄-(8-oxoG) CUA AAA GU]. Gli esperimenti descritti sono stati condotti con 200 picomoli di RNA (20 pmol utilizzati per le analisi MALDI); tuttavia, quantità inferiori possono comportare picchi rilevabili con spettrometri che utilizzano sorgenti laser con più potenza di quella utilizzata in questo lavoro. È importante sottolineare che la metodologia descritta può essere generalizzata e potenzialmente estesa all'identificazione del prodotto per altri processi che coinvolgono RNA e DNA e può aiutare nella caratterizzazione / delucidazione di altri percorsi biochimici.

Introduction

MALDI-TOF ^1,2,3 è una tecnica ampiamente utilizzata per la caratterizzazione e/o la rilevazione di molecole di varie dimensioni e caratteristiche. Alcuni dei suoi usi includono diverse applicazioni come il rilevamento di tannini dalle risorse naturali⁴, l'imaging di metaboliti negli alimenti⁵, la scoperta o il monitoraggio di bersagli o marcatori di farmaci cellulari⁶ e la diagnostica clinica⁷, per citarne alcuni. Di rilevanza per il presente lavoro è l'uso di MALDI-TOF con DNA o R....

Protocol

Per il presente studio è stata utilizzata acqua ultra pura priva di RNasi (Tabella 1).

1. Determinazione della concentrazione della soluzione di RNA

1. Preparare il campione di RNA seguendo i passaggi seguenti.
   1. Utilizzare un tubo microcentrifuga (0,6 mL) per preparare una soluzione di RNA diluendo 1 μL di soluzione madre ( ottenuta tramite sintesi in fase solida)¹⁹ in 159 μL di H₂O privo di RNasi. Mescolare la soluzione convogliando ripetutamente la miscela su e giù (10x).
      NOTA: poiché una vasta gamma di cuvette è disponibile in commercio, i volu....

Discussion

La sfida principale in questo flusso di lavoro è sorta tra la finalizzazione degli esperimenti e l'esecuzione delle analisi spettrometriche di massa. Gli esperimenti sono stati condotti e completati presso l'Università del Colorado a Denver e spediti (durante la notte) alle strutture della Colorado State University. L'acquisizione dei dati è stata effettuata al momento del ricevimento, come da convenienza. Diverse circostanze impreviste hanno portato a ritardi nel processo. In un caso, malfunzionamenti imprevisti dell.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.6 mL MCT Graduated Violet	Fisher Scientific	05-408-127
6’-Trihydroxyacetophenone monohydrate 98%	Sigma Aldrich	480-66-0
Acetonitrile 99.9%, HPLC grade	Fisher Scientific	75-05-8
Adenosine triphosphate, 10 mM	New Englang Bioscience	P0756S
Ammonium citrate, dibasic 98%	Sigma Aldrich	3012-65-5
Ammonium Fluoride 98.0%, ACS grade	Alfa Aesar	12125-01-8
Bruker bacterial test standard	Bruker Daltonics	8255343
Commercial source of Xrn-1	New England BioLabs	M0338S
Diethyl pyrocarbonate, 97%	ACROS Organics	A0368487
Flex analysis software	Bruker daltonics		FlexAnalysis software version 3.4, Bruker Daltonics
Lambda 365 UV-vis spectrophotometer	Perkin Elmer
MALDI plate: MSP 96 ground steel target	Bruker Daltonics	280799
Mass Spectrometer	Bruker		Microflex LRFTOF mass spectrometer (Bruker Daltonics, Billerica, MA)
Mili-Q IQ 7000	Milipore Sigma		A Mili-Q system was used to purify all water used in this work
Nanosep Centrifugal Devices with OmegaTM Membrane 10 K, blue (24/pkg)	Pall Corporation	OD010C33	filter media, Omega (modified polyethersulfone) 10 K pore size
NEBuffer 3	New England Biolabs	B7003S	This is solution B
Oligo Analyzer tool	IDT-DNA		https://www.idtdna.com/calc/analyzer
Pipette tips P10	Fisher Scientific	02-707-441
Pipette tips P200	Fisher Scientific	02-707-419
RNase Away	Molecular BioProducts	7005-11
T4 Polynucleotide Kinase	New England BioLabs	M0201S
T4 Polynucleotide Kinase Reaction Buffer	New England BioLabs	B0201S	This is solution A
Triflouroacetic Acid	Alfa Aesar	76-05-1
Xrn-1 exoribonuclease	Expressed in house	See ref. 20
ZipTip Pipette Tips for Sample preparation	Millipore	ZTC 18S 096	10 µL pipette tips loaded with a C18 standard 0.6 µL bed