טכנולוגיית MAPS פותחה כדי לבחון את היעד של RNA רגולטורי ספציפי ב vivo. sRNA של עניין מתויג עם APTAMER MS2 המאפשר טיהור משותף של שותפי RNA שלה וזיהוי שלהם על ידי רצף RNA. פרוטוקול שונה זה מתאים במיוחד לחיידקים גראם חיוביים.
למרות RNAs רגולטוריים קטנים (sRNAs) נפוצים בקרב התחום החיידקי של החיים, הפונקציות של רבים מהם נשארים מאופיינים בצורה גרועה בעיקר בשל הקושי לזהות את מטרות mRNA שלהם. כאן, תיארנו פרוטוקול שונה של טיהור MS2-Affinity יחד עם טכנולוגיית רצף RNA (MAPS), במטרה לחשוף את כל שותפי ה- RNA של sRNA ספציפי ב- vivo. באופן כללי, APTAMER MS2 הוא התמזגו הקיצוניות 5 'של sRNA של עניין. מבנה זה בא לידי ביטוי לאחר מכן vivo, המאפשר MS2-sRNA לקיים אינטראקציה עם השותפים הסלולריים שלה. לאחר קצירת חיידקים, התאים הם lysed מכנית. התמצית הגולמית נטענת לתוך עמוד כרומטוגרפיה המבוסס על אמילוס, שהיה מצופה בעבר בחלבון MS2 המותך לחלבון הכריכה המלטוזי. פעולה זו מאפשרת לכידה ספציפית של MS2-sRNA ו- RNAs אינטראקציה. לאחר התרוממות רוח, RNAs מטוהרים מזוהים על ידי רצף RNA בעל תפוקה גבוהה וניתוח ביואינפורמטי עוקב. הפרוטוקול הבא יושם בפתוגן האנושי גראם חיובי סטפילוקוקוס aureus והוא, באופן עקרוני, transposable לכל חיידקים גראם חיובי. לסיכום, טכנולוגיית MAPS מהווה שיטה יעילה לחקור לעומק את הרשת הרגולטורית של sRNA מסוים, ומציעה תמונת מצב של כל היעד שלה. עם זאת, חשוב לזכור כי מטרות putative שזוהו על ידי MAPS עדיין צריך להיות מאומת על ידי גישות ניסיוניות משלימות.
מאות, אולי אפילו אלפי RNAs רגולטוריים קטנים (sRNAs) זוהו ברוב הגנומים החיידקיים, אך הפונקציות של רובם המכריע נותרו לא אופייניות. בסך הכל, sRNAs הם מולקולות קצרות ללא קידוד, ממלא תפקידים מרכזיים בפיזיולוגיה חיידקית והסתגלות לסביבותמשתנות 1,2,3. אכן, מקרומולקולות אלה נמצאות במרכזן של רשתות רגולטוריות מורכבות רבות, המשפיעות על מסלולים מטבוליים, תגובות מתח אך גם ארסיות ועמידות לאנטיביוטיקה. מבחינה הגיונית, הסינתזה שלהם מופעלת על ידי גירויים סביבתיים ספציפיים (למשל, רעב לחומרים מזינים, לחצים חמצוניים או קרום). רוב sRNAs לווסת mRNAs יעד מרובים ברמה שלאחר שעתוק באמצעות זיווג בסיס קצר ולא רציף. הם בדרך כלל למנוע ייזום תרגום על ידי מתחרה עם ריבוזומים עבור אזורי ייזום תרגום4. היווצרות של sRNA:mRNA דופלקסים גם לעתים קרובות תוצאות השפלה פעילה של mRNA היעד על ידי גיוס של RNases ספציפיים.
האפיון של יעד sRNA (כלומר, כל הסט של RNAs היעד שלה) מאפשר זיהוי של המסלולים המטבוליים שבהם הוא מתערב ואת האות הפוטנציאלי שהוא עונה. כתוצאה מכך, הפונקציות של sRNA מסוים בדרך כלל ניתן להסיק מן היעד שלה. לשםכךפותחו מספר כלי חיזוי סיליקו כגון IntaRNA ו- CopraRNA 5,6,7. הם מסתמכים בעיקר על השלמות רצף, זיווג אנרגיה ונגישות של אתר האינטראקציה הפוטנציאלי כדי לקבוע שותפי sRNA putative. עם זאת, אלגוריתמי חיזוי אינם משלבים את כל הגורמים המשפיעים על זיווג בסיס ב vivo כגון מעורבות של מלווים RNA8 לטובת אינטראקציות תת אופטימליות או ביטוי משותף של שני בני הזוג. בשל המגבלות הטבועות בהם, שיעור החיזוי החיובי הכוזב נותר גבוה. רוב הגישות הניסיוניות בקנה מידה גדול מבוססות על טיהור משותף של זוגות sRNA:mRNA אינטראקציה עם חלבון מחייב RNA מתויג (RBP)6,9. לדוגמה, שיטת האינטראקציה RNA על ידי קשירה ורצף (RIL-seq) זיהתה דופלקסים RNA מטוהרים במשותף עם מלווים RNA כגון Hfq ו ProQ ב Escherichia coli10,11. טכנולוגיה דומה הנקראת UV-Crosslinking, קשירה ורצף של כלאיים (CLASH) הוחלה על RNase E- ו- Hfq הקשורים sRNAs ב E. coli12,13. למרות התפקידים המתוארים היטב של Hfq ו- ProQ ברגולציה בתיווך sRNA בחיידקים מרובים8,14,15, רגולציה מבוססת sRNA נראה RNA מלווה עצמאי בכמה אורגניזמים כמו S. aureus16,17,18. גם אם הטיהור של דופלקסים RNA בשיתוף עם RNases הוא ריאלי כפי שהוכח על ידי ווטרס ועמיתים לעבודה13, זה נשאר מסובך כמו RNases לעורר השפלה מהירה שלהם. לפיכך, טיהור MS2-Affinity בשילוב עם רצף RNA (MAPS)גישה 19,20 מהווה חלופה מוצקה אורגניזמים כאלה.
שלא כמו שיטות שהוזכרו לעיל, MAPS משתמש sRNA ספציפי כפיתיון כדי ללכוד את כל RNAs אינטראקציה ולכן אינו מסתמך על מעורבות של RBP. התהליך כולו מתואר באיור 1. בקצרה, sRNA מתויג ב 5 'עם MS2 RNA aptamer כי הוא מוכר במיוחד על ידי חלבון מעיל MS2. חלבון זה הוא התמזגו עם חלבון מחייב מלטוז (MBP) להיות משותק על שף amylose. לכן, MS2-sRNA ושותפיו RNA נשמרים בעמודה כרומטוגרפיה זיקה. לאחר התרוממות רוח עם RNAs מלטוזיים ומטוהרים מזוהים באמצעות רצף RNA בעל תפוקה גבוהה ואחריו ניתוח ביואינפורמטי (איור 2). טכנולוגיית MAPS מציירת בסופו של דבר מפה של כל האינטראקציות הפוטנציאליות המתרחשות ב- vivo.
טכנולוגיית MAPS יושמה במקור בחיידק הגרם-שלילי הלא פתוגניים E. coli21. למרבה הפלא, MAPS סייעה לזהות שבר שמקורו ב-tRNA במיוחד באינטראקציה עם RyhB ו-RybB sRNAs ולמנוע רעש שעתוק של sRNA כדי לווסת מטרות mRNA בתנאים שאינם מעוררים. לאחר מכן, MAPS הוחל בהצלחה על SRNAs אחרים E. coli כמו DsrA22, RprA23, CyaR23 ו GcvB24 (טבלה 1). בנוסף לאישור מטרות ידועות בעבר, MAPS הרחיבה את היעד של sRNAs ידועים אלה. לאחרונה, MAPS בוצע סלמונלה Typhimurium וחשף כי SRNA SraL נקשר rho mRNA, קידוד עבור גורם סיום שעתוק25. באמצעות זיווג זה, SraL מגן rho mRNA מפני סיום שעתוק מוקדם מופעלות על ידי רו עצמה. מעניין, טכנולוגיה זו אינה מוגבלת sRNAs והוא יכול להיות מיושם על כל סוג של RNAs הסלולר כפי שהודגם על ידי שימוש שבר נגזר tRNA26 ואזור 5'-untranslated של mRNA22 (טבלה 1).
שיטת MAPS הותאמה גם לחיידק גרם חיובי פתוגניים S. aureus19. באופן ספציפי, פרוטוקול התמוגה שונה באופן נרחב כדי לשבור תאים ביעילות עקב דופן תאים עבה יותר מאשר חיידקים גראם שליליים ולשמור על שלמות RNA. פרוטוקול מותאם זה כבר חשף את האינטראקציה של RsaA27, RsaI28 ו RsaC29. גישה זו נתנה תובנות על התפקיד המכריע של sRNAs אלה במנגנונים רגולטוריים של תכונות פני התא, ספיגת גלוקוז, ותגובות מתח חמצוני.
הפרוטוקול שפותח ומיושם ב- E. coli בשנת 2015 תואר לאחרונה בפירוט רב30. כאן, אנו מספקים את פרוטוקול MAPS שונה, אשר מתאים במיוחד לחקר רשתות רגולטוריות sRNA בחיידקים גראם חיובי (קיר תא עבה) אם לא פתוגניים או פתוגניים (אמצעי זהירות).
1. מאגרים ומדיה
2. בעיות בטיחות
3. בניית פלסמיד
הערה: למטרות שיבוט, חיוני לזהות תחילה את גבולות ה- sRNA האנדוגני. pCN51-P3 ו pCN51-P3-MS2 פלסמידים מתוארים תומסיני ואח '(2017)27. מקדם P3 מאפשר ביטוי גבוה של sRNA באופן תלוי צפיפות התא (כלומר, כאשר חיידקים נכנסים לשלב הנייח של הצמיחה). SRNAs סטפילוקוקליים רבים מצטברים במהלך שלב צמיחה זה.
4. קצירת חיידקים
התראה: שלב זה כרוך בטיפול בחיידקים פתוגניים (ראה שלב 2).
5. תמוגה תאית מכנית
התראה: השלבים הבאים חייבים להתבצע על קרח ומאגרים חייבים להיות ב 4 מעלות צלזיוס. השתמש בכפפות ולנקוט בכל אמצעי הזהירות כדי להגן על דגימות מפני RNases.
6. הכנת טורים
התראה: היזהר לא לאפשר את שף אמילוס להתייבש. במידת הצורך, אטמו את העמודה עם כובע קצה. הכינו את כל הפתרונות לפני תחילת טיהור הזיקה.
7. טיהור הזיקה ל-MS2 (איור 1)
8. מיצוי RNA של שברים שנאספו (CE, FT, W ו- E)
9. ניתוח של MS2-זיקה טיהור על ידי כתם צפון36
10. הכנת הדגימות לריצוף RNA
הערה: שלב זה נוגע רק ל-RNAs שחולצו משברי E ו-CE.
11. ניתוח נתונים של RNAseq (איור 2)
התוצאות הייצוגיות מקורן במחקר של יעד RsaC ב S. aureus29. RsaC הוא SRNA לא קונבנציונלי באורך 1,116 nt. הקצה של 5' מכיל מספר אזורים חוזרים ונשנים בעוד הקצה 3 ' שלה (544 nt) הוא עצמאי מבחינה מבנית ומכיל את כל אתרי האינטראקציה החזויים עם מטרות mRNA שלה. הביטוי של sRNA זה הוא המושרה כאשר מנגן (Mn) הוא נדיר, אשר נתקל לעתים קרובות בהקשר של התגובה החיסונית המארחת. באמצעות טכנולוגיית MAPS, זיהינו מספר mRNAs אינטראקציה ישירה עם RsaC, חושף את תפקידה המכריע בלחץ חמצוני (sodA, ldh1 ו sarA) ו הקשורות מתכת (znuBC-zur ו sufCDSUB) תגובות.
אימות מבנה MS2-sRNA ותנאי ניסוי
לפני ביצוע ניסויים MAPS, חשוב לקבוע את התנאים האופטימליים של ביטוי של sRNA למד. אם נעשה שימוש באמרגן שאינו יליד, הוא בהחלט יעזור לייצר את מבנה ה- MS2-sRNA כאשר מטרותיו קיימות. בנוסף, מבנה MS2-sRNA צריך להיות מאומת בקפידה לגבי גודל, יציבות, ביטוי ותפקוד. ה- MS2 aptamer הותך לקצה 5' של RsaC באורך מלא (MS2-RsaC1116)או הצורה הקצרה יותר (MS2-RsaC544) המתאימה לחלק 3 ' של RsaC. שני המבנים באו לידי ביטוי vivo תחת שליטתו של מניין חישת מקדם P3 תלוי S. aureus HG001 ΔrsaC. מחיקת הגן rsaC מונעת תחרות בין RsaC אנדוגני MS2-RsaC. הזן הפראי המכיל את אותו וקטור עם תג MS2 בלבד שימש כפקד. פקד זה מאפשר הפחתה של אינטראקציות לא ספציפיות המתרחשות עם התג MS2.
כדי לאשר את המבנים לדמיין את דפוס הביטוי שלהם, תאים חיידקיים נקצרו לאחר 2 שעות, 4 שעות ו 6 שעות של צמיחה במדיום BHI ב 37 °C (69 °F). לאחר חילוץ RNA, ניתוח כתם צפון בוצע באמצעות בדיקה DIG ספציפית RsaC (איור 3A). רמת RsaC אנדוגני (נתיבים 1-3) גדל באופן משמעותי לאחר 6 שעות של צמיחה, המצדיק את הבחירה של נקודת זמן זו עבור ניסויים MAPS. חשוב לציין, רמות MS2-RsaC544 (נתיבים 7-9) ו MS2-RsaC1,116 (נתיבים 10-12) היו דומים RsaC אנדוגני ב 6 שעות. לפיכך, הם צריכים לחקות את דפוס הביטוי אנדוגני של RsaC. צורה גדולה יותר אך מינורית של RsaC הייתה ניתנת להבחנה ועשויה לנפרד מסיום לא יעיל של שעתוק. תופעה זו נצפית לעתים קרובות כאשר MS2-sRNA מתבטא תחת שליטה של מקדם חזק מ plasmid21. לא נצפו צורות קצרות יותר הנובעות מסיום שעתוק חריג או השפלה.
התוספת של APTAMER MS2 ב 5 ' של sRNAs יכול גם לשבש את הקיפול הנכון שלהם להשפיע על הפונקציות שלהם. שלב זה הוא קריטי עבור sRNAs מובנים מאוד כמו RsaC. לפיכך פעילות MS2-sRNA צריך להיבדק בהשוואה sRNA אנדוגני כאשר הדבר אפשרי. יעד ידוע בעבר או פנוטיפ ניתן לצפייה יכול לעזור לפקח עליו. לדוגמה, ההשפעה של RsaC על הצטברות ROS תאיים שימשה לאימות MS2-RsaC544 ו MS2-RsaC1,116 מבנים29.
ניתוח שברים שנאספו במהלך טיהור זיקה
RNAs חולצו שברי CE, FT ו- E בזן WT המבטא תג MS2 לבד זןrsaC Δ המבטא מבנה MS2-RsaC544. הראינו באמצעות ניתוח כתם צפון כי RsaC אנדוגני 1,116 nt ארוך היה מועשר בשבר elution אבל התברר אינטראקציה לא ספציפית עם עמודת הזיקה(איור 3B,נתיבים 2-3). ראינו את אותה תופעה עם MS2-RsaC1,116 (נתונים לא מוצגים). זאת בוודאי בשל אורכו ומבנהו המשני המורכב. לכן, רק צורה פחות מובנית וקצרה יותר (544 nt) של RsaC המתאימה לחלק 3' שלה שימש לביצוע ניסויים MAPS. באיור 3B, MS2-RsaC544 היה מועשר מאוד בשבר האלויון והוכיח שהוא נשמר בהצלחה על ידי חלבון ההיתוך MS2-MBP (נתיב 6). צורה גדולה יותר אך מינורית של MS2-RsaC544 נצפתה כמו באיור 3A. כאן, ניתן להתאים את ההקפדה ואת מספר השטיפות לכריכה לא ספציפית מופחתת או להיפך, כדי להגביל אובדן של שותפים אינטראקציה אמיתית.
אימות יעדי mRNA putative לאחר ניתוח MAPS
בעקבות ניתוח ביואינפורמטי, יעדי mRNA putative מפורטים על פי שינוי הקיפול בין בקרת MS2-sRNA ו- MS2, המתקבל באמצעות DeSeq2 (איור 2). לדוגמה, MS2-RsaC544 MAPS נתונים29 הציע כי sodA mRNA, קידוד עבור סופראוקסיד דיסמוטאז ב S. aureus, הוא היעד העיקרי (הלהיט הטוב ביותר, גבוה יותר לקפל שינוי). ניתוח כתם צפוני, שבוצע עם גשוש DIG ספציפי לסודהלאחר טיהור MS2-affinity, מראה כי SODA היה מועשר ביעילות עם MS2-RsaC544 בהשוואה לבקרת MS2 (איור 3C).
ניתוח תמלול גלובלי מבוצע באופן שיטתי על שבר CE. ההשוואה בין נתוני MAPS לניתוח תמלולומי זה מסייעת להתאים את יחס ההעשרה וחושפת היררכיית יעד פוטנציאלית. אכן, mRNA מבוטא היטב, אשר מועשר מאוד לאחר טיהור MS2-זיקה יש בהחלט זיקה מחייבת גדולה יותר מאשר mRNA מועשר מאוד הביע מאוד.
חשוב לציין כי כל המועמדים שזוהו על ידי MAPS חייבים להיות מאומתים בנפרד באמצעות ניסויים במבחנה ו /או ב vivo כגון אלקטרופורזה ניידות Shift Assays (EMSA) או כתב גנים assays (ראה Jagodnik ואח ' (2017)39 לפרטים נוספים).
איור 1. איור סכמטי של פרוטוקול MAPS המותאם ל- S. aureus. מבניית פלסמיד לניתוח נתונים. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2. זרימת עבודה של ניתוח MAPS ונתונים מעובדים. כל שלב, נקודת ביקורת ותבנית קובץ מיוצגים (ראה גם שלב 11). FastQ פורמט הוא קובץ טקסט המורכב רצפי DNA ציונים איכות המתאימים. תבנית BAM היא קובץ דחוס המכיל רצפים מיושרים. תבנית טבלאית היא קובץ טקסט המופרד באמצעות טאבים עם ספירות עבור כל גן. תרשים התוצאות ממחיש את סוג הנתונים שהושגו לאחר ניתוח ביואינפורמטי. התוצאות המוצגות הן פיקטיביות ואינן נובעות ממחקר כלשהו. לפרטים נוספים, ערכות לימוד בסיסיות זמינות באתר האינטרנט של Galaxy Project (https://galaxyproject.org/). לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: בניית פקדי אימות ומפות. A. ניתוח כתם צפון של SRNA RsaC אנדוגני ומבנים הקשורים MS2. זן WT נושא את pCN51-P3-MS2 (שליטה) ואת Δ זןמוטציה rsaC לשאת גם pCN51-P3-MS2, pCN51-P3-MS2-RsaC544 או pCN51-P3-MS2-RsaC1,116. דגימות נלקחו לאחר 2 שעות, 4 שעות ו 6 שעות של צמיחה BHI ב 37 מעלות צלזיוס. מבחני כתם צפוניים בוצעו באמצעות גשוש DIG ספציפי ל- RsaC. B.ניתוח כתמים צפון של שברי טיהור MS2-זיקה באמצעות בדיקה DIG ספציפי RsaC. הטיהור המשותף בוצע באמצעות זן WT + pCN51-P3-MS2 (בקרה) ו זן מוטציהrsaC Δ + pCN51-P3-MS2-RsaC544. תאים נקצרו לאחר 6 שעות של צמיחה BHI ב 37 °C (60 °F). תמצית גולמית (CE), זרימה דרך (FT), elution (E). ג. ניתוח כתמים צפוני של שברי טיהור זיקה MS2 (CE ו- E) באמצעות בדיקה DIG ספציפית לסודה. לפרטים ראו (B). לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
חומצה ריבונוקלאית | סוג | הפניה |
אשריצ'יה קולי | ||
RyhB | sRNA | לאלאונה ואח' (2015)21 |
RybB | sRNA | Lalaouna ואח '. (2015) 21 ,21 |
3'ETSלוז | קטע שמקורו ב- tRNA | לאלונה ומסה (2015)26 |
DsrA | sRNA | Lalaouna ואח '. (2015) 22 (22) |
הנס (לא) | mRNA (5'UTR) | Lalaouna ואח '. (2015) 22 (22) |
CyaR | sRNA | Lalaouna ואח '. (2018) 23 , 23 |
RprA | sRNA | Lalaouna ואח '. (2018) 23 , 23 |
GcvB | sRNA | Lalaouna ואח '. (2019) 24 (24) |
סלמונלה טיפימוריום | ||
סרל (2012) | sRNA | סילבה ואח '. (2019) 25 |
סטפילוקוקוס אוראוס | ||
RsaA | sRNA | טומאסיני ואח '. (2017) 27 , 27 |
RsaC | sRNA | Lalaouna ואח '. (2019) 29 ,29 |
רסא"י (RsaI) | sRNA | ברונסקי ואח '. (2019) 28 (28) |
שולחן 1. טכנולוגיית MAPS חשפה את המטרה של מספר RNAs באורגניזמים שונים.
פרוטוקול שונה עבור חיידקים גראם חיובי
הפרוטוקול הראשוני של MAPS פותח כדי לחקור אינטראקציה sRNA באורגניזם המודל E. coli20,30. כאן, אנו מתארים פרוטוקול שונה אשר מתאים לאפיון של רשתות רגולטוריות תלויות sRNA בפתוגן האנושי האופורטוניסטי S. aureus והוא בהחלט משתנה לחיידקים גראם חיוביים אחרים, פתוגניים או לא.
תשומת לב מיוחדת הוקדשה לשלב התמוגה של התא. העיתונות הצרפתית הוחלפה בכלי תמוגה מכני לתאים. שיטה זו יעילה כדי לשבור תאים גראם חיובי להגביל את הסיכונים הקשורים לטיפול זנים פתוגניים. כדי לשפר את התשואה של טיהור MS2-זיקה, כמות MS2-MBP משותק על שרף amylose הוגדלה באופן דרסטי. פעולה זו דרשה כדי להתאים את ההקפדה ואת מספר השטיפות.
שלא כמו הפרוטוקול הראשוני, MAPS מבוצע כאן בכפילות, משני עותקים משוכפלים ביולוגיים. זרימת עבודה פותחה כדי ליישם ניתוח סטטיסטי (איור 2), אשר מגדיל באופן סופי את החוסן של נתונים שהתקבלו.
מבנה MS2 והביטוי שלו
פרוטוקול MAPS זה הוקם כדי לזהות את היעד של sRNAs סטפילוקוקלי. מבנה MS2-sRNA מבוטא מפלסמיד מספר עותק נמוך (pCN51, 20 עד 25 עותקים / תא) ותחת שליטתו של מקדם P3 תלוי חישת מניין, בעיקר המושרה במהלך שלב נייח. תבנית ביטוי זו תואמת ל- sRNAs שנחקרו ב- S. aureus (כלומר RsaA, RsaI ו- RsaC) ומבטיחה סינתזת MS2-sRNA חזקה למדי. עם זאת, אנחנו לא יכולים לשלול כי במקרים אחרים, מקדם P3 לא יכול להיות מתאים ואינו משקף את המצב הפיזיולוגי הטבעי של חיידקים כאשר sRNA הוא המושרה. דרך נוספת לשלוט בייצור MS2-sRNA היא להשתמש מקדמים בלתי ניתנים להזנה כימית (למשל, מקדמי טטרציקלין בלתי ניתנים להערכה). כלים אלה מאפשרים ביטוי דופק של מבנה MS2-sRNA, אך הגדרה זו אינה מבטיחה שיעדי RNA יתבטאו בו-זמנית. חיסרון נוסף הוא כי ביטוי של פלסמיד יכול להוביל ייצור יתר של sRNA למד, מודגש עוד יותר עם וקטור מספר עותק גבוה. הדבר עלול לגרום לאינטראקציות אמנותיות או לשיבוש פונקציות נלוות של מלווים של RNA. החלופה המתאימה ביותר היא להכניס תג MS2 בקצה 5 ' של גן sRNA אנדוגני. לכן, MS2-sRNA יהיה מקודד כרומוזומלית תחת שליטתו של האמרגן המקורי שלה. זה צריך לחקות טוב יותר את הביטוי האנדוגני של sRNA למד ולהימנע הטיה עקב ייצור יתר של sRNA למד. בכל מקרה, הצעד המכריע הוא לאמת בזהירות את האורך, היציבות והפונקציונליות של מבנה MS2-sRNA, במיוחד באמצעות מבחני כתם צפון עם RNA הכולל שחולצו מתרבויות הגדלות בתנאים המפעילים את הייצור והתפקוד של sRNA אנדוגני. ללא ספק, השימוש במבנה MS2-sRNA לא תקין/לא מתפקד יכול להשפיע באופן דרסטי על התוצאות שנוצרו, ולתמוך בחשיבות הפקדים שתוארו לעיל. לבסוף, MS2-sRNA מיוצר תמיד ברקעsRNA Δ כדי למקסם את העשרת מטרות mRNA. יתר על כן, ניסויים יכולים להתבצע זנים מארחים עם מוטציות ספציפיות RNases (למשל, מוטציות מחיקה או מוטציות רגישות לטמפרטורה) כדי למנוע השפלה מטרות mRNA על ידי גיוס תלוי SRNA של RNases.
האימות הניסיוני של מועמדים שזוהו על ידי MAPS עדיין נדרש
נקודה אחת שיש לקחת בחשבון היא כי MAPS מספק רשימה של מטרות RNA putative. עם זאת, RNAs מסוימים עשויים להיות מועשרים בעקיפין באמצעות אינטראקציה עם יעד mRNA משותף או חלבון מחייב RNA. כתוצאה מכך, מועמדים שנחשפו חייבים להיות מאושרים על ידי גישות ניסיוניות אחרות. EMSA וניסויים טביעת רגל משמשים בדרך כלל כדי לדמיין את הכריכה הישירה של sRNA למטרות RNA putative במבחנה. לאחר מכן, במבחנה toeprinting מבחנים לעזור לפקח על ההשפעה של sRNA על ייזום תרגום של יעד mRNA שלה. לבסוף, כתמים צפון ו / או כתב גנים מבחנים (lacZ או gfp) להשלים אימות ניסיוני זה vivo. כל הגישות הללו מתוארות Jagodnik ואח '(2017)39.
שלא כמו טכנולוגיות RIL-seq ו- CLASH, MAPS אינה מספקת ישירות מידע באתרי האינטראקציה. עם זאת, שיא של קריאות ממופה נצפית לעתים קרובות באזור מוגבל של יעד RNA (למשל, הקצה 3 ' של glyW-cysT-leuZ operon21), להקל על זיהוי של אתר הזיווג. לחלופין, ניתן להשתמש במספר כלי חיזוי כדי לחזות את אתר האיגוד המכניס ביעד המזוהה כגון IntaRNA40.
MAPS בוחן את המטרה של sRNA מסוים
טכנולוגיית MAPS מתאימה לחקר יעד SRNA בחיידקים גראם שליליים כגון E. coli ו- S. Typhimurium, אך גם כעת עם פרוטוקול זה שונה בחיידקים גראם חיוביים כמו S. aureus. בעיקרון, MAPS מציע תמונת מצב של דופלקסים RNA:sRNA נוצר בזמן נתון ובתנאי צמיחה ספציפיים. למרבה הצער, רשימת מטרות mRNA יכול להיות שלם. לדוגמה, יעד mRNA קוגנט יכול להחמיץ בשל תנאים ניסיוניים לא הולמים, המצדיקים את אמצעי הזהירות שהוזכרו לעיל.
בהשוואה לשיטות נפוצות אחרות כגון RIL-seq או CLASH, MAPS משתמשת ב- sRNA ספציפי כדי לטהר במשותף את כל יעדי ה- RNA המקיימים אינטראקציה. כאן, אינטראקציה sRNA:RNA אינם מדוללים בין דופלקסים אחרים הקשורים RBP, המאפשר תיאורטית לאפיין את היעד שלה עמוק יותר. עם זאת, נראה כי שיטות RIL-seq / CLASH ו- MAPS חשפו סטים שונים של מטרות sRNA putative12,41, מה שמרמז כי גישות ניסיוניות אלה משלימות. פער זה יכול להיות מוסבר על ידי וריאציות בתנאי צמיחה ו / או הטיה שנוצר על ידי כל שיטה.
לפיכך, מטרת המחקר צריכה להשפיע על בחירת השיטה. לניתוח גלובלי של מטרות sRNA וכאשר RBP מעורב ברגולציה בתיווך sRNA, יש להעדיף שיטות RIL-seq ו- CLASH. שתי הגישות מספקות סקירה כללית של רשתות רגולטוריות המסתמכות על RBP מסוים, וכתוצאה מכך חושפות מגוון רחב של sRNAs ויעדים נלווים. להיפך, עבור המחקר של sRNA מסוים או כאשר אין RBP ידוע / מעורב, MAPS מייצג אפשרות מתאימה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי "סוכנות לאומית דה לה Recherche" (ANR, גרנט ANR-16-CE11-0007-01, ריבוסטף, ו ANR-18-CE12- 0025-04, CoNoCo, ליחסי ציבור). הוא פורסם גם במסגרת labEx NetRNA ANR-10-LABX-0036 ושל ANR-17-EURE-0023 (ליחסי ציבור), כמימון מהמדינה המנוהלת על ידי ANR כחלק מההשקעות בתוכנית העתידית. DL נתמכה על ידי תוכנית המחקר והחדשנות Horizon 2020 של האיחוד האירופי במסגרת הסכם המענק מארי סקלודובסקי-קירי מס' 753137-SaRNAReg. העבודה במעבדת E. Massé נתמכה על ידי מענקי הפעלה של המכונים הקנדיים לחקר הבריאות (CIHR), המועצה לחקר מדעי הטבע וההנדסה של קנדה (NSERC), והמכונים הלאומיים לבריאות NIH צוות גרנט R01 GM092830-06A1.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL microcentrifuge tube | Sarstedt | 72.690.001 | |
15 mL centrifuge tubes | Falcon | 352070 | |
2 mL microcentrifuge tube | Starstedt | 72.691 | |
2100 Bioanalyzer Instrument | Agilent | G2939BA | RNA quantity and quality |
250 mL culture flask | Dominique Dutscher | 2515074 | Bacterial cultures |
50 mL centrifuge tubes | Falcon | 352051 | Culture centrifugation |
Absolute ethanol | VWR Chemicals | 20821.321 | RNA extraction and purification |
Allegra X-12R Centrifuge | Beckman Coulter | Bacterial pelleting | |
Ampicilin (amp) | Sigma-Aldrich | A9518-5G | Growth medium |
Amylose resin | New England BioLabs | E8021S | MS2-affinity purification |
Anti-dioxigenin AP Fab fragment | Sigma Aldrich | 11093274910 | Northern blot assays |
Autoradiography cassette | ThermoFisher Scientific | 50-212-726 | Northern blot assays |
BamHI | ThermoFisher Scientific | ER0051 | Plasmid construction |
BHI (Brain Heart Infusion) Broth | Sigma-Aldrich | 53286 | Growth medium |
Blocking reagent | Sigma Aldrich | 11096176001 | Northern blot assays |
CDP-Star | Sigma Aldrich | 11759051001 | Northern blot assays (substrate) |
Centrifuge 5415 R | Eppendorf | RNA extraction and purification | |
Chloroform | Dominique Dutscher | 508320-CER | RNA extraction and purification |
DIG-RNA labelling mix | Sigma-Aldrich | 11277073910 | Northern blot assays |
DNase I | Roche | 4716728001 | DNase treatment |
Erythromycin (ery) | Sigma-Aldrich | Fluka 45673 | Growth medium |
FastPrep device | MP Biomedicals | 116004500 | Mechanical lysis |
Guanidium Thiocyanate | Sigma-Aldrich | G9277-250G | Northern blot assays |
Hybridization Hoven Hybrigene | Techne | FHB4DD | Northern blot assays |
Hybridization tubes | Techne | FHB16 | Northern blot assays |
Isoamyl alcohol | Fisher Scientific | A/6960/08 | RNA extraction and purification |
LB (Lysogeny Broth) | Sigma-Aldrich | L3022 | Growth medium |
Lysing Matrix B Bulk | MP Biomedicals | 6540-428 | Mechanical lysis |
MicroPulser Electroporator | BioRad | 1652100 | Plasmid construction |
Milli-Q water device | Millipore | Z00QSV0WW | Ultrapure water |
NanoDrop spectrophotometer | ThermoFisher Scientific | RNA/DNA quantity and quality | |
Nitrocellulose membrane | Dominique Dutsher | 10600002 | Northern blot assays |
Phembact Neutre | PHEM Technologies | BAC03-5-11205 | Cleaning and decontamination |
Phenol | Carl Roth | 38.2 | RNA extraction and purification |
Phusion High-Fidelity DNA Polymerase | New England Biolabs | M0530 | Plasmid construction |
pMBP-MS2 | Addgene | 65104 | MS2-MBP production |
Poly-Prep chromatography column | BioRad | 7311550 | MS2-affinity purification |
PstI | ThermoFisher Scientific | ER0615 | Plasmid construction |
Qubit 3 Fluorometer | Invitrogen | 15387293 | RNA quantity |
RNAPro Solution | MP Biomedicals | 6055050 | Mechanical lysis |
ScriptSeq Complete Kit | Illumina | BB1224 | Preparation of cDNA librairies |
Spectrophotometer Genesys 20 | ThermoFisher Scientific | 11972278 | Bacterial cultures |
SpeedVac Savant vacuum device | ThermoFisher Scientific | DNA120 | RNA extraction and purification |
Stratalinker UV Crosslinker 1800 | Stratagene | 400672 | Northern blot assays |
T4 DNA ligase | ThermoFisher Scientific | EL0014 | Plasmid construction |
TBE (Tris-Borate-EDTA) | Euromedex | ET020-C | Northern blot assays |
ThermalCycler T100 | BioRad | 1861096 | Plasmid construction |
Tween 20 | Sigma Aldrich | P9416-100ML | Northern blot assays |
X-ray film processor | hu.q | HQ-350XT | Northern blot assays |
X-ray films Super RX-N | FujiFilm | 4741019318 | Northern blot assays |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved