Burada RNA DNAzyme bağımlı dekolte için bir protokol salıyoruz. Bu, RNA 2′-O-metilasyonun hızlı ve yere bağlı analizini sağlar. Bu yaklaşım, snoRNA aktivitesinin ön veya önemli değerlendirilmesi için kullanılabilir.
Kılavuz kutusu C / D küçük nükleolar RNA (snoRNA) ribozomal ve küçük nükleer RNA 2′-O-metilasyon katalize. Ancak, yüksek ökaryotlarda çok sayıda snoRNA diğer RNA türlerini promiscuously tanıyabilir ve 2′-O-metilat birden fazla hedef. Burada, DNAzymes adı verilen kısa DNA oligonükleotidlerini kullanan köklü bir yöntem kullanarak siteye özgü 2′-O-metilasyonun hızlı ve pahalı olmayan analizi için adım adım kılavuz salıyoruz. Bu DNA parçaları, RNA’yı belirli konsensüs konumlarında yönlendiren katalitik dizilerin yanı sıra DNAzyme’yi RNA hedeflerine yönlendiren değişken homoloji kollarını içerir. DNAzyme aktivitesi RNA’daki dekolte bölgesine bitişik nükleotitin 2-‘O-metilasyonile inhibe edilir. Böylece, DNAzymes, sadece yarık dizisinin konsensüs ile sınırlı, snoRNA aracılı RNA 2′-O-metilasyon hızlı analizi için mükemmel araçlardır. SnoRNA snR13- ve snR47-güdümlü 2’-O-metilasyon 25S ribosomal RNA Saccharomyces cerevisiae tekniğin basitliğini göstermek ve DNAzyme bağımlı test için ayrıntılı bir protokol sağlamak için analiz.
RNA modifikasyonları gen ekspresyonunun düzenlenmesinde önemli rol oynar. RNA 2′-O-metilasyon ve psödoürilasyon, sırasıyla kutu C / D ve kutu H / ACA küçük nükleolar RNA (snoRNA) tarafından yönlendirilir, bozulmadan RNA korumak ve onların yüksek sıralı yapıları stabilize1,2,3 . SnoRNA hedefleri ağırlıklı olarak ribozomal RNA (rRNA) ve küçük nükleer RNA’larda (snRNA) tanımlanmıştır. Ancak, yüksek ökaryotlarda, atanmış işlevleri olmayan yüzlerce snoRNA vardır ve bazıları birden fazla RNA1,4,5,6,7’yitanıyabilir. Bu nedenle, snoRNA güdümlü modifikasyonların tanımlanması ve analizine olanak sağlayan yöntemler, hücresel süreçleri yöneten mekanizmaların ortaya çıkarılmasında önemli araçlardır.
Bir kutu C / D snoRNA güdümlü putatif 2′-O-metilasyon sitesi biyoinformatik olarak tespit edilebilir ve deneysel olarak birçok teknik tarafından teyit edilebilir, RNase H-yönettiği dekolte dahil, ya da site-özel ve genom çapında yöntemler, ters transkripsiyon istihdam düşük nükleotitlerde (dNTPs) konsantrasyon8,9,10,11. Bu teknikler çok hassas ama aynı zamanda zahmetli ve pahalı, bu nedenle, ilk veya hızlı test için uygun olmayabilir. 2′-O-metilasyon bölgelerini tanımlamak için en basit ve düşük maliyetli yöntemlerden biri DNAzyme bağımlı RNA dekolte12. DNAzymes belirli pozisyonlarda RNA ennükleyolitik dekolte yeteneğine sahip kısa, tek iplikli ve katalitik aktif DNA molekülleridir. Watson-Crick baz eşleştirmesi ile RNA hedefine hibridize etmek üzere tasarlanmış değişken dizilerden oluşan korunmuş ve katalitik olarak aktif çekirdek sırası ve 5′ ve 3′ bağlayıcı kollardanoluşurlar (Şekil 1). Böylece, 5′ ve 3′ kollar katalitik sırayı belirli RNA bölgesine sunar. DNAzyme bağımlı dekolte dekolte dekolte doğrudan dekolte sitenin yukarı sında konumlandırılmış nükleotit 2′-O-metilasyon tarafından inhibe edilir12,13. Bu putatif veya bilinen RNA 2′-O-metilasyon sitelerinin analizi için DNAzymes çok pratik araçlar yapar.
RNA modifikasyonları analizleri12için iki tip DNAzyme kullanılır. 10-23 DNAzyme(Şekil 1A)aktif dizilimi, hedeflenen RNA pürin-pirimidin (RY) dinükleotidetrafında bir döngü oluşturan ve bu iki nükleotit arasındaki bölünmeyi katalize eden 15 nükleotitten (Şekil 1A) oluşur. RNA pürin (R) DNAzyme ile baz eşleştirilmiş değildir ve DNAzyme üzerinde 2′-O-metilasyon sunar dekolte inhibe. 10-23 DNAzymes’in bağlayıcı kolları genellikle 10-15 nükleotit uzunluğundadır. İkinci DNAzyme sınıfı, 8-17 DNAzymes(Şekil 1B)14 nükleotit katalitik dizi (5’TCCGAGCCGGACGA3′) içerir. Nükleotitler C2, C3 ve G4 çifti C9 G10 ve G11 ile kısa bir kök-döngü yapısı oluştururlar. 8-17 DNAzymes DNAzyme aktif dizi ilk timin ile kusurlu eşleştirilmiş herhangi bir guanin RNA yukarı cleave. Guaninin RNA nükleotit akıntısı DNAzyme ile baz la eşleşmiyor ve 2′-O-metilasyon bölünmeyi bozar. 8-17 DNAzymes dnazyme’yi kendine özgü dizilime yönlendirmek için yaklaşık 20 nükleotitten oluşan daha uzun homoloji kollarına ihtiyaç duyar.
Burada, 10-23 ve 8-17 DNAzyme bağımlı yaklaşımlar12,13 (Şekil 1C)kullanarak Saccharomyces cerevisiae rRNA 2′-O-metilasyon analizi için adım adım protokol sağlar. Bu protokol diğer organizmalar ve RNA türleri için kolayca uyarlanabilir ve bölgeye özgü RNA 2′-O-metilasyonun hızlı, ön veya ana analizleri için kullanılabilir.
DNAzyme bağımlı sindirim siteye özgü RNA 2′-O-metilasyon12,13analiz etmek için basit ve hızlı bir yöntem olarak kullanılabilir. Dekolte bölgesinin nükleotit yukarı metilatif değilse DNAzymes CLEAVE RNA. Diğer yaklaşımların aksine, RNase H-yönettiği sindirim, alkali bozulma veya düşük nükleotit konsantrasyonu içinde ters transkripsiyon kantitatif PCR veya sıralama8,10,11 takip ,16, DNAzyme yaklaşım basit bir DNA oligonükleotid ve herhangi bir moleküler biyoloji laboratuvarında mevcut temel reaktifler gerektirir. Ayrıca, DNAzymes kutu H / ACA snoRNA12aracılık RNA psödouridylation analiz etmek için benzer bir şekilde kullanılabilir , hangi onları snoRNA hedefleri çalışmada çok yönlü araçlar yapar.
DNAzyme bağımlı yaklaşımlar sadece dekolte site konsensüs dizileri ile sınırlıdır17. 10-23 DNAzymes 2′-O-metilasyon sadece RY dinükleotidin R pozisyonunda analiz etmek için kullanılabilirken, 8-17 DNAzymes guanin akıntısında bulunan nükleotitmodifikasyonunu tanır. Sonuç olarak, dinükleotidler guanin-adenin (GA), adenin-adenin (AA), pirimidin-adenin (YA) ve pirimidin-pirimidin (YY) ilk nükleotit 2′-O-metilasyon gibi değişiklikler analiz edilemez. Ayrıca, DNAzyme bağımlı dekolte12 düşük verimlilik düşünülmelidir. Bazı DNAzymes neredeyse tamamen RNA cleave rağmen(Şekil 3B),birçok DNAzymes sadece kısmen hedeflerini sindirmek(Şekil 3B). Verimlilik dekolte alanını çevreleyen sıraya bağlı olabilir. Örneğin, aynı nükleotit in enine ait RNA bölgeleri DNAzyme etkin dizisinin doğru konumlandırılmasını etkileyebilir. Ayrıca, güçlü ikincil yapı oluşturan RNA bölgeleri yeniden melezleyebilir ve DNAzyme’yi hedef sıraya bağlayabilir. Bu sorunların üstesinden gelmek için, 10-23 DNAzyme ve RNA substrat ısıtma ve soğutma döngüleriuygulanabilir 18.
RRNA’nın 2′-O-metilasyonunu araştırmak için DNAzyme yaklaşımını kullandık. N6-metyladenozin19gibi diğer RNA modifikasyonlarını analiz etmek için de bu tekniği kullanabilirsiniz. Ribozomal RNA, bolluğu nedeniyle elektroforez ile analiz edilebilir ve dekolte ürünleri UV ışığı altında görselleştirilebilir. Ancak, bu RNA Polimeraz II-oluşturulan kodlama RNA ‘lar (mRNA) ve kodlama olmayan RNA’lar (ncRNA) gibi daha az bol RNA’lar için geçerli değildir. Bu RNA’lar genellikle agarose veya poliakrilamid jellerde RNA boyama ile doğrudan tespit edilemez. Bu gibi durumlarda, DNAzyme bağımlı dekolte Kuzey blotting tarafından görselleştirilmiş olabilir, dolaylı PCR / nicel PCR tarafından tespit veya polimeraz (örneğin, KlenTaq DNA Polimeraz) ile kantitatif PCR tarafından analiz 2′-O-metillenmiş RNA ayırt yeteneğine sahip metillenmemiş RNA20,21.
The authors have nothing to disclose.
Biz makalenin eleştirel okuma için Maya Wilson ve Aneika Leney teşekkür ederiz. Bu çalışma, Wellcome Trust ve Royal Society (200473/Z/16/Z) tarafından ortaklaşa finanse edilen Sir Henry Dale Bursu tarafından desteklenmiştir.
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 |