Rapid Kolorimetrik Tahliller Nitelik Biyomoleküler Örnekleri RNA ve DNA ayırt etmek
Summary
Kolorimetrik tahlillerin paketi hızla ayırt edici protein, RNA, DNA, ve potansiyel olarak heterojen biyomoleküler örneklerinde yeniden ducing şekerler için açıklanmıştır.
Abstract
Biyokimyasal deneyler genellikle potansiyel olarak heterojen örneklerde doğru nükleik asit erken bir aşamada bilgi,,, protein ve diğer biyomoleküler bileşenleri gerektirir. Nükleik asitler kolayca ayırt edemez rağmen (örneğin, A 260), florometrik (örneğin, floresan boya bağlayıcı), veya kolorimetrik (nükleozid özel kromojenik kimyasal reaksiyonlar). 1 spektrofotometrik olarak analitik yöntemler de dahil olmak üzere birçok yerleşik yaklaşımları ile tespit edilebilir RNA DNA, A 260 de 260 nm ve öncelikle 280 nm civarındaki emer protein yakınındaki ağırlıklı emer nükleik asit, göreli içeriğinin basit ve hızlı 2 değerlendirme sunuyor / A 280 oranı genellikle istihdam edilmektedir. 1.5 3 Rasyolar <saf nükleik asit (NA) oranları ile karakterize iken 0,8, 'saf' protein örneklerinin göstergesi olarak alınır>.
HoWever, protein / NA içerik olarak açıkça veya güvenilir basit uv-vis spektrofotometrik ölçümler anlaşılan olamaz hangi senaryo vardır. Örneğin, (i) örnek olarak, bazı küçük RNA-bağlayıcı protein ile olduğu gibi, ≈ 280 nm (Trp, Tyr, Phe) de emilim için sorumlu aromatik amino asitler nispeten yoksun olan bir tane ya da daha fazla protein içerir, ve edebilir (ii) numuneleri protein / NA içeriği çok daha az açıktır ve hatta protein ve NA bileşenleri arasındaki bazı yüksek afinite dernek yansıtabilir ara A 260 / A 280 oranları (~ 0.8 <~ 1.5), sergileyebilmektedir. Bu tür senaryolar için, biz hızla RNA, DNA ve biyomoleküllerin potansiyel karışık örnek indirgen şekerler ayırt etmek için burada kolorimetrik testlerin bir paketi açıklamak. Yöntemler Benedict'in için pentozlara ve diğer karbonhidratların diferansiyel duyarlılığı güveniyor, Bial (orcinol) ve Dische nin (diphenylamine) reaktifler; aerodinamik protokolleri com olabilirmaddeleri ayırmak zorunda herhangi bir ek adıma gerek kalmadan, birkaç dakika içinde pleted. Deneyleri de, RNA ve DNA arasındaki farkı olarak, glikoz, früktoz, riboz ve (Şekil 1) gibi serbest indirgeyici şekerler arasında varlığını belirtir paralel olarak gerçekleştirilebilmektedir.
Introduction
Much hücre biyolojisi DNA ve RNA içeren moleküler etkileşimler aracılığıyla gerçekleşir. 4 Bunlar doğal olarak oluşan nükleik asitler (UA) (örneğin, iki değerlikli katyonlar proteinler, 6 ve in vivo küçük molekül bileşiklerinin ve ligandların bir ev sahibi ile, birbiri ile etkileşim 5 7). Etkileşimler olabilir kısa veya (kinetik) uzun ömürlü, düşük afinitesi (termodinamik dayanım) orta yüksek değişebilir, hem de kimyasal özellikleri ve özgüllüğünü önemli çeşitlilik gösterebilmesidir – bazı dernekler (örneğin, DNA oldukça özeldir · · transkripsiyon faktörleri, RNA · · · yapıştırma faktörler), diğer etkileşimleri mutlaka çok daha genel ise (örneğin, DNA · · · bakteriyel histon benzeri HU proteinler 8). UA ile Non-spesifik etkileşimler biomo karışımları içeren in vitro deneylerde pratik sonuçları olabilirlecules, bazı UA, en azından kullanılan deneysel koşullar gibi bir kısmını (iyonik kuvvet, çözeltinin pH, vs) altında, ilgi biyomolekülleri ile ilişkilendirir, mümkünse, ve hatta büyük bir olasılıktır.
Escherichia coli hücre kültüründe yeniden birleştirici proteinin heterolog aşırı ekspresyonu vasıtasıyla, örneğin, ilgi (PI) bir proteinin üretimi düşünün, bu tür bir prosedür rutin olarak hemen hemen herhangi bir yapısal biyolojide laboratuvar gerçekleştirilir 9 başka deneyler için hazırlanırken, bu gibi. / biyokimyasal karakterizasyonu biyofiziksel, kristalizasyon, vb., ilk çabalar genellikle ideal olarak, kimyasal olarak homojen ve biyofiziksel monodisperse örnek olarak, mümkün olduğunca saf bir formda olarak da POI yeterli bir miktar elde edilmesi ile ilgili odak gibi. Konak hücre bozulması sonra, tipik bir arıtma akışı erken evrelerinde E. POI izole etmek için amaç coli proteinler, nükleik asitler, hücre duvarı enkaz,ve hücre lizat diğer bileşenler. Ancak konak UA'lar birçok fizikokimyasal nedenlerle POI ile birlikte arındırmak olabilir – çok temel bir İÇN non-spesifik olarak açılan konak DNA / RNA olabilir; POI (örneğin, yukarıda belirtilen HU) genel NA-bağlanma aktivitesi olabilir; POI konak RNA veya DNA ile oldukça spesifik NA-bağlayıcı protein ancak sergi çapraz reaktivite olabilir; böylece ve; ana UA'lar bir kromatografi matris ile etkileşim ve böylece sadece co-elute POI olabilir. NA safsızlıklar olasılıkla mansap deneyler (örneğin, POI • RNA bağlayıcı 10 floresans anizotropi testleri) ile müdahale edecek, çünkü bir İÇN'ye konak UA'lar ayrım gözetmeksizin, yüksek afiniteli bir can sıkıcı sorun teşkil edebilir. Bu tür etkileşimlerin POI nükleik asit bağlama kapasitesi aydınlatmak Alternatif olarak, beklenmeyen POI · · · NA dernekleri de, tesadüfen görülebilir. Her iki şekilde de, UA'lar anahtar bileşenleri veya kirletici olup olmadığını, bir ilk ölçmek gerekir veakış deneyler için hazırlık içinde eş-arındırıcı NAS tipi (DNA, RNA) tanımlar.
Çeşitli analitik yöntemler tespit ve bir örnek UA'lar miktarlarının yapılmamış. Mevcut yöntemlerin çoğu (temelde ya (örneğin, tiazol portakal veya NA diğer floresan boya bağlayıcı) florometrik, (örneğin, A 260 absorbans değerleri ve A 260 / A 280 oranları) spektrofotometrik veya kolorimetrik olarak kimyasal reaksiyonlara nükleosidlerin duyarlılık elektromanyetik spektrumun UV-vis bölge) emici verim kromofor olarak son zamanlarda De Mey ve ark tarif. 1 Ancak, RNA veya DNA gibi polinükleotid türünü tanımlamanın önemli adım bu kantitatif çoğunun kapsamı dışındadır yaklaşımlar. Burada hızlı bir protein örnek NA bileşenlerin türleri belirlemek için kolorimetrik analizler kümesi sağlar.
Protokoller burada c açıklananverimli bir potansiyel NA safsızlıkların izole ek adımlar yürütülür, ve (Şekiller 1 ve 2) 2'-deoxypentoses arasında şekerler 11, 12,13 pentozlara için orcinol tahlil, difenilamin ve reaksiyon 14,15 azaltılması için Benedict'in tahlil dayanmak edilmesi . Benedict'in testi (Şekil 2a) +, şeker en karbonil birlikte oksidasyon ile olduğu gibi Cu 2 O-, bir karboksilat parçası ve üretim için Cu 2 azaltmak için bir aldoz şeker doğrusal, açık-zincirli (aldehit) formu yeteneği kullanır çözünmeyen kırmızı çökelti. Bu reaksiyon gibi aldoses ve ketoses (hangi enediol ara ile ilgili aldoses dönüştürmek) gibi ücretsiz indirgen şekerler ile pozitif test değil, bir DNA veya RNA polinükleotid arasında kovalent omurga parçası olarak siklik forma kilitli olduğundan pentoz şeker ile. Olacak Bir serbest hemiasetal işlevsellik minimalist gereksinimi, diğer ortak nedeniyleve bu nedenle potansiyel interferents olarak hareket – – Bu testte pozitif test edebilir mpounds α-hidroksi-ketonlar ve kısa oligosakkaritler (örn. disakkarit maltoz) içerir. Her iki Bial orcinol (Şekil 2b) ve Dische en difenilamin (Şekil 2c) reaksiyon polinükleotid omurga başlangıç imha dayanır, nükleosid depurination ve daha fazla asit ya da ebeveyn nükleotidlerin baz-katalizörlü hidroliz yolu ile, furan-2 vermek üzere -karbaldehid (furfural) türevleri, bu türevleri daha sonra bu orcinol (Bial) ya da difenilamin (Dische) 'ın tam olarak bilinmemektedir kimyasal yapısının renkli yoğunlaşma ürünleri oluşturmak için reaktifler olarak fenol ya da bir polihidroksi ile reaksiyona girer. Dische en tahlil RNA özgüllüğü karşı DNA pentoz şeker daha diphenylamine ile reaksiyona ω-hydroxylevulinyl aldehit, oksidasyon duyarlı olmak amacıyla 2'-deoksijenlenmedeki olmalıdır gerçeğinden kaynaklanmaktadırasidik koşullar altında bir parlak mavi bir yoğuşma (Şekil 2c) elde edildi. Burada tarif edilen aerodinamik protokolleri kullanılarak bu şeker özgü kolorimetrik reaksiyon, RNA ve DNA arasındaki farkı olabilir ve ayrıca bu tür bir biyomoleküler örnek olarak glikoz, früktoz, riboz ya da serbest gibi indirgeyici şekerler varlığını gösterir olduğunu bulduk.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kolorimetrik testler hızla gibi daha ileri çalışmalar için hazırlık olarak proteinler, RNA veya tüm hücre lizat gelen kompleksleri arındırıcı karşılaşılan gibi biyomoleküler karışımlar, kimyasal yapısını değerlendirmek için basit bir yaklaşım sunmak Burada sunulan. Yapısal biyoloji gibi örnek heterojenlik gibi daha anadili gibi montajları, giderek büyük sorunlar, izlediği gibi, karmaşık ve çok bileşenli kompleksler oluşturduğu edilecektir. Supramoleküler meclisleri genellik…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Virginia Üniversitesi ve Jeffress Memorial Trust (J-971) tarafından finanse edildi. Biz yararlı tartışmalar ve elyazmasının eleştirel okuma L. Columbus, K. Jain ve P. Randolph ederim.
Materials
| Reagent or equipment | Supplier/company | Catalog number | Comments, notes |
| Anhydrous sodium carbonate | Fisher Scientific | S263 | |
| Sodium citrate dihydrate | Sigma | S-4641 | |
| Copper (II) sulfate pentahydrate | VWR | VW3312-2 | |
| Orcinol monohydrate | Sigma-Aldrich | O1875 | |
| Concentrated HCl | VWR | BDH3030 | |
| Ferric chloride hexahydrate | Sigma | F-2877 | |
| Diphenylamine | Aldrich | 112763 | |
| Glacial acetic acid | Fisher Scientific | A28 | |
| Sulfuric acid | Sigma-Aldrich | 258105 | |
| Ethanol | Koptec | V1101 | |
| Ribose | Sigma | R-7500 | prep at 1% w/v in H2O |
| Ribonucleic acid from baker’s yeast (S. cerevisiae) | Sigma | R6750 | prep at 10 mg/ml in H2O; store at -20 °C |
| Deoxyribonucleic acid (sodium salt), from calf thymus | Sigma | D1501 | prep at 10 mg/ml in H2O; store at 4 °C |
|
Reagents, Equipment & Safety Materials are listed in the following table in the order in which they appear in the Protocol section. Unless otherwise noted (above), all reagents can be stored at ambient room temperature and lighting. For any items not listed below (e.g., microcentrifuge tubes), the usual make / model / variety found in a standard biochemical laboratory can be used (e.g., Eppendorf brand 1.5 ml microfuge tubes). Standard plastic microfuge tubes should be used for steps involving centrifugation (e.g., to sediment particulate material near the end of each protocol). No particular material is preferable, as long as the tubes can be sealed; the typical polypropylene tubes found in biochemistry laboratories work well. In terms of safety concerns and waste disposal, standard laboratory precautions (safety glasses, fume hoods) should be exercised in pre-paring, working with, and disposing of solutions containing concentrated acetic, hydrochloric, or sulfuric acids. For organic reagents such as orcinol or diphenylamine, nitrile gloves are preferable to the common latex (natural rubber) variety. |
References
- De Mey, M., et al. Comparison of DNA and RNA quantification methods suitable for parameter estimation in metabolic modeling of microorganisms. Anal. Biochem. 353, 198-203 (2006).
- Desjardins, P., Conklin, D. NanoDrop Microvolume Quantitation of Nucleic Acids. J. Vis. Exp. (45), e2565 (2010).
- Ausubel, F. M. . Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology. , (1999).
- Voet, D., Voet, J. G. . Biochemistry. , (2011).
- Adams, R. L. P., Knowler, J. T., Leader, D. P. . The Biochemistry of the Nucleic Acids. , (1986).
- Rice, P. A., Correll, C. C. . Protein-nucleic acid interactions: Structural biology. , (2008).
- Bowman, J. C., Lenz, T. K., Hud, N. V., Williams, L. D. Cations in charge: Magnesium ions in RNA folding and catalysis. Curr. Opin. Struct. Biol. , (2012).
- Balandina, A., Kamashev, D., Rouviere-Yaniv, J. The bacterial histone-like protein HU specifically recognizes similar structures in all nucleic acids. DNA, RNA, and their hybrids. J. Biol. Chem. 277, 27622-27628 (1074).
- Graslund, S., et al. Protein production and purification. Nat. Methods. 5, 135-146 (2008).
- Pagano, J. M., Clingman, C. C., Ryder, S. P. Quantitative approaches to monitor protein-nucleic acid interactions using fluorescent probes. RNA. 17, 14-20 (2011).
- Benedict, S. R. A reagent for the detection of reducing sugars. J. Biol. Chem. 277, e5 (1908).
- Endo, Y. A simultaneous estimation method of DNA and RNA by the orcinol reaction and a study on the reaction mechanism. J. Biochem. 67, 629-633 (1970).
- Almog, R., Shirey, T. L. A modified orcinol test for the specific determination of RNA. Anal. Biochem. 91, 130-137 (1978).
- Dische, Z. New color reactions for determination of sugars in polysaccharides. Methods Biochem. Anal. 2, 313-358 (1955).
- Burton, K. A study of the conditions and mechanism of the diphenylamine reaction for the colorimetric estimation of deoxyribonucleic acid. Biochemical Journal. 62, 315-323 (1956).
- Vogel, J., Luisi, B. F. Hfq and its constellation of RNA. Nat. Rev. Microbiol. 9, 578-589 (2011).
- Deckert, J., et al. Protein composition and electron microscopy structure of affinity-purified human spliceosomal B complexes isolated under physiological conditions. Mol. Cell Biol. 26, 5528-5543 (2006).
- Stevens, S. W., et al. Composition and functional characterization of the yeast spliceosomal penta-snRNP. Mol. Cell. 9, 31-44 (2002).
- Sapan, C. V., Lundblad, R. L., Price, N. C. Colorimetric protein assay techniques. Biotechnol. Appl. Biochem. 29 (Pt. 2), 99-108 (1999).
- Chomczynski, P., Sacchi, N. The single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction: twenty-something years on. Nat. Protoc. 1, 581-585 (2006).
