Name: an assay for quantifying protein-rna binding in bacteria
Uploaded: 2019-06-12T14:00:00
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Ce projet a reçu un financement du programme I-CORE du Comité de planification et de budget et de la Fondation des sciences israéliennes (Grant no 152/11), Marie Curie Reintegration Grant No. PCIG11-GA- 2012-321675, et du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne dans le cadre de l'accord de subvention no 664918 - MRG-Grammar.

1. Préparation du système
<ol><li>Conception de plasmides de site de liaison
	<ol>
<li>Concevoir la cassette du site de liaison telle qu'elle est représentée dans la figure 1. Chaque minigène contient les parties suivantes (5' à 3') : site de restriction d'Eagl, 40 bases de l'extrémité 5' du gène de résistance de kanamycine (Kan), promoteur de pLac-Ara, site de liaison de ribosome (RBS), AUG du gène mCherry, un espaceur () un site de liaison DeBP, 80 bases de la...

<ol>
	<li>Cerretti, D. P., Mattheakis, L. C., Kearney, K. R., Vu, L., Nomura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translational+regulation+of+the+spc+operon+in+Escherichia+coli.+Identification+and+structural+analysis+of+the+target+site+for+S8+repressor+protein.">Translational regulation of the spc operon in Escherichia coli. Identification and structural analysis of the target site for S8 repressor protein.</a> Journal of Molecular Biology. 204 (2), 309-329 (1988).</li><li>Babitzke, P., Baker, C. S., Romeo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+translation+initiation+by+RNA+binding+proteins.">Regulation of translation initiation by RNA binding proteins.</a> Annual Review of Microbiology. 63, 27-44 (2009).</li><li>Van Assche, E., Van Puyvelde, S., Vanderleyden, J., Steenackers, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RNA-binding+proteins+involved+in+post-transcriptional+regulation+in+bacteria.">RNA-binding proteins involved in post-transcriptional regulation in bacteria.</a> Frontiers in Microbiology. 6, 141 (2015).</li><li>Chappell, J., Watters, K. E., Takahashi, M. K., Lucks, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+renaissance+in+RNA+synthetic+biology:+new+mechanisms,+applications+and+tools+for+the+future.">A renaissance in RNA synthetic biology: new mechanisms, applications and tools for the future.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 28, 47-56 (2015).</li><li>Wagner, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-molecule-based+regulation+of+RNA-delivered+circuits+in+mammalian+cells.">Small-molecule-based regulation of RNA-delivered circuits in mammalian cells.</a> Nature Chemical Biology. 14 (11), 1043 (2018).</li><li>Bendak, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rapid+method+for+assessing+the+RNA-binding+potential+of+a+protein.">A rapid method for assessing the RNA-binding potential of a protein.</a> Nucleic Acids Research. 40 (14), e105 (2012).</li><li>Strein, C., Alleaume, A. -. M., Rothbauer, U., Hentze, M. W., Castello, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+versatile+assay+for+RNA-binding+proteins+in+living+cells.">A versatile assay for RNA-binding proteins in living cells.</a> RNA. 20 (5), 721-731 (2014).</li><li>Ule, J., Jensen, K. B., Ruggiu, M., Mele, A., Ule, A., Darnell, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CLIP+identifies+Nova-regulated+RNA+networks+in+the+brain.">CLIP identifies Nova-regulated RNA networks in the brain.</a> Science. 302 (5648), 1212-1215 (2003).</li><li>Lee, F. C. Y., Ule, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+CLIP+Technologies+for+Studies+of+Protein-RNA+Interactions.">Advances in CLIP Technologies for Studies of Protein-RNA Interactions.</a> Molecular Cell. 69 (3), 354-369 (2018).</li><li>Katz, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+Vivo+Binding+Assay+for+RNA-Binding+Proteins+Based+on+Repression+of+a+Reporter+Gene.">An in Vivo Binding Assay for RNA-Binding Proteins Based on Repression of a Reporter Gene.</a> ACS Synthetic Biology. 7 (12), 2765-2774 (2018).</li><li>Watters, K. E., Yu, A. M., Strobel, E. J., Settle, A. H., Lucks, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+RNA+structures+in+vitro+and+in+vivo+with+selective+2&#8217;-hydroxyl+acylation+analyzed+by+primer+extension+sequencing+(SHAPE-Seq).">Characterizing RNA structures in vitro and in vivo with selective 2&#8217;-hydroxyl acylation analyzed by primer extension sequencing (SHAPE-Seq).</a> Methods. 103, 34-48 (2016).</li><li>Saito, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+translational+regulation+by+an+L7Ae-kink-turn+RNP+switch.">Synthetic translational regulation by an L7Ae-kink-turn RNP switch.</a> Nature Chemical Biology. 6 (1), 71-78 (2010).</li><li>Gott, J. M., Wilhelm, L. J., Uhlenbeck, O. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RNA+binding+properties+of+the+coat+protein+from+bacteriophage+GA.">RNA binding properties of the coat protein from bacteriophage GA.</a> Nucleic Acids Research. 19 (23), 6499-6503 (1991).</li><li>Peabody, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+RNA+binding+site+of+bacteriophage+MS2+coat+protein.">The RNA binding site of bacteriophage MS2 coat protein.</a> The EMBO Journal. 12 (2), 595-600 (1993).</li><li>Lim, F., Peabody, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RNA+recognition+site+of+PP7+coat+protein.">RNA recognition site of PP7 coat protein.</a> Nucleic Acids Research. 30 (19), 4138-4144 (2002).</li><li>Lim, F., Spingola, M., Peabody, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+RNA-binding+Site+of+Bacteriophage+Q&#946;+Coat+Protein.">The RNA-binding Site of Bacteriophage Q&#946; Coat Protein.</a> Journal of Biological Chemistry. 271 (50), 31839-31845 (1996).</li><li>Gibson, D. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzymatic+assembly+of+DNA+molecules+up+to+several+hundred+kilobases.">Enzymatic assembly of DNA molecules up to several hundred kilobases.</a> Nature Methods. 6 (5), 343-345 (2009).</li><li>. Optimizing Restriction Endonuclease Reactions Available from: <a target="_blank" href="https://international.neb.com/tools-and-resources/usage-guidelines/optimizing-restriction-endonuclease-reactions">https://international.neb.com/tools-and-resources/usage-guidelines/optimizing-restriction-endonuclease-reactions</a> (2018)</li><li>. Wizard&#174; SV Gel and PCR Clean-Up System Protocol Available from: <a target="_blank" href="https://worldwide.promega.com/resources/protocols/technical-bulletins/101/wizard-sv-gel-and-pcr-cleanup-system-protocol/">https://worldwide.promega.com/resources/protocols/technical-bulletins/101/wizard-sv-gel-and-pcr-cleanup-system-protocol/</a> (2018)</li><li>. Ligation Protocol with T4 DNA Ligase (M0202) Available from: <a target="_blank" href="https://international.neb.com/protocols/0001/01/01/dna-ligation-with-t4-dna-ligase-m0202">https://international.neb.com/protocols/0001/01/01/dna-ligation-with-t4-dna-ligase-m0202</a> (2018)</li><li>. Routine Cloning Using Top10 Competent Cells - US Available from: <a target="_blank" href="https://www.thermofisher.com/us/en/home/references/protocols/cloning/competent-cells-protocol/routine-cloning-using-top10-competent-cells.html">https://www.thermofisher.com/us/en/home/references/protocols/cloning/competent-cells-protocol/routine-cloning-using-top10-competent-cells.html</a> (2018)</li><li>. NucleoSpin Plasmid - plasmid Miniprep kit Available from: <a target="_blank" href="https://www.mn-net.com/ProductsBioanalysis/DNAandRNApurification/PlasmidDNApurificationeasyfastreliable/NucleoSpinPlasmidplasmidMiniprepkit/tabid/1379/language/en-US/Default.aspx">https://www.mn-net.com/ProductsBioanalysis/DNAandRNApurification/PlasmidDNApurificationeasyfastreliable/NucleoSpinPlasmidplasmidMiniprepkit/tabid/1379/language/en-US/Default.aspx</a> (2018)</li><li>Sanger, F., Coulson, A. R., Barrell, B. G., Smith, A. J. H., Roe, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cloning+in+single-stranded+bacteriophage+as+an+aid+to+rapid+DNA+sequencing.">Cloning in single-stranded bacteriophage as an aid to rapid DNA sequencing.</a> Journal of Molecular Biology. 143 (2), 161-178 (1980).</li><li>. Protocol - How to Create a Bacterial Glycerol Stock Available from: <a target="_blank" href="https://www.addgene.org/protocols/create-glycerol-stock/">https://www.addgene.org/protocols/create-glycerol-stock/</a> (2018)</li><li>. Making your own chemically competent cells Available from: <a target="_blank" href="https://international.neb.com/protocols/2012/06/21/making-your-own-chemically-competent-cells">https://international.neb.com/protocols/2012/06/21/making-your-own-chemically-competent-cells</a> (2018)</li><li>. Luria-Bertani (LB) Medium Preparation &#183; Benchling Available from: <a target="_blank" href="https://benchling.com/protocols/gdD7XI0J/luria-bertani-lb-medium-preparation">https://benchling.com/protocols/gdD7XI0J/luria-bertani-lb-medium-preparation</a> (2018)</li><li>Delebecque, C. J., Silver, P. A., Lindner, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+and+using+RNA+scaffolds+to+assemble+proteins+in+vivo.">Designing and using RNA scaffolds to assemble proteins in vivo.</a> Nature Protocols. 7 (10), 1797-1807 (2012).</li><li>Hocine, S., Raymond, P., Zenklusen, D., Chao, J. A., Singer, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+analysis+of+gene+expression+using+two-color+RNA+labeling+in+live+yeast.">Single-molecule analysis of gene expression using two-color RNA labeling in live yeast.</a> Nature Methods. 10 (2), 119-121 (2013).</li><li>Espah Borujeni, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precise+quantification+of+translation+inhibition+by+mRNA+structures+that+overlap+with+the+ribosomal+footprint+in+N-terminal+coding+sequences.">Precise quantification of translation inhibition by mRNA structures that overlap with the ribosomal footprint in N-terminal coding sequences.</a> Nucleic Acids Research. 45 (9), 5437-5448 (2017).</li><li>Ding, Y., et al. <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+genome-wide+profiling+of+RNA+secondary+structure+reveals+novel+regulatory+features.">In vivo genome-wide profiling of RNA secondary structure reveals novel regulatory features.</a> Nature. 505, (2013).</li><li>Rouskin, S., Zubradt, M., Washietl, S., Kellis, M., Weissman, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+probing+of+RNA+structure+reveals+active+unfolding+of+mRNA+structures+in+vivo.">Genome-wide probing of RNA structure reveals active unfolding of mRNA structures in vivo.</a> Nature. 505 (7485), 701-705 (2014).</li><li>Lucks, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+RNA+structure+characterization+with+selective+2&#8217;-hydroxyl+acylation+analyzed+by+primer+extension+sequencing+(SHAPE-Seq).">Multiplexed RNA structure characterization with selective 2&#8217;-hydroxyl acylation analyzed by primer extension sequencing (SHAPE-Seq).</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (27), 11063-11068 (2011).</li><li>Spitale, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+imprints+in+vivo+decode+RNA+regulatory+mechanisms.">Structural imprints in vivo decode RNA regulatory mechanisms.</a> Nature. 519 (7544), 486 (2015).</li><li>Watters, K. E., Abbott, T. R., Lucks, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+characterization+of+cellular+RNA+structure+and+function+with+in-cell+SHAPE-Seq.">Simultaneous characterization of cellular RNA structure and function with in-cell SHAPE-Seq.</a> Nucleic Acids Research. 44 (2), e12 (2016).</li><li>Flynn, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptome-wide+interrogation+of+RNA+secondary+structure+in+living+cells+with+icSHAPE.">Transcriptome-wide interrogation of RNA secondary structure in living cells with icSHAPE.</a> Nature Protocols. 11 (2), 273-290 (2016).</li><li>Bernardi, A., Spahr, P. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleotide+Sequence+at+the+Binding+Site+for+Coat+Protein+on+RNA+of+Bacteriophage+R17.">Nucleotide Sequence at the Binding Site for Coat Protein on RNA of Bacteriophage R17.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 69 (10), 3033-3037 (1972).</li></ol>

La méthode décrite dans cet article facilite la mesure in vivo quantitative de l'affinité de liaison RBP-ARN dans les cellules de E. coli. Le protocole est relativement facile et peut être effectué sans l'utilisation de machines sophistiquées, et l'analyse des données est simple. En outre, les résultats sont produits immédiatement, sans le temps d'attente relativement long associé aux résultats du séquençage de la prochaine génération (NGS).
Une limitation à cette mét...

La régulation post-transcriptionnelle basée sur la protéine de liaison d'ARN (RBP), spécifiquement la caractérisation de l'interaction entre RBPs et ARN, a été étudiée intensivement au cours des dernières décennies. Il existe de multiples exemples de régulation translationnelle des bactéries provenant de RRP inhibant, ou en concurrence directe avec, la liaison ribosome1,2,3. Dans le domaine de la biologie synthétique, les interactions RBP-ARN apparaissent comme un outil important pour la conception de circuits génétiques basés sur la transcription4,5. Par conséquent, il y a une augmentation de la demande pour la caractérisation de telles interactions RBP-ARN dans un contexte cellulaire.
Les méthodes les plus courantes pour étudier les interactions protéine-ARN sont l'analyse de changement de mobilité électrophorétique (EMSA)6, qui est limitée aux paramètres in vitro, et divers essais de tractionvers lebas 7 , y compris la méthode CLIP8,9 . Bien que ces méthodes permettent la découverte de sites de liaison de l'ARN de novo, elles souffrent d'inconvénients tels que des protocoles à forte intensité de main-d'œuvre et des réactions coûteuses de séquençage profond et peuvent nécessiter un anticorps spécifique pour le retrait du RBP. En raison de la nature sensible de l'ARN à son environnement, de nombreux facteurs peuvent affecter les interactions RBP-ARN, soulignant l'importance d'interroger la liaison RBP-ARN dans le contexte cellulaire. Par exemple, nous et d'autres avons démontré des différences significatives entre les structures de l'ARN in vivo et in vitro10,11.
Basé sur l'approche d'une étude précédente12, nous avons récemment démontré10 que lors du placement de sites de liaison pré-conçus pour les RRP capsides des bactériophages GA13, MS214, PP715, et Q16 dans le région d'initiation de traduction d'un ARNm de journaliste, l'expression de journaliste est fortement réprimée. Nous présentons une méthode relativement simple et quantitative, basée sur ce phénomène de répression, pour mesurer l'affinité entre les RBP et leur site de liaison d'ARN correspondantin vivo.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ampicillin sodium salt</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>A9518</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate (MgSO4)</td>
			<td>ALFA AESAR</td>
			<td>33337</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>48 plates</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>P-5ML-48-C-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8- lane plates</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>RESMW8I</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plates</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>P-DW-20-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plates for plate reader</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>6005029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ApaLI</td>
			<td>NEB</td>
			<td>R0507</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Binding site sequences</td>
			<td>Gen9 Inc. and Twist Bioscience</td>
			<td></td>
			<td>see Table 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E. coli TOP10 cells</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>C404006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eagl-HF</td>
			<td>NEB</td>
			<td>R3505</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glycerol</td>
			<td>BIO LAB</td>
			<td>071205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>incubator</td>
			<td>TECAN</td>
			<td>liconic incubator</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanamycin solfate</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>K4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KpnI- HF</td>
			<td>NEB</td>
			<td>R0142</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ligase</td>
			<td>NEB</td>
			<td>B0202S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>liquid-handling robotic system</td>
			<td>TECAN</td>
			<td>EVO 100, MCA 96-channel</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab analysis software</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>multi- pipette 8 lanes</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>BR703710</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-butanoyl-L-homoserine lactone (C4-HSL)</td>
			<td>cayman</td>
			<td>K40982552 019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS buffer</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>020235A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>platereader</td>
			<td>TECAN</td>
			<td>Infinite F200 PRO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q5 HotStart Polymerase</td>
			<td>NEB</td>
			<td>M0493</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RBP seqeunces</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>27121 &#38; 40650</td>
			<td>see Table 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SODIUM CHLORIDE (NaCL)</td>
			<td>BIO LAB</td>
			<td>190305</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SV Gel and PCR Clean-Up System</td>
			<td>Promega</td>
			<td>A9281</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptone</td>
			<td>BD</td>
			<td>211705</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an assay for quantifying protein-rna binding in bacteria

Dans l'étape d'initiation de la traduction de protéine, le ribosome se lie à la région d'initiation de l'ARNm. L'initiation à la traduction peut être bloquée par la liaison d'une protéine de liaison de l'ARN (RBP) à la région d'initiation de l'ARNm, qui interfère avec la liaison ribosome. Dans la méthode présentée, nous utilisons ce phénomène de blocage pour quantifier l'affinité contraignante des RRP à leurs sites de liaison cognate et non cognate. Pour ce faire, nous insérons un site de liaison de test dans la région d'initiation d'un ARNm journaliste et induisons l'expression du test RBP. Dans le cas de la liaison RBP-ARN, nous avons observé une répression sigmoïdale de l'expression du journaliste en fonction de la concentration du RBP. Dans le cas de l'absence d'affinité ou d'une très faible affinité entre le site de liaison et le RBP, aucune répression significative n'a été observée. La méthode est réalisée dans des cellules bactériennes vivantes, et ne nécessite pas de machinerie coûteuse ou sophistiquée. Il est utile pour quantifier et comparer entre les affinités de liaison de différents RBP qui sont fonctionnels dans les bactéries à un ensemble de sites de liaison conçus. Cette méthode peut être inappropriée pour lier les sites à forte complexité structurelle. Cela est dû à la possibilité de répression de l'initiation ribosomale par la structure complexe de l'ARNm en l'absence de RBP, ce qui se traduirait par une expression plus faible du gène journaliste basique, et donc moins observable journaliste répression sur RBP liaison.

La méthode présentée utilise la concurrence entre un RBP et le ribosome pour se lier à la molécule d'ARNm (Figure 1). Cette concurrence se reflète par la diminution des niveaux de mCherry en fonction de l'augmentation de la production de RBP-mCerulean, en raison de l'augmentation des concentrations d'inducteur. Dans le cas de l'augmentation de la fluorescence mCérulean, sans changements significatifs dans mCherry, un manque de liaison DeRBP est déduit...

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An Assay for Quantifying Protein-RNA Binding in Bacteria

Un jeu d'enfant pour quantifier la liaison protéine-ARN chez les bactéries

Dans cette méthode, nous quantifions l'affinité de liaison des protéines de liaison d'ARN (RBPs) aux emplacements de liaison de cognate et non-cognate utilisant un simple, vivant, test de journaliste dans les cellules bactériennes. L'exemple est basé sur la répression d'un gène journaliste.

In the initiation step of protein translation, the ribosome binds to the initiation region of the mRNA. Translation initiation can be blocked by binding ...

La caractérisation des protéines liant à l’ARN in vivo reste un défi majeur en raison de la nature complexe de l’ARN et des nombreux facteurs affectant son interaction avec les protéines. La protéine liant l’ARN ou l’affinité RBP-ARN est mesurée à l’intérieur des cellules bactériennes vivantes. Puisque l’environnement cellulaire affecte à la fois la structure de l’ARN et la liaison RBP-ARN qui en résulte, la mesure de l’affinité in vivo est cruciale pour comprendre de telles interactions dans les systèmes naturels.Le secret du succès réside dans la conception des plasmides. La conception devrait utiliser plusieurs vagues de delta et éviter l’insertion de codons stop et mutations frameshift. Commencez ce protocole en concevant la cassette du site de liaison.Chaque mini gène contient un site de restriction EagI, 40 bases de l’extrémité principale du gène de résistance à la kanamycine, le promoteur pLac/Ara, le site de liaison ribosome, l’AUG du gène mCherry, un espaceur, un site de liaison RBP, 80 bases de l’extrémité principale du gène mCherry, et un site de restriction ApaLI. Pour augmenter le taux de réussite de l’analyse, concevoir trois cassettes de site de liaison pour chaque site de liaison avec des espaceurs composés d’au moins une, deux et trois bases. Double digeste à la fois les mini gènes et le vecteur cible avec EagI HF et ApaLI avant d’effectuer la purification des colonnes des digestes.Ligate les mini gènes digérés à l’épine dorsale du site de liaison contenant le reste du gène mCherry reporter, terminator et un gène de résistance à la kanamycine. Transformez ensuite la solution de ligature en 10 cellules top 10 d’Escherichia coli. Après avoir identifié des transformateurs positifs par séquençage Sanger, stockez les plasmides purifiés dans le format 96 puits à moins 20 degrés Celsius.Stockez également les souches bactériennes sous forme de stocks de glycérol dans le format 96 puits à moins 80 degrés Celsius. Commandez sur mesure la séquence RBP requise sans codon d’arrêt comme mini gène ADN à double brin avec des sites de restriction aux extrémités. Transformez les plasmides préparés en cellules bactériennes chimiquement compétentes contenant déjà un plasmide mCerulean RBP.Pour gagner du temps, plaquez les cellules à l’aide d’un pipetter à huit canaux sur huit plaques de voie contenant de l’agar Luria-Bertani avec des antibiotiques pertinents. Les colonies devraient apparaître en 16 heures à 37 degrés Celsius. Choisissez une colonie unique pour chaque double transformateur et transférez-la dans 48 plaques de puits contenant 1,5 millilitres de LB avec des antibiotiques appropriés.Faire croître les cellules sur une période de 18 heures à 37 degrés Celsius secouant à 250 RPM. Conservez les nuitées sous forme de stocks de glycérol à moins 80 degrés Celsius dans 96 plaques de puits. Le matin, programmez le robot pour réchauffer 180 microlitres de milieu semi-poreux ou de SPM dans 96 plaques de puits.Programmez le robot pour préparer la plaque d’incitation. Dans une assiette propre de 96 puits, préparer des puits avec SPM composé de 95%BA et 5%LB. Le nombre de puits correspond au nombre souhaité de concentrations d’inducteurs.Ajouter le C4-HSL aux puits de la plaque inducteur qui contiendra la plus forte concentration d’inducteurs. Ensuite, programmez le robot pour diluer en série le milieu de chacun des puits de concentration les plus élevés en 23 concentrations inférieures allant de zéro à 218 nanomolaires. Le volume de chaque dilution inducteur devrait être suffisant pour toutes les souches.Pour diluer les souches du jour au lendemain, programmez le robot pour le diluer par un facteur de 10 en mélangeant 20 microlitres de bactéries avec 180 microlitres de SPM dans 48 plaques de puits. Puis diluer à nouveau par un facteur de 10 en prenant 20 microlitres de la solution diluée dans la plaque de contrainte pré-préparée adaptée à la mesure fluorescente. Maintenant, programmez le robot pour ajouter l’inducteur dilué de la plaque inducteur aux 96 plaques de puits avec les souches diluées en fonction des concentrations finales.Secouez les 96 plaques de puits à 37 degrés Celsius pendant six heures. Pendant ce temps, prendre des mesures de la densité optique ou od à 595 nanomètres ainsi que mCherry et fluorescence mCerulean via un lecteur de plaque toutes les 30 minutes. À des fins de normalisation, mesurer la croissance du SPM sans ajout de cellules.Voici des parcelles tridimensionnelles pour une souche positive. Les parcelles représentent les niveaux bruts d’OD, la fluorescence mCerulean, et la fluorescence de mCherry en fonction du temps et de la concentration d’inducteur. mCerulean niveaux d’expression à état stable ont été calculés pour chaque concentration d’inducteur pour les souches positives et négatives.Le taux de production de mCherry a également été calculé pour chaque concentration d’inducteur pour les souches positives et négatives. le taux de production de mCherry a été tracé en fonction de la fluorescence moyenne mCerulean moyenne sur deux doublons biologiques pour deux souches. L’ajustement KRBP en utilisant la formule de montage est montré pour la souche positive présentant une réponse de liaison spécifique.Pour la souche négative, aucune valeur KRBP n’a été extraite. Des courbes normalisées de réponse de dose ont été déterminées pour 30 souches différentes basées sur deux RBPs comme 10 emplacements contraignants à différents endroits. Trois types de réponses sont observés, une affinité élevée, une faible affinité et aucune affinité.Voici les résultats quantitatifs krbp pour deux RBPs, protéine de manteau MS2 et protéine de manteau de PP7 avec 10 cassettes différentes de site de liaison. Des courbes de réponse de dose pour la protéine de manteau de MS2 avec un emplacement mutant de liaison à quatre endroits différents sont montrées ici pour démontrer l’effet de l’espacement mutant sur la production de mCherry. La séquence du site de liaison muté testé est affichée.Il est important d’utiliser une technique structurelle telle que la forme chercher à sonder chimiquement la structure du complexe protéine-ARN et à visualiser quelles régions d’ARNm sont affectées par la liaison ARN. Récemment, nous avons utilisé cette technique d’une manière à haut débit pour mesurer simultanément l’affinité des RBP avec 10 000 sites contraignants.

Research

JoVE Journal

Genetics

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Génétique

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