In vitro trascrizione saggi e la loro applicazione in Drug Discovery
Summary
In this manuscript, we describe a protocol to functionally examine transcription and the inhibitory activity of antibacterial agents targeting bacterial transcription.
Abstract
In vitro trascrizione sono stati sviluppati e ampiamente utilizzati per molti anni per studiare i meccanismi molecolari coinvolti nella trascrizione. Questo processo richiede multi-subunità DNA-dipendente RNA polimerasi (RNAP) e una serie di fattori di trascrizione che agiscono per modulare l'attività di RNAP durante genica. gel elettroforesi sequenziamento dei trascritti radiomarcati viene utilizzato per fornire informazioni meccanicistica dettagliate su come procede trascrizione e quali parametri possono incidere su di essa. In questo lavoro descriviamo il protocollo per studiare come il fattore di allungamento essenziale Nusa regola la pausa di trascrizione, così come un metodo per identificare un agente antibatterico mira trascrizione iniziazione attraverso l'inibizione della formazione di oloenzima RNAP. Questi metodi possono essere utilizzati come una piattaforma per lo sviluppo di approcci aggiuntivi per esplorare il meccanismo di azione dei fattori di trascrizione che rimangono ancora chiaro, così come nuovi agen antibattericots mira trascrizione che è un obiettivo sottoutilizzato della droga in ricerca e sviluppo di antibiotici.
Introduction
La trascrizione è il processo in cui l'RNA è sintetizzato da un modello di DNA specifico. Nelle cellule eucariotiche sono tre RNAPs distinte: RNAP che trascrive rRNA precursori, RNAP II è responsabile della sintesi di mRNA e di alcuni piccoli RNA nucleari, e la sintesi di rRNA 5S e tRNA viene eseguita da RNAP III. Nei batteri, c'è solo un RNAP responsabile della trascrizione di tutte le classi di RNA. Ci sono tre fasi di trascrizione: inizio, allungamento e terminazione. La trascrizione è uno dei processi più altamente regolamentati nella cellula. Ogni fase del ciclo di trascrizione rappresenta un punto di controllo per la regolazione dell'espressione genica 1. Per l'inizio, RNAP deve associare a un fattore sigma per formare holoenzyme, che è necessario per dirigere l'enzima a siti specifici chiamato promoters 2 per formare un complesso promotore aperta. Successivamente, una grande suite di fattori di trascrizione sono responsabili per la regolamentazione oattività f RNAP durante le fasi di allungamento e di terminazione. Il fattore di trascrizione qui esaminato è la proteina altamente conservata ed essenziale, Nusa. Esso è coinvolto nella regolazione della trascrizione pausa e risoluzione, così come anti-terminazione durante rRNA sintesi 3-5.
In vitro di trascrizione sono stati sviluppati come potenti strumenti per studiare le fasi complesse di regolazione durante la trascrizione 6. In generale, un frammento lineare di DNA comprendente un promotore è richiesto come modello per la trascrizione. Il DNA templato è solitamente generato mediante PCR o linearizzazione un plasmide. proteine purificate e PTR (tra cui uno radioattivo NTP a fini di rilevazione) sono poi aggiunti e dei prodotti analizzati dopo il periodo di incubazione richiesto. Utilizzando i modelli appropriati e condizioni di reazione, tutte le fasi della trascrizione sono stati esaminati utilizzando questo approccio che ha permesso la caratterizzazione molecolare dettagliato della trascription nel corso dell'ultimo mezzo secolo 7. In combinazione con le informazioni sulla struttura 3-dimensionale delle RNAP è stato anche possibile sondare il meccanismo molecolare di inibizione della trascrizione da antibiotici e lead antibiotico, e utilizzare queste informazioni per lo sviluppo di nuovi farmaci migliorati 8-10.
In questo lavoro fornendo esempi di come saggi di trascrizione possono essere utilizzati per determinare il meccanismo di regolazione mediante trascrizione allungamento / fattore di terminazione Nusa, e come il meccanismo di azione di un romanzo piombo inibitore inizio della trascrizione può essere determinato.
Protocol
Representative Results
Discussion
In tutti gli organismi, la trascrizione è un processo strettamente regolata. In vitro di trascrizione sono stati sviluppati per fornire una piattaforma per testare gli effetti dei fattori di trascrizione, piccole molecole e gli inibitori della trascrizione. In questo lavoro metodo, un saggio per la trascrizione batterica generale è stato descritto. saggi di trascrizione in combinazione con il sequenziamento elettroforesi su gel di trascrizioni sono molto importanti per gli studi meccanicistici in quanto conse…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work acknowledges a Faculty Early Career Grant from the University of Newcastle (CM).
Materials
| Obtain the proteins required for transcription assay | |||
| E. coli RNAP | Epicentre | S90250 | |
| Preparation of DEPC-treated water | |||
| diethyl pyrocarbonate (DEPC) | Sigma-Aldrich | D5758 | |
| RNase-free water | |||
| Ambion Nuclease-Free Water | ThermoFisher | AM9937 | |
| DNA template preparation | |||
| Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System | Promega | A1330 | |
| ACCUZYME Mix | Bioline | BIO-25028 | |
| PCR primers | |||
| Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System | Promega | A9281 | |
| NanoDrop 3300 fluorospectrometer | Thermo Scientific | ND-3300 | |
| NTP Preparation | |||
| ATP | Sigma-Aldrich | A6559 | |
| UTP | Sigma-Aldrich | U1006 | |
| GTP | Sigma-Aldrich | G3776 | |
| CTP | Sigma-Aldrich | C9274 | |
| High Purity rNTPs | GE Healthcare | 27-2025-01 | |
| α-32P UTP | PerkinElmer | BLU007C001MC | Radioactive compound |
| RNA ladder preparation | |||
| Novagen Perfect RNA Marker Template Mix 0.1–1 kb | Millipore | 69003 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H7006 | |
| Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Magnesium chloride | Sigma-Aldrich | M8266 | |
| DTT | Sigma-Aldrich | DTT-RO | |
| T7 RNAP | Promega | P2075 | |
| Gel preparation | |||
| Sequi-Gen GT nucleic acid sequencing cell | Bio-Rad | 165-3804 | |
| Sigmacote | Sigma-Aldrich | SL2 | |
| urea | Sigma-Aldrich | U6504 | |
| tris(hydroxymethyl)aminomethane | Sigma-Aldrich | 154563 | |
| boric acid | Sigma-Aldrich | B7901 | |
| ethylenediaminetetraacetic acid | Sigma-Aldrich | ED | |
| 40% Acrylamide/bis-acrylamide | Sigma-Aldrich | A9926 | |
| ammonium persulfate | Sigma-Aldrich | A3678 | |
| N,N,Nʹ′,Nʹ′-Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Sigma-Aldrich | T9281 | |
| N,N,N”,N”-Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Sigma-Aldrich | T9281 | |
| Transcription Assay | |||
| Potassium chloride | Sigma-Aldrich | P9541 | |
| glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | |
| rifampicin | Sigma-Aldrich | R3501 | |
| formamide | Sigma-Aldrich | F9037 | |
| bromophenol blue | Sigma-Aldrich | B0126 | |
| xylene cyanol | Sigma-Aldrich | X4126 | |
| heparin | Sigma-Aldrich | 84020 | |
| RNasin Ribonuclease Inhibitor | Promega | N2511 | |
| Transcription buffer | |||
| Tris base | Sigma-Aldrich | T1503 | |
| Potassium chloride | Sigma-Aldrich | P9541 | |
| Magnesium chloride | Sigma-Aldrich | M2393 | |
| DTT | Sigma-Aldrich | DTT-RO | |
| glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | |
| Filter paper | |||
| Whatman 3MM Chr Chromatography Paper | Fisher Scientific | 05-714-5 | |
| Radioactive decontaminant | |||
| Decon 90 | decon | decon90 | |
| Gel Treatment | |||
| Typhoon Trio+ imager | GE Healthcare Life Sciences | 63-0055-89 |
References
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