Análisis de la Traducción Iniciación Durante condiciones de estrés por polisoma Profiling
Summary
Aquí, se describe un método para analizar los cambios en la iniciación de la traducción de ARNm de células eucariotas en respuesta a condiciones de estrés. Este método se basa en la separación de velocidad en gradientes de sacarosa de la traducción de los ribosomas de los ribosomas no traducir.
Abstract
El control preciso de la traducción del ARNm es fundamental para la homeostasis de células eucariotas, particularmente en respuesta a estrés fisiológico y patológico. Las alteraciones de este programa pueden dar lugar al crecimiento de las células dañadas, un sello distintivo del desarrollo del cáncer, o a la muerte celular prematura tal como se ve en las enfermedades neurodegenerativas. Gran parte de lo que se conoce acerca de la base molecular para la traducción de control se ha obtenido a partir del análisis de polisomas utilizando un sistema de fraccionamiento en gradiente de densidad. Esta técnica se basa en la ultracentrifugación de extractos citoplásmicos en un gradiente lineal de sacarosa. Una vez que se ha completado el giro, el sistema permite el fraccionamiento y la cuantificación de las zonas centrifugadas correspondientes a diferentes poblaciones de traslación ribosomas, lo que resulta en un perfil de polisomas. Cambios en el perfil de polisomas son indicativos de cambios o defectos de iniciación de la traducción que se producen en respuesta a diversos tipos de estrés. Esta técnica también permite evaluar ªe papel de las proteínas específicas en la iniciación de la traducción, y para medir la actividad de traducción de los ARNm específicos. Aquí describimos nuestro protocolo para realizar perfiles de polisomas con el fin de evaluar iniciación de la traducción de las células y los tejidos eucariotas, ya sea en condiciones normales o de estrés de crecimiento.
Introduction
Las células eucariotas constantemente se encuentran con una amplia gama de condiciones de estrés fisiológicos y ambientales nocivos que requieren una rápida respuesta celular adaptativa. Respuesta al estrés celular requiere un equilibrio preciso entre la lucha contra la supervivencia y pro-supervivencia factores que actúan. La interrupción de este equilibrio puede tener consecuencias irreversibles que conducen al desarrollo de patologías humanas como el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas. Durante la primera etapa de la respuesta al estrés, las células activan vías de pro-supervivencia que implican el control coordinado de los cambios en la expresión génica a nivel de la traducción del ARNm.
la traducción del ARNm en eucariotas es un proceso celular complejo que implica interacciones coordinadas entre los factores de iniciación de la traducción (EIFS), proteínas de unión de ARN específica (RBDS), y moléculas de ARN 1. la traducción del ARNm se divide en tres fases distintas: la iniciación, elongación, y terminación. Aunque las tres fases están sujetas a regulaciónmecanismos reguladoras, los mecanismos de control de la traducción se dirigen principalmente la fase de iniciación de la traducción, que de este modo constituye el paso limitante de la velocidad de la síntesis de proteínas 2.
Iniciación de la traducción es un proceso altamente ordenado que comienza con la formación de la eIF2a.GTP.Met-tRNA I Met complejo ternario, y su posterior unión a la subunidad 40S del ribosoma, lo que lleva a la formación del complejo de pre-iniciación. El siguiente paso es el reclutamiento del complejo pre-iniciación a ARNm, que implica la actividad de los factores de iniciación de la traducción como eIF4F y eIF3. El complejo de preiniciación 48S así formado sufre cambios conformacionales específicos que permiten esta maquinaria para iniciar la exploración de la región 5'-no traducida del ARNm hasta que se reconoce el codón de iniciación agosto La mayoría de los factores de iniciación de la traducción se liberan y 60S subunidades son reclutados para formar un ribosoma 80S complejo competente para su traducción, unt que se inicia la síntesis de proteínas punto (Figura 1). Más de un 80S monosome se puede traducir la misma mRNA a la vez la producción de los llamados polisomas (o polirribosomas). La densidad de polisomas en un ARNm refleja la iniciación, elongación y las tasas de terminación y por lo tanto es una medida de la traducibilidad de una transcripción en particular. Sin embargo, el perfil de polisomas se utiliza principalmente para evaluar los cambios en la traducción del ARNm en la etapa de iniciación. Aquí hemos utilizado un inhibidor del proteasoma como inhibidor de la iniciación de la traducción. El tratamiento de las células cancerosas con este fármaco induce una respuesta de estrés que se caracteriza por la activación de la quinasa de estrés llamado HRI que fosforila el factor de iniciación de la traducción eIF2a 3. La fosforilación de la eIF2a es uno de los eventos más importantes que conducen a la inhibición de la iniciación de la traducción en células de mamífero 4.
Protocol
Representative Results
Discussion
El análisis del perfil de polisomas en gradientes de sacarosa permite la medición de iniciación de la traducción mediante el análisis de la densidad de polisomas aislados a partir de células o tejidos 9,11-14. Esta técnica es la mejor (si no el único) método para medir la iniciación de la traducción in vivo. Se utiliza para supervisar el estado de traslación de crecimiento de las células durante el ciclo celular 15, y para evaluar los efectos de diferentes tipos de estrés, in…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
PA es un beneficiario de una beca "Pierre Durand" de la Facultad de medicina de la Universidad de Laval. Este trabajo fue apoyado por las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá (MOP-CG095386) a RM El fraccionador polisomas fue adquirida a través de una subvención de la Fundación Canadiense para la Innovación (MOP-GF091050) para RMR M tiene un nuevo premio salarial investigador CIHR.
Agradecemos a los Dres. E. Khandjian, I. Gallouzi, S. Di-Marco y A. Cammas para consejos útiles.
Materials
| Cells | ||||
| HeLa cervical cancer cells | American Type Culture Collection (Manassas, VA; ATCC) | CCL-2 | ||
| Schneider Drosophila embryonic cells | American Type Culture Collection (Manassas, VA; ATCC) | CRL-1963 | ||
| Culture medium and Supplements | ||||
| Schneider’s Drosophila Medium | Sigma-Aldrich | SO146-500ml | ||
| DMEM | Life technologies | 11995-073 | ||
| FBS | Fisher Scientist Scientist | SH30396-03 | ||
| penicillin/streptomycin | Life technologies | 15140122 | ||
| Sucrose solutions | ||||
| D-Sucrose | Fisher Scientist | BP220-212 | ||
| Glycerol | Sigma-Aldrich | 49767 | ||
| Blue Bromophenol | Fisher Scientist | B3925 | ||
| Lysis buffer | ||||
| Tris Hydrochloride | Fisher Scientist | BP153-500 | ||
| MgCl2 | Sigma-Aldrich | M2670-100G | ||
| NaCl | Tekniscience | 3624-05 | ||
| DTT | Sigma-Aldrich | D 9779 | ||
| Nonidet P40 (Igepal CA-630 ) | MJS Biolynx | 19628 | ||
| SDS | Tekniscience | 4095-02 | ||
| RNase inhibitor (RnaseOUT Recombinant Ribonuclease Inhibitor) | Life technologies | 10777-019 | ||
| Antiproteases (complete, mini, EDTA free) | Roche | 11,836,170,001 | ||
| RNA Extraction | ||||
| Proteinase K | Life technologies | AM2542 | ||
| Phenol: Chloroforme | Fisher Scientist | BP1754I-400 | ||
| Chloroforme | Fisher Scientist | C298-500 | ||
| Glycogen | Life technologies | 10814-010 | ||
| Isopropanol | Acros organics | 327270010 | ||
| Antibodies | ||||
| anti-FMRP antibody | Fournier et al., Cancer Cell International, 2010 | |||
| anti-Ribosomal Protein L28 antibody | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | SC-50362 | ||
| Others | ||||
| Proteasome inhibitor : Bortezomib | LC Laboratories | B-1408 | ||
| DEPC (Diethylpyrocarbonate) | Sigma-Aldrich | D5758-25ml | ||
| RNaseZAP Solution | Life technologies | AM9780 | ||
| Materials | ||||
| T25 cell culture flask | Corning | 430639 | ||
| 1cc U100 Insulin Syringe 28 G1/2 | Fisher Scientist | 148291B | ||
| Tube ultra-centrifugation, PA, 12ml | Fisher Scientist | FSSP9763205 | ||
| Isco Model 160 gradient former | Teledyne Isco, Lincoln, NE, USA | |||
| Ultracentrifuge Sorvall OTD Combi | ||||
| Thermo Scientific Sorvall Rotor TH-641 | Thermo scientific | 54295 | ||
| Automated Density Fractionation System | Teledyne Isco, Lincoln, NE, USA | 67-9000-177 | ||
| Isco UA-6 UV-vis detector | Teledyne Isco, Lincoln, NE, USA | |||
| NanoDrop 2000 UV-Vis Spectrophotometer | Thermo scientific | |||
| Ultracentrifuge C 5415 | Eppendorf | |||
| Optical Microscope | Olympus CK2 | |||
Riferimenti
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