In - vitro - Transkriptionsassays und ihre Anwendung in der 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 – Transkriptionstests wurden seit vielen Jahren zur Untersuchung der molekularen Mechanismen , die in Transkriptions entwickelt und weit verbreitet. Dieses Verfahren erfordert Multi-Untereinheiten-DNA-abhängige RNA-Polymerase (RNAP), und eine Reihe von Transkriptionsfaktoren, die die Aktivität von RNAP während Genexpression zu modulieren wirken. Sequencing-Gelelektrophorese von radiomarkiertem Transkripte wird verwendet, auf detaillierte mechanistische Informationen zu geben, wie die Transkription und welche Parameter können sie beeinflussen. In diesem Dokument beschreiben wir das Protokoll zu untersuchen, wie die wesentliche Elongationsfaktor NusA Transkriptions Pausieren regelt, sowie ein Verfahren, ein antibakterielles Mittel Targeting Transkriptionsinitiations durch Hemmung der RNAP Holoenzym Bildung zu identifizieren. Diese Verfahren können als eine Plattform für die Entwicklung von zusätzlichen Ansätze verwendet werden, um den Wirkungsmechanismus der Transkriptionsfaktoren zu untersuchen, die noch unklar bleiben, sowie neue antibakterielle agents Targeting Transkription, die ein nicht ausgelastete Medikament Ziel in der Antibiotika-Forschung und Entwicklung ist.
Introduction
Transcription ist der Prozess, in dem RNA von einer spezifischen DNA-Matrize synthetisiert wird. In eukaryotischen Zellen gibt drei verschiedene RNAPs sind: RNAP I transkribiert rRNA Vorläufern ist RNAP II verantwortlich für die Synthese von mRNA und bestimmte kleine nukleare RNAs, und die Synthese von 5S-rRNA und tRNA wird durch RNAP III durchgeführt. In Bakterien, gibt es nur eine RNAP, die für die Transkription aller Klassen von RNA. Es gibt drei Stufen der Transkription: Initiation, Elongation und Termination. Transcription ist eine der am stärksten regulierten Vorgänge in der Zelle. Jede Stufe in der Transkriptionszyklus stellt einen Prüfpunkt für die Regulation der Genexpression 1. Zur Initiierung hat RNAP mit einem Sigma – Faktor zu assoziieren Holoenzym zu bilden, die das Enzym an spezifische Stellen Promotoren genannt 2 zu leiten erforderlich einen offenen Promotorkomplex zu bilden. Anschließend werden eine große Suite von Transkriptionsfaktoren, die für die Regulierung of RNAP Aktivitäten während der Verlängerung und Beendigung Phasen. Der Transkriptionsfaktor hier untersucht ist die hoch konserviert und essentielles Protein, NusA. Es wird bei der Regulierung der Transkription Pausieren und Beendigung, sowie Anti-Abbruch bei rRNA Synthese 3-5 beteiligt.
In – vitro – Transkriptionsassays wurden als leistungsstarke Werkzeuge zur Untersuchung der komplexen regulatorischen Schritte während der Transkription 6 entwickelt. Im allgemeinen wird ein lineares Fragment von DNA, die eine Promotorregion wird als Matrize für die Transkription erforderlich. Die DNA-Matrize wird gewöhnlich erzeugt durch PCR oder durch ein Plasmid linearisieren. Gereinigte Proteine und NTPs (einschließlich eines radioaktiv markierten NTP für Detektionszwecke) werden dann zugegeben und Produkt nach der erforderlichen Inkubationszeit analysiert. Unter Verwendung geeigneter Vorlagen und Reaktionsbedingungen, alle Stufen der Transkription wurden mit diesem Ansatz untersucht, die detaillierte molekulare Charakterisierung von transcr ermöglicht hat,iption im letzten halben Jahrhundert 7. In Kombination mit Informationen über die 3-dimensionale Struktur von RNAP ist es auch möglich, den molekularen Mechanismus der Transkriptionshemmung durch Antibiotika und Antibiotika führt zu untersuchen, und diese Informationen in der Entwicklung neuer, verbesserter Arzneimittel 8-10.
In dieser Arbeit stellen wir Beispiele für Transkriptionsassays verwendet werden können, um den Mechanismus der Regulierung von Transkription Expansions- / Terminationsfaktor NusA, und wie die Wirkungsweise eines neuartigen Transkriptionsinitiationsinhibitor führen zu bestimmen, bestimmt werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
In allen Organismen ist die Transkription eines stark regulierten Prozess. In vitro Transkriptionsassays eine Plattform zum Testen der Wirkung von Transkriptionsfaktoren, kleine Moleküle und Transkriptionsinhibitoren bereitzustellen , wurden entwickelt. Bei diesem Verfahren wird Papier, wurde ein Test für die allgemeine bakterielle Transkriptions beschrieben. Transkriptionsassays mit Sequenzierung Gelelektrophorese von Transkripten kombiniert sind sehr wichtig für mechanistische Studien, wie sie Visualisieru…
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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