Method Article
We here describe a fluorescence based primer extension method to determine transcriptional starting points from bacterial transcripts and RNA processing in vivo using an automated gel sequencer.
Fluoreszenzbasierten Primer-Extension (FPE) ist ein Molekular Methode, um Transkriptionsstartpunkte oder Verarbeitungsstätten von RNA-Molekülen zu bestimmen. Dies wird durch die reverse Transkription der RNA von Interesse mit spezifischen fluoreszenzmarkierten Primern und anschließender Analyse der resultierenden cDNA-Fragmente durch denaturierende Polyacrylamid-Gelelektrophorese erreicht. Gleichzeitig wird eine traditionelle Sanger-Sequenzierungsreaktion auf dem Gel laufen gelassen, um die Enden der cDNA-Fragmente anzeigen, um deren genaue entsprechenden Basen. Im Gegensatz zu 5'-RACE (Rapid Amplification von cDNA-Enden), wobei das Produkt muss kloniert und sequenziert mehreren Kandidaten kann die Masse der cDNA-Fragmente durch Primerverlängerung erzeugt werden gleichzeitig in einem Gel laufen detektiert werden. Zusätzlich kann das gesamte Verfahren (von der reversen Transkription der endgültigen Analyse der Ergebnisse) an einem Arbeitstag abgeschlossen sein. Durch die Verwendung fluoreszierend markierter Primer, die Verwendung von gefährlichen radioaktiven Isotop markierten Reagenzienvermieden werden und die Bearbeitungszeit verringert werden als Produkte können während der Durchführung der Elektrophorese nachgewiesen werden.
In dem folgenden Protokoll beschreiben wir ein in vivo Fluoreszenz Primer-Extension-Methode auf das 5'-Ende der RNA schnell und zuverlässig zu erfassen, abzuleiten Transkriptionsstartpunkte und RNA-Verarbeitungsstellen (zB durch Toxin-Antitoxin-Systemkomponenten) in S. aureus, E. coli und anderen Bakterien.
Primerverlängerungs 1 ist ein Molekular Methode, um die 5'-Enden der spezifischen RNA-Moleküle bis zu einer eine Basisauflösung bestimmen. Der Vorteil gegenüber anderen Verfahren, wie 5'-RACE (schnelle Amplifikation von cDNA-Enden) ist die schnelle Durchlaufzeit und die Fähigkeit, leicht zu analysieren, die eine Mischung von verschiedenen Längen von RNA-Molekülen.
Diese Methode funktioniert, indem RNA-Moleküle, die Transkription Reaktionen Reverse mit spezifischen fluoreszierenden Primer, Erzeugung cDNA-Fragmente bestimmter Längen. Diese cDNA-Moleküle werden neben der traditionellen Sanger-Sequenzierungsreaktionen 2 auf denaturierenden Polyacrylamid-Gelen und durch ihre Fluoreszenz aufgrund der Verwendung von fluoreszenzmarkierten Primern nachgewiesen werden. Die Längen der cDNA-Fragmente werden dann durch Vergleich mit der Sequenzierungsleiter beurteilt, so dass die Zuordnung der 5'-RNA-Ende.
Traditionell werden Primer-Verlängerungsreaktionen in Verbindung verwendet werdenmit radioaktiven Isotopen, um cDNA-Moleküle auf Röntgenfilmen zu erkennen. Wegen der Gesundheitsrisiken, Entsorgungsprobleme und der einfachen Handhabung, neuere Protokolle zu nutzen Fluoreszenz zum Nachweis der Primer-Extension mit automatisierten Sequenzer, wenn ihre Empfindlichkeit ist etwas niedriger. Mit fluoreszenzmarkierten Primern kann die wiederkehrende Radiomarkierungsverfahren verzichtet werden, als fluoreszierende Primer sind für eine lange Zeit (mehr als ein Jahr in unseren Händen) stabil.
Die Methode, die wir hier beschreiben, nutzt ein automatisiertes Gel Sequenzer, aber mit leichten Modifikationen können Kapillare Sequenzern auch für die cDNA Trennung und Detektion 3 verwendet werden. Die Parallelität der Gel-Analyse ermöglicht es, auch eine kleine Menge der RNA-Spaltung oder Verarbeitung zu erfassen. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Auflösung dieses Verfahrens als terminale Spaltung oder Verarbeitung von nur einer Basis detektiert werden.
In Bezug auf den Nachweis von RNA-Spaltung oder Verarbeitung, typically zwei verschiedene Arten von Primer-Extensions unterschieden. In einem Fall wird die enzymatische Behandlung in vitro durchgeführt unter Verwendung gereinigter RNA und gereinigtes Enzym, wohingegen in dem anderen Fall, wird die Verarbeitung in vivo durchgeführt und die resultierende RNA wird gereinigt. In beiden Fällen wird die RNA unterzogen, um eine Primer-Extension durchgeführt in vitro, jedoch in Abhängigkeit von der Quelle der RNA wird das Verfahren entweder bezeichnet eine in vitro oder in vivo Primerverlängerung. In dem Protokoll wir hier konzentrieren wir uns lediglich auf der in-vivo-Primerverlängerung, aufgrund der Einfachheit der Nutzung (keine gereinigten Proteine notwendig) und die Möglichkeit zur Transkriptionsstartpunkte und die Verarbeitung in der gleichen Zeit zu bestimmen. Allerdings sind in vitro Primerverlängerungen im Prinzip die gleiche Weise eingestellt und dieses Protokoll kann als Ausgangspunkt dienen.
Das hier dargestellte Verfahren kann auf viele Bakterienarten, solange sie zugänglich sind hoch angewendetReinheit und High-Yield-Vorbereitung von Nukleinsäuren.
Die Forschung in unserem Labor konzentriert sich auf den Regelungsbereich von Toxin-Antitoxin (TA) Systeme 4,5, einem Bereich, in dem die Primer-Extension-Methode wird intensiv genutzt. TA-Systeme sind kleiner in prokaryotischen Genom, das aus einem stabilen und endogen aktive toxische Protein und einer meist instabil Protein oder RNA-Antitoxin, die Toxizität entgegen 6,7 bestehen vorliegenden genetischen Elemente. Toxinaktivität wird manchmal durch Hemmung der Replikation, der Zellwandsynthese oder andere Mechanismen, die von RNase-Aktivität 8,9 ausgeübt wird, aber meistens. Typischerweise wird RNase Spezifität durch die Durchführung verschiedener Tests, von denen der eine der Primer-Extension-Methode bestimmt. Primer-Verlängerungsreaktionen sind für diese Anwendung gut geeignet, da eine Mischung aus gespaltenen und in voller Länge Fragmente können gleichzeitig analysiert werden, um festzustellen ihren 5'-Enden. Verwendung einer Mischung von in vitro und in vivo Primerverlängerungen, diespezifische Toxin RNase-Spaltung, zB Sequenzspezifität bestimmt 10-13 werden.
Abbildung 1. Übersicht der Primerverlängerungsverfahren. Bakterielle Kulturen werden nach den experimentellen Anforderungen inkubiert und behandelt. Gesamt-RNA wird aus den Zellen mit DNase I behandelt, um DNA-Spuren zu entfernen, und einer Umkehrtranskriptionsreaktion unter Verwendung von Ziel-DNA spezifischen Fluoreszenz Primer wodurch cDNA unterworfen extrahiert. Genomische DNA oder Plasmide extrahiert und anschließend zur Fluoreszenz Sanger-Sequenzierungsreaktionen zum Größenvergleich mit den cDNA-Fragmenten verwendet. Primerverlängerungsprodukte sind neben Sanger-Sequenzierungsprodukte auf einem denaturierenden Harnstoff-Polyacrylamidgel laufen und mit einem automatisierten Laser und Mikroskop analysiert. Die Sequenzierung Basis, die Linie mit dem cDNA-Band ist die last Basis des 5 'cDNA Ende (blauer Pfeil). Weitere Informationen im Fekete et al. 3 Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Eine Übersicht über den gesamten Primerverlängerungsverfahren kann in 1 gefunden werden. Kurz gesagt, kultiviert, geerntet sind bakterielle Zellen, das Zellpellet lysiert und die RNA extrahiert. Gereinigte RNA wird dann mit DNase I behandelt, um Spuren von DNA-Molekülen, die als Matrizen für die reverse Transkriptase wirken könnten, zu entfernen. Spezifische fluoreszierende Primer an die RNA gegeben, um die Region von Interesse hybridisiert und anschließend revers transkribiert, wodurch einzelsträngige komplementäre DNA (cDNA). Ein Sequenzierleiter wird von traditionellen Sanger-Sequenzierung erstellt die Verwendung von Fluoreszenz Primer und auf einem denaturierenden Polyacrylamid-Gel neben der Primerverlängerung cDNA-Fragmente getrennt. Das resultierendeGel wird durch den Vergleich der Fluoreszenzbanden, die eine Identifizierung des 5'-Enden von Interesse analysiert. Transkriptionsstartpunkte und Verarbeitungsstellen werden dann einzeln durch Sequenzvergleiche geprüft.
1. High Yield RNA-Präparation
2. Primer-Extension-Reaktion
3. Vorbereitung der Sequenzierleiter
HINWEIS: Die Sequenzierleiter Reaktion entweder moderate Mengen von Plasmiden oder hohe Mengen an genomischer DNA benötigt. Wenn möglich, wird die Verwendung von Plasmiden in der Sequenzreaktion aufgrund der Leichtigkeit der Isolierung und hohe sig empfohlennal Intensität. In anderen Fällen, die wir routinemäßig eine von Marmur 5,14 angewandte Methode, um genomische DNA aus E. vorbereiten coli und S. aureus-Zellen ohne die Notwendigkeit, Phenol verwenden. Grundsätzlich kann jedes Verfahren, das hohe Mengen und Reinheit der genomischen DNA ergibt, verwendet werden.
Abbildung 2. Instruction, wie man eine DNA Angelrute erstellen. Halten Sie die Spitze einer Glaspasteurpipette in die Flamme eines Bunsenbrenners. Dies bewirkt, dass das Glas an zu schmelzen beginnen nach einigen Sekunden, die Schaffung eines kleinen Haken bei ter beenden. Schnell zu entfernen, von der Flamme nehmen und abkühlen lassen für 1 min.
4. Gel-Setup und Apparatebau Run
HINWEIS: Detaillierte Informationen darüber, wie die Sequenzierung Gel-Apparatur zusammengebaut ist, wird das Gel hergestellt und wie das Gel laufen kann in der Hersteller-Protokoll gefunden werden.
Abbildung 3. Explosionsansicht der Gelelektrophorese Glasplatten. Glasplatten sollte richtungs verwendet werden. Achten Sie auf die Innenseite der Glasplatten nach innen und die äußere FlächeSeite nach außen.
Abbildung 4. Ansicht eines zusammengebauten Gel-Apparatur. Nach Injektion der Gel-Lösung, die Taschenabstandshalter ist in der Lösung zwischen den Glasplatten gelegt. Das Gussplatte wird dann zwischen der vorderen Glasplatte und das Gel Schienen aufgeschoben und durch Anziehen der Schienen Noppen befestigt.
Abbildung 5. Nahaufnahme von Gel mit Haifischzahn Kamm. Probe (violett) liegt zwischen den Hai-Zähne aufgetragen.
Wie in 6 dargestellt, kann ein Primer-Verlängerungsreaktion verwendet werden, um die Transkriptionsstartpunkte von Transkripten von Interesse zu bestimmen, und kann helfen, Promotorregionen ableiten (typischerweise -10 bis -35 Elemente identifiziert). Die oberste (längste) cDNA Fragment stellt das 5'-Ende der mRNA und somit leicht zugeordnet werden, wenn im Vergleich zu der Sequenzierungsleiter werden.
Figur 6. Repräsentative Ergebnis einer Primer-Verlängerungsreaktion. Auf der linken Seite eine vollständige in vivo Primerverlängerung Gel aus E. coli mit verschiedenen Plasmide gezeigt. Einzelne Bereiche von Interesse sind vergrößerte. Im oberen Teil (A), wird die Bestimmung des ompA Transkriptionsstartpunkt dargestellt. Die reverse Transkription stoppt am 5'-Ende der mRNA und schafft so ein Band des RNA voller Länge (inddurch einen Pfeil cated). Durch Ausrichten der cDNA-Band mit der Sequenzierungsleiter, kann das 5'-Ende der mRNA, wie in der beigefügten Sequenz gezeigt bestimmt werden. Im unteren Teil (B) wird die Spaltung des ompA-Transkript von der YoeB-seq2 RNase dargestellt. Bahnen werden 1 - 3 stellen Proben dar, bei denen das Toxin YoeB-seq2 fehlen oder inaktiv, wohingegen Spuren 4 - 5 stellen Proben mit aktiver RNase, zeitgleich mit der Abwesenheit und Anwesenheit von cDNA-Produkte. Zwei Hauptspaltprodukte erzeugt werden, wie durch die Pfeile angedeutet. Die in jeder Spur und der entsprechenden RNA Basis des Sequenzierleiter verwendet ddNTP markiert ist. Transcript Teile mit blauer Schrift, Promotorelemente und August Start durch Magenta Schrift Codon angezeigt. Für weitere Informationen; finden Sie in der Originalforschungsartikel von Nolle et al., Microbiology 159, 1575-1585 (2013). Bitte klicken Sie hier, umsehen Sie eine größere Version dieser Figur.
In dem in 6 gezeigten Beispiel ist der TSP der ompA mRNA bestimmt wurde, um eine G-Basis (mit einem Pfeil in der folgenden Reihenfolge das Gel markiert) werden. Dies steht im Einklang mit dem ompA TSP vor 15 veröffentlicht. Die -35 und -10 Elemente der Promotor abgeleitet werden kann, um TTGTAA und TAGACT 16 sein, wie die Motive unterscheiden sich nur jeweils zwei Basen aus ihren jeweiligen Konsensussequenzen (TTGACA und TATAAT jeweils).
Im Gegensatz zu anderen Verfahren, wie 5'-RACE können Primerverlängerungsreaktionen verwendet werden, um genau zu bestimmen und zu quantifizieren, die Spaltung des RNA-Moleküle sein. Spaltung des RNA-Moleküle erzeugt freien 5'-Enden, die gleichzeitig als cDNA-Banden im Gel nachgewiesen werden kann. Identifizieren mehrere Spaltprodukte einer mRNA ist schwieriger in 5'-RACE-Experimente, da mehrere PCR-Produkte müssen sequenziert, um Spaltprodukte erhaltendaß nur eine kleine Fraktion der Gesamt (unverarbeitet) RNA Masse.
Im unteren Teil der Figur 6 ist die Kartierung der RNA-Spaltung durch RNase dargestellt. Wie zuvor beschrieben 5, die RNase-YoeB seq2 Teil eines TA-System von S. equorum 17, spaltet mRNAs in der Nähe des Startcodons. Diese Spaltung kann durch die zugehörige Antitoxin-YefM seq2 gehemmt werden. Wenn die RNase YoeB nicht vorhanden ist oder inaktiv (Spuren 1 - 3) ist, werden keine Primer-Verlängerungsprodukte in der Nähe des Startcodons ausgebildet. Wann immer RNase-Aktivität vorhanden ist (Bahnen 4 und 5), zwei starke Banden kurz hinter dem Start-Codon angezeigt. Unter Verwendung dieses Ansatzes kann Spaltungsmuster leicht identifiziert werden.
Figur 7 zeigt eine fehlPrimerVerlängerungsExperiment. Durch Über RNA in der reversen Transkriptionsreaktion, die erzeugte Menge an cDNA erzeugt so ein starkes Signal, dass einzelne cDNA Bands kann nicht unterschieden werden. Das macht 5 'RNA Ende Bestimmung unmöglich.
Bei der Verwendung von hoch exprimierten RNAs in der Primerverlängerungsreaktion, wie beispielsweise eine ribosomale RNA (wie in Figur 7 dargestellt), die Gefahr von überbelichteten Bereichen zunimmt. Daher muss die Menge der gesamten Template-RNA, um die Fülle der RNA von Interesse angepasst werden. Im Gegensatz dazu, wenn Transkripte von Interesse nur einen kleinen Anteil der gesamten RNA, muss die Menge der reversen Transkriptionsreaktion erhöht werden, da sonst die Signale zu schwach sein (nicht dargestellt). Dies gilt auch für die Sanger-Sequenzierungsreaktion, als Mehrfachkopien pro Zelle Vorlagen (wie rRNA-Gene oder Gene auf den Plasmiden codiert) führen viel stärkere Signale.
Abbildung 7. Repräsentative Ergebnis eines missglückten Primerverlängerung aus ng> S. aureus. 16S RNA ist sehr häufig in Bakterienzellen. Dies führt zu starken reversen Transkription Signale, wenn moderate Mengen von Gesamt-RNA verwendet. In dem hier dargestellten Fall sind die starken cDNA Bands maskieren die genaue 5'-Ende und verhindern somit 5 'Mapping. Darüber hinaus sind ribosomale RNAs stark strukturierten und daher reverse Transkription vorzeitig zu beenden, wodurch kurze cDNA-Produkte, die nicht in voller Länge Fragmente darstellen. In diesem Fall Erhöhung reverse Transkription Temperatur zusammen mit einem hitzebeständigen Reverse Transkriptase machen es leichter letzten Sekundärstrukturen zu synthetisieren. Durch mehrfache Kopien der Sequenz in der genomischen DNA, die Sanger-Sequenzierung Leiter stärker als für Einzelkopie-Genen. Um das Gel Bild zu verbessern, RNA und DNA-Mengen für die reverse Transkription und die Sanger-Reaktion reduziert werden sollte und / oder weniger Produkt auf das Gel aufgetragen._upload / 52134 / 52134fig7large.jpg "target =" _ blank "> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Tabelle 1: DNase I-Verdau der RNA.
Substanz | Menge |
RNA aus Schritt über | 70-100 ug |
10x DNase I Puffer (100 mM Tris, pH 7,5, 25 mM MgCl 2, 5 mM CaCl 2) | 50 & mgr; |
DNase I, RNase frei (2 U / ul) | 10,0 ul (bis zu 10 & mgr; g RNA pro 1 & mgr; l DNase I) |
Bringt Volumen von bis zu 500 & mgr; l mit ddH2O (DEPC behandelt) |
Reaktionsvolumen und die Menge an DNase I kann nach oben oder unten, je nach der Menge o skaliertf RNA verwendet.
Tabelle 2: RNA-Primer-Hybridisierung.
Verbindung | Menge für eine Reaktion |
RNA | 5-15 ug |
Fluoreszenzmarkierten Primer | 2 pmol |
Bringen Volumen bis 6 & mgr; l mit ddH 2 O (DEPC behandelt) |
Eine Reaktion pro RNA-Probe und Primer-Set.
Tabelle 3: Primer Extension Mastermix.
Verbindung | Menge für eine Reaktion |
ddH 2 O (DEPC behandelt) | 1,3 ul |
AMV RT-Puffer (10x) | 1,0ul |
dNTPs (10 mM, RNase frei) | 1,0 ul |
RNase Inhibitor | 0,2 ul |
AMV Reverse Transcriptase (RT) (20 bis 25 U / ul) | 0,5 & mgr; |
Scale-up auf die Anzahl der Reaktionen benötigt.
Tabelle 4: 10x TBE Rezept.
Substanz | Menge |
Tris-Base | 107,8 g |
Borsäure | 55,0 g |
EDTA | 7,4 g |
Bringen Volumen bis zu 1000 ml mit ultrareinem ddH 2 O und filtriert, um Staub und Fusseln zu entfernen, |
Filter, um Staub und Fusseln und lagern bei 4 ° entfernenC.
Tabelle 5: Sequencing Gel Rezept.
Verbindung | Menge |
Harnstoff | 10,5 g |
ddH 2 O (MilliQ) | 13,0 ml |
10x TBE | 2,5 ml |
XL Schnelle Gel-Lösung | 5,0 ml |
TEMED (N, N, N ', N'-Tetramethylethane-1,2-diamin) | 25 & mgr; |
APS (Ammoniumpersulfat, 10%) | 175 ul |
Prozess Gellösung schnell nach der Zugabe von TEMED und APS.
Fluoreszierende Primerverlängerung ist ein einfaches und schnelles Verfahren zur Bestimmung der 5'-Enden der RNAs, entweder für TSP- oder sekundäre RNA-Prozessierung Identifikation. Durch die Verwendung von fluoreszierenden Primern können die Umsetzungen eingerichtet werden und ausgeführt werden, ohne zusätzliche Sicherheitseinrichtungen (anders als im Fall von radioaktiv markierten Primern). Da die Proben durch Fluoreszenz detektiert, können sie abgebildet werden, während der Elektrophorese durchgeführt wird, die schnelle Analyse im Vergleich zu Verfahren, in denen radioaktive Röntgenfilme werden üblicherweise verwendet, ermöglicht.
Im allgemeinen ist die Qualität der Primer-Verlängerungsreaktion stark abhängig von der Sorte und Bindungsfähigkeiten des Primers. Wenn die Bindungsstelle gewählt zu nah an den Bereich von Interesse, kann Primer Abstrichen die Signalmaske, während einer Bindungsstelle zu weit weg (> 300 bp) aus dem 5'-Ende kann in einem schlechten Signal führen.
Der Fluoreszenzfarbstoff muss kovalent an die verbunden werden5'-Ende des Oligonukleotids an DNA während der Synthese und dem Oligonukleotid sollte durch HPLC gereinigt werden, um Interferenz mit der Reaktion der reversen Transkription von Restsalze zu verhindern. Die Oligonukleotide mit geeigneten Farbstoff Änderung (siehe Reagenzien Listentabelle für weitere Informationen zu kompatiblen Farbstoffen) kann von den meisten Oligonukleotidsynthese Unternehmen bestellt werden und sollte im Dunkeln gelagert werden. Leider sind wir keine Kenntnis von enzymatischen Techniken, um den Farbstoff zu vorher vorhandenen Oligonukleotide anbringen, wie radioaktiv markierten Nukleotiden möglich.
In dem hier beschriebenen Sequenzierungssystem kann zwei verschiedene fluoreszierende Farbstoffe verwendet werden, um gleichzeitig zwei Proben zu detektieren, deren Anregung (etwa 700 und 800 nm) und Emissionsspektren unterscheiden. Abgesehen von den Originalhersteller Farbstoffen können andere Farbstoffe, wie in der Liste angegebenen Reagenzien verwendet werden, um ausgezeichnete Ergebnisse zu erzielen.
Ein weiterer wichtiger Faktor für die primer Verlängerungsreaktionen ist die RNA-Qualität und Menge. Sorgfalt sollte DNA Verunreinigungen zu entfernen, wie Reverse Transkriptase wie AMV RT DNA als Matrize 18 verwendet werden.
Wie in 7 gezeigt ist, ist die erfasste Signalstärke der Banden im Gel Lauf abhängig von der RNA Menge in der reversen Transkriptionsreaktion verwendet. Es ist daher wichtig, die Menge an Gesamt-RNA einzustellen, abhängig von der proportionalen Menge der RNA in der Probe vorhanden Interesse. Die geringe Empfindlichkeit dieser Methode ist auch einer der Nachteile, wie geringe ausgedrückt RNAs können schwierig zu erkennen sein. Wenn keine Signale überhaupt detektiert werden kann, kann die Menge an Gesamt-RNA erhöht oder die RNA von Interesse kann künstlich aus einem Plasmid überexprimiert wird.
Gel Nachweisempfindlichkeit für fluoreszenzbasierte Primerverlängerung ist etwa Faktor zehn geringer als 32 P oder 33 P Radioisotop basierte Primerverlängerung 19. Jedoch kann dieser Nachteil durch die Einstellung der Menge an cDNA kompensiert werden geladen auf das Gel oder durch Erhöhung der Menge der RNA-Matrize in der reversen Transkriptionsreaktion verwendet. In den meisten Fällen ist die Empfindlichkeit hoch, dass zufriedenstellende Ergebnisse 4,5. Ähnlich radioaktiven Primer Extensions Empfindlichkeiten wurden bei Verwendung von fluoreszierenden Primer in Kombination mit einem Kapillar-Sequenzer 3, mit dem Vorteil der kurzen Belichtungszeiten angegeben.
Kosten Vergleiche zwischen Fluoreszenz und Radioaktivität Grundierung Erweiterungen sind schwierig, da sie von mehreren Faktoren wie den verfügbaren Maschinen, Grundierungen, Leiter Reaktionen, Verfügbarkeit und Wartung von einem Labor für die Arbeit mit radioaktiven Stoffen, Entsorgung radioaktiver Abfälle, Schulungen und individuelle Gesundheitsrisiken hängen . Fluoreszierende Primer sind etwa fünf bis zehn Mal teurer als nicht-markierten Standards Primer (20 bp). Mindestens jedoch kann diese Primer verwendet werden,Jahr (eher mehrere Jahre) verglichen mit 32 P-markierten Primern, die eine viel kürzere Halbwertszeit haben. Umbenennung von Primern ist zeitaufwendig und teuer, aufgrund der Notwendigkeit für neue radioaktives Material in häufigen Intervallen. Wenn der gleiche Satz von Primern während einer langen Zeitdauer verwendet wird, fluoreszierende Primer sind billiger als herkömmliche radioaktiv markierten Primern. Der Hauptkostenpunkt wird jedoch das fluoreszierende Sequenzer oder Imager und zum Kauf dieses Gerät ausschließlich für den Zweck der Grundierung Erweiterungen möglicherweise nicht kosteneffizient sein. Die hier beschriebene Methode ist für Gruppen, die im Besitz sind oder Zugang zu solchen Maschine eher interessant.
Wenn ein automatisierter Sequenzer Gel nicht verfügbar ist, können andere Verfahren zur Fluoreszenzdetektion als auch verwendet werden. In diesem Fall kann das Gel in einer Standard-Elektrophorese-Vorrichtung ausgeführt werden, wenn nötig getrocknet und dann mit einem Fluoreszenzbildgeber übertragen (Modelle sind verfügbar, die ähnlich einem fl sindatbed Scanner). Obwohl der Vorteil der Visualisierung des Gels während des Laufs verloren ist, kann die Verwendung von radioaktiven Isotopen diese Weise wird ein wichtiger Vorteil für den Experimentator vermieden werden. Darüber hinaus, wenn verfügbar, eine Kapillare Sequenzer kann zur Trennung und Echtzeit-Erkennung, die helfen können, um die Empfindlichkeit zu erhöhen verwendet werden.
Verschiedene Verfahren wurden, wie fluoreszierende Primerverlängerung mit automatisierten Gel Sequenzierungsmaschinen oder Kapillar-Sequenzer verwenden veröffentlicht worden, aber diese Methoden erfordern oft eine cDNA Fällungsschritt, um die Probe zu konzentrieren (und entfernen Sie Verunreinigungen) 19. In dem hier vorgestellten Verfahren wird DNA Fällung nicht notwendig somit die Herstellungszeit reduziert wird. Noch wichtiger ist jedoch Weglassen diesen Schritt ist es möglich, semi-quantitativen Bestimmung der Menge von RNA-Molekülen in der Probe, die Inkonsistenzen der Fällungsverfahren eliminiert werden können.
Es sollte angemerkt werden, dass, obwohldie 5'-Enden der RNA-Moleküle können in Primerverlängerungsreaktionen abgebildet, bearbeitet und primären Enden (Transkriptionsstartpunkte) kann nicht ohne weiteres unterschieden werden. Um diese Einschränkungen zu umgehen, ist eine sorgfältige Planung der Experimente mit geeigneten Kontrollen unerlässlich. Offensichtlich Promotorsequenzen können das Vorhandensein einer Transkriptions-Startstelle anzuzeigen und Mutation oder Deletion Promotorelemente sollten dann cDNA Bands abzuschaffen. Andererseits, wenn solche Sequenzen fehlen oder spezifischen Konsensus-Sequenzen vorhanden sind, die Bänder kann durch Verarbeitung der RNA verursacht werden. Wenn das Verarbeitungsenzym ist bekannt und kann gereinigt werden, können in vitro Primer-Extensions Klärung bringen, da die Transkription und die Verarbeitung getrennt werden können. Darüber hinaus können andere Verfahren, wie 5 'RACE (einschließlich enzymatischen Anreicherung von unverarbeiteten RNA-Moleküle) Primerverlängerungen Ergänzung zur Transkriptionsstartstellen von RNA Verarbeitung auszeichnet.
The Primer-Extension-Methode wird häufig andere Verfahren, wie 5'-RACE und S1-Nuclease-Protection-Assays und damit ihre Nützlichkeit wird manchmal in Frage verglichen. RNAseq Techniken in Kombination mit der nächsten Generation Sequenzierung zum Beispiel kann helfen, FDA und Verarbeitungsstätten vieler RNAs parallel, bestimmen jedoch die finanzielle Belastung und bioinformatischen Arbeiten erforderlich machen es eher für Einzel RNAs von Interesse unwirtschaftlich. 5'-RACE auf der anderen Seite ist billiger und die Ergebnisse sind leichter zu analysieren, aber wenn RNAs werden in vielfältiger Weise oder mehrere Transkriptionsstartpunkte vorhanden verarbeitet werden, muss das Produkt geklont werden und eine große Menge von Kandidaten müssen sequenziert werden erhalten einen repräsentativen Blick auf die RNAs von Interesse.
Deshalb, trotz der neuen Methoden mit über die Jahre entstanden sind, haben auch heute noch Primer Erweiterungen ihre Daseinsberechtigung aufgrund der Benutzerfreundlichkeit, niedrige Kosten und kurze Durchlaufzeiten, die besonders wahr istfür die hier vorgestellten Verfahren auf Fluoreszenzbasis.
The authors have nothing to disclose that would present a conflict of interest.
We thank Anne Wochele for her assistance in the laboratory and Vera Augsburger for help with the automated gel sequencer. We thank the Deutsche Forschungsgemeinschaft for funding by grants BE4038/2 and BE4038/5 within the “priority programmes” SPP1316 and SPP1617.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
AMV Reverse Transcriptase (20-25 U/µl) | NEB / Roche | NEB: M0277-T / Roche: 10109118001 | |
DNase I (RNase free) | Ambion (life technologies) | AM2222 | |
FastPrep-24 Instrument | MPBio | 116004500 | |
Fluorescently labeled primers | Biomers | n/a | 5’ DY-681 modification of “ordinary” DNA oligonucleotides. Compatible dyes such as the LICOR IRDye 700/800 are also available from other suppliers such as IDTdna. |
Li-Cor 4200 Sequencer incl. ImagIR Data collection software | Li-Cor | Product discontinued | |
NanoDrop 2000 | Thermo Scientific | ||
Nuclease free water | Ambion (life technologies) | AM9915G | |
Plasmid mini preparation kit | QIAGEN | 12125 | |
RapidGel-XL-40% Concentrate | USB | US75863 | |
RNA STORAGE BUFFER | Ambion (life technologies) | AM7000 | |
Roti-Aqua-P/C/I | Carl Roth | X985.3 | Alternative: “Acid-Phenol:Chloroform, pH 4.5 (with IAA, 125:24:1)” from Ambion (AM9720) |
SUPERase•In RNase Inhibitor | Ambion (life technologies) | AM2696 | |
Thermo Sequenase fluorescently labelled primer cycle sequencing kit with 7-deaza-dGTP | GE Healthcare | RPN2538 | |
TRIzol reagent | life technologies | 15596-026 | |
Zirconia/Silica Beads 0.1 mm | BioSpec | 11079101z |
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