Горизонтальный гель-электрофорез для расширенного обнаружения комплексов протеин-РНК
Summary
Родной полиакриламидный гель-электрофорез является фундаментальным инструментом для анализа взаимодействия РНК-белок. Традиционно в большинстве экспериментов использовались вертикальные гели. Однако горизонтальные гели обладают рядом преимуществ, таких как возможность мониторинга комплексов во время электрофореза. Мы предоставляем подробный протокол для генерации и использования горизонтального гель-электрофореза.
Abstract
Родной полиакриламидный гель-электрофорез является фундаментальным инструментом молекулярной биологии, который широко используется для биохимического анализа взаимодействий РНК-белок. Эти взаимодействия традиционно анализировались полиакриламидными гелями, образованными между двумя стеклянными пластинами и образцами, электрофорезированными вертикально. Однако полиакриламидные гели, литые в лотках и электрофорезированные горизонтально, обладают несколькими преимуществами. Например, горизонтальные гели, используемые для анализа комплексов между флуоресцентными субстратами РНК и конкретными белками, могут быть отображены несколько раз по мере развития электрофореза. Это дает уникальную возможность контролировать РНК-белковые комплексы в нескольких точках во время эксперимента. Кроме того, горизонтальный гель-электрофорез позволяет параллельно анализировать многие образцы. Это может значительно облегчить эксперименты с временным курсом, а также одновременно проанализировать несколько реакций для сравнения различных компонентов и условий. Здесь мы имеемOvide подробный протокол для генерации и использования горизонтального нативного гель-электрофореза для анализа взаимодействия РНК-белок.
Introduction
Анализы сдвига электрофоретической подвижности (EMSAs) оказались бесценным биохимическим инструментом для анализа специфических взаимодействий белок-нуклеиновая кислота 1 , 2 , 3 . Эти анализы могут предоставить важную информацию о связывании сродства белков к РНК или ДНК 3 , стехиометрии компонентов нуклеиновых кислот-белковых комплексов 1 и дать важные новые сведения о специфичности связывания РНК-связывающих белков через субстратные конкурентные эксперименты 1 .
Традиционная экспериментальная установка для этих анализов состоит из смешивания очищенного белка с радиоактивно меченым РНК-субстратом. Полученные комплексы затем анализируют с помощью неденатурирующих (нативных) полиакриламидных гелей, вылитых между двумя стеклянными пластинами с последующим электрофорезом образца в вертикальном устройстве 3, Хотя этот подход был использован исчерпывающе, чтобы дать важные сведения о биохимических механизмах, которые лежат в основе связывания белков с нуклеиновыми кислотами, он также имеет несколько ограничений. Например, эта базовая стратегия имеет относительно низкую пропускную способность и не легко адаптируется для приложений, требующих параллельного анализа многих реакций связывания. Кроме того, с традиционным вертикальным аппаратом сложно потенциально контролировать комплексы в несколько раз во время электрофореза 3 , 4 .
Здесь мы представляем адаптацию анализа EMSA, в котором используются нативные полиакриламидные гели, литые в планшетном аппарате, горизонтальный электрофорез и флуоресцентно меченные РНК-субстраты 4 , 5 , 6 , 7 . Включение этих относительно простых модификаций в основную структуруTegy дает некоторые мощные преимущества. В частности, горизонтальная планшетный формат , который легко поддается анализу десятков образцов одновременно 4. Кроме того, для некоторых РНК-белковых комплексов, таких как те, которые образуются между белком Bicaudal-C и его электрофорезом в РНК-субстрате в горизонтальном геле, обеспечивается повышенная способность разрешать различные комплексы РНК-белок и отличить их от несвязанного РНК-субстрата.
Protocol
Representative Results
Discussion
Родные полиакриламидные гели являются бесценным инструментом для исследования взаимодействия белок-РНК, и традиционно эти гели подвергают электрофорезу по вертикали 2 , 3 . Мы использовали модификацию протокола, который заменяет нативные полиакриламид…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Лауру Вандерплоэг за подготовку цифр. Работа в лаборатории Sheets поддерживается грантом NSF 1050395 и грантом NIH (R21HD076828). Работа в лаборатории Райдера поддерживается грантами NIH R01GM117237 и R01GM117008. Меган Доудл поддерживает стипендию SciMed GRS Advanced Opportunity через Университет Висконсин-Мэдисон и программу обучения биотехнологии через Национальный институт общих медицинских наук Национального института здоровья (T32GM008349).
Materials
| Horizontal Gel Box | OWL | N/A | Product no longer made. Similar gel boxes can be found at Thermo Scientific, A-series gel boxes. Catalog Number: A2-BP |
| 24-well large large horizontal gel electrophoresis combs | OWL | N/A | Product no longer made. Similar gel boxes can be found at Thermo Scientific, A-series gel box combs. Catalog Number: A2-24C |
| Powerpac 300 | Bio-Rad | 1655050 | |
| Mini-Protean II Electrophoresis Cell | Bio-Rad | 165-2940 | |
| InstaPAGE-19 40% 19:1 Acrylamide/Bis | IBI | IB70015 | |
| TEMED | IBI | IB70120 | |
| APS | IBI | IB70080 | |
| Yeast tRNAs | Ambion | AM7119 | |
| Fluorescein labeled RNA | IDT | N/A | Order can be made custom to length and desired sequence |
| EDTA tetrasodium salt hydrate | Sigma-Aldrich | E5391-1KG | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H4034-500G | |
| Tris Base Ultrapure | US Biological | T8600 | |
| Boric Acid | Fisher Scientific | BP168-500 | |
| Potassium Chloride | Fisher Scientific | BP366-1 | |
| Tween-20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
| DEPC | Sigma-Aldrich | 1609-47-8 | |
| Dithiothreitol (DTT) | Sigma-Aldrich | 3483 12 3 | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | 9048-46-8 |
References
- Ryder, S. P., Recht, M. I., Williamson, J. R. Quantitative analysis of protein-RNA interactions by gel mobility shift. Methods Mol Biol. 488, 99-115 (2008).
- Dahlberg, A. E., Dingman, C. W., Peacock, A. C. Electrophoretic characterization of bacterial polyribosomes in agarose-acrylamide composite gels. J Mol Biol. 41 (1), 139-147 (1969).
- Hellman, L. M., Fried, M. G. Electrophoretic mobility shift assay (EMSA) for detecting protein-nucleic acid interactions. Nat Protoc. 2 (8), 1849-1861 (2007).
- Pagano, J. M., Farley, B. M., Essien, K. I., Ryder, S. P. RNA recognition by the embryonic cell fate determinant and germline totipotency factor MEX-3. Proc Natl Acad Sci USA. 106 (48), 20252-20257 (2009).
- Royer, C. A., Scarlata, S. F. Fluorescence approaches to quantifying biomolecular interactions. Meth Enzymol. 450, 79-106 (2008).
- Su, C., Wang, F., Ciolek, D., Pan, Y. C. Electrophoresis of proteins and protein-protein complexes in native polyacrylamide gels using a horizontal gel apparatus. Anal Biochem. 223, 93-98 (1994).
- Buczek, P., Horvath, M. P. Thermodynamic Characterization of Binding Oxytricha nova Single Strand Telomere DNA with the Alpha Protein N-terminal Domain. J Mol Biol. 359 (5), 1217-1234 (2006).
- Zhang, Y., Park, S., Blaser, S., Sheets, M. D. Determinants of RNA binding and translational repression by the Bicaudal-C regulatory protein. J Biol Chem. 289 (11), 7497-7504 (2014).
- Gamberi, C., Lasko, P. The Bic-C family of developmental translational regulators. Comp Funct Genomics. , 141386 (2012).
- Saffman, E. E., et al. Premature translation of oskar in oocytes lacking the RNA-binding protein bicaudal-C. Mol Cell Biol. 18 (8), 4855-4862 (1998).
- Chicoine, J., et al. Bicaudal-C recruits CCR4-NOT deadenylase to target mRNAs and regulates oogenesis, cytoskeletal organization, and its own expression. Dev Cell. 13 (5), 691-704 (2007).
- Zhang, Y., et al. Bicaudal-C spatially controls translation of vertebrate maternal mRNAs. RNA. 19 (11), 1575-1582 (2013).
- Maisonneuve, C., et al. Bicaudal C, a novel regulator of Dvl signaling abutting RNA-processing bodies, controls cilia orientation and leftward flow. Development. 136 (17), 3019-3030 (2009).
- Tran, U., et al. The RNA-binding protein bicaudal C regulates polycystin 2 in the kidney by antagonizing miR-17 activity. Development. 137 (7), 1107-1116 (2010).
- Pagano, J. M., Clingman, C. C., Ryder, S. P. Quantitative approaches to monitor protein-nucleic acid interactions using fluorescent probes. RNA. 17 (1), 14-20 (2011).
- Foley, T. L., et al. Platform to Enable the Pharmacological Profiling of Small Molecules in Gel-Based Electrophoretic Mobility Shift Assays. J Biomol Screen. 21 (10), 1125-1131 (2016).
