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* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Menschliche Telomerase Reverse Transkriptase (TERT) synthetisiert nicht nur telomeric DNA, sondern auch doppelsträngige RNA durch RNA-abhängige RNA-Polymerase-Aktivität. Hier beschreiben wir einen neu gegründeten Assay um RNA-abhängige RNA-Polymerase-Aktivität der endogenen TERT zu erkennen.
Menschliche Telomerase Reverse Transkriptase (TERT) ist die katalytische Untereinheit der Telomerase und es verlängert Telomere durch RNA-abhängige DNA-Polymerase-Aktivität. Obwohl eine Reverse Transkriptase TERT genannt wird, nachweislich Struktur- und phylogenetische Analysen der TERT TERT ist Mitglied der Rechtshänder Polymerasen und bezieht sich auf die virale RNA-abhängige RNA-Polymerasen (RdRPs) sowie viralen reversen Transkriptase. Wir identifiziert zunächst Trichothecene Aktivität des menschlichen TERT, die komplementäre RNA erzeugt stehen, um eine Vorlage, die nicht-kodierende RNA und trägt zur RNA silencing in Krebszellen. Um dieses nicht-kanonischen enzymatische Aktivität zu analysieren, wir Trichothecene Assay mit rekombinanten TERT im Jahr 2009 entwickelt, danach in Vitro Trichothecene Assay für endogene TERT gegründet. In diesem Manuskript beschreiben wir die letztere Methode. Kurz, TERT Immunkomplexe aus Zellen zu isolieren, und inkubiert mit RNA-Vorlage und rNTPs einschließlich radioaktive rNTP für Trichothecene Reaktion. Einsträngige RNA zu beseitigen, sind Reaktionsprodukte mit RNase behandelt, die ich, und die Endprodukte mit Polyacrylamid Gelelektrophorese analysiert werden. Radioaktiven Trichothecene Produkte können nach Übernachtung Exposition durch Autoradiographie nachgewiesen werden.
Menschliche Telomerase Reverse Transkriptase (TERT) ist bekannt als die katalytische Untereinheit der Telomerase und es verlängert Telomer Telomerase RNA Komponente (TERC), die spezifische RNA-Vorlage1. Obwohl TERT telomeric DNA als Bestandteil der Telomerase polymerisiert, zufolge der Struktur- und phylogenetischen Analysen TERT ist eng mit der viralen RNA-abhängige RNA-Polymerasen (RdRPs) sowie viralen reversen Transkriptase und teilt Domains mit Diese Polymerasen2,3,4. Trichothecene ist das Enzym, das komplementäre RNA-Strang zu einer Vorlage RNA erzeugt. Das Enzym ist nicht nur Viren, sondern auch in Modellorganismen wie Pflanze, Hefe und Wurm, codiert und doppelsträngige RNA-Synthese durch Trichothecene trägt zur transkriptionellen und posttranskriptionelle gen-silencing in diese Organismen5,6 . Obwohl menschliche Trichothecene lange gefehlt hatte, fanden wir Trichothecene Aktivität in menschlichen TERT in 20097.
Wir zuerst bestätigt Trichothecene Tätigkeit der TERT mit rekombinanten Proteins7, dann etabliert einen sensible in Vitro Assay um Trichothecene Aktivität von endogenen TERT8erkennen. Hier zeigen wir die in-vitro- Trichothecene Assay (IP-Trichothecene Assay) für endogene TERT. Diese Methode beginnt mit Immunopräzipitation (IP) des endogenen TERT und ist gefolgt von in-vitro- Trichothecene Reaktion, in denen radioaktive Purine entstehende RNA-Stücke integriert sind.
(1) Reagenz Setup
2. Vorbereitung von HeLa-Zellen
Hinweis: Bereiten Sie HeLa-Zellen synchronisierte in mitotischen Phase (manipuliert) oder asynchron dividiert (unmanipuliertes). Kultur der Zellen in Anwesenheit von 5 % CO2 bei 37 ° C.
3. IP-Trichothecene Assay
Mit der empfohlenen RNA-Vorlage werden radioaktive Trichothecene Produkte zwischen 20 bis 30 Nukleotiden (nt) speziell in HeLa-Zellen in mitotischen Phase nach der Übernachtung Exposition (Abbildung 1A) beobachtet. In der Regel Signalintensität der Trichothecene Produkte zeigt zwei Peaks, die rund 25 positioniert sind nt und 30 nt im Einklang mit der Größenverteilung der Produkte vom nächsten Generation Sequenzierung9bestätigt. Im Gegensatz zur mitotischen Zellen zeigen HeLa-Zellen ohne Synchronisation fast keine der 20 – 30 nt radioaktive Produkte. Ovale Signale, die unter 20 liegen nt in allen Proben sind unspezifische driftet.
Für den Fall, dass nur ~ 30 nt Produkt mit schwachem Signal in mitotischen HeLa-Zellen gibt, bedeutet dies, dass die Trichothecene Reaktion nicht gut gehen. Beispielsweise wenn MNase Behandlung grob und unsachgemäß durchgeführt wird, die Signalintensität in mitotischen HeLa Zellen sinkt deutlich (Abbildung 1 b). Trichothecene Reaktion durchgeführt mit alten HMD-Lösung reduziert auch die Produkte (Abbildung 1).
Abbildung 1 : Vertreter RdRP Produkte von endogenen TERT in mitotischen HeLa-Zellen. (A) drei repräsentative Ergebnisse des IP-Trichothecene Assays in HeLa-Zellen mit Nocodazole (manipuliert) oder DMSO (unmanipuliertes) behandelt. Die chemisch synthetisierten 34 nt RNA diente als Vorlage. (B) IP-Trichothecene Assay in mitotischen HeLa-Zellen mit ungeeigneten MNase Behandlung durchgeführt. (C) IP-Trichothecene Assay in mitotischen HeLa-Zellen mit frisch oder alt HMD-Lösung durchgeführt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Reagenzien | Volumen |
Micrococcal Nuclease, 20 U/µL | 1 ΜL |
Micrococcal Nuclease Puffer, 10-fach | 8 ΜL |
RNase-freies Wasser | 51 ΜL |
Tabelle 1: MNase Reaktion Mischung Komponente.
Reagenzien | Volumen |
CHAPS, 0,07 % (wt/Vol.) | 6 ΜL |
HMD-Lösung | 2 ΜL |
rATP, 80 mM | 0,5 ΜL |
rGTP, 8 mM | 1 ΜL |
rUTP, 0,4 mM | 1 ΜL |
rCTP, 8 mM | 1 ΜL |
RNase-Inhibitor, 40 U/µL | 0,5 ΜL |
RNase-freies Wasser | 1 ΜL |
Tabelle 2: Trichothecene Reaktion Mischung Komponente.
Reagenzien | Volumen |
RNase eine Ribonuklease, 10 U/µL | 0,2 ΜL |
Reaktion-Puffer, 10-fach | 20 ΜL |
RNase-freies Wasser | 159.8 ΜL |
Tabelle 3: Ribonuklease Reaktion Mischung Komponente.
Die IP-Trichothecene-Assay ist eine empfindliche Methode, Trichothecene Aktivität des menschlichen TERT zu erkennen. TERT Protein drückt sich hoch in mitotischen HeLa-Zellen, in denen TERT die Trichothecene komplexe8,9,10bildet. Dies deutet darauf hin, dass mitotische HeLa-Zellen ein optimales Material, Trichothecene Aktivität zu erkennen sind. In dem oben beschriebenen Protokoll sind mitotische und nicht synchronisierten HeLa-Zellen bzw. als ein positives und ein negatives Beispiel enthalten. Wie in Abbildung 1Adargestellt, Trichothecene-Assay-Produkte aus der empfohlenen RNA-Vorlage in mitotischen HeLa-Zellen zeigen Breite radioaktiven Signale zwischen 20 und 30 nt. Neben HeLa-Zellen, wir haben Tests mit verschiedenen Arten von Zelllinien durchgeführt und festgestellt, dass die signalmuster in andere Zelle Arten9geändert werden kann: einige zeigen eines starken Signals nur rund 30 nt, einige zeigen eines ähnlichen Musters mit HeLa-Zellen. Wir haben auch den Assay mit RNA-Vorlagen als die 34 nt Vorlage8, kurz durchgeführt und lange (~ 300 nt) RNAs mit verschiedenen Sequenzen und erfolgreich Trichothecene Produkte aus diesen Vorlagen erhalten, obwohl einige Präferenz sein kann. Für den ersten Test empfehlen wir jedoch mit HeLa-Zellen in der mitotischen Phase und die 34 nt RNA-Vorlage. RdRPs können sowohl in eine Grundierung-abhängige eine Grundierung-unabhängige Weise11doppelsträngige RNA generieren. Wir haben berichtet, dass TERT diese Eigenschaft als menschliche Trichothecene7,9 bewahrt; TERT synthetisiert DsRNA aus einer RNA-Vorlage mit 3' Foldback-Struktur durch eine Rücken-Priming-Mechanismus-7. Für die 34 nt RNA-Vorlage synthetisiert TERT komplementäre Stränge ohne Verwendung von Primern9. Speziell Trichothecene Produkte synthetisiert in einer Grundierung-unabhängige Weise, d. h. de Novo synthetisiert RNA Produkte, [α -32P] erkennen NTP ausgetauscht werden mit [γ -32P] NTP Trichothecene Reaktion9.
MNase Behandlung von Immunkomplexen TERT auf Perlen ist ein entscheidender Schritt, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen. Erfolgt die MNase Behandlung zu lange oder mit intensivem schütteln, würde die Trichothecene Produkte bemerkenswert reduziert werden. Um solchen Ärger zu vermeiden, empfehlen wir dringend, sich streng an das Protokoll sorgfältig. HMD-Lösung ist ein weiterer entscheidender Faktor für den Erfolg. Wenn Sie feststellen, dass die Signale sehr schwach sind, ersetzen Sie die HMD-Lösung zu einem neu vorbereitet.
Im gesamten Protokoll sollte man großen Sorgfalt zur Vermeidung von Kontaminationen RNase nehmen. Ribonuklease Behandlung sollte mit speziellen Geräten durchgeführt werden. Nach Manipulation der Ribonuklease, man sollte die Spitzen auswerfen und Rohre mit RNase sofort beseitigen RNase mit spezialisierten Lösung (z.B. RNase ruhig), und ändern Sie Haine.
TERT interagiert mit nicht nur TERC , sondern auch viele Arten von endogenen RNAs, und wir haben7Teil davon berichtet. Änderung in der IP-Trichothecene-Assay, wie z. B. die IP-Trichothecene Assay ohne MNase Behandlung, wird eine vollständige Liste der endogene RNA-Vorlagen für TERT-assoziierten Trichothecene Aktivität und bioinformatische Guide auf ihre Sequenz-Funktionen bieten. Wir haben dieses Protokoll erfolgreich an Gewebe lysate angewendet. Da TERT in einer Vielzahl von normalen und Tumor Geweben ausgedrückt wird, kann dieser Test sinnvoll, nicht-kanonische enzymatischen Funktion der TERT in Menschen zu untersuchen sein.
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Diese Arbeit wurde zum Teil durch das Projekt zur Entwicklung der Innovationsforschung auf Cancer Therapeutics (P-direkt) (15cm0106102h0002, k.m.) und das Projekt für Krebsforschung und therapeutische Evolution (P-erstellen) (16 cm 01061150001, k.m.) aus Japan Agency unterstützt für medizinische Forschung und Entwicklung, AMED; die Takeda Science Foundation (Y.M); Gewährung von Prinzessin Takamatsu Cancer Research Fund (13-24520, Y.M); und JSPS KAKENHI Grant-Nummer JP16K07133 (Y.M).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM) | Wako | 044-29765 | |
Fetal bovine serum (FBS) | CORNING | 35-010-CV | |
Penicillin-Streptomycin mixed solution | nacalai tesque | 26253-84 | |
Trypsin-Ethylenediamenetetraacetic acid (EDTA) solution | nacalai tesque | 32777-44 | |
Phosphate buffered saline (PBS(-)) | Wako | 166-23555 | |
Thymidine | nacalai tesque | 07147-61 | |
Nocodazole | Sigma | M1404 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | nacalai tesque | 08904-85 | |
Sodium chloride | nacalai tesque | 31333-45 | |
Tris(hydroxymethyl)aminomethane | nacalai tesque | 35434-21 | |
Hydrochloric acid | nacalai tesque | 18321-05 | |
Nonidet P-40 (NP-40) | nacalai tesque | 25223-04 | |
Pierce Protein A Plus Agarose | Thermo scientific | 22812 | |
2-[4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinyl]ethanesulfonic acid (HEPES) | nacalai tesque | 17514-15 | |
Potassium hydroxide | Wako | 168-21815 | |
Potassium acetate | nacalai tesque | 28405-05 | |
Magnesium chloride hexahydrate (MgCl2•6H2O) | Wako | 135-00165 | |
Glycerol | nacalai tesque | 17045-65 | |
Polyoxyethylene(10) octylphenyl ether (Triton X-100) | Wako | 169-21105 | |
cOmplete, EDTA-free | Roche Applied Science | 11 873 580 001 | |
Calcium chloride dihydrate (CaCl2•2H2O) | nacalai tesque | 06731-05 | |
Micrococcal nuclease (MNase) | Takara Bio | 2910A | |
Ethylene glycol bis (b-aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid (EGTA) | nacalai tesque | 15214-92 | |
3-[(3-Cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonat (CHAPS) | nacalai tesque | 07957-64 | |
Dithiothreitol (DTT) | nacalai tesque | 14128-91 | |
rCTP, rATP, rUTP, rGTP, 100mM each | Promega | E6000 | |
[a-32P]UTP (3,000 Ci/mmol) | PerkinElmer | NEG507H | Use fresh RI for the assay |
RNase inhibitor | TOYOBO | SIN-201 | |
Proteinase K | Takara | 9033 | |
Acid-Phenol:Chloroform, pH 4.5 (with IAA, 125:24:1) | Life Technologies | AM9720 | |
3 M Sodium acetate | NIPPON GENE | 316-90081 | |
Ethanol (99.5) | nacalai tesque | 14713-95 | |
Dr. GenTLE Precipitation Carrier | Takara Bio | 9094 | |
RNase One Ribonuclease | Promega | M4265 | |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | nacalai tesque | 02873-75 | |
Formamide, deionized | nacalai tesque | 16345-65 | |
Ethylenediaminetetraacetic Acid Disodium Salt Dihydrate (EDTA) | nacalai tesque | 15130-95 | |
Orange G | nacalai tesque | 25401-22 | |
CO2 incubator | e.g., ASTEC | SCA-325DRS | |
Centrifuge | e.g., TOMY | EX-135 | For step B) |
Micro refrigerated centrifuge | e.g., KUBOTA | 3740 | For step 6.2 |
Sonicator | Qsonica | Q125 | Set a microtip (#4422) on the sonicator, for step 6.4 |
Micro refrigerated centrifuge | e.g., TOMY | MX-305 | For step 6.5 |
Cooled incubator | e.g., Panasonic | MIR-154-PJ | Set a rotary shaker inside |
Rotary shaker | e.g., TAITEC | RT-5 | |
Cooled incubator | e.g., TAITEC | BR-43FL | Set a shaker “MINI WAVE” inside, for step 7.7 |
MINI WAVE | AS ONE | WEV-03 | A shaker for steps 7.7, 8.5 and 8.6 |
Incubator | e.g., TAITEC | HB-80 | Set a shaker “MINI WAVE” inside, for step 8.5 and 8.6 |
Block incubator | e.g., ASTEC | BI-516S |
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