Seule étape Purification des Complexes macromoléculaires utilisant l’ARN attaché à la biotine et un éditeur de liens Photo-clivables

Chez les eucaryotes, les précurseurs de l’ARN polymérase II généré ARNm (pré-ARNm) subissent plusieurs événements de maturation dans le noyau avant de devenir des modèles de mRNA entièrement fonctionnel pour la synthèse des protéines dans le cytoplasme. Un de ces événements est 3′ fin au traitement. Pour la grande majorité des pré-ARNm, 3′ fin traitement implique de clivage couplé à la polyadénylation. Cette réaction en deux étapes est catalysée par un complexe relativement abondant composée de plus de 15 protéines¹. Animaux dépendante de réplication histone pré-ARNm est traitées à l’extrémité 3′ par un mécanisme différent, dont le rôle est joué par U7 snRNP, une faible abondance complexe consistant en U7 snRNA de ~ 60 nucléotides et plusieurs protéines^2,3 . Les paires de bases U7 snRNA avec une séquence spécifique en histone pré-ARNm et l’une des sous-unités de la snRNP U7 catalyse la réaction de clivage, générant des histones mature ARNm sans un poly (a) la queue. fin traitement de 3′ de l’ARN pré-messager histone exige également la tige-boucle Binding Protein (PBEL), qui lie une tige-boucle conservée située en amont du site de clivage et améliore le recrutement de la snRNP U7 au substrat^2,3. Des études visant à identifier les différents composants de la snRNP U7 ont été difficiles en raison de la faible concentration de la snRNP U7 dans les cellules animales et la tendance du complexe à dissocier ou subir une protéolyse partielle durant la purification suite à l’utilisation détergents doux^4,5,6, lavages de sels élevées et/ou plusieurs étapes chromatographiques^7,8,9.

Récemment, afin de déterminer la composition de la machinerie U7-dépendant de traitement, un court fragment de biotine contenant de histone pré-ARNm à 3′ ou 5′ est incubé avec un extrait nucléaire et l’assemblé complexes ont été capturés sur la streptavidine d’agarose perles^5,6,10. Due à l’interaction exceptionnellement forte entre la biotine et la streptavidine, protéines immobilisées sur des billes de streptavidine ont été élués dans des conditions dénaturantes par ébullition en SDS et analysées par coloration à l’argent et la spectrométrie de masse. Bien que cette approche simple a identifié un certain nombre de composants de la snRNP U7, il a donné des échantillons relativement grossières, souvent contaminées par un grand nombre de protéines de fond non spécifique lié à la streptavidine perles, potentiellement masquant certaines composantes du les machines de traitement et d’empêcher leur détection sur argent souillé gels^5,6,10. Ce qui est important, cette approche empêche également toute étude fonctionnelle avec le matériel isolé et sa purification plus poussée à l’homogénéité des méthodes supplémentaires.

Un certain nombre de modifications ont été proposé au fil du temps d’aborder le caractère pratiquement irréversible de l’interaction de la streptavidine/biotine, avec la plupart d’entre eux étant conçu soit affaiblir l’interaction ou fournir un bras chimiquement clivables entretoise dans la biotine-contenant les réactifs^11,12. L’inconvénient de ces modifications était qu’ils réduisent significativement l’efficacité de la méthode et/ou des conditions non physiologiques souvent requises lors de l’étape d’élution, compromettre l’intégrité ou l’activité des protéines purifiées.

Nous décrivons ici une approche différente pour résoudre le problème inhérent de la stratégie de streptavidine/biotine en utilisant RNA substrats dans lequel biotine est covalente à la 5′ mettre fin via une photo-clivables 1-(2-nitrophényl) portion d’éthyle qui est sensible à la longue vague UV^13,14. Nous avons testé cette approche pour la purification de la machinerie de traitement limitante U7 dépendant de drosophile et mammifères nucléaire extrait¹⁵. Après une courte incubation de biotine contenant de l’ARN pré-messager histone et l’éditeur de liens clivables-photo avec un extrait nucléaire, les complexes de traitement assemblé sont immobilisés sur des billes de streptavidine, lavés et doucement libérés dans la solution en natif se forment par exposition à une lumière ~ 360 nm UV. La méthode UV-élution est très efficace, rapide et simple, ce qui donne une quantité suffisante de la snRNP U7 pour visualiser ses composantes par sliver coloration d’aussi peu que 100 µL de l’ extrait¹⁵. Le matériel UV-élué est exempt de protéines de fond et approprié pour l’analyse directe par spectrométrie de masse, des étapes de purification supplémentaire et des essais enzymatiques. La même méthode peut être adoptée pour la purification des autres complexes ARN/protéines qui nécessitent des sites de fixation de RNA relativement courtes. Biotine et l’éditeur de liens clivables-photo peuvent également être par covalence fixés à single – et ADN bicaténaire, potentiellement étendre la méthode d’élution UV pour la purification de divers complexes ADN/protéine.

Synthèse chimique des substrats de RNA contenant par covalence attaché biotine et l’éditeur de liens photo-clivables pratique qu’avec les séquences qui ne dépassent pas 65 ~ nucléotides, plus coûteuse et inefficace pour les séquences significativement plus longues. Pour résoudre ce problème, nous avons développé également une autre approche qui convient à des objectifs contraignants RNA beaucoup plus longues. Dans cette approche, l’ARN de n’importe quelle séquence de longueur et de nucléotide est généré en vitro par transcription T7 ou SP6 et recuite à un court oligonucléotide complémentaire qui contient de la biotine et l’éditeur de liens photo-clivables à l’extrémité 5′ (trans configuration). Le duplex qui en résulte est ensuite utilisé pour purifier les protéines de liaison individuelle ou complexes macromoléculaires streptavidine perles suivant le même protocole décrit pour les substrats de RNA contenant photo-clivables biotine attaché de façon covalente (CEI configuration). Avec cette modification, la biotine photo-clivables peut être utilisée en conjonction avec in vitro généré transcriptions, contenant des centaines de nucléotides, d’étendre la méthode d’élution UV pour la purification d’une large gamme d’ARN/protéines.