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MBP-NLP1CRM1

5.1.  Molekularbiologische Methoden

5. METHODEN 

 

5.1. Molekularbiologische Methoden    

5.1.1. Transformation chemisch kompetenter Bakterien   

Die chemisch‐kompetenten gemachte Bakterien werden auf Eis aufgetaut und dann  für 30 Minuten auf Eis mit der zu transformierenden DNA inkubiert. Nach einem  Hitzeschock  für  90  Sekunden  bei  42°C  und  anschließendem  Runterkühlen  der  Bakterien auf Eis für 2 Minuten, wird 400 µl SOC‐Medium zu den Zellen gegeben. 

Nach einer Inkubation von einer Stunde bei 37°C im Bakterienschüttler können die  Zellen auf LB‐Agarplatten inkubiert werden. 

   

5.1.2. Plasmid‐Aufreinigung (Minipräparation)   

Geringe Plasmid‐DNA‐Mengen werden durch alkalische Lyse (Birnboim et al., 1979  [145])  und  nachfolgende  Präzipitation  isoliert.  Hierzu  wird  eine  2  ml  Übernachtkultur  abzentrifugiert  (1000  g,  1  min)  und  in  200  µl  Puffer  P1  resuspendiert. Die Lyse erfolgt durch Zugabe von 200 µl Lysierungspuffer P2 und  nachfolgendes Invertieren für 5 min bei Raumtemperatur. Chromosomale DNA und  Proteine werden danach durch Zugabe von 200 µl Neutralisationspuffer P3 für 5  min auf Eis gefällt. Durch Zentrifugation (13,000 g, 30 min) findet eine Trennung der  löslichen Plasmide von den unlöslichen Komponenten (Chromosomale DNA und  Proteine) statt. Zur Fällung der Plasmide wird 600 µl des Überstandes mit 1 ml  eiskaltem  100%  Ethanol  gemischt  und  die  Plasmide  15  min  bei  13000  g  abzentrifugiert.  Nach  einem  Waschschritt  mit  70%  (v/v)  Ethanol  wird  das  Plasmidpellet getrocknet und in 50 µl TE‐Puffer aufgenommen. 

Größere Plasmidmengen wurden mit Hilfe des NucleoBond®PC100 oder PC500 von  Macherey&Nagel gereinigt. 

   

  5.1.3. DNA‐Konzentrationsmessung 

 

Die DNA‐Konzentration wurde bei OD260 photometrisch gemessen. Das Verhältnis 

OD260 zu OD280 liefert dabei Informationen über die Reinheit der DNA. Der Quotient 

sollte zwischen 1,8 und 2 liegen. 

   

5.1.4. Agarosegelelektrophorese   

Um Plasmide oder DNA‐Fragmente ihrer Größe nach aufzutrennen, wird die DNA  mit 10x DNA‐Probenpuffer versetzt und auf das mit Ethidiumbromid (5 µg/ml)  versetzte Agarosegel aufgetragen. In dieser Arbeit wurden je nach Größe des DNA‐

Fragments 0.5‐2 % Agarosegele verwendet. Die Auftrennung der DNA‐Fragmente  erfolgt durch Anlegung einer Spannung von 80‐140 V. Die Analyse erfolgt mit Hilfe  von UV‐Licht (Wellenlänge 365 nm). 

   

5.1.5. Isolation von DNA aus Agarosegel   

Nachdem die DNA‐Fragmente durch Agarosegelelektrophorese aufgetrennt sind,  können  die  DNA‐Banden  ausgeschnitten  und  die  DNA  mit  Hilfe  des  NucleoSpin®Extract II‐Kits von Macherey&Nagel gereinigt werden.  

   

5.1.6. DNA‐Verdauung durch Endonucleasen   

Mit  Hilfe  von  Restriktionsendonucleasen  können  Phosphodiesterbindungen  der  DNA  hydrolytisch  gespalten  werden.  Dabei  erkennt  das  Enzym  spezifische,  palindromische Sequenzen, die für jedes Enzym unterschiedlich sind.  

Zum  Schneiden  von  PCR‐Produkten  und  Plasmid‐DNA  werden  je  nach  Herstellerangaben 1‐8 U Enzym pro 1 µg DNA eingesetzt und der angegebene Puffer 

  verwendet. Die Reaktion erfolgt, wenn nicht anders angegeben, bei 37°C für 1‐3  Stunden. 

   

5.1.7. Ligation   

Mit Hilfe von DNA‐Ligasen können 3’‐Hydroxylgruppen und 5’‐Phosphatgruppen  von DNA‐Strängen zu einer Phosphodiesterbindung verbunden werden. 

In  einem  Reaktionsvolumen  von  10  µl  werden  1  U  T4‐Ligase  (Fermentas),  Ligationspuffer  (Fermentas),  Insert  und  Vektor  gemischt  und  1  Stunde  bei  Raumtemperatur inkubiert. Das Verhältnis von Insert zu Vektor liegt hierbei bei 1:3‐

1:6. Nach der Ligation wird die Hälfte des Ligationsansatzes in kompetente DH5α  transformiert.  

   

5.1.8. Sequenzierung von Plasmiden   

Alle Plasmide, die durch PCR erstellt wurden, wurden mit Hilfe der Ketten‐Abbruch‐

Reaktion nach Sanger et al 1977 [146] sequenziert. Die Reaktionen werden mit Hilfe  des  BigDye  Terminator  v1.1  cycle  sequencing  kit  von  Applied  Biosystems  durchgeführt.  Hierzu  werden  ca.  200  ng  Plasmid‐DNA,  10  pmol  Primer,  2  µl  Sequenzierungspuffer und 1 µl Sequenzierungsmix gemischt und mit H2O auf 10 µl  aufgefüllt. Das PCR‐Programm ist unten aufgeführt.  

Anschließend muss der PCR‐Ansatz gereinigt werden. Dazu wird dem PCR‐Ansatz 1  µl 125 mM EDTA, 1 µl 3 M Na‐Acetat pH 5.2 und 50 µl 100% Ethanol hinzugefügt  und für 20 min bei 13.000 g zentrifugiert. Das Pellet kann dann mit 70% (v/v)  Ethanol gewaschen werden. Nach Trocknen der DNA wird diese in 30 µl  H2O  aufgenommen. Die Sequenzierung erfolgt  mittels  „Genetic  Analyser 3100“  der  Firma Applied Biosystems im Göttinger Zentrum für Molekulare Biowissenschaften  (GZMB). 

   

   

Vorgang  Temperatur  Dauer 

Primäre DNA‐Denaturierung  96°C  2 min 

Denaturierung  96°C  10 s 

Primer‐Annealing  55°C  15 s 

Elongation  60°C  4 min 

 

 

5.1.9. Polymerase‐Kettenreaktion (PCR)   

Durch das Prinzip der Polymerase‐Kettenreaktion, das auf K.B. Mullis et al , 1990  [147]  zurückzuführen  ist,  ist  eine  Amplifikation  spezifischer  DNA‐Fragmente  möglich. Hierzu sind zwei Primer notwendig, die den Anfang und das Ende des  Amplikons definieren.  

Das Reaktionsvolumen einer typischen PCR beträgt 50 µl und enthält 50‐500 ng  DNA‐Template oder 1‐2 µl cDNA, jeweils 20 pmol des Vorwärts‐ und Rückwärts‐

Primers, 200 µM dNTPs und 1‐2 U Polymerase ( Vent, Phusion, oder PAN ScriptDNA  Polymerase). Annealing‐Temperaturen wurden mit Hilfe von Online‐Kalkulatoren  berechnet  (http://www.basic.northwestern.edu/biotools/oligocalc.html  beim  Gebrauch  von  Vent  und  PAN  ScriptDNA  Polymerase  und  https://www.finnzymes.fi/tm_determination.html bei der Phusion‐Polymerase). Die  Amplifikationszeit hängt von der Prozessivität der jeweiligen Polymerase ab (PAN  ScriptDNA Polymerase und Vent 500 bp/min, Phusion 1 kb/15‐30s). Ein typisches  PCR‐Programm ist unten dargestellt.  

 

Vorgang  Temperatur  Dauer 

Primäre DNA‐Denaturierung  96°C  2 min 

Denaturierung  96°C  10 s 

Primer‐Annealing  45‐70°C  15‐30 s 

Elongation  72°C  an  Polymerase 

angepasst 

 

35 Zyklen 

Abschluss‐Elongation  72°C  10 min 

Kühlung  4°C  ∞ 

  5.1.10. Gerichtete in vitro Mutagenese 

 

Zur Herstellung des MBP‐NLP1 165Δ204‐Konstrukts wurden revers‐komplementäre  Primer konstruiert, die den zu deletierenden Bereich umfassen. Als Matritze dient  das Plasmid, in das die Mutation eingefügt werden soll.  

Der Reaktionsansatz enthält 5 pmol jeden Primers, 5 nmol dNTPs, 10 µl 5xPhusion‐

Puffer, 200 ng DNA und 0.5 µl Phusion. Nachdem das PCR‐Programm (siehe Tabelle  unten) beendet ist, wird dem PCR‐Ansatz DPN1 hinzugefügt, was zum Verdau der  methylierten bakteriellen DNA führt. Nach dem DPN1‐Verdau bei 37°C kann die  DNA in kompetente Bakterien transformiert werden. 

Zur Herstellung aller FG‐Repeat‐Mutationen wurde strikt nach dem Protokoll des  QuickChange  Site‐Directed  Mutagenesis  Kits  von  Stratagene  vorgegangen.  Die  Primer für diese Mutationen wurden ebenfalls so konstruiert, dass sie den Bereich  umfassen, in dem der Basenaustausch stattfinden soll, sowie die neueingefügten  anstelle der auszutauschenden Basen. 

 

Vorgang  Temperatur  Dauer 

Primäre DNA‐Denaturierung  98°C  30 min 

Denaturierung  98°C  15 s 

Primer‐Annealing  55°C  30 s 

Elongation  72°C  3 min 

 

30 Zyklen 

Abschluss‐Elongation  72°C  12 min 

   

5.2. Biochemische Methoden   

5.2.1. Trennung von Proteinen mittels SDS‐Polyacrylamid‐Gelelektrophorese (SDS‐

PAGE)   

Die Trennung von Proteinen erfolgte nach der von Laemmli et al., 1970 [148] 

beschrieben Methode. Proteinproben werden mit Proteinprobenpuffer versetzt, für  5 min bei 95°C aufgekocht, um dann bei 25 mA der Größe nach im elektrischen Feld