여기에서 우리는 RNA의 DNAzyme 의존적인 절단을 위한 프로토콜을 제시합니다. 이를 통해 RNA 2′-O-메틸화의 신속하고 현장 의존적인 분석을 가능하게 합니다. 이러한 접근법은 스노RNA 활성의 예비 또는 주요 평가를 위해 사용될 수 있다.
가이드 박스 C/D 작은 뉴클레올라 RNA (snoRNAs) 촉매 2′-O-메틸화 리보좀 및 작은 핵 RNA. 그러나, 더 높은 진핵생물에 있는 snoRNA의 다수는 무차별적으로 그밖 RNA 종 및 2′-O-메틸레이트 다중 표적을 인식할 수 있습니다. 여기서, 우리는 DNAzymes에게 불린 짧은 DNA 올리고뉴클레오티드를 채택하는 잘 확립된 방법을 사용하여 사이트 특이적인 2′-O-메틸화의 빠르고 비고가 있는 분석을 위한 단계별 가이드를 제공합니다. 이 DNA 단편은 특정 합의 위치에서 RNA를 갈라지는 촉매 서열, 뿐만 아니라 그것의 RNA 표적에 DNAzyme를 지시하는 가변 상동성 무기를 포함합니다. DNAzyme 활성은 RNA에서 절단 부위에 인접한 뉴클레오티드의 2-O-메틸화에 의해 억제된다. 따라서, DNAzymes, 절단 된 서열의 합의에 의해서만 제한, 스노RNA 매개 RNA 2′-O-메틸화의 빠른 분석을위한 완벽한 도구입니다. 우리는 saccharomyces 세레비시아에서 25S 리보소말 RNA의 snoRNA snR13- 및 snR47 유도 2′-O-메틸화를 분석하여 기술의 단순성을 입증하고 DNAzyme 의존적 분석법에 대한 상세한 프로토콜을 제공했습니다.
RNA 수정은 유전자 발현의 조절에 중요한 역할을 한다. 각각 상자 C/D 및 상자 H/ACA 작은 뉴클레오르 RNA (snoRNAs)에 의해 유도되는 RNA 2′-O-메틸화 및 슈두리딜레이션은 RNA를 분해로부터 보호하고 고차 구조를 안정화시다1,2,3 . SnoRNA 표적은 리보소좀 RNA (rRNA) 및 작은 핵 RNA (snRNAs)에서 주로 확인되었습니다. 그러나, 더 높은 진핵생물에서는, 할당된 기능이 없는 snoRNA의 잠재적으로 수백이 있고 그들 중 일부는 다중 RNA1,4,5,6및7을인식할 수 있습니다 . 따라서, snoRNA 유도한 수정의 확인 그리고 분석을 허용하는 방법은 세포 프로세스를 지배하는 기계장치를 폭로하는 중요한 공구입니다.
상자 C/D snoRNA 유도 putative 2′-O-메틸화 사이트는 RNase H 지시절단, 또는 역전사를 채택하는 사이트 특정 및 게놈 넓은 방법을 포함하여 많은 기술에 의해 생물학적으로 확인되고 실험적으로 확인될 수 있습니다 낮은 뉴클레오티드 (dNTPs) 농도 접근8,9,10,11. 이러한 기술은 매우 민감하지만 힘들고 비용이 많이 들기 때문에 초기 또는 빠른 테스트에는 적합하지 않을 수 있습니다. 2′-O-메틸화 부위를 식별하는 가장 간단하고 저렴한 방법 중 하나는 DNAzyme 의존성 RNA절단(12)이다. DNAzymes는 특정 위치에서 RNA의 내핵성 절단을 할 수 있는 짧은, 단 하나 좌초 및 촉매 활성 DNA 분자입니다. 이들은 보존되고 촉매활성 코어 서열과 5′ 및 3′ 결합 암으로 구성되며, 이는 RNA 표적에 대한 왓슨 크릭 염기 페어링에 의해 혼성화되도록 설계된 가변 서열로 구성된다(도1). 따라서, 5′ 및 3′ 암은 특정 RNA 부위에 촉매 서열을 전달한다. DNAzyme 의존성 절단은 절단부위(12,13)의상류에 위치된 뉴클레오티드의 2′-O-메틸화에 의해 억제된다. 이것은 DNAzymes 가설 또는 알려진 RNA 2′-O-메틸화 사이트의 분석을 위한 아주 실용적인 공구를 만듭니다.
DNAzymes의 2가지 의 모형은 RNA 수정 분석12를위해 사용됩니다. 10-23 DNAzyme(그림 1A)의활성 서열은 표적 RNA 푸린 피리미딘 (RY) 디뉴클레오티드 주위에 루프를 형성하고 이 두 뉴클레오티드 사이의 절단을 촉매하는 15 개의 뉴클레오티드 (5’RGGCTAGCTACACACGA3′)로 구성됩니다. RNA 퓨린(R)은 DNAzyme와 염기-페어링되지 않으며, DNAzyme상의 2′-O-메틸화 는 분열을 억제한다. 10-23 DNAzymes의 결합 무기는 일반적으로 10-15 뉴클레오티드 길이입니다. 제2 DNAzyme 클래스, 8-17 DNAzymes(도 1B)14-뉴클레오티드 촉매 서열(5’TCCGAGCCACGA3′)을 함유한다. 뉴클레오티드C2,C3 및G4 쌍과 C9 G10 및 G11은 짧은 줄기 루프 구조를 형성한다. 8-17 DNAzymes는 DNAzyme 활성 서열로부터의 첫 번째 티민과 불완전하게 짝을 이루는 모든 구아닌의 상류에 RNA를 갈라줍니다. 구아닌의 상류에 있는 RNA 뉴클레오티드는 DNAzyme와 염기 결합되지 않으며 그것의 2′-O-메틸화는 분열을 손상시다. 8-17 DNAzymes는 DNAzyme을 특정 서열로 유도하기 위해 약 20 개의 뉴클레오티드의 더 긴 상동성 무기를 필요로합니다.
여기서, 우리는 10-23 및 8-17 DNAzyme 의존적 접근법을 사용하여 사카로미세세세리에서 rRNA의 2′-O-메틸화의 분석을 위한 단계별프로토콜을 제공한다(도13(도 1C). 이 프로토콜은 다른 유기체 및 RNA 종에 쉽게 적응할 수 있으며 사이트 별 RNA 2′-O-메틸화의 빠른, 예비 또는 주요 분석을 위해 채택될 수 있습니다.
DNAzyme 의존성 소화는 사이트 별 RNA 2′-O-메틸화12,13을분석하는 간단하고 빠른 방법으로 사용될 수 있다. DNAzymes 는 분열 부위의 상류에 뉴클레오티드가 메틸화되지 않은 경우 RNA를 절단한다. RNase H 지시 소화를 포함 하 여 다른 접근, 알칼리 분해 또는 낮은 뉴클레오티드 농도에서 역 전사 정량 PCR 또는 시퀀싱8,10,11 ,16, DNAzyme 접근법은 임의의 분자 생물학 실험실에 존재하는 간단한 DNA 올리고뉴클레오티드 및 기본 시약을 필요로 한다. 더욱이, DNAzymes는 상자 H/ACA snoRNA12에의해 매개된 RNA pseudouridylation를 분석하기 위하여 유사한 방법으로 이용될 수 있습니다, 이는 그(것)들을 snoRNA 표적을 공부에 있는 다재다능한 공구를 만듭니다.
DNAzyme 의존적 접근법은 분열 부위 합의 서열17에의해서만 제한된다. 10-23 DNAzymes는 RY 디뉴클레오티드의 위치 R에서만 2′-O-메틸화를 분석하는 데 사용될 수 있으며, 8-17 DNAzymes는 구아닌의 상류에 위치한 뉴클레오티드의 변형을 인식한다. 그 결과, 디뉴클레오티드 구아닌 아데닌(GA), 아데닌-아데닌(AA), 피리미딘-아데닌(YA) 및 피리미딘-피리미딘(YY)에서 제1 뉴클레오티드의 2′-O-메틸화와 같은 변형은 분석할 수 없다. 더욱이, DNAzyme 의존적절단(12)의 낮은 효율을 고려해야 한다. 일부 DNAzymes는 RNA를 거의 완전히 갈라지지만(그림 3B),많은 DNAzymes는 부분적으로 그들의 표적을 소화합니다(그림 3B). 효율은 절단 부위를 둘러싼 서열에 의존할 수 있다. 예를 들어, 동일한 뉴클레오티드의 스트레치가 있는 RNA 영역은 DNAzyme 활성 서열의 정확한 위치 형성에 영향을 미칠 수 있다. 더욱이, 강한 이차 구조를 형성하는 RNA 영역은 표적 서열에 결합하는 DNAzyme을 재혼화하고 억제할 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 10-23 DNAzyme 및 RNA 기판의 가열 및 냉각 주기를18에적용 할 수 있습니다.
우리는 rRNA의 2′-O-메틸화를 조사하기 위하여 DNAzyme 접근을 이용했습니다. 하나는 또한 N 6-메틸라데노신19와같은 다른 RNA 변형을 분석하기 위해 이 기술을 사용할 수 있다. 리보소말 RNA는 풍부하기 때문에 전기 동극으로 분석 할 수 있으며 절단 제품은 자외선 아래에서 시각화 할 수 있습니다. 그러나, 이것은 RNA 폴리머라제 II 생성 코딩 RNA(mRNA) 및 비코딩 RNA(ncRNA)와 같은 덜 풍부한 RNA에 적용되지 않는다. 이 RNA는 일반적으로 아가로스 또는 폴리아크릴아미드 젤에 있는 RNA 염색에 의해 직접 검출될 수 없습니다. 이러한 경우, DNAzyme 의존적 절단은 북부 블로팅에 의해 시각화 될 수있다, PCR / 정량 적 PCR에 의해 간접적으로 검출 또는 중합체와 정적 PCR에 의해 분석 (예를 들어, KlenTaq DNA 폴리머라제) 에서 2′-O-메틸화 RNA를 차별 할 수 unmethylated RNA20,21.
The authors have nothing to disclose.
마야 윌슨과 아네이카 레니가 원고를 비판적으로 읽어 준 것에 대해 감사드립니다. 이 작품은 웰컴 트러스트와 왕립 학회 (200473 / Z / 16 / Z)가 공동으로 후원한 헨리 데일 경 펠로우십에 의해 지원되었습니다.
Chemicals | |||
Acid phenol | SIGMA | P4682 | |
Agarose | VWR | A2114 | |
Ammonium acetate | SIGMA | A1542 | |
Chlorophorm | Fisher scientific | 10293850 | |
DNase/RNase free water | Fischer Scientific | 10526945 | |
DNAzyme | Integrated DNA Technology | Custom oligo DNA | |
EDTA | SIGMA | E9884 | |
Ethanol Absolute | Fisher scientific | 10437341 | |
Formaldehyde | Sigma | F8775 | |
Formamide | sigma | F9037 | |
Galactose | SIGMA | G0750 | |
Gel Loading Dye | Thermo Fisher Scientific | R0611 | |
Glucose | SIGMA | G7021 | |
Glycogen | Thermo Fisher Scientific | R0561 | |
HEPES | SIGMA | H3375 | |
Isoamyl | SIGMA | W205702 | |
KCl | SIGMA | P9333 | |
MgCl2 | SIGMA | M8266 | |
MnCl2 | SIGMA | 244589 | |
MOPS | SIGMA | M1254 | |
NaCl | SIGMA | S7653 | |
Oxoid Peptone Bacteriological | Thermo Fisher Scientific | LP0037 | |
Oxoid Yeast Extract Powder | Thermo Fisher Scientific | LP0021 | |
RiboLock RNase Inhibitor (40 U/µL) | Thermo Fisher Scientific | EO0382 | |
SDS | SIGMA | 74255 | |
Sodium acetate trihydrate | SIGMA | S8625 | |
SYBR Safe DNA Gel Stain | Thermo Fisher Scientific | S33102 | |
Tris base | SIGMA | TRIS-RO | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
1.5 mL microtubes | Sarstedt | ||
152VR5C01M -80°C freezer | Thermo Fisher Scientific | ||
250 mL Erlenmeyer flasks | Cole-Parmer | ||
50 mL conical tubes | Sarstedt | ||
Combicup VX200 vortex | Appleton Woods | ||
DS-11 microspectrophotometer | Denovix | ||
Electrophoresis chamber (20 cm tray) | SIGMA | ||
FiveEasy F20 pH meter | Appleton Woods | ||
Gel documentation system | Syngene | ||
Heraeus Fresco 21 micro centrifuge | Fisher Scientific | ||
Megafuge 8R centrifuge with rotator suitable for 50 mL conical tubes | Fisher Scientific | ||
Mini Fuge Plus mini centrifuge | Starlab | ||
Mixer HC thermal block | Starlab | ||
OLS26 Shaking Water Bath | Grant | ||
PowerPac power supplier | BioRad |