Method Article
السقسقة هو تقنية جديدة وسريعة لرسم خريطة الجينوم مواقع الربط من RNAs noncoding طويلة (lncRNAs). طريقة يستفيد من خصوصية [أليغنوكليوتيد] تبليط المضادة للمعنى للسماح للتعداد من المواقع الجينومية lncRNA محدد.
RNAs وnoncoding الطويلة المنظمين الرئيسيين للدول لونين للعمليات البيولوجية الهامة مثل تعويض الجرعة، يطبع، والتنموية التعبير الجيني 1،2،3،4،5،6،7. الاكتشاف الأخير الآلاف من lncRNAs بالتعاون مع محددة مجمعات تعديل لونين، مثل مجمع القمعية Polycomb 2 (PRC2) التي تتوسط هيستون يسين H3 27 trimethylation (H3K27me3)، يشير إلى الأدوار واسعة للlncRNAs عديدة في إدارة الدول لونين في جينات محددة أزياء 8،9. في حين يعتقد بعض lncRNAs للعمل في رابطة الدول المستقلة على الجينات المجاورة، lncRNAs أخرى تعمل في العابرة لتنظيم الجينات على بعد. على سبيل المثال، ذبابة الفاكهة lncRNAs roX1 ومناطق ربط roX2 عديدة على الكروموزوم (اكس) من الخلايا الذكرية، وهي حيوية بالنسبة للتعويض جرعة 10،11. ومع ذلك، ليست معروفة على وجه التحديد المواقع من مواقعهم ملزم في ارتفاع القرار. وبالمثل، يمكن أن تؤثر على الإنسان lncRNA HOTAIR PRC2 الإشغال في حundreds من الجينات الوراثية على نطاق 3،12،13، ولكن كيف يتحقق التحديد غير واضحة. ويمكن أيضا أن تكون بمثابة LncRNAs السقالات وحدات لتوظيف جمعية مجمعات البروتين متعددة. الكلاسيكية عبر القائم بأعمال RNA سقالة هو الحمض النووي الريبي TERC التي هي بمثابة القالب وسقالة للتيلوميراز مجمع 14؛ HOTAIR يمكن أيضا أن تكون بمثابة سقالة لPRC2 وdemethylase H3K4 معقدة 13.
وكشفت دراسات سابقة رسم الإشغال في الحمض النووي الريبي لونين رؤى كبيرة 15،16، ولكن فقط في مكان جين واحد في وقت واحد. ليست معروفة في مواقع شغل معظم lncRNAs، وتم أدوار lncRNAs في تنظيم الكروماتين الاستدلال معظمها من الآثار غير المباشرة للاضطراب lncRNA. تماما كما لونين مناعي تليها ميكروأري أو تسلسل عميق (رقاقة رقاقة أو رقاقة وما يليها على التوالي) قد تحسنت بشكل كبير من فهمنا للبروتين تفاعلات الحمض النووي على نطاق الجينوم، ونحن هنا توضيح recenنشرت tly استراتيجية لرسم خريطة الحمض النووي الريبي طويل شغل الجينوم على نطاق بدقة عالية 17. ويستند هذا الأسلوب، عزل الكروماتين بواسطة تنقية الحمض النووي الريبي (السقسقة) (الشكل 1)، في القبض على تقارب من lncRNA الهدف: لونين من قبل مجمع بلاط العقاقير-oligos، الذي يولد ثم خريطة للمواقع الربط الجيني على قرار من قواعد عدة مئات مع حساسية عالية ومنخفضة في الخلفية. السقسقة ينطبق على العديد من lncRNAs لأن التصميم من الألفة، تحقيقات واضح ومباشر نظرا لتسلسل الحمض النووي الريبي ويتطلب أي معرفة بنية الحمض النووي الريبي أو المجالات الوظيفية.
1. مسبار التصميم
تصميم المضادة للمعنى الحمض النووي تبليط تحقيقات لاسترجاع الانتقائي لهدف الجيش الملكي النيبالي بواسطة السقسقة.
2. حصاد خلايا
جمع الخلايا التي سيتم استخدامها لتجربة السقسقة.
3. عبر ربط الخلايا وجمع بيليه خلية
جمع الخلايا تشعبي مع غلوتارالدهيد للحفاظ على الحمض النووي الريبي، الكروماتين التفاعلات وإعداد خلية بيليه.
4. انحلال الخلايا
ليز الخلايا crosslinked لإعداد المحللة الخلية.
5. صوتنة
قص الحامض النووي من قبل sonicating lysates خلية crosslinked.
6. السقسقة
هجن تحقيقات الحمض النووي RNA والمعقدة البيروكسيديز إلى عزل لونين منضم.
7. الحمض النووي الريبي العزلة
استخراج الحمض النووي الريبي جزء من عينات السقسقة إلى quantitate بواسطة qRT-PCR.
8. الحمض النووي العزلة
استخراج جزء من الحمض النووي من عينات لتحديد السقسقة بواسطة التسلسل أو quantitate بواسطة qPCR.
10. ممثل النتائج
الشكل 1 يصور سير العمل السقسقة. تجربة ناجحة تثري السقسقة عادة الحمض النووي الريبي الهدف بشكل كبير خلال RNAs وغير محددة. ويبين الشكل 2 تخصيب اليورانيوم من الحمض النووي الريبي التيلوميراز الإنسان (TERC) من خلال خلايا هيلا GAPDH، والحمض النووي الريبي وفيرة الخلوية التي هي بمثابة الشاهد السلبي. وتم سحب غالبية من RNAs TERC (~ 88٪) موجودة في الخلية إلى أسفل عن طريق أداء السقسقة، في حين تم استرداد فقط 0.46٪ من الحمض النووي الريبي GAPDH، مما يدل على عامل إثراء أضعاف 200 ~. ويمكن استخدام مجسات مثل المجسات غير محددة تستهدف LacZ الجيش الملكي النيبالي، الذي لم يتم وأعرب في خلايا الثدييات (الشكل 2)، وضوابط سلبية إضافية.
وعادة ما يتم إثراء مناطق الحمض النووي من المتوقع أن تربط lncRNA الهدف على مناطق سلبية عندما تقاس qPCR. ويبين الشكل 3 qPCR التحقق من المواقع HOTAIR متجهة الى أربعة في الابتدائي الليفية القلفة البشرية التي نحن مصممون عن طريق أداء السقسقة، وما يليها في خط الخلية نفسها، في حين TERC وGAPDH الحمض النووي ذاته المواقعكما RVE مناطق سيطرة سلبية. على حد سواء "حتى" و "الغريب" مسبار يحدد تخصيب مقارنة أثمرت مواقع HOTAIR متجهة المتوقع على المناطق السلبية، وهي السمة المميزة للمواقع lncRNA ملزم صحيح.
عالية الإنتاجية تسلسل الحمض النووي المخصب السقسقة تعطي الخريطة العالمية من lncRNA ملزم المواقع. ومن المعروف أن lncRNA ذبابة الفاكهة roX2 للتفاعل مع كروموسوم X بطريقة ما هو مطلوب للحصول على تعويض جرعة. ويبين الشكل 4 roX2 الشخصي ملزم أكثر من جزء من الكروموزوم (اكس). وقد تم التسلسل كل من "حتى" و "الغريب" العينات ولقد تم القضاء على الضوضاء فريدة من نوعها لانتاج مسار الاشارات المتداخلة. كل "الذروة" يشير هنا في موقع قوي من roX2 ملزم. وقد وصفت المسار الكامل وقائمة من الجينات المستهدفة في roX2 تشو وآخرون 2011 17.
الرسم البياني رقم 1 التدفق. من اإلجراءات السقسقةdure. وcrosslinked لونين إلى lncRNA: adducts البروتين في الجسم الحي المعقدة البيروكسيديز تحقيقات التبليط وتهجين لاستهداف lncRNA، ويتم تنقيته مجمعات لونين باستخدام الخرز streptavidin المغناطيسي، تليها يغسل صرامة. نحن أزل lncRNA الحمض النووي أو البروتينات المربوطة مع مزيج من ألف ريبونوكلياز وحاء وschematized تسلسل lncRNA المفترضة ملزم في البرتقال. نشرت سابقا في تشو وآخرون 2011 (17).
الشكل 2. يثري السقسقة عن الحمض النووي الريبي TERC الإنسان. TERC-asDNA تحقيقات استرداد ~ 88٪ من الحمض النووي الريبي والخلوية TERC GAPDH لا يمكن الكشف عنها. وتستخدم LacZ-asDNA تحقيقات وضوابط السلبية واسترجاع لا الرنا. يعني + وتظهر SD. نشرت سابقا في تشو وآخرون 2011 (17).
الشكل 3. HOTAIR السقسقة-qPCR في الإنسان الأساسية عنالليفية eskin. NFKBIA، HOXD3-4، وSERINC5 ABCA2 هي المناطق التي تتفاعل مع HOTAIR. خدم TERC وGAPDH كما الضوابط السلبية. يعني + وتظهر SD. نشرت سابقا في تشو وآخرون 2011 (17).
الشكل 4. السقسقة، وما يليها من بيانات الحمض النووي الريبي roX2 في خلايا ذبابة الفاكهة SL2. وتسلسلها واضاف "حتى" و "الغريب" على حدة، والبيانات الخاصة بهم دمج لتعكس قمم المشترك الوحيد في كلا. ويظهر المسار المدمج. نشرت سابقا في تشو وآخرون 2011 (17).
وصفها هنا نحن السقسقة، وما يليها، وسيلة لرسم الخرائط في مواقع lncRNA فيفو ملزم الجينوم على نطاق. المعلمات الرئيسية للنجاح هي حمامات انقسام تبليط تحقيقات نيوكليوتيدات دقيقة ويشابك غلوتارالدهيد. تصميم تقارب-تحقيقات واضح ومباشر نظرا لتسلسل الحمض النووي الريبي ويتطلب أي علم مسبق بنية الحمض النووي الريبي أو المجالات الوظيفية. نجاحنا مع roX2، TERC، وHOTAIR - ثلاثة RNAs ومختلفة الى حد ما في نوعين - تشير إلى أن السقسقة، وما يليها هو تعميم من المرجح أن lncRNAs كثيرة. كما هو الحال مع كل التجارب، ومطلوبة من الرعاية والضوابط المناسبة لتفسير النتائج. lncRNA مختلفة قد تتطلب المعايرة من الظروف، وتغير حكيمة من الشروط، مثل اختيار تحقيقات تقارب مختلفة أو قد crosslinkers، تسليط الضوء على جوانب مختلفة من الحمض النووي الريبي، لونين التفاعلات. مثل رقاقة وما يليها، وليس كل الأحداث وظيفية ملزم بالضرورة، وثمة حاجة إلى دراسات إضافية للتأكد من العواقب البيولوجية من الحمض النووي الريبي سccupancy على لونين. ومع ذلك، فإننا نتوقع طلبات كثيرة مثيرة للاهتمام لهذه التكنولوجيا للباحثين من lncRNAs الكروماتين الأخرى المرتبطة بها، التي يبلغ عددها الآن بالآلاف 8،9. تماما كما رقاقة وما يليها قد فتح الباب لالجينوم على نطاق الاستكشافات من الحمض النووي من البروتين التفاعلات، قد السقسقة، وما يليها من دراسات "interactome الحمض النووي الريبي" تكشف عن سبل جديدة العديد من الاحياء.
تتم تسمية جيم تشو وتشانغ HY كما المخترعين في طلب البراءة بناء على هذه الطريقة.
نشكر T. هونغ، MC. تساي، O. مانور، سيغال E.، كورودا م، Swigut ت، وأولا Shestopalov للمناقشات. بدعم من وكالة العلوم والتكنولوجيا والبحوث في سنغافورة (CC)، المعاهد الوطنية للصحة R01-R01 و CA118750 HG004361-(HYC)، ومعهد كاليفورنيا للطب التجديدي (HYC). HYC هو عالم الوظيفي في وقت مبكر من معهد هوارد هيوز الطبي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Buffer List: | |||
Dissolve a pellet of complete protease inhibitor in 1 ml water as 50x stock. Make 100 mM PMSF in isopropanol (100x stock). Superase-in is used as 200x stock. Store all at -20 °C. | |||
Lysis Buffer: | |||
50 mM Tris-Cl pH 7.0 10 mM EDTA 1% SDS Always add PMSF, P.I. and Superase-in fresh before use except when washing beads | |||
Proteinase K Buffer (for DNA) | |||
100 mM NaCl 10 mM TrisCl pH 8.0 (For RNA use pH 7.0) 1 mM EDTA 0.5% SDS Add 5% by volume Proteainse K (Ambion AM2546 20 mg/ml) fresh before use | |||
Hybridization Buffer | |||
750 mM NaCl 1% SDS 50 mM Tris-Cl pH 7.0 1 mM EDTA 15% formamide (store in the dark at 4 °C) Always add PMSF, P.I. and Superase-in fresh before use | |||
Wash Buffer | |||
2x NaCl and Sodium citrate (SSC) (diluted from 20x SSC Invitrogen stock) 0.5% SDS Always add PMSF fresh before use | |||
DNA elution Buffer | |||
50 mM NaHCO3 1% SDS | |||
Table of specific reagents and equipment: | |||
Glutaraldehyde (EM grade) | Sigma-Aldrich | G5882-10x10ml | |
Motorized pellet mixer | VWR international | V8185-904 | |
Protease inhibitor | Roche Group | 11873580001 | |
PMSF | Sigma-Aldrich | 78830 | |
Superase-in | Ambion | AM2696 | |
Bioruptor | Diagenode | UCD-200 | |
Falcon tubes (for sonication) | Corning | 430790 | |
Proteinase K | Ambion | AM2546 | |
PCR purification kit | Qiagen | 28106 | |
C-1 magnetic beads | Invitrogen | 65002 | |
PMSF | Sigma-Aldrich | P7626-25G | |
DynaMag-15 magnet | Invitrogen | 123-01D | |
DynaMag-2 magnet | Invitrogen | 123-21D | |
MIRNeasy mini kit | Qiagen | 217004 | |
Rnase H | Epicentre Biotechnologies | R0601K | |
Rnase A | Sigma-Aldrich | R4875-100MG | |
Phase Lock Gel Heavy | 5 PRIME | 2302810 | |
Trizol | Invitrogen | 15596-018 | |
Phenol:chloroform:Isoamyl | Invitrogen | 15593-031 | |
Chloroform | Ricca | RSOC0020-1C | |
GlycoBlue | Ambion | AM9515 | |
Glycine | JT Baker | 4057-06 | |
PBS, pH 7.4 | Invitrogen | 10010-049 | |
Elution Buffer (EB) | Qiagen | 19086 | |
20x SSC | Invitrogen | 15557-036 | |
10% SDS | Invitrogen | 15553-027 | |
DNA-free | Ambion | AM1906 | |
Buffer kit | Ambion | AM9010 | |
Formamide | Invitrogen | 15515-026 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved