Method Article
* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Hier präsentieren wir eine empfindliche, schnelle und diskriminierende Post-Gel-Färbungsmethode, um RNAs mit RNA Mango Aptamern I, II, III oder IV abzubilden, wobei entweder native oder denaturierende Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE)-Gelverwendet werden. Nach dem Ausführen von Standard-PAGE-Gelen kann Mango-markierte RNA leicht mit TO1-Biotin gefärbt und dann mit allgemein verfügbaren Fluoreszenzlesern analysiert werden.
Native und denaturierende Polyacrylamid-Gele werden routinemäßig verwendet, um die komplexe Mobilität von Ribonukleoprotein (RNP) zu charakterisieren bzw. die RNA-Größe zu messen. Da viele Gel-Imaging-Verfahren unspezifische Flecken oder teure Fluorophorsonden verwenden, sind empfindliche, diskriminierende und wirtschaftliche Gel-Imaging-Methoden sehr wünschenswert. RNA Mango-Kernsequenzen sind kleine (19–22 nt) Sequenzmotive, die, wenn sie durch einen beliebigen RNA-Stamm geschlossen werden, einfach und kostengünstig an eine RNA von Interesse angehängt werden können. Diese Mango-Tags binden mit hoher Affinität und Spezifität an einen Thiazol-orange Fluorophor-Ligand namens TO1-Biotin, der bei Bindung tausendfach fluoreszierender wird. Hier zeigen wir, dass Mango I, II, III und IV verwendet werden können, um RNA gezielt in Gelen mit hoher Empfindlichkeit abzubilden. Nur 62,5 Fmol RNA in nativen Gelen und 125 Fmol RNA in denaturierenden Gelen können durch Einweichen von Gelen in einem bildgebenden Puffer mit Kalium und 20 nM TO1-Biotin für 30 min nachgewiesen werden. Wir demonstrieren die Spezifität des Mango-markierten Systems, indem wir eine Mit mango-markierte 6S-Bakterien-RNA im Kontext einer komplexen Mischung aus gesamtbakterieller RNA abbilden.
Mango ist ein RNA-Tagging-System, bestehend aus einem Satz von vier kleinen fluoreszierenden RNA-Aptamern, die fest (Nanomolarbindung) an einfache Derivate der Thiazol-Orange (TO1-Biotin, Abbildung 1A)1,2,3 binden . Bei der Bindung wird die Fluoreszenz dieses Liganden je nach spezifischem Aptamer um das 1.000- bis 4.000-fache erhöht. Die hohe Helligkeit des Mango-Systems, das für Mango III die des verbesserten grünen Fluoreszenzproteins (eGFP) in Kombination mit der nanomolaren Bindungsaffinität der RNA Mango-Aptamer übertrifft, ermöglicht es, sowohl bei der Bildgebung als auch bei der Reinigung von RNA eingesetzt zu werden. Komplexe2,4.
Die Röntgenstrukturen von Mango I5, II6und III7 wurden zu hoher Auflösung bestimmt, und alle drei Aptamer verwenden ein RNA-Quadruplex, um TO1-Biotin zu binden (Abbildung 1B–D). Die kompakten Kerne aller drei Aptamer werden über kompakte Adaptermotive aus der externen RNA-Sequenz isoliert. Mango I und II verwenden beide einen flexiblen GNRA-ähnlichen Schleifenadapter, um ihre Mango-Kerne mit einem beliebigen RNA-Duplex zu verbinden (Abbildung 1B, C). Im Gegensatz dazu verwendet Mango III ein starres Triplex-Motiv, um seinen Kern mit einer beliebigen RNA-Helix zu verbinden (Abbildung1D,violette Rückstände), während die Struktur von Mango IV derzeit nicht bekannt ist. Da der Ligandenbindungskern jedes dieser Aptamer durch diese Spiraladapter von der externen RNA-Sequenz getrennt ist, scheint es wahrscheinlich, dass sie alle einfach in eine Vielzahl von RNAs integriert werden können. Die bakterielle 6S-konforme RNA (Mango I), Komponenten des Hefespliceooms (Mango I) und der humanen 5S-RNA, U6-RNA und einerC/D-ScaRNA (Mango II und IV) wurden alle erfolgreich auf diese Weise 2,8getaggt, was darauf hindeutet, dass viele biologische RNAs können mit dem RNA Mango Aptamer System markiert werden.
Denaturing und native Gele werden häufig verwendet, um RNAs zu studieren. Denaturing Gels werden häufig verwendet, um die RNA-Größe oder DIE RNA-Verarbeitung zu beurteilen, aber typischerweise erfordern im Falle eines nördlichen Blots beispielsweise mehrere langsame und sequenzielle Schritte, um ein Bild zu erzeugen. Während andere fluorogene RNA-Aptamer wie RNA Spinat und Brokkoli erfolgreich für die Gelbildgebung9eingesetzt wurden, besitzt bisher kein fluorogenes Aptamersystem die hohe Helligkeit und Affinität des Mango-Systems, was es von erheblichem Interesse macht. um die Gel-Imaging-Fähigkeiten von Mango zu untersuchen. In dieser Studie fragten wir uns, ob das RNA-Mango-System einfach auf die Gel-Bildgebung ausgedehnt werden könnte, da die Anregungs- und Emissionswellenlängen von TO1-Biotin (510 nm bzw. 535 nm) für die Bildgebung im eGFP-Kanal geeignet sind, der den meisten fluoreszierenden Gel-Scanning-Instrumentierung.
Das hier vorgestellte Post-Gel-Färbeprotokoll bietet eine schnelle Möglichkeit, Mango-markierte RNA-Moleküle in nativen und denaturing Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese-Gelen (PAGE) gezielt zu detektieren. Bei dieser Färbemethode werden Gele in einem Kalium- und TO1-Biotinpuffer einweichen. RNA Mango Aptamer sind G-Quadruplex-basiert und Kalium wird benötigt, um solche Strukturen zu stabilisieren. Mithilfe von RNA, die aus minimalen Mango-kodierenden DNA-Vorlagen transkribiert wurde (siehe Protokollabschnitt), können wir einfach nur 62,5 Fmol RNA in nativen Gelen und 125 Fmol RNA in denaturierenden Gelen erkennen, indem wir ein einfaches Färbeprotokoll verwenden. Im Gegensatz zu häufigen unspezifischen Nukleinsäureflecken (siehe Tabelle der Materialien, die von nun an auf SG verwiesen werden) können wir Mango-markierte RNA auch dann eindeutig identifizieren, wenn hohe Konzentrationen der gesamten nicht markierten RNA in der Probe vorhanden sind.
1. Herstellung der Reagenzien
2. Vorbereitung und Beladung von denaturierenden Gelen
3. Vorbereitung und Beladung von nativen Gelen
4. RNA-Vorbereitung durch Abfluss-T7-Transkription
HINWEIS: DNA-Sequenzen, die für die Abflusstranskription10 von RNA Mango-Konstrukten verwendet wurden, wurden kommerziell bestellt. Bei dieser Methode werden DNA-Oligonukleotide, die das umgekehrte Komplement (RC) sowohl der zu transkribierenden Sequenz als auch des T7-Promotors enthalten, zu einer T7-Promotor-Oberstrangsequenz hybridisiert und dann in vitro transkribiert. Unten wird für jedes Oligonukleotid der RC der Mango-Kernsequenz fett und der RC der T7-Promoterregion kursiv dargestellt. Rückstände in regulärer Schrift entsprechen ansonsten willkürlichen komplementären Spiralbereichen, die erforderlich sind, damit der Mangokern richtig gefaltet werden kann.
Mango I: GCA CGT ACT CTC CTC TCC GCA CCG TCC CTT CGT ACG TGC CTA TAG TGA GTC GTA TTA AAG
Mango II: GCA CGT ACT CTC CTC TTC CTC TCC TCT CCT CGT ACG TGC CTA TAG TGA GTC GTA TTA AAG
Mango III: GGC ACG TAC GAA TAT ACC ACA TAC CAA TCC TTC CTT CGT ACG TGC CTA TAG TGA GTC GTA TTA AAG
Mango IV: GCA CGT ACT CGC CTC ATC CTC ACC ACT CCC TCG GTA CGT GCC TAT AGT GAG TCG TAT TAA AG
T7 Top Strang: CTT TAA TAC GAC TCA CTA TAG G
5. Post-Gel-Färbung
6. Imaging Mango-markierte RNAs in Gel
Kurze Mit Mango-Tags versehene RNAs wurden wie im Protokollabschnitt beschrieben vorbereitet. Unter der Annahme, dass die Fluoreszenz bei den Denaturierungsbedingungen aufgrund des Vorhandenseins von Harnstoff in den Gelen am schwierigsten zu beobachten wäre, untersuchten wir zunächst die Resistenz der Mango-Aptamer gegen Harnstoff, der als Nukleinsäure-Denaturierungwirkt wirkt. Wir fanden heraus, dass Mango-Aptamer im Wesentlichen resistent gegen Denaturierung bis zu einer Harnstoffkonzentration von ca. 1 M sind (Abbildung 2A). Vor zugabe einer Gelfärbelösung zu einem denaturierenden Gel beträgt die endletzte Harnstoffkonzentration im Gel 6 M. Eine ausreichende Färbelösung, um diese Konzentration auf 1 M zu verringern, wäre daher optimal, um eine vollständige Mangofluoreszenz für alle vier Aptamer zu gewährleisten. In der Praxis hat das Färbeprotokoll weniger als dieses vollständig optimale Ergebnis erzielt, aber dies könnte bei Bedarf einfach durch mehr Färbelösung oder durch den einfachen Zweck, die Lösung einmal während der Färbung zu ändern, behoben werden.
Sobald die Mango-markierten RNA-Konstrukte in ein denaturierendes Gel gelaufen waren, wurde die Färbezeit für maximale Gelfluoreszenz optimiert, indem drei verschiedene Mango III-Mengen in ein 8%-denaturierendes Gel geladen wurden (Abbildung 2B). Ein Zeitverlauf zeigte, dass nach 5 min Einweichen in Gelfärbungslösung die Fluoreszenz deutlich sichtbar war. Die maximale Fluoreszenz des Mango-III-Konstrukts wurde nach 20–40 min Färbung erreicht, danach begannen die in dieser Studie verwendeten kleinen RNAs aus dem Gel zu diffundieren, was zu einem Verlust des fluoreszierenden Signals führte (Abbildung 2B). Folglich wurden sowohl native als auch denaturierende Gele jeweils 30 min lang gefärbt. Längere RNA-Konstrukte könnten längere Färbungen leicht vertragen, da sie viel weniger wahrscheinlich aus dem Gel diffundieren würden.
Einige der RNA Mango Aptamer falteten sich schneller als andere. Jeder der in dieser Studie verwendeten Mango-Aptamer wurde in einem Gelpuffer inkubiert, der mit 1,5 M Harnstoff und 100 nM TO1-Biotinfarbstoff ergänzt und mit einem Fluorometer analysiert wurde. Mango I, II und III wurden nach 10 min vollständig gefaltet, während Mango IV erst nach 40 min im Wesentlichen gefaltet wurde (Abbildung3A). In Ermangelung von Harnstoff war das Falten viel schneller als erwartet (Abbildung3B). Um sicherzustellen, dass die nativen Gelproben vollständig gefaltet wurden, haben wir Proben für 100 min vorbezichtigen, bevor wir sie in native Gele laufen lassen. Praktisch deuten die Daten in Abbildung 3 darauf hin, dass diese Zeit je nach verwendeter Mango-Aptamer erheblich reduziert werden könnte.
Sobald das Protokoll optimiert wurde, um RNA Mango Aptamer Fluoreszenz zu erkennen, wurde die Empfindlichkeit der Poststaining-Methode für jede der Mango-Varianten in beiden nativen Gelen bestimmt. Für jede der vier Mangos in nativen Gelen wurden Einzelbänder beobachtet, die gut gefalteten RNAs entsprachen (Abbildung 4A). Bei serieller Verdünnung konnten nur 62,5 Fmol Mango II beobachtet werden, während nur 125 Fmol Mango I, III und IV leicht visualisiert wurden. Die Quantifizierung der nativen Gele war loglinear über etwa 1,5 Größenordnungen, wobei Mango I, II und IV sich linearer verhielten als Mango III (Abbildung 4B).
Die Ergebnisse der denaturierenden Gele waren etwas weniger empfindlich als die nativen Gele, aber linearer. Nur 125 Fmol mango II und III wurden leicht zu erkennen (Abbildung 4C). Interessanterweise deutete die Quantifizierung (Abbildung 4D) darauf hin, dass denaturierende Gele loglinear oder zwei Größenordnungen waren. Wir gehen davon aus, dass im Gegensatz zu den nativen Gelen, bei denen RNA-Falten während des Gellaufprozesses möglicherweise einer partiellen Denaturierung unterzogen wurden, das Vorhandensein von Harnstoff im denaturierenden Gel eine homogenere Möglichkeit bieten könnte, die Aptamer zu falten, sobald sie in TO1-Biotin Färbelösung.
Wie bei allen Gelfärbemethoden kann das Gel, wenn das Gel nicht sorgfältig in den Behälter überführt wird oder die Drehgeschwindigkeit während der Färbezeit zu hoch ist, auf sich selbst zurückklappen (Abbildung 5A). Dies kann dazu führen, dass die Mango-markierte RNA-Probe von einer Stelle des Gels an eine andere diffundiert, aber in der Praxis leicht vermieden werden kann. In nativen Gelen und insbesondere bei Mango IV haben wir beobachtet, dass sich unvollständige Faltung im Auftreten mehrerer Bänder manifestieren kann, die vermutlich teilweise/fehlgefalteten RNA-Konformationen (Abbildung 5B) entsprechen, die sich aus kürzeren Faltzeiten ergeben. Faltprobleme in nativen Gelen können vermieden werden, indem RNA-Proben entsprechend wie zuvor beschrieben vorinkubiert und native Gele in einem kalten Raum ausgeführt werden. Bei der Denaturierung von Gelen, bei denen SICH RNA in situ innerhalb des Gels faltet, war Fehlfaltung kein signifikantes Problem. Schließlich wurde in Abwesenheit von RNA sehr wenig Hintergrundfluoreszenz in beiden Gel-System beobachtet.
Als nächstes wurde die Spezifität des RNA Mango-Tags untersucht, indem die 6S-konforme RNA in Bakterien überexzessiert wurde. Diese RNA wurde zuvor mit Mango I (Abbildung 1E)4getaggt. Bakterielle Zellen wurden entweder mit dem pEcoli-RNA Mango-Plasmid (daher M-Plasmid) oder dem pEcoli-T1-Plasmid als Negativkontrolle (daher E-Plasmid) transformiert. Transformierte Zellen wurden in flüssiger Lysogenesy-Brühe medium angebaut, bis eine OD600 von 1,0 erreicht wurde. Die Kulturen wurden dann mit 50 M Isopropyl -D-1-Thiogalactopyranosid (IPTG) für 40 min induziert. Die Zellen wurden über Zentrifugation bei 6.000 x g für 15 min geerntet. Total RNA wurde mit Phenol-Phenol-Chloroform-Extraktion aus Zellpellets12 extrahiert, wie im Protokollabschnitt beschrieben. Die gesamten RNA-Proben wurden durch Ethanolfällung konzentriert und dann mit DNase I nach dem Protokoll behandelt, um DNA11zu entfernen. Vor der Verwendung wurde die RNA durch Ethanolfällung konzentriert.
Die gesamte bakterielle RNA wurde in 8% denaturierende Gele (Abbildung6) ausgeführt und entweder mit SG13 oder TO1-Biotin gefärbt. Für SG-Färbung wurden 10 l von 10.000x SG zu 100 ml Gelpuffer hinzugefügt; Andernfalls war das Färbeprotokoll identisch mit dem für TO1-Biotin verwendeten. Wie erwartet, wurde eine starke SG-Färbung für eine Vielzahl von RNAs beobachtet, am deutlichsten für ribosomale (rRNA) und Transfer-RNAs (tRNA) (Abbildung6, linkes Panel). Während die Mango-abhängige Färbung (M-Spuren) in diesen SG-gefärbten Gelen zu sehen war, konnten sie angesichts des komplexen Färbemusters, das mit diesem universellen Fleck beobachtet wurde, nicht eindeutig identifiziert werden. Im Gegensatz dazu haben die TO1-Biotin-gefärbten Gele Mango-abhängige Bänder als die prominentesten Bänder hervorgehoben. Nur die ribosomalen RNA-Bänder stehen im Wettbewerb mit den 6S Mango-abhängigen Bands. Eine Reihe von nicht spezifisch gefärbten Bändern konnte ebenfalls beobachtet werden. Dennoch waren die Mango-abhängigen Bands wieder dominant und hatten nur die rRNA- und tRNA-Bands als schwach konkurrierende Konkurrenten (Abbildung6, rechtes Panel).
Abbildung 1: Mango-Aptamer-System. (A) TO1-Biotin fluorophor. (B) Mango I. (C) Mango II. (D) Mango III. Die Panels B–D zeigen die sekundäre Struktur jedes Aptamers. P1 ist ein beliebiger Stamm. Die GNRA-ähnliche Stammschleife (hier GAAA) aus Mango I und II ist rot dargestellt, das Triplex-Motiv von Mango III in Violett. (E) Die 6S regulatorische RNA mit Mango I getaggt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Abbildung 2: Wirkung von Harnstoff auf Mango-Aptamerfluoreszenz und optimale Färbezeiten. (A) Eine Harnstofftitration mit 50 nM RNA Mango I (orange Kreise), Mango II (grüne Kreise), Mango III (lila Kreise) und Mango IV (blaue Kreise), zusammen mit 100 nM TO1-Biotinfarbstoff und bei den angegebenen Harnstoffkonzentrationen. Die Proben wurden 40 min lang inkubiert, bevor die Fluoreszenz bei einer Anregungswellenlänge von 510 nm und einer Emissionswellenlänge von 535 nm gelesen wurde. (B) Mango III RNA wurde in ein 8%-Denaturierungsgel geladen und mit einer Gellösung mit 20 nM endigem TO1-Biotinfarbstoff gebeizt. Für jeden angegebenen Zeitpunkt wurden 0,064, 0,32 und 1,6 pmol Mango III-RNA von links nach rechts verwendet. Das Gelbild wurde mit einem Fluoreszenz-Imager mit einem 520 nm Laser und einer 10 min Belichtung visualisiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 3: Faltzeiten der Mango-Aptamer in Gegenwart und Abwesenheit von Harnstoff. (A) In Gegenwart von 1,5 M Harnstoff und 100 nM TO1-Biotin wurden Fluoreszenzzeitkurse mit 50 nM jedes RNA Mango Konstrukts (RNA Mango I: orange Punkte, Mango II: grüne Punkte, Mango III: violette Punkte und Mango IV: blaue Punkte) durchgeführt. (B) Identisch mit Panel A, außer in Ermangelung von Harnstoff. Alle Kurse wurden bei Raumtemperatur durchgeführt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 4: Fluoreszierende Bilder von nativen und denaturierenden PAGE mit RNA Mango-Konstrukten. (A) Ein 8% natives Gel mit seriell verdünnten RNA Mango-Konstrukten. Die Bahnen I, II, III und IV enthalten jeweils 8 pmol Endmengen von RNA Mango I, II, III und IV. Die rechten Paneele sind zweifach serielle Verdünnungen, die 4 pmol, 2 pmol, 1 pmol, 0.5 pmol, 0.25 pmol, 0.125 pmol und 0.0625 pmol von mango I, II, III oder IV enthalten, wie angegeben. Lane 12 enthält keine RNA. (B) Quantifizierung von drei Wiederholungen des nativen Gels (Standardabweichung des jeweils dargestellten Mittelwerts). (C) Ein 8%-Denaturierungsgel mit den gleichen Proben, die wie in Panel Ageladen sind, mit Ausnahme der Tatsache, dass anstelle der nativen Gelladelösung eine Denaturierungslösung für die Gelbeladung verwendet wurde. (D) Drei quantifizierte Wiederholungen des denaturierenden Gels (Standardabweichung des jeweils dargestellten Mittelwerts). Alle Gelbilder wurden mit einem Gel-Imager mit einem 520 nm Laser und einer Belichtung von 10 min visualisiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 5: Suboptimale Gele und unvollständige Faltung von Mango IV in einem 8% nativen Gel. (A) Eine serielle Verdünnung der in Abbildung 4 für Mango II dargestellten Art, die jedoch die Wirkung der Gelfaltung während des Färbeprotokolls zeigt. (B) Mango IV native Gelproben, die vor dem Gelladen nicht lange genug in nativem Puffer falten durften, weisen doppel Bänder auf. Andernfalls ähneln diese Ergebnisse den Mango IV-Ergebnissen in Abbildung 4A. Alle Gelbilder wurden mit einem Gel-Imager mit einem 520 nm Laser und einer Belichtung von 10 min visualisiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 6: Mango-markierte RNAs können in Gegenwart von Gesamt-RNA mit TO1-Biotin-Färbung nachgewiesen werden. 8% denaturierende Gele wurden mit 100 ng Gesamt-RNA geladen und wurden 30 min lang betrieben. Das linke Gel wurde mit SG und das rechte Panel mit TO1-Biotin befleckt. Für beide Panels wurden Bahnen mit der Bezeichnung E mit 100 ng pEcoli-T1 (kein Mango-Tag) und Bahnen mit der Bezeichnung M mit 100 ng pEcoli-RNA Mango (6S-RNA mit mango I-Tag) beladen. TO1-Biotin-gefärbte Gelbilder wurden mit einem Imager mit einem 520 nm Laser und einer Belichtung von 10 min visualisiert. SG-gefärbte Gelbilder wurden mit einem Gel-Imager mit einem 460 nm Laser und einer Belichtung von 10 min visualisiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
prozente | GEL-VOLUMEN | |||
20 ml | 30 ml | 50 ml | ||
5% | pro | 4 | 6 | 10 |
B | 14 | 21 | 35 | |
c | 2 | 3 | 5 | |
6% | pro | 4.8 | 7,2 | 12 |
B | 13,2 | 19,8 | 33 | |
c | 2 | 3 | 5 | |
8% | pro | 6,4 | 9.6 | 16 |
B | 11,6 | 17,4 | 29 | |
c | 2 | 3 | 5 | |
10% | pro | 8 | 12 | 20 |
B | 10 | 15 | 25 | |
c | 2 | 3 | 5 | |
12% | pro | 9.6 | 14,4 | 24 |
B | 8,4 | 12,6 | 21 | |
c | 2 | 3 | 5 | |
15% | pro | 12 | 18 | 30 |
B | 6 | 9 | 15 | |
c | 2 | 3 | 5 | |
20% | pro | 16 | 24 | 40 |
B | 2 | 3 | 5 | |
c | 2 | 3 | 5 | |
APS (L) | 48 | 72 | 120 | |
TEMED (L) | 20 | 30 | 50 |
Tabelle 1: Denaturing PAGE Gelgusstisch. A = Lösung A, B = Lösung B, C = Lösung C.
Denaturing Gel % | BB (-Mobilität nt) | XC (-Mobilität in nt) |
5 | 35 | 130 |
6 | 26 | 106 |
8 | 19 | 70-80 |
10 | 12 | 55 |
20 | 8 | 28 |
23 | 5-6 |
Tabelle 2: Ungefähre Gelmobilitäten von Bromphenolblau (BB) und Xylolcyanol (XC) Gel-Ladefarbstoffen in Polyacrylamid-Denaturierungsgelen.
prozente | GEL-VOLUMEN | |||
20 ml | 30 ml | 50 ml | ||
5% | 1X TBE | 16,5 | 24,75 Uhr | 41,25 |
40% 29:1 Acrylamid:N,N'-methylenbisacrylamid | 2,5 | 3,75 | 6.25 | |
Glycerin | 1 | 1.5 | 2,5 | |
6% | 1X TBE | 16 | 24 | 40 |
40% 29:1 Acrylamid:N,N'-methylenbisacrylamid | 3 | 4,5 | 7,5 | |
Glycerin | 1 | 1.5 | 2,5 | |
8% | 1X TBE | 15 | 22,5 | 37,5 |
40% 29:1 Acrylamid:N,N'-methylenbisacrylamid | 4 | 6 | 10 | |
Glycerin | 1 | 1.5 | 2,5 | |
10% | 1X TBE | 14 | 21 | 35 |
40% 29:1 Acrylamid:N,N'-methylenbisacrylamid | 5 | 7,5 | 12,5 | |
Glycerin | 1 | 1.5 | 2,5 | |
12% | 1X TBE | 13 | 19,5 | 32,5 |
40% 29:1 Acrylamid:N,N'-methylenbisacrylamid | 6 | 9 | 15 | |
Glycerin | 1 | 1.5 | 2,5 | |
15% | 1X TBE | 11,5 | 17.25 Uhr | 28,75 Uhr |
40% 29:1 Acrylamid:N,N'-methylenbisacrylamid | 7,5 | 11.25 Uhr | 18.75 Uhr | |
Glycerin | 1 | 1.5 | 2,5 | |
20% | 1X TBE | 9 | 13,5 | 22,5 |
40% 29:1 Acrylamid:N,N'-methylenbisacrylamid | 10 | 15 | 25 | |
Glycerin | 1 | 1.5 | 2,5 | |
APS (L) | 48 | 72 | 120 | |
TEMED (L) | 20 | 30 | 50 |
Tabelle 3: Native PAGE-Gelgusstisch.
Ein wesentlicher Vorteil des Mango-Fluoreszenz-Tags ist, dass ein einzelnes Tag auf verschiedene Arten verwendet werden kann. Die hohe Helligkeit und Affinität dieser Aptamer machen sie nicht nur für die Zellvisualisierung 2, sondern auch für die In-vitro-RNA- oder RNP-Reinigung4nützlich. Daher erweitert die Gel-Bildgebung die Vielseitigkeit des Mango-Tags auf einfache Weise. Die Empfindlichkeit der Mango-Gel-Bildgebung ist etwas geringer als die eines nördlichen Blots14, kann aber leicht 60–120 Fmol RNA-Proben erkennen, ohne dass langwierige und mühsame Membranübertragungen und Sondierungsschritte erforderlich sind. Dies ist vergleichbar mit der hybridisierungsbasierten Sondierungseffizienz, die zuvor für kleine RNAs in Gel15gefunden wurde. Während andere fluorogene Aptamer-Methoden – insbesondere RNA-Spinat – eine höhere Empfindlichkeit und Spezifität9aufweisen, hat derzeit keine gleichzeitig die hohe Helligkeit und Affinität des Mango-Aptamer-Systems, das es ermöglicht, ein einzelnes RNA-Tag für die zelluläre Bildgebung, DIE RNP-Reinigung und jetzt die Gel-Bildgebung verwendet werden.
Es gibt ein paar kritische Schritte in diesem Gel-Färbungsprotokoll. Bei der Arbeit mit RNA-Lösungen sollten die Lösungen steril gefiltert und Einweg-Kunststoffverwendeter verwendet werden. Catuion, native Gele als Komplexe oder RNA-Strukturen können leicht denaturiert werden, wenn die Leistungsstufen für das Gel zu hoch sind und zu einer Gelerwärmung führen. Stellen Sie sicher, dass alle verwendeten Glaswaren sauber und nicht mit RNases kontaminiert sind. Darüber hinaus seien Sie immer vorsichtig beim Übertragen und Abholen von Gelen, da sie zerbrechlich sind und anfällig für Bruch sein können.
Der TO1-Biotin-Fleck dringt schnell in Gele ein, aber die hier vorgestellten Daten deuten auch darauf hin, dass insbesondere die Mango IV Faltung die Geschwindigkeit begrenzenkann (Abbildung 2 und Abbildung 3). Anhand der im Protokollabschnitt angegebenen Bedingungen beobachteten wir ein loglineares Verhalten für alle vier Aptamer über zwei Größenordnungen bei der Denaturierung von Gelen, was die Methode für die Quantifizierung nützlich macht (Abbildung 4C,D). Da die kleinen Mango-Aptamer, die in dieser Studie verwendet wurden, leicht aus der Gelmatrix diffundiert wurden, erwarten wir, dass sich die Quantifizierung für längere RNA-Konstrukte verbessert.
Die hier gezeigte Mango-Tag-Gel-Bildgebungsmethodik ist robust und soll in Bezug auf Empfindlichkeit und Spezifität einfach erweitert werden können. Mango I, II und III falten zuverlässig, während Mango IV nicht. Obwohl wir die Detaining-Protokolle nicht untersucht haben, gehen wir davon aus, dass ein solcher Ansatz auch einfach die Spezifität verbessern könnte. Während außerhalb des Rahmens dieser Arbeit, die Fluoreszenz und Biotin-Tag an Mango-markierte RNA bei der Verwendung von TO1-Biotin Fluorophor übertragen scheint sehr wahrscheinlich, um die Gelanalyse und -reinigung weiter zu rationalisieren. Kommerziell erhältliche sekundäre Biotin-Etikettierungstechniken versprechen beispielsweise, die Nachweisgrenzen dieses einfachen RNA Mango-Tagging-Systems weiter zu verbessern. Ebenso scheint es wahrscheinlich, dass native Mango-markierte RNA-Proteinkomplexe aus einem Gel eluiert und mit Streptavidin-Magnetperlen zurückgewonnen werden können, um den eluierten RNA-Komplex zu erfassen. Dies würde die routinemäßige Reinigung biologisch wichtiger RNAs und RNA-Komplexe durch den einfachen Zweck, der RNA von Interesse ein Mango-Tag hinzuzufügen, weiter vereinfachen.
Ein Patent für das Fluorogensystem Mango ist anhängig.
Die Autoren danken Razvan Cojocaru und Amir Abdolahzadeh für ihre technische Unterstützung und Lena Dolgosheina für das Korrekturlesen des Manuskripts. Die Finanzierung dieses Projekts wurde von einem Betriebskostenzuschuss des Canadian Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) an P.J.U. bereitgestellt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.8mm Thick Comb 14 Wells for 30 mL PAGE gels | LabRepCo | 11956042 | |
101-1000 µL tips | Fisher | 02-707-511 | |
20-200 µL low retention tips | Fisher Scientific | 02-717-143 | |
Acrylamide:N,N'-methylenebisacrylamide (40% 19:1) | Bioreagents | BP1406-1 | Acute toxicity |
Acrylamide:N,N'-methylenebisacrylamide (40% 29:1) | Fisher | BP1408-1 | Acute toxicity |
Agar | Anachemia | 02116-380 | |
Aluminium backed TLC plate | Sigma-Aldrich | 1164840001 | |
Amersham Imager 600 | GE Healthcare Lifesciences | 29083461 | |
Ammonium Persulfate | Biorad | 161-0700 | Harmful |
BL21 cells | NEB | C2527H | |
Boric Acid | ACP | B-2940 | |
Bromophenol Blue sodium salt | Sigma | B8026-25G | |
Chloloform | ACP | C3300 | |
Dithiothreitol | Sigma Aldrich Alcohols | D0632-5G | |
DNase I | ThermoFisher | EN0525 | |
EDTA Disodium Salt | ACP | E-4320 | |
Ethanol | Commerial | P016EAAN | |
Flat Gel Loading tips | Costar | CS004854 | |
Formamide 99% | Alfa Aesar | A11076 | |
Gel apparatus set with spacers and combs | LabRepCo | 41077017 | |
Glass Dish with Plastic lid | Pyrex | 1122963 | Should be large enough to fit your gel piece |
Glycerol | Anachemia | 43567-540 | |
HCl | Anachemia | 464140468 | |
ImageQuanTL | GE Healthcare Lifesciences | 29000605 | |
IPTG | Invitrogen | 15529-019 | |
KCl | ACP | P-2940 | |
MgCl2 | Caledron | 4903-01 | |
MgSO4 | Sigma-Aldrich | M3409 | |
NaCl | ACP | S-2830 | |
NaOH | BDH | BDH9292 | |
Orbital Rotator | Lab-Line | ||
Phenol | Invitrogen | 15513-039 | |
Round Gel Loading tips | Costar | CS004853 | |
Sodium Phosphate dibasic | Caledron | 8120-1 | |
Sodium Phosphate monobasic | Caledron | 8180-01 | |
SYBRGold | ThermoFisher | S11494 | |
T7 RNA Polymerase | ABM | E041 | |
TEMED | Sigma-Aldrich | T7024-50 ml | |
TO1-3PEG-Biotin Fluorophore | ABM | G955 | |
Tris Base | Fisher | BP152-500 | |
Tryptone | Fisher | BP1421-500 | |
Tween-20 | Sigma | P9496-100 | |
Urea | Fisher | U15-3 | |
Xylene Cyanol | Sigma | X4126-10G | |
Yeast Extract | Bioshop | YEX401.500 |
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