Summary

"過酸化"と"酸化"ヒドロキシルラジカルフットプリントにより、RNAの構造における均衡の変化を監視する

Published: October 17, 2011
doi:

Summary

このプロトコルは、Mg(II)依存性ヒドロキシルラジカルフットプリンティングの2つの方法でRNA三次構造の形成を定量化する方法について説明します。

Abstract

RNA分子は、生物学において重要な役割を果たしている。遺伝情報を伝達することに加えて、RNAはレギュレータ、バインダーや触媒などの特定の生物学的役割を果たすユニークな立体構造に折りたたまれることができる。三次接触の形成についての情報は、RNA分子の機能を理解することが不可欠です。ヒドロキシルラジカル(•OH)は、その高い反応性と小さなサイズのため、核酸の構造のユニークなプローブである。1フットのプローブとして使用する場合は、ヒドロキシルラジカルがDNAを1とを有するRNA 2のホスホジエステルバックボーンの溶媒接触可能表面をマッピング一塩基の解像度と同じくらい素晴らしい。ヒドロキシルラジカルフットプリンティングはDNA -タンパク質1とRNA -タンパク質複合体で、例えば、分子間の接触面内のヌクレオチドを識別するために使用することができます。平衡34の遷移運動は、solutiの関数としてヒドロキシルラジカルフットプリンティングを行うことによって決定することができます変数または時間で、それぞれ。フットプリントの主な特徴は、プローブにその限られた暴露(例えば、"シングルヒット動力学")ポリマーの各ヌクレオチドの均一サンプリングの結果です。5

このビデオの記事では、我々は、RNAサンプルの調製およびMg(II)を介したフォールディング等温線の測定を説明するために、 テトラヒメナのリボザイムのP4 – P6のドメインを使用してください。我々は、H 2 O 2(我々はこの"過酸化"プロトコルと呼ぶ)と自然に溶存O 2を使用している貴重な、しかし広く知られていない、別のを(我々が呼ぶこの"必要とするよく知られているヒドロキシルラジカルフットプリンティングプロトコルの使用を説明し酸化'プロトコル)。データの削減、変換および分析手順の概要が提示される。

Protocol

1。フットプリントの試薬の調製 100mMのカコジル酸ナトリウム、1mMのEDTA、および1 M KClを含む10 ×反応バッファーを準備します。 7.4にpHを調整する。 0.2μMのアセテートフィルターデバイス(Nalgene)を使用してバッファをフィルタリングする。備考:10 ×バッファに直接ピペットのRNAをしないでください。 表1に示すように、各反応の滴定の反応ミックスを調製する。滴定のミック…

Discussion

ヒドロキシルラジカルフットプリントは、核酸の溶媒接触可能表面積を評価する貴重なツールです。三次構造14の定性的および定量的な形成は、イオンの種類や濃度、pH、温度、結合タンパク質または折りたたみ共同因子としてのパラメータの関数として追跡することができる。まっすぐ進むと安価なプロトコルの強力な組み合わせと単一ヌクレオチドレベルで、その結果、溶媒アク?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、健康RO1 – GM085130の国立研究所と国立科学財団MCB0929394からの補助金によって支えられている。私たちは、彼女のもてなしのためにと彼女の研究室でフィルムに私たちを可能にするための博士マリオンシュミットに感謝。

Materials

Name Company Cat#
Sodium Cacodylate (Caution! Toxic) Sigma C4945-25g
EDTA (0.5 M) Ambion AM9260G
DEPC treated water Ambion AM9915G
Sodium Acetate (3 M) Ambion AM9740
MgCl2 (1 M) Ambion AM9530G
Urea Ambion AM9902
Sodium Citrate Sigma W302600
tRNA Sigma R-7876
Sodium-L-ascorbate Sigma A7631-25g
Fe(NH4)2(SO4)2 . 6 H2O Sigma F1543-500g
RNase T1 Fermentas EN0541
Hydrogen Peroxide (30%) Sigma 349887

Referencias

  1. Tullius, T. D., Dombroski, B. A. Hydroxyl radical “footprinting”: high-resolution information about DNA-protein contacts and application to lambda repressor and Cro protein. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83, 5469-5473 (1986).
  2. Celander, D. W., Cech, T. R. Iron(II)-ethylenediaminetetraacetic acid catalyzed cleavage of RNA and DNA oligonucleotides: similar reactivity toward single- and double-stranded forms. Bioquímica. 29, 1355-1361 (1990).
  3. Celander, D. W., Cech, T. R. Visualizing the higher order folding of a catalytic RNA molecule. Science. 251, 401-407 (1991).
  4. Sclavi, B., Sullivan, M., Chance, M. R., Brenowitz, M., Woodson, S. A. RNA folding at millisecond intervals by synchrotron hydroxyl radical footprinting. Science. 279, 1940-1943 (1998).
  5. Tullius, T. D., Dombroski, B. A., Churchill, M., Kam, L. Hydroxyl radical footprinting: a high-resolution method for mapping protein-DNA contacts. Methods. Enzym. 155, 537-558 (1987).
  6. Milligan, J. F., Groebe, D. R., Witherell, G. W., Uhlenbeck, O. C. Oligoribonucleotide synthesis using T7 RNA polymerase and synthetic DNA templates. Nucleic. Acids. Res. 15, 8783-8798 (1987).
  7. Schlatterer, J. C., Brenowitz, M. Complementing global measures of RNA folding with local reports of backbone solvent accessibility by time resolved hydroxyl radical footprinting. Methods. 49, 142-147 (2009).
  8. Sambrook, J., Russell, D. W. . Molecular Cloning: A Laboratory Manual. , (2001).
  9. Zaug, A. J., Grosshans, C. A., Cech, T. R. Sequence-specific endoribonuclease activity of the Tetrahymena ribozyme: enhanced cleavage of certain oligonucleotide substrates that form mismatched ribozyme-substrate complexes. Bioquímica. 27, 8924-8931 (1988).
  10. Knapp, G. Enzymatic approaches to probing of RNA secondary and tertiary structure. Methods. Enzym. 180, 192-212 (1989).
  11. Slatko, B. E., Albright, L. M. Denaturing gel electrophoresis for sequencing. Curr. Protoc. Mol. Biol. Chapter 7, Unit 7.6-Unit 7.6 (2001).
  12. Das, R., Laederach, A., Pearlman, S. M., Herschlag, D., Altman, R. B. SAFA: semi-automated footprinting analysis software for high-throughput quantification of nucleic acid footprinting experiments. RNA. 11, 344-354 (2005).
  13. Simmons, K., Martin, J. S., Shcherbakova, I., Laederach, A. Rapid quantification and analysis of kinetic *OH radical footprinting data using SAFA. Methods. Enzym. 468, 47-66 (2009).
  14. Uchida, T., He, Q., Ralston, C. Y., Brenowitz, M., Chance, M. R. Linkage of monovalent and divalent ion binding in the folding of the P4-P6 domain of the Tetrahymena ribozyme. Bioquímica. 41, 5799-5806 (2002).
  15. Cate, J. H., Gooding, A. R., Podell, E., Zhou, K., Golden, B. L., Kundrot, C. E., Cech, T. R., Doudna, J. A. Crystal structure of a group I ribozyme domain: principles of RNA packing. Science. 273, 1678-1685 (1996).
  16. Petri, V., Brenowitz, M. Quantitative nucleic acids footprinting: thermodynamic and kinetic approaches. Curr. Opin. Biotechnol. 8, 36-44 (1997).
  17. Takamoto, K., Das, R., He, Q., Doniach, S., Brenowitz, M., Herschlag, D., Chance, M. R. Principles of RNA compaction: insights from the equilibrium folding pathway of the P4-P6 RNA domain in monovalent cations. J. Mol. Biol. 343, 1195-1206 (2004).
  18. Brenowitz, M., Senear, D. F., Shea, M. A., Ackers, G. K. Quantitative DNase footprint titration: a method for studying protein-DNA interactions. Methods. Enzym. 130, 132-181 (1986).
  19. Shcherbakova, I., Mitra, S. Hydroxyl-radical footprinting to probe equilibrium changes in RNA tertiary structure. Methods. Enzym. 468, 31-46 (2009).
  20. Howlett, G. J., Minton, A. P., Rivas, G. Analytical ultracentrifugation for the study of protein association and assembly. Curr. Opinion. Chem. Biol. 10, 430-436 (2006).
  21. McGinnis, J. L., Duncan, C. D., Weeks, K. M. High-throughput SHAPE and hydroxyl radical analysis of RNA structure and ribonucleoprotein assembly. Methods. Enzym. 468, 67-89 (2009).
  22. Jonikas, M. A., Radmer, R. J., Laederach, A., Das, R., Pearlman, S., Herschlag, D., Altman, R. B. Coarse-grained modeling of large RNA molecules with knowledge-based potentials and structural filters. RNA. 15, 189-199 (2009).

Play Video

Citar este artículo
Bachu, R., Padlan, F. S., Rouhanifard, S., Brenowitz, M., Schlatterer, J. C. Monitoring Equilibrium Changes in RNA Structure by ‘Peroxidative’ and ‘Oxidative’ Hydroxyl Radical Footprinting. J. Vis. Exp. (56), e3244, doi:10.3791/3244 (2011).

View Video