Name: analysis of mrna nuclear export kinetics in mammalian cells by microinjection
Uploaded: 2010-12-04T13:00:00
Duration: 11 min 32 s
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Vorremmo ringraziare Gomes E. per consigli utili e A. Wilde per averci permesso di utilizzare attrezzature varie. Questo lavoro è stato sostenuto da una borsa di AFP dal Canadian Institute for Health Research (FRN 102725).

<ol>
	<li>Luo, M. J., Reed, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splicing+is+required+for+rapid+and+efficient+mRNA+export+in+metazoans.">Splicing is required for rapid and efficient mRNA export in metazoans.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 14937-14942 (1999).</li><li>Bossie, M. A., Silver, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement+of+macromolecules+between+the+cytoplasm+and+the+nucleus+in+yeast.">Movement of macromolecules between the cytoplasm and the nucleus in yeast.</a> Curr. Opin. Genet. Dev. 2, 768-774 (1992).</li><li>Farny, N. G., Hurt, J. A., Silver, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Definition+of+global+and+transcript-specific+mRNA+export+pathways+in+metazoans.">Definition of global and transcript-specific mRNA export pathways in metazoans.</a> Genes Dev. 22, 66-78 (2008).</li><li>Audibert, A., Weil, D., Dautry, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+kinetics+of+mRNA+splicing+and+transport+in+mammalian+cells.">In vivo kinetics of mRNA splicing and transport in mammalian cells.</a> Mol. Cell. Biol. 22, 6706-6718 (2002).</li><li>Snaar, S. P., Verdijk, P., Tanke, H. J., Dirks, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+HCMV+immediate+early+mRNA+expression+in+stably+transfected+fibroblasts.">Kinetics of HCMV immediate early mRNA expression in stably transfected fibroblasts.</a> J. Cell. Sci. 115, 321-328 (2002).</li><li>Palazzo, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+signal+sequence+coding+region+promotes+nuclear+export+of+mRNA.">The signal sequence coding region promotes nuclear export of mRNA.</a> PLoS Biol. 5, e322-e322 (2007).</li><li>Valencia, P., Dias, A. P., Reed, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splicing+promotes+rapid+and+efficient+mRNA+export+in+mammalian+cells.">Splicing promotes rapid and efficient mRNA export in mammalian cells.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 3386-3391 (2008).</li><li>Palazzo, A. F., Eng, C. H., Schlaepfer, D. D., Marcantonio, E. E., Gundersen, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+stabilization+of+microtubules+by+integrin-+and+FAK-facilitated+Rho+signaling.">Localized stabilization of microtubules by integrin- and FAK-facilitated Rho signaling.</a> Science. 303, 836-839 (2004).</li><li>Keller, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proper+alignment+of+the+microscope.">Proper alignment of the microscope.</a> Methods Cell Biol. 72, 45-55 (2003).</li><li>Mathews, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporating+chemical+modification+constraints+into+a+dynamic+programming+algorithm+for+prediction+of+RNA+secondary+structure.">Incorporating chemical modification constraints into a dynamic programming algorithm for prediction of RNA secondary structure.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 7287-7292 (2004).</li><li>G&#246;rlich, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+signal+sequence+receptor+has+a+second+subunit+and+is+part+of+a+translocation+complex+in+the+endoplasmic+reticulum+as+probed+by+bifunctional+reagents.">The signal sequence receptor has a second subunit and is part of a translocation complex in the endoplasmic reticulum as probed by bifunctional reagents.</a> J. Cell Biol. 111, 2283-2294 (1990).</li><li>Perales, R., Bentley, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term="Cotranscriptionality":+the+transcription+elongation+complex+as+a+nexus+for+nuclear+transactions.">"Cotranscriptionality": the transcription elongation complex as a nexus for nuclear transactions.</a> Mol. Cell. 36, 178-191 (2009).</li><li>Buratowski, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progression+through+the+RNA+polymerase+II+CTD+cycle.">Progression through the RNA polymerase II CTD cycle.</a> Mol. Cell. 36, 541-546 (2009).</li><li>Maniatis, T., Reed, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+extensive+network+of+coupling+among+gene+expression+machines.">An extensive network of coupling among gene expression machines.</a> Nature. 416, 499-506 (2002).</li><li>Carter, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcript+copy+number+estimation+using+a+mouse+whole-genome+oligonucleotide+microarray.">Transcript copy number estimation using a mouse whole-genome oligonucleotide microarray.</a> Genome Biol. 6, 61-61 (2005).</li></ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Microiniezione è un potente strumento che può essere utilizzato per studiare una serie di diversi processi cellulari. A differenza di transfezione delle cellule convenzionali, microiniezione consente al ricercatore di introdurre efficacemente gli acidi nucleici all&#39;interno dei nuclei cellulari in tempi molto stretti. Come risultato, si può eseguire analisi cinetiche come determinare il tasso di esportazione mRNA, localizzazione mRNA, e la sintesi proteica. Inoltre, poiché il periodo dell&#39;esperimento è relativamente breve, si può esporre le cellule di composti tossici in intervalli di tempo brevi, senza incorrere in effetti pleiotropici. Inoltre, composti inibitori o stimolatori, come dominante negativo proteine, può essere co-iniettata con gli acidi nucleici. Infine, microiniezioni evitare il requisito per i reagenti di trasfezione, che spesso sono tossici per le cellule e possono turbare diverse funzioni cellulari. mRNA vs iniezioni di DNA plasmidico La scelta di quale acido nucleico per iniettare dipenderà da una serie di considerazioni. Dopo l&#39;iniezione plasmide DNA, l&#39;RNA polimerasi II non solo sintetizza mRNA, ma anche fattori recluta proteine ​​per la trascrizione nascente 12,13. Dal momento che questi fattori governano gli eventi come l&#39;elaborazione di mRNA, l&#39;esportazione nucleare e di localizzazione citoplasmatica, iniezioni di DNA plasmidico può essere utilizzato per valutare come la trascrizione è accoppiata a processi a valle. Anche se la trascrizione può essere accoppiato ad esportare nucleare 14, abbiamo trovato che l&#39;mRNA iniettata viene esportato un po &#39;più veloce in vivo mRNA trascritto 6. Le ragioni di ciò non sono chiare al momento, ma questo risultato potrebbe suggerire che come l&#39;mRNA di nuova sintesi emerge dalla RNA polimerasi II, può essere legato a complessi che ritardano l&#39;esportazione nucleare. Ci sono alcuni vantaggi con iniezioni mRNA. In primo luogo, il ricercatore non deve usare gli inibitori della polimerasi RNA, che potrebbe incidere come le cellule regolano il metabolismo generale di RNA. In secondo luogo, l&#39;RNA può essere modificato in vitro prima dell&#39;iniezione. Per esempio, mRNA può essere sintetizzato con le varie 5 &#39;analoghi cappuccio o poli (A) lunghezze di coda al fine di valutare come queste caratteristiche influiscono esportazione nucleare 6. In terzo luogo, l&#39;esatta quantità di RNA che viene iniettato può essere approssimativamente stimato. Seguendo il protocollo di cui sopra, si stima che circa 20.000 a 50.000 molecole vengono iniettati in ogni nucleo, che è relativamente piccolo rispetto al numero totale di trascrizioni in una tipica cellula di mammifero (400.000 a 850.000 molecole) 15. Il principale svantaggio con iniezioni di mRNA è che durante la microiniezione, qualche perdita di liquido ad iniezione nel citoplasma è inevitabile. Dal momento che l&#39;mRNA iniettato direttamente nel citoplasma è stabile per lunghi periodi (A. Palazzo, osservazione inedito), particolare attenzione deve essere presa per selezionare quali cellule sono quantificati. Generalmente si analizzano le cellule che hanno ricevuto&gt; 90% del fluido di iniezione nel nucleo, valutato mediante la distribuzione di OG-destrano.

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		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Injection buffer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>140 mM KCl and 10 mM HEPES, pH 7.4</td>
</tr>
<tr>
<td>Oregon Green 488-70kD Dextran</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>D7173</td>
<td>Stock of 10mg/ml in injection buffer can be stored for longs periods of time at -80&deg;C</td>
</tr>
<tr>
<td>Borosilicate capillary tubes</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>World Precision Instruments</td>
<td>1B100F-4</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Gel loading pipette tips for loading injection needles</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Eppendorf</td>
<td>022351656</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Microscope</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Nikon</td>
<td>Eclipse Ti-S</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Micromanipulator</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Narishige Group</td>
<td>NT-88-V3MSH</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Syringe for injection</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Becton Dickinson</td>
<td>512311</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PBS Buffer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 2 mM KH2PO4, pH 7.4</td>
</tr>
<tr>
<td>SSC Buffer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>150 mM NaCl, 15 mM sodium citrate, pH 7.4</td>
</tr>
<tr>
<td>4% Paraformaldehyde</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Electron Microscopy Sciences</td>
<td>15686</td>
<td>Stock of 37% Paraformaldehyde is diluted in PBS</td>
</tr>
<tr>
<td>0.1% Triton X-100 (Surfact-Amps)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thermo Scientific</td>
<td>28314</td>
<td>Stock of 10% Triton X-100 is diluted in PBS</td>
</tr>
<tr>
<td>Formamide</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fischer Scientific</td>
<td>F84-1</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dextran sulfate</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fischer Scientific</td>
<td>BP1585-100</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>E. coli tRNA</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>R1753</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Vanadyl riboside complex (VRC)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>R3380</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Whatman filter paper</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>VWR</td>
<td>28298-020</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Vibration control table</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Kinetic Systems</td>
<td>5702E-3036-21</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Fluoromount G</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Southern Biotech</td>
<td>0100-20</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>&alpha;-amanitin</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>A2263</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Parafilm</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>13-374-12</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Flaming/Brown Micropipette Puller</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sutter Instrument Co.</td>
<td>P-97</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Vacuum Grease</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Dow Corning</td>
<td>695400008</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>T7 RNA Polymerase</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>New England Biolabs</td>
<td>M0251S</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Poly(A) Polymerase</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Ambion</td>
<td>AM1350</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Hybridization Buffer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>100mg/ml dextran sulfate, 5mM VRC, 150mM NaCl, 15mM sodium citrate, 0.5mg/ml E. coli tRNA, 60% formamide</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

analysis of mrna nuclear export kinetics in mammalian cells by microinjection

Negli eucarioti, RNA messaggero (mRNA) è trascritto nel nucleo e devono essere esportati nel citoplasma per accedere al macchinario di traduzione. Anche se l&#39;esportazione nucleare di mRNA è stata ampiamente studiata in ovociti di Xenopus 1 e gli organismi geneticamente docile come lievito 2 e la linea cellulare derivata Drosophila S2 3, pochi studi erano stati condotti in cellule di mammifero. Inoltre, la cinetica di esportazione mRNA in cellule somatiche dei mammiferi poteva solo essere dedotta indirettamente 4,5. Per misurare la cinetica esportazione nucleare di mRNA nelle cellule di mammifero coltura tissutale, abbiamo sviluppato un metodo che utilizza la potenza di microiniezione accoppiata con ibridazione in situ fluorescente (FISH). Questi test sono stati utilizzati per dimostrare che in cellule di mammifero, la maggior parte degli mRNA vengono esportati in modo splicing dipendente 6,7, o in modo che richiede specifiche sequenze di RNA come la regione sequenza segnale di codifica (SSCR) 6. In questo saggio, le cellule sono microiniettati sia con mRNA sintetizzato in vitro o DNA plasmide contenente il gene di interesse. Le cellule vengono incubate per microiniettati vari momenti poi fissa e la localizzazione sub-cellulare di RNA è valutata mediante FISH. A differenza di transfezione, dove la trascrizione avviene alcune ore dopo l&#39;aggiunta di acidi nucleici, la microiniezione di DNA o mRNA permette di espressione rapida e consente la generazione di precisi dati cinetici.

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Analysis of mRNA Nuclear Export Kinetics in Mammalian Cells by Microinjection

Qui si descrive un metodo che utilizza la potenza di microiniezione accoppiato con fluorescente<em&gt; In situ</emIbridazione&gt; al fine di misurare con precisione la cinetica esportazione nucleare di mRNA nelle cellule somatiche dei mammiferi.

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