Кіріспе
Молекулалық биологияда қолданылатын зертханалық техника. РНК транскриптілерінің ұштарын жылдам күшейту (RACE) – жасуша ішінде табылған РНК транскриптісінің толық ұзындығы тізбегін алуға қолданылатын молекулалық биологиялық техника. RACE реверс транскрипция арқылы қызығушылық тудыратын РНК тізбегінің кДНК көшірмесін жасап, содан кейін кДНК көшірмелерін ПЦР арқылы күшейтеді (ҚТ ПЦР-ға қараңыз). Күшейтілген кДНК көшірмелері тізбектеледі және егер ұзындығы жеткілікті болса, бірегей геномдық аймаққа сәйкес келуі керек. RACE көбінесе бастапқыда жеке РНК молекулаларын тізбектеуге кіріспес бұрын, клондаумен толықтырылады. Жаңа транскрипт құрылымдарын анықтау үшін пайдалы, жоғары өнімді балама – RACE өнімдерін жаңа буын тізбектеу технологиялары арқылы тізбектеу.
Rapid amplification of cDNA ends (RACE) is a technique used in molecular biology to obtain the full length sequence of an RNA transcript found within a cell. RACE results in the production of a cDNA copy of the RNA sequence of interest, produced through reverse transcription, followed by PCR amplification of the cDNA copies (see RT PCR). The amplified cDNA copies are then sequenced and, if long enough, should map to a unique genomic region. RACE is commonly followed up by cloning before sequencing of what was originally individual RNA molecules. A more high throughput alternative which is useful for identification of novel transcript structures, is to sequence the RACE products by next generation sequencing technologies.
Процесс
RACE РНК транскриптісінің тізбегін транскрипт ішіндегі белгілі шағын тізбектен РНК-ның 5' ұшына (5' RACE ПТР) немесе 3' ұшына (3' RACE ПТР) дейін анықтауға мүмкіндік береді. Бұл техника кейде бір жақты ПТР немесе тіреулі ПТР деп аталады. RACE-тегі алғашқы қадам – РНК транскриптісінің бір аймағының кДНК көшірмесін жасау үшін кері транскрипцияны қолдану. Бұл процесте транскрипттің белгісіз соңғы бөлігі, транскрипттің ортасынан белгілі тізбек арқылы көшіріледі. Көшірілген аймақ 5' немесе 3' ұштарындағы белгілі тізбекпен шектеледі. 5' немесе 3' RACE протоколдары сәл өзгеше. 5' RACE ПТР, қызығушылық тудыратын геннің ортасындағы белгілі тізбекті танитын антисенс (кері) олигонуклеотидтік праймерді қолданып, алғашқы кДНК синтезі (немесе кері транскрипция) үшін үлгі ретінде мРНК-ны пайдаланады; бұл праймер генге қатысты арнайы праймер (GSP) деп аталады. Праймер мРНК-ға байланысады, ал кері транскриптаза ферменті праймердің 3' ұшына негіз жұптарын қосып, нақты бір жіптік кДНК өнімін жасайды; бұл мРНК-ның кері толықтырғышы. кДНК синтезінен кейін терминалды дезоксинуклеотидил трансфераза (TdT) ферменті кДНК-ның 3' ұшына гомополимерлік құйрық деп аталатын бірдей нуклеотидтер тізбегін қосу үшін қолданылады. (De novo кДНК синтезінің бірінші тізбегі үшін 3' терминалды тізбекті қосудың гомополимерлік құйрықтан әлдеқайда тиімді басқа әдістері бар, бірақ әдістің мәні өзгермейді). Содан кейін ПТР жүргізіледі, онда белгілі тізбекке байланысатын екінші антисенс генге қатысты праймер (GSP2) және кДНК-ның 3' ұштарына қосылған гомополимерлік құйрықты байланыстыратын (алға қарай) әмбебап праймер (UP) қолданылады, бұл 5' ұшынан кДНК өнімін күшейтеді. 3' RACE ПТР кері транскрипция кезінде приминг үшін барлық эукариоттық мРНК-ның 3' ұшындағы табиғи поли(А) құйрығын пайдаланады, сондықтан бұл әдіс TdT арқылы нуклеотидтерді қосуды қажет етпейді. кДНК поли(А) тізбегін толықтыратын және әр кДНК-ның 5' ұшына арнайы адаптерлік тізбекті қосатын Oligo dT адаптерлік праймерді (дезокситимин нуклеотидтерінің қысқа тізбекті праймерін) пайдаланып жасалады. Содан кейін ПТР белгілі аймақтан 3' кДНК-ны сенс GSP және адаптерлік тізбекті толықтыратын антисенс праймерді қолдану арқылы күшейтеді.
RACE-тізбелендіру
RACE арқылы жасалған кДНК молекулаларын жоғары өнімді секвенирлеу технологияларын (сондай-ақ, RACE seq деп те аталады) пайдалану арқылы тізбектеуге болады. RACE фрагменттерін жоғары өнімді секвенирлеу арқылы сипаттау, дәстүрлі әдіспен салыстырғанда – молекулалық клондау және одан кейін бірнеше клондардың Сангер секвенирлеуі – уақытты үнемдеуге, жоғары сезімталдыққа, төмен шығынға және техникалық жағынан оңай орындалуға мүмкіндік береді.
Тарих және қолдану
RACE РНК молекулаларының 5' (5' RACE) немесе 3' (3' RACE) белгісіз бөліктерін күшейте алады, онда РНК тізбегінің бір бөлігі белгілі және генге арналған арнайы праймерге бағытталған. Осы күшейтілген RACE өнімдерін сипаттау үшін жоғары өнімді секвенирлеумен (реттілікпен) біріктірілгенде, кез келген кодтаушы немесе кодтамайтын РНК молекулаларын сипаттауға болатын әдіс қолданылады. RACE-ті жоғары өнімді секвенирлеумен біріктіру идеясы алғаш рет 2009 жылы Deep RACE ретінде енгізілді, бұл бір жасушалық желідегі 17 геннің транскрипцияның басталу орындарының (TSS) картасын жасауға мүмкіндік берді. Мысалы, 2014 жылғы зерттеуде синтетикалық siRNA-лар бағытталған мақсатты РНК-ның бөліну орындарын дәл карталау үшін бұл тәсіл алғаш рет RACE-seq деп аталды. Бұдан әрі, әдістемелік жаңа транскрипттердің толық ұзындығы белгісіз бөліктерін және колоректальды қатерлі ісіктегі біріккен транскрипттерді сипаттау үшін қолданылды. lncРНК-ның белгісіз транскрипт құрылымдарын сипаттауға бағытталған тағы бір зерттеуде RACE жартылай ұзын 454 секвенирлеуімен бірге қолданылды.