Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Her iki tüp bebek ve hücre içi seçmeli 2'-hidroksil asilasyonu pre-mRNA dizileri bir RNA hedefleme küçük molekül huzurunda ilgi ikincil yapısını belirlemek için astar uzantısı (SHAPE) deneyler tarafından analiz için detaylı iletişim kuralları Bu makalede sunulan.
İlaç geliştirme sürecinde küçük moleküllerin RNA hedefleme, yapısal değişiklikler hedef RNA serileri ile ilişkileri üzerine elucidating arzu edilir. Biz burada detaylı vitro sağlamak ve hücre içi seçmeli 2'-hidroksil asilasyonu (SHAPE) iletişim kuralı RNA yapısal değişim varlığında spinal kas atrofisi (SMA), yaşama için deneysel bir ilaç çalışmaya astar uzantısı tarafından analiz motor nöron (SMN)-C2 ve pre-mRNA SMN2 gen 7 exon. Tüp bebek şeklinde 140 nükleotit SMN2 exon 7 içeren bir RNA dizisinin T7 RNA polimeraz tarafından transkripsiyonu, SMN-C2 huzurunda katlanmış ve daha sonra bir hafif 2'-OH asilasyonu reaktif tarafından 2-methylnicotinic asit imidazolide (NAI) değiştirilmiş. Bu 2'-OH-NAI adduct daha fazla 32tarafından P olarak etiketlenmiş astar uzantısı probed ve polyacrylamide jel elektroforez (sayfa) tarafından çözüldü. Bunun tersi olarak, hücre içi şeklinde 2'-OH asilasyonu SMN-C2 bağlı Hücresel RNA ile yerinde yaşayan hücrelerde gerçekleşir. Exon 7 şekil kaynaklı mutasyonların astar Uzantısı ile birlikte SMN2 gen pre-mRNA dizisi sonra PCR ve yeni nesil sıralama tabi güçlendirilmiş. İki metodolojiler karşılaştırılması, tüp bebek şekli daha düşük maliyetli bir yöntemdir ve sonuçları görselleştirmek için bir işlem gücü gerektirmez. Ancak, tüp bebek RNA şekli elde edilen modeli bazen RNA bağlanıcı proteinler ile tüm etkileşim kaybı nedeniyle büyük olasılıkla hücresel bir bağlamda ikincil yapıdan sapma sergiliyor. Hücre içi şekli radyoaktif malzeme işyeri ihtiyacı yoktur ve bir daha doğru RNA ikincil yapı hücresel bağlamda verir. Ayrıca, hücre içi şekli genellikle geçerlidir tarafından yeni nesil sıralama, tüp bebek için karşılaştırıldığında kullanan daha büyük bir aralığı RNA dizileri (~ 1000 nukleotid) (~ 200 nukleotid) genellikle bu şekil için sayfa analizine dayanır. -Dibi takdirde eXoN 7 içinde SMN2 pre-mRNA, tüp bebek ve hücre içi şekil elde RNA modelleri birbirine benzer.
Seçmeli 2'-hidroksil asilasyonu astar uzantısı (SHAPE) tarafından analiz her nükleotit bir RNA dizisinin ilgi içinde kinetik ölçme ve tek nükleotid çözünürlük1ikincil yapı elucidating bir yöntemdir. Şekil metodolojileri, tüp bebek koşulları2,3,4 (arıtılmış RNA içinde tanımlanmış arabellek sistem) her ikisi de ve içinde yaşayan memeli hücreleri5,6, ikincil araştırmak için geliştirilmiştir Orta uzunlukta RNA dizilerinin yapısı (genellikle < hücre içi şekil için 1.000 nukleotid ve < tüp bebek şekil için 200 nukleotid). Bağlama küçük molekül metabolitleri2,4,7,8 RNA etkileşim üzerine reseptör RNA yapısal değişiklikler değerlendirmek ve mekanik eylemler Çalışmaya özellikle yararlıdır hedefleme-RNA molekülleri sırasında ilaç geliştirme9,10.
İlaç keşif RNA hedefleme son zamanlarda ilgi gibi akademik laboratuvarları ve ilaç endüstrisi11,12 farklı yaklaşımlar ve stratejileri13,14,15 çekti ,16. Son RNA hedefleme küçük moleküller klinik kullanım için iki yapısal olarak farklı deneysel ilaç, LMI-07017 ve RG-791618,19, umut verici gösterdi kas spinal atrofisi (SMA), için örnekler Aşama II klinik çalışmalar20sonuçlarında. Her iki moleküller vardı motor nöron (SMN) hedef yaşama 2 pre-mRNA gösterdi ve Tutkallama işleminin SMN2 gen6,17,21düzenler. Biz daha önce vitro ve hedef RNA yapısal değişiklikler RG-7916 SMN-C26bilinen bir analog huzurunda incelenmesi şeklinde hücre içi uygulama gösterdi.
Prensip olarak, şekil tarafsız bir şekilde her nükleotit bir kendi kendine su verme asilasyonu reaktif aşırı miktarda huzurunda bir RNA dizisinin 2'-OH asilasyonu oranını ölçer. Asilasyonu reaktif su kısa bir yarı ömrü ile kararlı değil (örneğin, T1/2 = 17 s 1-metil-7-nitroisatoic anhidrit; veya 1 M 7, 2-methylnicotinic asit imidazolide ~ 20 dakika veya NAI)22 ve duyarsızlık kimliğine üsleri23. Her nükleotit dinamiklerini doğru bir değerlendirme dönüştürülebilir esnek bazlar 2'-OH grupları daha uygun bir asilasyonu sonuçlanır. Özellikle, bir nükleotid baz çifti içinde genellikle daha az reaktif NAI ve 1 M 7 gibi bir 2'-OH değiştirme reaktif için unpaired bir tane daha.
RNA şablonu ve nereye 2'-OH asilasyonu gerçekleşir kaynak bakarak, şekil genellikle tüp bebek ve hücre içi şekle kategorilere ayrılabilir. Vitro şekli kullanır saf T7 RNA transkripsiyonu ve Deneysel tasarımlar hücresel bir bağlamda yoksun. Hücre içi şeklinde RNA şablon transkripsiyon ve 2'-OH asilasyonu canlı hücreler içinde oluşur; Bu nedenle, sonuçlar RNA yapısal modeli hücresel bir bağlamda özetlemek. Hücre içi şekil için şekil vivo olduğu gibi edebiyat24canlı hücrelerde taşınan şekil için anılır olmuştur. Beri bu deney bir hayvan gerçekleştirilmez, doğruluk için hücre içi şekil olarak bu deneme olarak.
Tüp bebek ve hücre içi şekli astar uzantısı aşaması için stratejiler de farklıdır. Tüp bebek şeklinde Ters transkripsiyon huzurunda Mg2 +2'-OH asilasyonu konumunda durur. 32P-etiketli astar uzantısı bu nedenle bir grupta polyacrylamide jel elektroforez (sayfa) olarak görünür ve grup yoğunluğunu asilasyonu oranı1' e orantılıdır. Hücre içi şeklinde Ters transkripsiyon 2'-OH, rastgele mutasyonlar oluşturur pozisyon huzurunda Mn2 +sigara. Her nükleotit mutational oranı tarafından derinlik yeni nesil sıralama içinde yakalanabilir ve şekil reaktivite tek nükleotid çözünürlükte sonra hesaplanabilir.
Düşük sinyal-gürültü oranı hücre içi şekil için potansiyel sorun (değiştirilmemiş dizileri yeni nesil sıralama okuma çoğunu işgal yani, 2'-OH grupları çoğunluğu değiştirilmemiş, ise). Son zamanlarda, bir yöntem 2'-OH zenginleştirmek için RNA değiştiren, vivo olduğu gibi şekli (icSHAPE)'yi anılacaktır, Chang laboratuvar25tarafından geliştirilmiştir. Bu zenginleştirme yöntemi RNA etkileşimleri, özellikle transcriptome çapında sorgulama gibi zayıf küçük moleküller okumak avantajlı olabilir.
1 vitro şekil.
Not: Protokol1yayımlanmış iletişim kuralı değiştirilir.
2. hücre içi şekil
Biz daha önce modülatör Uçbirleştirme bir RNA SMN-C2, exon 7 SMN2 gene pre-mRNA üzerinde AGGAAG motifi ile etkileşim kurar ve şekil RNA yapısal değişiklikler SMN-C26huzurunda değerlendirmek için kullanılan olduğunu gösterdi. SMN-C2 bağlama sitenin FDA onaylı antianlamlı oligonükleotid (ASO) SMA, nusinersen, hangi bağlar ve intron 727,28 (Şekil 1A) intronic...
Tüp bebek şeklinde yüksek kaliteli homojen RNA şablonu kullanmak için önemlidir. T7 transkripsiyon, ancak, farklı yapılardaki serilerini36kez verir. Özellikle, önemsiz olmayan verimleri36 ile 3'-terminus adlı ±1 nükleotit sıralarıyla polyacrylamide jel arıtma tarafından kaldırılacak genellikle zordur. Türdeş olmayan RNA şablonu birden fazla sıralama jel bazen sonucu yorumlamak zorlaştırır astar uzantısı çarpımı profil oluşturma içinde sinyal...
Yazarlar hiçbir çıkar çatışması beyan ederim.
Bu eser (NS094721, K.A.J.) yanında NIH R01 vermek mümkün yapıldı.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DNA oligonucleotide | IDT | gBlock for > 200 bp DNA synthesis | |
Phusion Green Hot Start II High-Fidelity PCR Master Mix | Thermo Fisher | F566S | |
NucleoSpin gel and PCR clean-up kit | Takara | 740609.50 | |
MegaScript T7 transcription kit | Thermo Fisher | AM1333 | Contains 10X reaction buffer, T7 enzyme, NTP and Turbo DNase |
DEPC-treated water | Thermo Fisher | 750023 | |
2X TBE-urea sample buffer | Thermo Fisher | LC6876 | |
40% acrylamide/ bisacrylamide solution (29:1) | Bio-Rad | 1610146 | |
10X TBE buffer | Thermo Fisher | 15581044 | |
Nalgene Rapid-Flow™ Filter Unit | Thermo Fisher | 166-0045 | |
Kimwipe | Kimberly-Clark | 34133 | |
TEMED | Thermo Fisher | 17919 | |
SYBR-Safe dye | Thermo Fisher | S33102 | |
6 % TBE-urea mini-gel | Thermo Fisher | EC6865BOX | |
ChemiDoc | Bio-Rad | ||
T4 PNK | NEB | M0201S | |
γ-32P-ATP | Perkin Elmer | NEG035C005MC | |
Hyperscreen™ Intensifying Screen | GE Healthcare | RPN1669 | calcium tungstate phosphor screen |
phosphor storage screen | Molecular Dynamics | BAS-IP MS 3543 E | |
Amersham Typhoon | GE Healthcare | ||
NAI (2M) | EMD Millipore | 03-310 | |
GlycoBlue | Thermo Fisher | AM9515 | |
SuperScript IV Reverse Transcriptase | Thermo Fisher | 18090010 | Contains 5X RT buffer, SuperScript IV |
dNTP mix (10 mM) | Thermo Fisher | R0192 | |
ddNTP set (5mM) | Sigma | GE27-2045-01 | |
large filter paper | Whatman | 1001-917 | |
Gel dryer | Hoefer | GD 2000 | |
QIAamp DNA Blood Mini Kit | Qiagen | 51104 | Also contains RNase A and protease K |
SMN2 minigene34 | Addgene | 72287 | |
Heat inactivated FBS | Thermo Fisher | 10438026 | |
Pen-Strep | Thermo Fisher | 15140122 | |
Opti-MEM I | Thermo Fisher | 31985062 | |
FuGene HD | Promega | E2311 | |
TrpLE | Thermo Fisher | 12605010 | |
DPBS without Ca/ Mg | Thermo Fisher | 14190250 | |
TRIzol | Thermo Fisher | 15596018 | |
RNeasy mini column | Qiagen | 74104 | Also contains RW1, RPE buffer |
RNase-Free DNase Set | Qiagen | 79254 | Contains DNase I and RDD buffer |
Deionized formamide | Thermo Fisher | AM9342 | |
MnCl2•4H2O | Sigma-Aldrich | M3634 | |
random nonamer | Sigma-Aldrich | R7647 | |
SuperScript First-Strand Synthesis System | Thermo Fisher | 11904-018 | Contains 10X RT buffer, SuperScript II reverse transcriptase |
AccuPrime pfx DNA polymerse | Thermo Fisher | 12344024 | |
NextSeq500 | Illumina | ||
NucAway column | Thermo Fisher | AM10070 | for desalting purpose |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır