Antikörperfreier Assay für rna-Methyltransferase-Aktivitätsanalyse
Summary
Hierwird wird ein antikörperfreier In-vitro-Assay zur direkten Analyse der Methyltransferase-Aktivität an synthetischer oder in vitro transkribierter RNA beschrieben.
Abstract
Es gibt mehr als 100 chemisch unterschiedliche Modifikationen der RNA, von denen zwei Drittel aus Methylierungen bestehen. Das Interesse an RNA-Modifikationen, insbesondere Methylierungen, ist aufgrund der wichtigen Rolle der Enzyme, die sie schreiben und löschen, in biologischen Prozessen, die für Krankheiten und Krebs relevant sind, wieder aufgetaucht. Hierbei wird ein empfindlicher In-vitro-Assay zur genauen Analyse der RNA-Methylierungs-Writer-Aktivität an synthetischen oder in vitro transkribierten RNAs bereitgestellt. Dieser Test verwendet eine tritiated Form von S-Adenosyl-Methionin, was zu einer direkten Etikettierung von methylierter RNA mit Tritium führt. Die geringe Energie der Tritiumstrahlung macht die Methode sicher, und bereits bestehende Methoden der Tritiumsignalverstärkung ermöglichen es, die methylierte RNA ohne den Einsatz von Antikörpern, die häufig anfällig für Artefakte sind, zu quantifizieren und zu visualisieren. Während diese Methode für die RNA-Methylierung geschrieben ist, machen wenige Optimierungen es für die Untersuchung anderer RNA-Modifikationen anwendbar, die radioaktiv markiert werden können, wie z. B. RNA-Acetylierung mit 14C Acetyl-Coenzym A. Insgesamt ermöglicht dieser Assay eine schnelle Bewertung der RNA Methylierungsbedingungen, Hemmung mit kleinen Molekülinhibitoren oder die Wirkung von RNA- oder Enzymmutanten und bietet ein leistungsfähiges Werkzeug, um die in Zellen erhaltenen Ergebnisse zu validieren und zu erweitern.
Introduction
DNA, RNA und Proteine unterliegen Modifikationen, die die Genexpression1streng regulieren. Unter diesen Modifikationen treten Methylierungen auf allen drei Biopolymeren auf. DNA- und Proteinmethylierungen wurden in den letzten drei Jahrzehnten sehr gut untersucht. Im Gegensatz dazu wurde das Interesse an der RNA-Methylierung erst vor kurzem angesichts der wichtigen Rolle neu entfacht, die Proteine, die RNA-Methylierungen schreiben, löschen oder binden, in Entwicklung und Krankheit2spielen. Neben bekannteren Funktionen in den reichlich ribosomalen und Transfer-RNAs regulieren RNA-Methylierungswege die spezifische Boten-RNA-Stabilität3,4, spleißen5 und Translation6,7, miRNA-Verarbeitung8,9 und Transkriptionspausimierung und Freigabe10,11.
Hier wird eine einfache und robuste Methode zur In-vitro-Verifizierung der RNA-Methyltransferase-Aktivität bei der Einstellung eines molekularbiologischen Labors berichtet (zusammengefasst in Abbildung 1). Viele Studien bewerten die Aktivität einer RNA-Methyltransferase durch Dot-Blot mit einem Antikörper gegen die RNA-Modifikation von Interesse. Dot-Blot überprüft jedoch nicht die Integrität der RNA bei der Inkubation mit der RNA-Methyltransferase. Dies ist wichtig, da schon geringfügige Kontaminationen rekombinanter Proteine mit Nukleasen zu einem partiellen RNA-Abbau und verwirrenden Ergebnissen führen können. Darüber hinaus können selbst hochspezifische RNA-Modifikationsantikörper unveränderte RNAs mit spezifischen Sequenzen oder Strukturen erkennen. Der hier berichtete In-vitro-RNA-Methyltransferase-Assay nutzt die Tatsache aus, dass das S-Adenosylmethionin auf den Methylgruppenspender tritiiert werden kann (Abbildung 1), so dass die methylierte RNA ohne den Einsatz von Antikörpern genau nachgewiesen werden kann. . Es werden Anweisungen für die In-vitro-Transkription und die Reinigung einer Voninteresses-Transkription und die Prüfung der Methylierung dieser Transkription durch das Enzym von Interesse bereitgestellt. Diese Methode ist flexibel und robust und kann an die Bedürfnisse eines bestimmten Projekts angepasst werden. Zum Beispiel können in vitro transkribierte und gereinigte RNAs, chemisch synthetisierte RNAs, aber auch zelluläre RNAs verwendet werden. Dieser Assay liefert quantitative Informationen in Form von Szintillationszahlen sowie qualitative Informationen, indem er zeigt, wo genau die methylierte RNA auf einem Gel läuft. Dies kann einen einzigartigen Einblick in die Funktion einer RNA-Methyltransferase bieten, insbesondere bei verwendung von zellulären RNAs als Substrat, da es eine Methode bietet, um die Größe der RNA oder RNAs, die für die Methylierung bestimmt sind, direkt zu beobachten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hierwird wird eine einfache und robuste Methode zur In-vitro-Verifizierung der RNA-Methyltransferase-Aktivität in Richtung spezifischer Transkripte berichtet. Der Test nutzt die Tatsache aus, dass S-Adenosylmethionin auf den Methylgruppenspender tritiiert werden kann (Abbildung 1), so dass die methylierte RNA ohne den Einsatz von Antikörpern genau nachgewiesen werden kann. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dieser Test nicht darauf hinweisen kann, welcher Rückstand oder welche chemis…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken Dr. Turja Kanti Debnath für seine Hilfe bei ChemDraw. Die Forschung im Xhemalé-Labor wird vom Department of Defense – Congressionally Directed Medical Research Program – Breast Cancer Breakthrough Award (W81XWH-16-1-0352), NIH Grant R01 GM127802 und Start-up-Fonds des Institute of Cellular and Molecular Biology and the College of Natural Sciences at the University of Texas at Austin, USA.
Materials
| 10 bp DNA Ladder | Invitrogen | 10821-015 | 10 bp DNA Ladder kit. |
| 10% Ammonium Persulfate (APS) | N/A | N/A | For urea denaturing polyacrylamide gel (For 10 mL, dissolve 1g in 8 mL of milliQ water; adjust volume to 10 mL with milliQ water; filter the solution using a 10 mL syringe equiped with a 0.45 µm filter). |
| 10X TBE Buffer | N/A | N/A | For urea denaturing polyacrylamide gel (For 1L, add 108 g of Tris Base, 55 g of Boric Acid to a cylinder with a stir bar; add 800 mL of distilled water and let dissolve; add 40mL of 0.5 M Na2EDTA (pH 8.0); adjust volume to 1L with milliQ water; filter the solution using a 0.22µm filter). |
| 10X TBS | N/A | N/A | For 1L, add 60.5 g of Tris Base, 87.6 g of NaCl to a cylinder with a stir bar; add 800 mL of distilled water and let dissolve; adjust pH to 7.5 with concentrated HCl; adjust volume to 1L with milliQ water; filter the solution using a 0.22 µm filter. |
| Acrylamide: Bis-Acrylamide 29:1 (40% Solution/Electrophoresis), Fisher BioReagents | Fisher | BP1408-1 | For urea denaturing polyacrylamide gel. |
| ADENOSYL-L-METHIONINE, S-[METHYL-3H]; (SAM[3H]) | Perkin Elmer | NET155V250UC | For in vitro methylation of RNA; Concentration = 1.0 mCi/mL; Specific activity = 17.1 Ci/mmol; Molarity= (1.0 Ci/L)/(83.2 Ci/mmol) = 0.0584 mmol/L = 58.4 µM. Upon receipt of the frozen 3H-SAM tube, thaw it at 4°C, make 20 µL aliquots, and freeze them at -30°C. Never refreeze and reuse a partially used aliquot. |
| Amersham Hypercassette Autoradiography Cassettes | GE Healthcare | RPN11649 | For autoradiogram gel exposure. |
| Amersham Hyperfilm MP | GE Healthcare | 28906846 | For autoradiogram gel exposure. |
| Beckman Scintillation Counter | Beckman | LS6500 | For liquid scintillation count. |
| Biorad Mini Horizontal Electrophoresis System | Biorad | 1704466 | Mini Horizontal Electrophoresis System. |
| cOmplete Mini EDTA-free Protease Inhibitor Cocktail Tablets | Roche Applied Science | 4693159001 | For a 20X solution, dissolve 1 tablet in 0.525 mL of nuclease free water. |
| Criterion Cell | Biorad | 345-9902 | RNase free empty cassette for polyacrylamide gel. |
| Criterion empty Cassettes | Biorad | 1656001 | Vertical midi-format electrophoresis cell. |
| DeNovix DS-11 Microvolume Spectrophotometer | DeNovix | DS-11-S | Microvolume Spectrophotometer for measuring DNA and RNA concentration. |
| Ecoscint Original | National Diagnostics | LS-271 | For liquid scintillation count. |
| Fisherbrand 7mL HDPE Scintillation Vials | Fisher | 03-337-1 | For liquid scintillation count. |
| Fluoro-Hance-Quick Acting Autoradiography Enhancer | RPI CORP | 112600 | For autoradiogram gel pretreatment. |
| Gel dryer | Biorad | 1651745 | For drying gel. |
| Gel Loading Buffer II | Ambion | AM8547 | For loading RNA in denaturing polyacrylamide urea gel (composition: 95% Formamide, 18 mM EDTA, and 0.025% SDS, Xylene Cyanol, and Bromophenol Blue). |
| GeneCatcher disposable gel excision tips | Gel Company | NC9431993 | For removing bands from agarose and polyacrylamide gels. |
| Megascript Kit | Ambion | AM1333 | For in vitro transcription with T7 RNA polymerase. |
| Perfectwestern Extralarge Container | Genhunter Corporation | NC9226382 (clear)/ NC9965364 (black) | Gel staining box. |
| pRZ | Addgene | #27663 | Plasmid for producing in vitro transcripts with homogeneous ends |
| Qiagen RNeasy MinElute Cleanup | Qiagen | 74204 | For RNA clean-up, use modified protocol provided in the protocol. |
| QIAquick Gel Extraction Kit (50) | Qiagen | 28704 | Kit for gel extraction and clean up of dsDNA fragment used for in vitro transcription. |
| Saran Premium Plastic Wrap | Saran Wrap | Amazon | For drying gel. |
| SYBR Gold | Invitrogen | S11494 | Ultra sensitive nucleic acid gel stain. |
| SYBR Safe | Invitrogen | S33102 | Nucleic acid gel stain. |
| TE | Sigma | 93283-100ML | 10 mM Tris-HCl, 1 mM disodium EDTA, pH 8.0 |
| TEMED | Fisher | 110-18-9 | For urea denaturing polyacrylamide gel. |
| Thermomixer with SMARTBLOCK 24X 1.5mL TUBES | eppendorf | 5382000023/5361000038 | For temperature controlled incubation of 1.5 mL tubes. |
| TOPO TA Cloning Kit | life technologies | Kits for fast cloning of Taq polymerase–amplified PCR products into vectors containing T7 and/or SP6 promoters for in vitro RNA transcription. | |
| TURBO DNase (2 U⁄µL) | Ambion | AM2238 | For DNA removal from in vitro transcription reactions. |
| Urea | Sigma | 51456-500G | For urea denaturing polyacrylamide gel. |
| Whatman 3MM paper | GE Healthcare | 3030-154 | Chromatography paper for drying gel. |
References
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