文献集锦
Literature Summary
Promega拥有市场上第一个商品化的RNA体外转录试剂盒,并且多年来被广泛应用。上2期我们主要讲了体外转录技术在RNA病毒研究方面的最新文献,本期我们为您汇总了Promega体外转录技术更全面的内容:
(干货内容,建议收藏)
1
体外转录方法性能比较
2
9大RNA研究热点方向中的最新应用进展
3
体外转录资料包及视频讲座
体外转录系统性能比较
Promega RiboMAX™ Systems可生成的高质量RNA转录本可直接用于体外或体内翻译。客户可以修饰DNA序列,将DNA快速地转录为RNA,再通过RNA的翻译确定DNA修饰所造成的影响。同样,编码目标蛋白的DNA序列也可被快速转录为mRNA,然后包装进选定的表达系统中,用于治疗或疫苗接种研究。也可与经过修饰的核苷酸和cap类似物兼容,并可用于生产经过标记的RNA探针。
确定最适合客户的体外转录系统非常重要,Promega的体外转录系统的特点比较见下表:
RiboMax™系统的工作原理
RiboMAX™体外转录系统
最新应用进展
01
研究RNA与人类疾病相关蛋白质相互作用
生物体内的mRNA通过RNA编辑和剪接进行调控。如果这些过程中发生错误,则会引起蛋白表达改变或RNA突变,从而导致神经系统疾病、癌症或其他疾病。为了了解这些过程,往往需要通过使用经过标记的RNA探针,如RNA电泳迁移率变动分析(REMSA),来研究蛋白质和RNA之间的相互作用。
例如,Tang等人利用RiboMAX™ Large Scale RNA Production System生产经过标记的RNA探针,研究RNA编辑和剪接机制之间的串扰及在癌症中的作用(1)。作者利用经过标记的RNA探针,通过REMSA和体外UV交联检测证实了蛋白质和RNA之间的相互作用。
02
研究RNA与植物发育中蛋白的相互作用
嫁接是一种园艺技术,将一种植物的芽或枝条与另一种植物的砧木连接,引起表型变化,产生味觉或抗病性的变化。产生这种效应的部分原因是在嫁接物间长距离转移mRNAs从而调节植物生长。RNA结合蛋白及其所形成的核糖核蛋白(RNP)复合物可促进mRNAs的转移。
为了更详细地研究RNP复合体,Wang等人使用T7 RiboMAX™ Express Large Scale RNA Production System制备经过生物素标记的mRNA,用目标RNA结合蛋白(RBP)进行REMSA(2)。作者得出结论,当mRNA结合一个以上的RNP时,RNP复合体的稳定性增加,RNP的不同组合也会影响稳定性。
03
研究Leigh综合征的mRNA治疗
Leigh综合征是一种可导致精神和运动技能丧失的遗传性神经退行性疾病,患者通常在几岁时即死亡。导致这种疾病的遗传因素很多,其中之一就是线粒体DNA的突变。Yamada等人使用RiboMAX™ Large Scale RNA Production System研究mRNA作为线粒体DNA相关Leigh综合征治疗药物的潜在可能性(3)。作者发现,包裹在脂质体载体中的体外转录mRNA减少了病变细胞线粒体中的突变RNA数量。
04
指导RNA进行CRISPR基因编辑
为了进行CRISPR/Cas9基因编辑,需要一种引导RNA(gRNA)将Cas蛋白“引导”到所需的DNA修饰位点。体外转录正在成为创建这些引导RNA的常见选择。如有需要,客户可以轻松地将DNA模板克隆到PCR克隆载体,如pGEM®-T Easy,或任何其他选定的载体。
Bai等人利用T7 RiboMAX™ Express Large Scale RNA Production System生产长gRNAs以测试一种新的CRISPR/Cas9介导的基因组编辑方法,该方法可用于在斑马鱼中引入精确突变(4)。使用长单链DNA模板的新方法,能够更高效地引入准确的点突变,并可在斑马鱼中建立人类疾病模型。
05
用于cDNA文库的制备
互补DNA(cDNA)文库可用于研究基因表达和蛋白质的相互作用,使客户能够寻找新的基因。cDNA文库常用于在原核宿主中研究真核基因和蛋白质。如需制备cDNA文库,客户要从mRNA开始。获得这种mRNA的一种方法是通过生物体或特定目标基因的体外转录,然后再进行逆转录以创建cDNA文库。体外转录允许客户选择目标基因组的特定片段或序列,故优于其他方法。
Fujimori等人开发了一种结合二代测序(NGS)的高通量无细胞mRNA显示方法,用于探索蛋白质相互作用组网络(5)。使用RiboMAX™ Large Scale RNA Production System (SP6)生成的mRNA可用于制备无细胞方法的cDNA文库。
06
研究病毒RNA结构和功能
已知6种冠状病毒中的4种可引起世界各地的普通感冒。其中,严重急性呼吸综合征(SARS)和中东呼吸综合征(MERS)病毒可引起严重的、致死性疾病(6)。
利用T7 RiboMAX™ Express Large Scale RNA Production System,Madhugiri等人转录出大量的、高质量的人冠状病毒RNA,用于引物延伸的RNA结构探测(7)。这使得他们能够分析和可视化RNA二级结构。采用突变的病毒DNA进行的生物信息学和体内实验,他们确定了病毒复制所需的三个茎环结构,并且这些结构在种属间高度保守。
07
研究RNAi疗法的发展
白斑综合征病毒(WSSV)被认为是对虾类养殖业最具威胁的严重传染性病原体。这种病毒的毒力高,致病性强,对虎虾、大西洋白虾等对虾造成的潜在死亡率高达100%。目前,还没有治疗这种病毒的方法。WSSV的非结构蛋白VP9疑似与病毒基因组的复制、病毒颗粒的产生和宿主细胞功能的抑制有关。然而,VP9在体内的功能尚不十分清楚。
Alenton等人利用RNAi研究感染WSSV的对虾宿主与病原体的相互作用(8)。RNAi涉及利用双链RNA(dsRNA)沉默相应基因的表达。使用T7 RiboMAX™ Express Large Scale RNA Production System生产VP9的dsRNA和对照靶基因。作者发现,沉默VP9提高了对虾的病毒清除率和总存活率。
08
用于病毒RNA的接种研究
根据CDC的数据,美国50%的肝癌病例是由丙型肝炎病毒(HCV)感染引起的(9)。HCV是一种可致癌的RNA病毒,该病毒可被筛查,并且大部分可用抗病毒药物治疗。已证明多种致癌DNA病毒能使p53肿瘤抑制蛋白失活,但HCV影响p53的机制尚不清楚。
Mitchell等人使用T7 RiboMAX™ Express Large Scale RNA Production System从复制缺陷型对照质粒中转录HCV基因组长度的RNA(10)。将转录的病毒RNA电转到允许HCV复制的HepG2细胞中、引起病毒感染。从而研究p53蛋白和其他相关蛋白在HCV感染细胞中的作用。结果表明,p53的抑制实际上是由宿主对病毒RNA复制的反应——蛋白激酶R(PKR)的激活引起的。PKR的这种激活一般会减少所有蛋白质的合成,包括p53,进而抑制DNA损伤反应。
09
用于实时qPCR检测的RNA标准品
慢性髓性白血病(CML)是一种影响造血干细胞的疾病,可引起异常血细胞不受控制的增殖。一种治疗选择是使用酪氨酸激酶抑制剂进行靶向治疗。治疗期间,必须监测患者的微小残留病变(MRD),确认进展并避免复发。监测MRD最灵敏的方法是使用实时qPCR进行分子检测。
Kitamura等人开发了高灵敏度的MRD实时qPCR检测方法,使用T7 RiboMAX™ Express Large Scale RNA Production System生产检测用RNA标准品(11)。新的检测方法快速且易于操作,使其可应用于医院实验室和其他低通量场景。
体外转录技术拓展资料
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RiboProbe® Systems
提供了T7, SP6, T3 或组合RNA聚合酶选择,主要被用于高特异性的放射性标记的RNA探针
RiboMAX™ Systems
产量大约是Riboprobe系统的10-20倍,用于各种需要合成大量RNA的研究中,可以合成加帽RNA,同样提供了T7和SP6两种系统供选择。
T7 RiboMAX™ Express
和RiboMAX系统类似,但是以预混液形式提供,操作更方便,合成更加快速,产量更高,但预混系统不能用于加帽RNA或者带标记RNA的合成。
体外转录讲座视频
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参考文献
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Tang, S.J. et al. (2020) Cis- and trans-regulations of pre-mRNA splicing by RNA editing enzymes influence cancer development. Nat Commun 11, 799.
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Wang, S. et al. (2019) PbTTG1 forms a ribonucleoprotein complex with polypyrimidine tract-binding protein PbPTB3 to facilitate the long-distance trafficking of PbWoxT1 mRNA. Plant Sci. 280, 424–32.
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Yamada, Y. et al. (2020) Validation of a mitochondrial RNA therapeutic strategy using fibroblasts from a Leigh syndrome patient with a mutation in the mitochondrial ND3 gene. Sci Rep 10, 7511.
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Bai, H. et al. (2020) CRISPR/Cas9-mediated precise genome modification by a long ssDNA template in zebrafish. BMC Genomics 21, 67.
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Fujimori, S. et al. (2012) Next-generation sequencing coupled with a cell-free display technology for high-throughput production of reliable interactome data. Sci Rep 2, 691.
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World Health Organization (28 March 2019) "Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV)." World Health Organization, www.who.int/emergencies/mers-cov/en/
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Madhugiri, R. et al. (2018) Structural and function conservation of cis-acting RNA elements in 5´-terminal genome regions. Virology 517, 44–55.
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Alenton, R.R. (2016) Gene silencing of VP9 gene impairs WSSV infectivity on Macrobrachium rosenbergii. Virus Res. 214, 65–70.
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U.S. Centers for Disease Control and Prevention (2016) Viral Hepatitis and Liver Cancer [Factsheet]. Retrieved from www.cdc.gov/nchhstp/newsroom/docs/factsheets/viral-hep-liver-cancer.pdf
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Mitchell, J.K. et al. (2017) Hepatitis C virus indirectly disrupts DNA damage-induced p53 responses by activating protein kinase R. mBio 8, e00121-17.
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Kitamura, H. et al. (2019) A new highly sensitive real-time quantitative-PCR method for detection of BCR-ABL1 to monitor minimal residual disease in chronic myeloid leukemia after discontinuation of imatinib. PLoS ONE 14, e0207170.
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