RNA-Katalysator als Reporter für Drogen-Screening gegen RNA-Editing in Trypanosomen
Summary
A highly sensitive ribozyme-based assay, applicable to high-throughput screening of chemicals targeting the unique process of RNA editing in trypanosomatid pathogens, is described in this paper. Inhibitors can be used as tools for hypothesis-driven analysis of the RNA editing process and ultimately as therapeutics.
Abstract
Erhebliche Fortschritte bei der Bestimmung des Mechanismus der mitochondrialen RNA-Editing in Trypanosomen gemacht worden. Ebenso hat erhebliche Fortschritte bei der Identifizierung der Komponenten des editosome Komplex, der RNA-Editing katalysieren gemacht worden. Es ist jedoch noch nicht klar, wie diese Proteine zusammen zu arbeiten. Von einem Hochdurchsatz-Screening gegen die editosome erhalten Chemische Verbindungen können blockieren oder beeinträchtigen einen oder mehrere Schritte im Bearbeitungszyklus. Daher wird die Identifizierung von neuen chemischen Verbindungen wertvolle molekulare Sonden zur Zerlegung der editosome Funktion und Anordnung zu erzeugen. In früheren Studien wurden in vitro-Assays unter Verwendung von Bearbeitungsradioaktiv markierten RNA durchgeführt. Diese Assays sind zeitaufwendig, ineffizient und für Hochdurchsatz-Zwecke ungeeignet. Hier eine homogene Fluoreszenz-basierten "zu mischen und zu messen" Hammerhead-Ribozym in-vitro-Reporter-Assay von RNA-Editing zu überwachen, wird vorgestellt. Nur als Folge von RNA-Editingdas Hammerhead-Ribozym ein Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET)-Substrat Oligoribonukleotid Spaltung erfährt. Dies führt wiederum zu einer Trennung des Fluorophors vom Quencher, wodurch ein Signal erzeugt wird. Im Gegensatz dazu, wenn die editosome Funktion gesperrt ist, wird das Fluoreszenzsignal gelöscht werden. Dies ist eine sehr empfindliche und einfache Tests, der allgemein für in vitro-RNA-Editing oder Hochdurchsatz-Screening von Chemikalien, die die editosome Funktion hemmen können überwacht werden sollte.
Introduction
Der Prozess der RNA-Editing, ein Post-Transkriptions mRNA Änderung, wurde zuerst in Trypanosomatiden 1 entdeckt. Seitdem hat umfangreiche Arbeit bei der Untersuchung der Mechanismus hinter RNA-Editing in Trypanosoma brucei 2,3 durchgeführt. In einer Reihe von enzymatischen Reaktionen, die editosome ein Kernkomplex von etwa 20 Proteinen, erstellt reifen mitochondrialen mRNAs für mehrere Komponenten der oxidativen Phosphorylierung Energieerzeugungssystems. Die Reihenfolge der Ereignisse ist endonukleolytische katalytische Spaltung Uridylat (U) Hinzufügen oder Löschen, und Ligation, wie durch Führungs RNAs (gRNAs) diktiert 4.
Neben den Kern editosome komplexe Proteine haben eine Reihe von Hilfsfaktoren auch identifiziert 5-7. Diese Proteine sind meist gesehen in unabhängigen Komplexen gruppiert. Jedoch ist die Reihenfolge der Proteinanordnung in den Kern editosome komplex und die Interaktionsmuster des Kernkomplex mit dem ZubehörKomplexe noch bestimmt werden. Targeting der RNA-Editing-Prozess in Trypanosomatiden können chemische Dissectoren sorgen, dass die Hilfe bei der Untersuchung der Montage und Funktion der editosome komplex. Darüber hinaus haben funktionelle Untersuchungen auf mehreren editosome Proteine Wesentlichkeit in verschiedenen Lebensphasen dargestellt, was auf ihr Potenzial als Medikament zielt 12.08. Daher kann die gefundenen Inhibitoren der editosome auch als Bleiverbindungen gegen Trypanosomatiden handeln. Dies ist an der Zeit, wie sie derzeit gegen Krankheiten, die durch Trypanosomatida verursacht verfügbaren Medikamente sind giftig, ineffizient und teuer 13,14.
Eine effiziente und bequeme in-vitro-Test ist notwendig, um die chemische Universum für spezifische Inhibitoren, RNA-Editing blockieren erkunden. Drei Tests wurden entwickelt und verwendet werden, um Aktivitäten zu überwachen editosome: (a) volle Runde in vitro RNA-Editing-Test 15, (b) in vitro RNA-Editing-Assay 16,17, vorge gespalten einnd (c) Hammerhead-Ribozym (HHR) basierenden Assay 18. Die ersten beiden Tests beruhen auf direkte Visualisierung des bearbeiteten Produktes (6 ATPase mRNA) mit Hilfe von Radioaktivität. Der HHR-basierten Assay verwendet eine modifizierte Version der ATPase 6 mRNA, die modelliert wird als ein Ribozym nach Bearbeitung verhalten. Die funktionelle Ribozym dann spaltet spezifisch eine radioaktiv markierte RNA-Substrat, als Reporter dient. Kürzlich Moshiri et al. Entwickelt ein "mischen und zu messen" In-vitro-Reporter-Assay HHR-Basis von RNA-Editing überwachen, wo das radioaktiv markierte RNA-Substrat mit einem Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET) Substrat 19 ersetzt. Die prinzipiellen Vorteile dieses Tests sind: (a) es ist eine schnelle und bequeme Mischen und Messen Assaytyp, die Herstellung von aktiven Ribozym und Substratspaltung gleichzeitig erfolgen im gleichen Röhrchen in geringen Mengen (z. B. 20 ul), (b ) es die Verwendung von radioaktiv markierten Materialien vermeidet, (c) die Empfindlichkeit dass Adurch Fluoreszenz Instrumentierung in einem Mikrotiter-Plattenformat, und (d) ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis fforded. Unter Verwendung dieses Tests wurde die Wirkung von bekannten RNA-Editing-Ligase Inhibitoren gegen gereinigtes editosome 19 bestätigt. Dieses Experiment bestätigt der Test für die schnelle Identifizierung von RNA-Editing-Hemmer, in erster Linie gegen ganze editosomes von T. brucei.
Fig. 1 ist eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Schema des fluoreszenzbasierten In-vitro-RNA-Editing-Assay. Dieses Protokoll kann entweder für die Überwachung der RNA-Editing in vitro oder einfach für das Screening von Substanzbibliotheken von verschiedenen Maßstäben angepasst werden verwendet werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ein neuartiges Hochdurchsatz-Screening-Verfahren, um Inhibitoren gegen die RNA-Editing-Komplex von Trypanosomen identifizieren vorgestellt wurde, bietet ein neues Werkzeug für die Wirkstoffforschung an Krankheiten, die durch Trypanosomatiden verursacht zu begegnen. FRET-basierten Ribozym Assay wurde ausgiebig für verschiedene Zwecke verwendet, 20-22; Jedoch haben wir die Fähigkeit von FRET-Ribozym-Assay für die in vitro Überwachung der RNA-Editing Aktivität 19 verwendet. Dieser Test …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Najmeh Nikpour and Fiona Alum provided suggestions and edited this manuscript. Department of Biochemistry at McGill University supported HM and VM with the CIHR Training Initiative in Chemical Biology. This work was supported by Canadian Institute of Health Research (CIHR) grant 119464 (to R. S.).
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| SDM-79 Medium | Gibco by life technologies | ||
| Fetal Bovine Serum | life technologies | 12483-020 | heat inactivation at 550C for 1 h |
| Hemin, minimum 80% | Sigma | H5533-10G | |
| Penicillin-Streptomycin Sollution | Fisher Scientific | MT-30-002-CI | |
| Dnase 1 recombinant, Rnase Free | Roche | 4716728001 | |
| T7 RiboMax Express Large scale RNA production system | Promega | P1320 | |
| Kimble Kontes Dounce Tissue Grinders | Fisher Scientific | K885300-0040 | |
| Gradient Master, ver 5.25 | Biocomp | 107-201M | |
| Ultra Clear Tube, 13.2ML | Beckman Coulter | 344059 | |
| Optima L-100XP Ultracentrifuge | Beckman Coulter | 392052 | |
| SW 41 Ti ROTOR | Beckman Coulter | 331336 | |
| MicroSeal 'B' Seal, Seals | Biorad | MSB1001 | |
| CFX 384 Touch Real-Time PCR Detection System | Biorad | 185-5484 | |
| Acryl/Bis solution (19: 1), 40% (w/v) | Bio Basic | A0006-500ML | |
| Urea, Molecular biology grade, 1Kg | life technologies | AM9902 |
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