Analisi nonradioattiva per misurare la fosforilazione polinucleoide dei substrati piccoli nucleotidi

Le chinasi polinucleotide (PNK) svolgono un ruolo fondamentale in molti percorsi di elaborazione del DNA e dell’RNA, come la riparazione del DNA e l’assemblaggio del^{ribosoide 1,2,3,4,5}. Questi enzimi fondamentali catalizzano il trasferimento del monofosfato terminale (gamma) da un triphosfato nucleoside (NTP, il più delle volte ATP) all’estremità idrossile da 5′ di un substrato nucleotide. Uno dei PNK più caratterizzati è il batteriofago T4 PNK, che ha un’ampia specificità del substrato ed è fortemente utilizzato dai laboratori di biologia molecolare per incorporare etichette di isotopi radioattivi sul 5 capolinea di un sottostrato DNA o RNA^{6,7,8,9,10,11,12}. Un altro esempio di enzima PNK è CLP1, che si trova in Eukarya, Eubacteria e Archaea, ed è implicato in diversi percorsi di elaborazione dell’RNA^4,13,14,15.

Storicamente, la maggior parte dei saggi che misurano l’attività della chinasi polinucleotide dipendono dall’etichettatura degli isotopi radioattivi e dalla successiva autoradiografia^5,16. Negli ultimi anni sono stati sviluppati una serie di analisi aggiuntive per misurare l’attività PNK, tra cui approcci a singola molecola, elettroforesi microchip, fari molecolari, così come saggi colorimetrici e a base di luminescenza^{17,18,19,20,21,22}. Mentre molti di questi nuovi approcci forniscono limiti di rilevamento avanzati ed evitano l’uso della radioattività, ognuno presenta svantaggi, come il costo, la dipendenza dalla resina immobilizzata e le limitazioni nella scelta del substrato.

Grc3 è una chinasi polinucleotide che svolge un ruolo fondamentale nella lavorazione dell’RNA pre-ribosomico^2,3,23. Grc3 forma un complesso obbligato con l’endoribonuclease Las1, che fasi la Spacer 2 (ITS2) interna trascritta dell’RNA pre-ribosomico³. Cleavage dell’ITS2 di Las1 genera un prodotto che ospita un idrossilo da 5′ che viene successivamente fosforilato dalla chinasi Grc3³. Per studiare la specificità nucleotide e substrato di Grc3, è stato necessario un saggio economico che permettesse di testare diversi substrati di oligonucleotide. Pertanto, è stato sviluppato un saggio di fosforilazione PNK utilizzando substrati con etichetta fluorescente. Questo saggio è stato utilizzato con successo per determinare che Grc3 può utilizzare qualsiasi NTP per l’attività di trasferimento del fosforile, ma favorisce ATP²⁴. Questo protocollo adatta il saggio originale per misurare l’attività PNK di Grc3 su un RNA che imita il suo substrato di RNA pre-ribosomico (SC-ITS2, Tabella 1). Un aspetto impegnativo di questo approccio basato sulla fluorescenza è la dipendenza da grandi gel poliacrilammide per risolvere efficacemente i substrati fosforilati e non fosforilati. Il protocollo fornisce dettagli specifici su come versare questi grandi gel ed evitare insidie comuni quando si fa.

Lavorare con l’RNA richiede particolare attenzione perché è fortemente suscettibile alla degradazione. Ci sono semplici misure preventive che si possono adottare per limitare la contaminazione da ribonucleasi. Una postazione di lavoro RNA separata che può essere facilmente trattata con un agente di pulizia contenente inibitori RNase è spesso utile. È necessario indossare sempre i guanti durante la manipolazione dei campioni e l’uso di consumabili certificati senza RNase. Poiché l’acqua è un’altra fonte comune di contaminazione, è meglio usare acqua appena purificata e sterilizzare tutte le soluzioni utilizzando un filtro da 0,22 m.