כאן אנו מציגים פרוטוקול עבור הפצילות תלויי-RNA של רנ א. זה מאפשר ניתוח מהיר ותלוי האתר של RNA 2 ‘-או-מתילציה. גישה זו יכולה לשמש להערכה ראשונית או מרכזית של פעילות הסנחנה.
תיבת המדריך C/D נוקלאוולאר RNAs (נחלות) לזרז 2 ‘-O-מתילציה של ריבוזומאז ו-RNA גרעיני קטן. עם זאת, מספר רב של שנחורה ב eukaryotes גבוה יותר עשוי promiscuously הכיר מינים אחרים RNA ו 2 ‘-O-מתיונין מטרות מרובות. כאן, אנו מספקים מדריך צעד אחר צעד עבור ניתוח מהיר ולא יקר של האתר הספציפי 2 ‘-O-מתילציה באמצעות שיטה מבוססת היטב העסקת DNA olig, באופן שימוש קצר הנקרא DNAzymes. שברי ה-DNA הללו מכילים רצפים קטליטיים אשר קליב RNA בתנוחות הסכמה ספציפיות, כמו גם זרועות הומולוגיה משתנה המכוונים למטרות של מטרות RNA שלה. פעילות דנזולי מעכבות ב -2-‘ הו-מתילציה של הנוקלאוטיד הסמוך לאתר המחשוף ברנ א. לפיכך, דנזאמס, מוגבל רק על ידי הקונצנזוס של הרצף ביקע, הם כלים מושלמים לניתוח מהיר של השנחא-תיווך 2 ‘-או-מתילציה. ניתחנו את הsnR13-ו-snR47-מונחים 2 ‘-O-מתילציה של ה-RNA של ה-25 הריבוזומאז ב סכביטוסיאה , כדי להדגים את הפשטות של הטכניקה ולספק פרוטוקול מפורט לגבי הצורך התלוי בשיטת Dנזיימה.
שינויים RNA לשחק תפקידים חשובים בוויסות של ביטוי גנים. Rna 2 ‘-O-מתילציה ו פסבדו, אשר מונחים על ידי תיבת C/D ו תיבת H/ACA nucleolar קטן rnas (שנחולים) בהתאמה, להגן על RNA מפני השפלה וייצוב מבנים מסדר גבוה שלהם1,2,3 . מטרות שנחנה זוהו בעיקר RNAs (rRNA) ו-RNAs גרעינית קטנה (snRNAs). עם זאת, ב eukaryotes גבוה יותר, יש פוטנציאל מאות של שנחנה עם פונקציות לא מוקצה וחלקם עשויים לזהות rnas מרובים1,4,5,6,7. לכן, שיטות המאפשרות זיהוי וניתוח של שינויי שינויים מודרכים הם כלים חשובים במנגנוני גילוי המסדירים תהליכים סלולאריים.
בתיבת C/D שננחנה-מונחה באתר 2 ‘-O-מתילציה ניתן לזהות ביולוגי ומאושר ניסויים על ידי טכניקות רבות, כולל RNase H בבימויו של מחשוף, או ספציפי לאתר ושיטות הגנום-רחב, אשר מעסיקים שעתוק הפוכה באמצעות הריכוז של נוקלאוטידים נמוכים (dntps)8,9,10,11. טכניקות אלה רגישות מאוד, אבל גם מפרך ויקר, לכן, לא יכול להיות מתאים הבדיקה הראשונית או מהירה. אחת השיטות הפשוטות והנמוכות ביותר כדי לזהות 2 ‘-O-מתילציה אתרים הם מחשוף RNA התלוי ברנ א12. DNAzymes הם קצרים, חד-תקועים, מולקולות DNA פעיל מזרז המסוגל לחשוף את המחשוף של ה-RNA בתנוחות מסוימות. הם מורכבים רצף ליבה שימור ומזרז פעיל ו 5 ‘ ו 3 ‘ זרועות קשירה מורכב רצפי משתנים שנועדו לhybridize על ידי ווטסון-קריק שיוך בסיס ליעד RNA (איור 1). לפיכך, הזרועות 5 ‘ ו-3 מספקים את רצף הקטליטי לאתר ה-RNA הספציפי. המחשוף התלוי בדנזמי מעוכב על ידי 2 ‘-O-מתילציה של הנוקלאוטיד ממוקם ישירות במעלה הזרם של המחשוף12,13. הדבר מאפשר כלים מעשיים מאוד לניתוח של אתרי רנ א או הידוע ב-RNA 2 מתילציה.
שני סוגים של DNAzymes משמשים עבור שינויי RNA ניתוח12. הרצף הפעיל של 10-23 דנזאלי (איור 1A) מורכב מ-15 נוקלאוטידים (5 ‘ RGGCTAGCTACAACGA3 ‘) אשר יוצרים לולאה סביב RNA purine-pyrimidine (RY) dinucleotide ומזרז את המחשוף בין שני נוקלאוטידים. ה-RNA פורין (R) אינו מזווג בסיס עם הדנזאני ושני המתילציה מעכבים את המחשוף. הזרועות הכבילה של 10-23. בדרך כלל 10-15 נוקלאוטידים ארוכים הכיתה השנייה של דנזלי, 8-17 דנזיימס (איור 1B) מכילות 14-נוקלאוטיד (5 ‘ TCCGAGCCGGACGA3 ‘). נוקלאוטידים C2, c3 ו-g4 זוגות עם C9 G10 ו-g11 ויוצרים מבנה קצר לולאה. 8-17 dnazymes קליב בזרם RNA של כל גואנין כי הוא מזווג באופן מושלם עם תימין הראשון מן הרצף הפעיל dנזיימה. ה-RNA נוקלאוטיד במעלה הזרם של הגואנין אינו מזווג בסיס עם דנזלי והשניים שלו-או-מתילציה מכהים את המחשוף. 8-17 DNAzymes דורשים זרועות הומולוגיה ארוכות יותר של כ -20 נוקלאוטידים כדי להפנות את הקשר לרצף המסוים שלו.
כאן, אנו מספקים פרוטוקול צעד אחר צעד לניתוח של 2 ‘-O-מתילציה של rrna ב סכביתאז cerevisiae ס באמצעות 10-23 ו 8-17 dnazyme-גישות תלויות12,13 (איור 1c). פרוטוקול זה ניתן להתאים בקלות עבור אורגניזמים אחרים ומינים RNA ומועסק עבור ניתוח מהיר, ראשוני או מרכזי של RNA ספציפי לאתר 2 ‘-O-מתילציה.
העיכול התלוי בדנזמי יכול לשמש כשיטה פשוטה ומהירה לניתוח ה-RNA הספציפי לאתר 2-O-מתילציה12,13. כאשר הנוקלאוטיד במעלה הזרם של אתר המחשוף אינו מתילזה. בניגוד לגישות אחרות, כולל העיכול rnase H בבימויו, השפלה בסיסית או תמלול הפוכה בריכוז נוקלאוטידים נמוך ואחריו PCR כמותי או רצף8,10,11 ,16, הגישה dנזלי דורש דנ א פשוט olig, וריאגנטים בסיסי הנמצאים בכל מעבדה ביולוגיה מולקולרית. יתרה מזאת, ניתן להשתמש ב-DNAzymes בדרך דומה לניתוח של RNA מתווך באמצעות תיבת H/ACA שנחנה12, מה שהופך אותם לכלים מגוונים בלימוד מטרות השנחנים.
הגישות התלויות בדנזבי מוגבלות רק באמצעות מחשוף הקונצנזוס באתר ברצף17. 10-23 DNAzymes ניתן להשתמש כדי לנתח 2 ‘-O-מתילציה רק במיקום R של הדיקלקסאות, בעוד 8-17 DNAzymes להכיר את השינוי של נוקלאוטיד הממוקם במעלה הזרם של גואנין. כתוצאה מכך, שינויים כמו 2 ‘-O-מתילציה של הנוקלאוטיד הראשון של dinucleotides גואנין-אדנין (GA), אדנין-אדנין (AA), pyrimidine-אדנין (YA) ו pyrimidine-pyriine (YY) לא ניתן לנתח. כמו-כן, יש לשקול את היעילות הנמוכה של המחשוף התלוי ב-DNAzyme12 . למרות שחלק מהאתרים מסוימים כמעט לחלוטין (איור 3b), מספר האנשים הרבים מעכל רק חלקית את המטרות שלהם (איור 3b). היעילות עשויה להיות תלויה ברצף שמקיף את אתר המחשוף. לדוגמה, אזורי RNA עם מתיחות של אותו נוקלאוטיד עשויים להשפיע על המיקום הנכון של הרצף הפעיל של Dנזיימה. יתר על כן, אזורי RNA היוצרים מבנה משני חזק עלול לhybridize מחדש ולדכא את הכריכה של דנזיימי לרצף היעד. כדי להתגבר על בעיות אלה, מחזורים של חימום וקירור של 10-23 DNAzyme ומצע ה-RNA שלה ניתן להחיל18.
השתמשנו בגישה של הדנזאלי לחקור 2 ‘-או-מתילציה של rRNA. אחד יכול גם להשתמש בטכניקה זו כדי לנתח שינויים אחרים RNA, כגון N6-methyladenosine19. רנ א ריבוזומלית, בשל השפע שלה, ניתן לנתח על ידי אלקטרופורזה ומוצרי המחשוף ניתן לדמיין תחת אור UV. עם זאת, זה לא ישים עבור RNAs שופע פחות כמו RNA פולימראז השני שנוצר קידוד RNAs (mRNA) ו-RNAs לא קידוד (ncRNA). RNAs אלה בדרך כלל לא ניתן להבחין ישירות על-ידי כתמים RNA בתוך הצמח או הפוליאקרילאמיד ג’ל. במקרים כאלה, מחשוף התלוי בפני הכתמים הצפוניים, מזוהה בעקיפין על ידי ה-pcr/PCR כמותי או מנותח על-ידי PCR כמותי עם פולימות (למשל, KlenTaq DNA פולימראז) המסוגל להפלות 2-O-מתילאז-RNA מ רנ א בלתימתילבן 20,21.
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים למאיה וילסון ולאנאיקה לייני לקריאה הקריטית של כתב היד. עבודה זו נתמכה על ידי מלגת סר הנרי דייל במשותף על ידי האמון ברוך הבא ואת החברה המלכותית (200473/Z/16/Z).
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 |