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Perfilamento polissomal é uma técnica poderosa que permite a quantificação do estado da tradução de transcritos específicos sob diferentes condições de tratamento. É uma técnica muito simples, em princípio, no entanto, requer várias etapas de execução, alguns dos quais são críticos para produzir bons perfis de polissomas. Estes passos principais são: 1) uso de produtos químicos RNase e de plástico, 2) a preparar bons gradientes de sacarose (em nossa experiência de 10-50% gradientes de sacarose funcionar melhor para resolver de forma eficiente 40 / 60S subunidades e mRNAs com ribossomos ligadas), e 3 ) utilizando células que estão em crescimento exponencial e não confluentes mais do que 80%, a fim de capturar as maiores taxas de tradução. Este último passo deve ser tomado em consideração quando se faz tratamentos celulares longos, tais como o knockdown ou a sobre-expressão do gene, de modo que a quantidade de células a placa será uma função da quantidade de células vão ser confluentes no final do estudo.
Nos resultados da presented aqui, polissoma análise do perfil era uma ferramenta importante para avaliar o papel de PDCD4 na regulação tradução dos IRES-abrigando mRNAs XIAP e Bcl-xL 12. O fato de que nós não observamos qualquer mudança nos perfis gerais polissomas sobre PDCD4 knock-down (Figura 1B) permitiu-nos concluir que PDCD4 não prejudicou tradução celular mundial nas condições do experimento. A seguir, utilizaram a análise de RT-qPCR para determinar a distribuição do XIAP e Bcl-xL ARNm em células tratadas com PDCD4 ou siRNAs de controlo. qPCR é um método de escolha para a análise de perfis de polissomas, em oposição ao padrão de RT-PCR ou Northern blotting, uma vez que permite uma análise quantitativa ao invés de semi-quantitativa da distribuição de ARNm e para a detecção de mudanças subtis na eficiência de translação entre os tratamentos. Usando esta técnica, fomos capazes de mostrar que a distribuição dos XIAP e Bcl-xL mRNAs (expresso como uma percentagem do total de mRNA-alvo em todo o gradient) foi significativamente deslocado para polirribossomas pesados (mRNAs com um grande número de ribossomas associados com eles) após PDCD4 knock-down (Figura 1D, E), indicando, assim, um aumento na tradução destes mRNAs. Isto foi ainda confirmado por um aumento em XIAP e Bcl-xL, mas os níveis de proteína não nos seus níveis de ARN de estado estacionário (Figura 1F, G). É importante notar que a distribuição de polissoma a variante não-IRES de XIAP permaneceu inalterada entre as células tratadas e não tratadas (Figura 1C). Em alternativa, a eficiência de translação pode ser apresentada como uma proporção do teor de ARNm em polissomas (geralmente fracções 5 a 10) contra monosomes (geralmente frações 2-4) 14.
O uso de controles durante todo o protocolo é importante para validar qualquer polissoma perfis resultado, como picos observados a partir de leituras de absorbância a 254 nm não pode em seu próprio ser atribuído ao RNA ribossomal (detergentes, tal como Triton X-100 absorvem fortemente nesta regi do espectro e pode obscurecer 40 / 60S picos no topo do gradiente). Gradientes em branco sem ligado e / ou com tampão de lisado precisa ser executado para determinar a contribuição relativa dos buffers para a absorvância a 254 nm. Artefactual estruturas de ordem superior também pode levar a interpretações errôneas dos polissomos onde há de fato nenhum (por exemplo, "pseudo-polissomos" 20). Sequestrar de magnésio (usado durante todo o procedimento para estabilizar ribossomas 80S) com o catião bivalente quelante EDTA adicionado ao lisados e para o buffer de gradiente (20 mM durante 15 min) vai provocar a separação do ribossoma nos seus componentes pequenos (40S) e grandes (60S subunidades). Assim, se os picos de absorvância registados a 260 nm polissomas são, de facto, o tratamento com EDTA vai entrar em colapso o perfil de tal modo que uma única máxima vai ser observada perto do topo do gradiente que corresponde a libertar o ARNm e unidades ribossomais (dados não mostrados). Coincidentecom colapso induzido pelo EDTA do perfil, todos os alvos específicos analisados por qPCR agora deve ser encontrada no topo do gradiente.
O número de ribossomas associados a um ARNm não é sempre um indicador de quão eficiente de ARNm em particular que está a ser traduzida. Na verdade, existem contextos específicos em que a tradução se torna ativo em polissomos paralisadas 21,22 que o leitor deve estar ciente. Determinar se ou não transcritos estão activamente envolvidos com a maquinaria de tradução pode ser realizado por a) tratar a amostra com puromicina, que ao contrário de EDTA, faz com que "run-off 'de ribossomas que estão activamente a translocação através de um mRNA, ou b) o tratamento da amostra com homoharringtonina que inibe a translocação de apenas a primeira ribossoma no codão de iniciação, de novo causando 'off-correr "de quaisquer ribossomas translocar a jusante.
O uso dos transcritos de controlo para análise qPCR também é crítico. A selecção de transcritos que não são afectados pelas diferentes condições de tratamento, tais como alguns genes de manutenção (GAPDH, actina, tubulina, nucleolina), ARNm ribossómicos, RPL13A (18S) ou, neste caso, a variante não-IRES do IRES de XIAP, é importante na verificar se o efeito do tratamento sobre a tradução é específica ou generalizada. Estes transcritos de controlo pode ser utilizado para normalizar a distribuição dos mRNAs analisada como foi feito aqui (XIAP e Bcl-xL mRNAs foram normalizadas para GAPDH mRNA e expresso como uma percentagem do conteúdo total de ARNm representado pela soma do teor de ARNm em cada fracção ) ou, alternativamente, os ARNm alvo e de controlo podem ser expressos como valores absolutos e mostrada separadamente. análise qPCR dos lisados de entrada (geralmente 10% do volume total) é uma outra etapa que vai controlar a distribuição de mRNAs específicos. Idealmente, o conteúdo de um transcrito de ARNm específico no lisado de entrada deve ser comparável à soma do teor de ARNm em todas as 10 fracções analisadas. Finalmente, Um passo opcional para controlar o fenol: clorofórmio passo de extracção é a espiga cada fracção com um ARNm de polissoma repórter transcrito in vitro (tal como CAT, cloranfenicol acetil-transferase) que irá ser subsequentemente quantificados por qPCR e pode até mesmo ser utilizados para normalizar o dados 14.
Como acontece com qualquer técnica, o profiling polissoma apresenta algumas limitações. O facto de normalmente um mínimo de 10 fracções (turnos de mais subtis em termos de eficiência de tradução podem exigir 20 ou mais) precisam de ser recolhido, a fim de ter distribuições de polissomas agradáveis torna este passo limitante, no sentido de que apenas um máximo de 4 amostras pode ser analisados de cada vez para ser capaz de lidar confortavelmente extracção de ARN e análise de qPCR de 40 amostras e os controlos de entrada 4 ao mesmo tempo. O tamanho da amostra pode facilmente adicionar até com quantos transcrições devem ser analisados e quantos qPCR replica para fazer, e isso pode ser caro. Outra limitação de um polissomal profiling uma base-qPCRnálise é que ela só pode ser feito em uma abordagem baseada no candidato (onde os transcritos para serem analisados são conhecidos de antemão) e não pode ser aplicado para a análise de todo o genoma de tradução. No entanto, no início do século 21, os investigadores começaram a interrogar o seu RNA polissomal em nível genômico usando DNA microarrays 15 e, mais recentemente, com a próxima geração de sequenciamento 16,17. Nesta abordagem poderosa, perfilamento polissomal é realizado como descrito no presente protocolo, excepto que em vez de efectuar a análise de qPCR de fracções individuais, monosomes fracções (geralmente de fracções 2-4) e polissomas fracções (normalmente fracções) são reunidas em conjunto e variações globais na tradução analisados por microarray de DNA ou todo o genoma RNA seqüenciamento. Assim, com esta abordagem, é possível avaliar todos os mRNAs cuja distribuição turnos de polissomos para monosomes (diminuição na tradução), ou vice-versa (aumento na tradução) após um tratamento específicomento. Validação e quantificação de ARNm específico polissomas distribuição pode, então, ser feito por qPCR. Um uso ainda mais poderoso do princípio da polissomal perfil é profiling ribossomo. Nova prorrogação alto rendimento desta técnica foi relatado recentemente que permite o monitoramento simultâneo de centenas de polissomas frações 23. Isso proporciona uma clara vantagem quando sondagem eficiência de translação de coleções mutantes ou em telas de RNAi em larga escala. Profiling ribossomo é uma técnica que aproveita a próxima geração de sequenciamento para mapear fragmentos de RNA protegidas por ribossomos (pegadas ribossomo) envolvidos na síntese de proteínas 24,25. Nesta técnica, a translocação do ribossoma pode ser inibida com ciclo-heximida (reversíveis) ou emetina (irreversível), seguida por lise celular e digestão de RNase para produzir uma população de pegadas ao ribossoma. Os ribossomas são enriquecidos, o ARN total é isolado, e contaminando ribossomal e RNA ribossomal mitocondrial é removido.Pegadas de RNA de aproximadamente 26-28 nucleotídeos são isolados, transcrição reversa, convertida em uma biblioteca de cDNA e seqüenciados 26. Ao contrário de perfis polissoma padrão, esta abordagem não só identifica mRNAs específicos que são regulados em translação, mas também fornece informações mRNA específico da resolução no códon tais como a ocupação exata e densidade dos ribossomos ao longo de uma transcrição específica. Isto é particularmente interessante para mRNAs com modos específicos de tradução, como mRNAs IRES-abrigam, como poderia dar mais informações sobre onde na transcrição ribossomo-recruitment está ocorrendo.