Name: highly efficient ligation of small rna molecules for microrna quantitation by high-throughput sequencing
Uploaded: 2014-11-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 15 s
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The authors would like to thank members of the Yi laboratory especially Zhaojie Zhang for fruitful discussions regarding linker design and ligation efficiencies, as well as the American Cancer Society for supporting this work through a postdoctoral fellowship (#125209) to J.E.L. Research reported in this publication was also supported by the National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases of the National Institutes of Health under Award Number R01AR059697 (to R.Y.) and a research grant from the Linda Crnic Institute for Down Syndrome. The content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health.

NOTA: Es fundamental para mantener las condiciones-RNasa libre durante todo el procedimiento. 1. adenilación de 3 &#39;vinculador <ol><li> Diluir oligonucleótido de ADN diseñada para las reacciones de 3 &#39;de ligación a 100 micras de nucleasa libre de H 2 O. NOTA: El oligonucleótido debe tener un &#39;grupo fosfato, un dinucleótido aleatorizado en el 5&#39; 5 final, y un &#39;didesoxicitosina 3. El 5 &#39;grupo fosfato es un requisito de la enzima para una eficiente Mes 5&#39; adenylation 10. El fosfato puede ser añadido por el pre-tratamiento del oligonucleótido con un polinucleótido quinasa, o pedir con la modificación directamente. El dinucleótido aleatorizado en el extremo 5 &#39;es importante para minimizar la preferencia que ligasas de ARN de exposiciones con certeza de extremo a extremo de unirse a las reacciones sobre otros 6 secuencia. El 3 &#39;didesoxicitosina coloca un elemento de bloqueo en el extremo 3&#39; del oligonucleótido to inhibir la formación de concatámeros enlazador-enlazador durante los pasos posteriores de ligación y también sirve para bloquear el extremo de la molécula de los genes miARN-Enlazador formado en el extremo de 3 &#39;de la reacción de ligación 3 11. La secuencia de engarce oligonucleótido elegido para el método de miR-Seq imparcial es como sigue: 5&#39;PO 4 NNTGGAATTCTCGGGTGCCAAGG-dideoxyC3 &#39;. </li><li> Montar la siguiente reacción adenylation: 200 pmol oligonucleótido 3 &#39;enlazador, 4 l de 10x 5&#39; tampón adenylation ADN, ATP 4 mM l 1, 4 l Mes ARN ligasa, libre de nucleasa H 2 O hasta un volumen final de 40 l. </li><li> Incubar la reacción a 65 ° C durante 1 hora. Terminar reacción por calentamiento a 85 ° C durante 5 min. </li><li> Precipitar enlazador adenylated por la adición de 2,5 volúmenes de etanol al 100% y 1/3 volumen de acetato de amonio 10 M para eliminar ATP residual y para evitar ligaduras no anticipados en futuras reacciones. <ol><li> En pocas palabras, mezclar la colcohol, la sal, y la solución de oligo hasta la homogeneidad, haciendo girar a toda velocidad en una microcentrífuga (~ 15.000 xg) a 4 ° C durante 20 min. Lavar el precipitado en etanol al 70%, secado al aire, y se resuspende en el volumen apropiado de libre de nucleasa H 2 O para producir 50-100 M de oligo adenilado. </li></ol></li><li> Confirmar adenylation mediante la ejecución de un gel de poliacrilamida al 18%. <ol><li> Preparar el gel mezclando juntos la siguiente: 6,3 g de urea, 6,75 ml de 40% de acrilamida, y 1,5 ml de 10x TBE. Añadir H2O y 15 ml. </li><li> Mezclar hasta que la urea se disuelve completamente y añadir 150 l 10% (w / v) de persulfato de amonio (APS) y 15 l tetramethlyethylenediamine (TEMED). </li><li> Una vez que se ha fijado gel, pre-carrera durante 30 min a 24 V / cm de anchura de gel con TBE 1x tampón a temperatura ambiente. Una vez que 30 minutos es hasta los pozos inmediatamente con tampón. </li><li> Mezclar 5 pmol de oligonucleótidos con adenilados y un volumen igual de 2x tampón de desnaturalización del ARN de carga (95% (v / v) formamida,0,02% (w / v) SDS, 0,02% de azul de bromofenol (w / v), 0,01% (w / v) de xileno cianol, EDTA 1,0 mM), calentar brevemente a 75 ° C, y SNAP enfriado en hielo. Prescindir de toda la muestra en el pocillo del gel. También incluya una cantidad idéntica de control no adenilado, y los bajos estándares de tamaño de peso molecular. </li><li> Correr el gel a 24 V / cm hasta que el azul de bromofenol es ¾ de la forma de la parte inferior del gel. Desmontar el aparato, gel post-tinción con solución SYBR-oro en 1x 1x TBE y visualizar el cuadro de UV-transiluminador (Figura 2). NOTA: Gel purificar el oligo adenylated de una manera similar a la descrita anteriormente si &quot;no ARN de entrada&quot; controles están resultando en una alta cantidad de producto de PCR en comparación con las muestras con ARN de entrada. </li></ol></li></ol> 2. vinculador Ligadura a 3 &#39;Fin de miARN <ol><li> 3 &#39;La ligadura <ol><li> Ensamble los componentes siguientes en el hielo en el orden indicado: 1.0 l 50% (w / v) PEG 8000, 0,5 y# 956; l de 10x tampón de ligasa de ARN (500 mM Tris-HCl pH 7,5, 100 mM de MgCl 2, DTT 10 mM), 1,0 l adenylated 3 &#39;Enlazador (100 mM), inhibidor de ARNasa 0,5 l, 0,5-8,0 g RNA total, 0,5 l de ARN ligasa de T4 2, libre de nucleasa H 2 O hasta un volumen final de 5 l. </li><li> Mezclar la reacción mediante pipeteo como la solución es demasiado viscoso para vórtice debido a la alta concentración de PEG 8000. Una vez bien mezclados, coloque la reacción en un termociclador con una tapa calentada. Ajuste el bloque a 16 ° C, y se incuba durante 4 horas. NOTA: La reacción puede hacerse a escala hasta un volumen final de 20 l, sin ninguna pérdida en la eficiencia de la ligadura. Reaccionar durante 4 horas a temperatura ambiente o durante la noche a 4 ° C para producir la eficiencia de ligación esencialmente idénticas. </li></ol></li><li> Purificación en gel <ol><li> Después de 3 &#39;de la ligación, la mezcla de la reacción con un volumen igual de tampón de carga 2x ARN. Calentar a 70 ° C durante 5 min, y broche de presión enfriar en hielo. </li&gt; <li> Ejecutar la muestra en un gel de poliacrilamida al 15% para la purificación PAGE. <ol><li> Preparar un gel de poliacrilamida al 15% que contiene urea 7 M, en una manera similar a la descrita previamente en el paso 1.5. </li><li> Pre-correr el gel a 24 V / cm de anchura de gel por lo menos durante 30 minutos. Apague la fuente de alimentación, los pozos de descarga, carga y muestra de gel de carrera en mismo voltaje que antes de la carrera. </li><li> Cargue la muestra y ejecutar la página hasta que el azul de bromofenol sólo ha salido del gel. El producto deseado migrará cerca de la cianol xileno. </li></ol></li></ol></li><li> La tinción, visualización, y Escisión <ol><li> Desmontar aparato de gel y el lugar de gel en la bandeja limpia con 1x tampón (TBE), 1x SYBR-oro, y roca durante 15 min. </li><li> Retire gel de placa de tinción y visualizar el cuadro de transiluminador UV cubierta con una envoltura de plástico limpio. El producto de ligación debe ser alrededor de 45 nucleótidos de longitud. </li><li> Impuestos especiales de la región que contiene el producto de ligación con un razo limpiohoja r y colocar en 0,5 ml tubo de micro-centrífuga. </li></ol></li><li> El aislamiento del producto y Precipitación <ol><li> Pierce inferior de 0,5 ml tubo de microcentrífuga con una aguja de 30 G y colocar el tubo perforado en un segundo, baja retención de limpia, de 1,5 ml tubo de microcentrífuga. Centrifugar durante 5 min a ~ 15.000 x g. </li><li> Visualmente confirmar que toda la porción de gel se ha movido a través del agujero en el tubo interior. Si es necesario, utilice una punta de pipeta limpia para empujar algunos fragmentos de gel más cerca del agujero. </li><li> Desechar el tubo 0,5 ml vacío y añadir 400 l de tampón de la columna de alta sal (HSCB NaCl 400 mM, Tris-HCl 25 mM, pH 7,5, 0,1% SDS) a la suspensión de acrilamida. Tubo (s) de la roca a 4 ° C durante la noche. </li><li> Transferencia de lechada a una columna de centrifugación de acetato de celulosa de 0,22 micras utilizando una punta de pipeta de gran calibre. Centrifugar durante 3 min a temperatura ambiente a ~ 15.000 xg para recoger todo el líquido lejos de matriz de gel de acrilamida. </li><li> Trasvasar el líquido a una, bajo la retención limpia, tubo de 1,5 ml contieneing 1 l de 20 mg / ml de glucógeno. Añadir un volumen igual de isopropanol y 1/10 de acetato de sodio volumen XX. Mezclar solución invirtiendo tubo varias veces y precipitar en -80 ° C congelador durante 20 min. </li><li> Centrifugar a toda velocidad a 4 ° C durante 20 min para sedimentar el ácido nucleico. Eliminar el sobrenadante y lavar en etanol al 70%. Aire pellet seco durante 10 min a temperatura ambiente y proceder directamente a 5 &#39;etapa de ligación. </li></ol></li></ol> 3. vinculador ligadura de extremo 5 &#39;de los genes miARN-3&#39; Enlazador híbrido <ol><li> Para ácido nucleico granulado, añadir los siguientes componentes: 2 l de PEG 8000 (50% w / v), 0,5 l de 10x RNA Ligase Buffer, 0,5 l ATP (10 mM), 0,5 l NN-ARN oligo (100 mM), y H 2 O hasta un volumen final de 4 l. NOTA: La composición de la &#39;NN-ARN oligo&#39; es el siguiente 5 &#39;invertida-didesoxi-TCUACAGUCCGACGAUCNN3&#39; y se purificó por medio de HPLC por el fabricante. </li><li> Mezclaresta muestra pipeteando arriba y abajo varias veces. Haga esto durante algún tiempo (hasta 5 min) para asegurarse de que el sedimento ha sido re-solubilizado por completo. Si re-solubilización es problemático, calentar la muestra brevemente (3-5 min) a 37 ° C y reanudar pipeteado para mezclar. </li><li> Una vez que la pastilla está de vuelta en solución, transferir el contenido de un tubo de PCR limpio que contiene 1 l de una mezcla 1: 1 de inhibidor de RNasa y T4 ARN ligasa 1 (5 unidades). Una vez más la mezcla pipeteando arriba y abajo. </li><li> Incubar la reacción en un ciclador térmico a 37 ° C durante 4 h. Proceda inmediatamente a la síntesis de ADNc. </li></ol> 4. Transcripción inversa / cDNA Synthesis <ol><li> Añadir los siguientes componentes a los 5 &#39;reacción de ligación: 2 l de tampón 5x RT, 0,75 l de DTT 100 mM, 1 l Illumina RT Primer 5&#39;-GCCTTGGCACCCGAGAATTCCA-3&#39; (1 M), y 0,5 mu l dNTPs (10 mM). </li><li> Mezclar mediante pipeteo y se calienta a 65 ° C durante 5 min. Luego enfriar lentamente en el banco top. </li><li> Una vez que la reacción se ha enfriado a temperatura ambiente, colocar el tubo en hielo y añadir 0,5 l de cada uno de enzima transcriptasa inversa y un inhibidor de RNasa. Mezclar mediante pipeteo y el lugar en el termociclador para la etapa de extensión se indica en las instrucciones del fabricante. </li><li> Una vez completa add 5 l de nucleasa libre de H 2 O para llevar el volumen final de la biblioteca de ADNc de hasta 15 l. </li></ol> 5. Biblioteca Preparación <ol><li> Para la indexación PCR, montar la siguiente reacción en hielo: 6 l 5x Phusion Buffer, 1 mu l dNTPs (10 mM), 0,9 l de DMSO, 0,75 l Cebador 5 &#39;(25 mM), 0,75 l cebador 3&#39; (25 mM), biblioteca de ADNc de 3 l (concentración variable en función de la cantidad de la entrada), 0,5 l de la polimerasa Phusion (1 unidad), libre de nucleasa H 2 O hasta un volumen final de 30 l. Elegir las secuencias de cebadores para asegurar la compatibilidad con la plantilla y la plataforma de secuenciación deelección. <ol><li> Ejecutar la reacción de PCR con los siguientes ajustes: desnaturalización inicial a 98 ° C durante 3 min, durante los primeros 4 ciclos, desnaturalizar 98 ° C durante 15 s, recocido a 50 ° C durante 15 s, se extienden a 72 ° C durante 15 s . NOTA: En función de la cantidad del material de entrada, varía el número total de ciclos de PCR. Típicamente, para una entrada de 1-2 g de RNA total, 13 ciclos totales de PCR son suficientes para generar la biblioteca de miR-Seq. </li><li> Llevar a cabo los ciclos posteriores, por ejemplo, los ciclos 5-12, de una manera en dos etapas, donde se combinan y se llevaron a cabo a 70 ° C durante 30 segundos y la desnaturalización de los ciclos de recocido y extensión es de nuevo 98 ° C durante 15 s. NOTA: El volumen de reacción es de 30 l para permitir una pausa en el programa de PCR y retirar una alícuota de 10 l en los números de ciclo pre-determinados para monitorizar la apariencia del producto deseado. Típicamente, los ciclos 10, 13, y 16 son elegidos para las pruebas de una muestra de ARN total. </li></ol></li><li> Prepararun no desnaturalización gel de acrilamida al 8% mediante la mezcla de 2 ml de 40% de acrilamida, 1 ml de TBE 10x, y H 2 O a 10 ml. A continuación, añadir 100 l de 10% de APS y 10 l de TEMED. Vierta en gel y dejar establecido. <ol><li> Pre-correr el gel a 12 V / cm de anchura de gel durante 30 min. Lavar los pozos. Añadir 1 l de 10x tampón de carga (15% de Ficoll-400, EDTA 66 mM, 20 mM Tris-HCl pH 8,0, 0,1% (w / v) SDS, 0,01% (w / v) de azul de bromofenol), añadir 10 l de muestra a cada pocillo de dimensiones 5 mm x 1 mm x 15 mm. Por lo general, cada pozo puede cargar hasta 30 l de muestras. Ejecutar la muestra de gel a 10 V / cm de anchura de gel en tampón 1x TBE hasta que el colorante azul de bromofenol sólo se ejecuta fuera de la parte inferior del gel. </li><li> Mancha y visualizar en gel como se describe en el paso 2.3. </li><li> Escindir la banda de par 146 base y eluir durante la noche en 0,25 ml de HSCB de una manera similar a lo que se describe en la sección 2.4. Precipitado de ADN en un volumen igual de isopropanol y acetato de décimo volumen de sodio XX. Lavar la pella en el 70% eTHANOL y resuspender en tampón TE. </li><li> Cuantificar la biblioteca utilizando PicoGreen de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. </li></ol></li></ol>

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The authors declare no competing financial interests.

La metodología descrita en este documento hace uso de varias variables clave para maximizar la eficiencia de ligación, a saber, las altas concentraciones de PEG, el uso de enlazadores aleatorios, y alta concentración de enlazadores 2,6,9. Este enfoque permite a las bibliotecas de secuenciación de forma fiable cuantitativos de muestras de ARN total de 2. Hemos llevado a cabo múltiples titulaciones de ARN de entrada y han concluido que la metodología anterior es el más adecuado para las cantid...

Metodologías basadas secuenciación de alto rendimiento han sido ampliamente aplicado a muchas muestras biológicas en los últimos años en expansión en gran medida nuestra comprensión de la complejidad molecular de los sistemas biológicos 3,4. Sin embargo, la preparación de muestras de ARN de secuenciación de alto rendimiento a menudo imparte sesgos específicos inherentes a la metodología empleada, lo que limita la utilidad potencial de estas técnicas de gran alcance. Estos sesgos de métodos específicos han sido bien documentados para las preparaciones de bibliotecas basado en la ligadura, pequeño-ARN 1,2,5,6. Estos sesgos como resultado la variación de 1.000 veces en lee los números de miRNAs sintéticos equimolares, hacer inferencia de miARN abundancia a partir de datos de secuenciación tremendamente variable y propenso a errores. Estudios centrados en las propiedades de T4 ARN ligasas derivadas de fagos han documentado que las enzimas exhiben preferencias basadas en nucleótidos 7, que se manifiestan como bibliotecas sesgadas en experimentos de secuenciación de alto rendimiento <sarriba&gt; 1,2,8. A fin de minimizar los sesgos impartidas por ARN ligasas, múltiples estrategias se han empleado; macromolecular crowding 9, la aleatorización de la secuencia de nucleótidos en el adaptador que es proximal al sitio de la ligadura de 6, y el empleo de altas concentraciones de adaptador de ligadura 2. A través de una combinación de estos tres enfoques, hemos desarrollado un flujo de trabajo para la preparación imparcial de pequeñas bibliotecas de ARN compatibles para la secuenciación de alto rendimiento (Figura 1). Para las comparaciones directas entre los protocolos actuales y nuestro método optimizado, por favor consulte nuestro informe reciente 2. Este método produce optimizado la eficiencia de ligación de más del 95% tanto en 3 &#39;y 5&#39; pasos y permite la ligadura imparcial de pequeñas moléculas de ARN de las muestras sintéticas y biológicas 2.

<table><tbody><tr><td>3&#039; Linker (5&#039; phosphorylated, 3&#039; blocked)</td><td>Integrated DNA Technologies</td><td>custom</td><td></td></tr><tr><td>5&#039; Linker</td><td>Integrated DNA Technologies</td><td>custom</td><td>5&#039; blocked, HPLC purified</td></tr><tr><td>T4RNL2 (1-249 K227Q)</td><td>New England Biolabs</td><td>M0351S</td><td>Specialized for ligation of pre-adenylated DNA adapters</td></tr><tr><td>10x Ligation buffer (without ATP)</td><td>New England Biolabs</td><td>Included with M0351S</td><td></td></tr><tr><td>10x Ligation buffer (with ATP)</td><td>New England Biolabs</td><td>Included with M0204L</td><td></td></tr><tr><td>RNaseOUT</td><td>Invitrogen</td><td>10777-019</td><td></td></tr><tr><td>Polyethylene glycol (mol. Wt. 8,000)</td><td>New England Biolabs</td><td>Included with M0204L</td><td></td></tr><tr><td>Nuclease-free water</td><td>Ambion</td><td>AM9937</td><td>We have found water collected from a distillation apparatus to be of equvalent quality.</td></tr><tr><td>T4RNL1</td><td>New England Biolabs</td><td>M0204L</td><td></td></tr><tr><td>Superscript III RT kit</td><td>Invitrogen</td><td>18080-051&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Phusion PCR kit</td><td>New England Biolabs</td><td>M0530S</td><td></td></tr><tr><td>Illumina RP1 primer</td><td>Integrated DNA Technologies</td><td>custom</td><td>Sequence information available from Illumina</td></tr><tr><td>Illumina RT primer</td><td>Integrated DNA Technologies</td><td>custom</td><td>Sequence information available from Illumina</td></tr><tr><td>Illumina index primer(s)</td><td>Integrated DNA Technologies</td><td>custom</td><td>Sequence information available from Illumina</td></tr><tr><td>40% Acrylamide</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP14081</td><td></td></tr><tr><td>Urea</td><td>Sigma Aldrich</td><td>U6504</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium persulfate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A3678</td><td></td></tr><tr><td>Tetramethyethylenediamine (TEMED)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T9281</td><td></td></tr><tr><td>2x Denaturing RNA loading buffer</td><td>New England Biolabs</td><td>Included with M0351S</td><td></td></tr><tr><td>Razor blades</td><td>VWR</td><td>55411-050</td><td></td></tr><tr><td>SpinX Centricon tubes</td><td>Costar</td><td>CLS8161</td><td></td></tr><tr><td>Low retention microfuge tubes</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-681-320</td><td></td></tr><tr><td>Sybr Gold</td><td>Invitrogen</td><td>S-11494</td><td></td></tr><tr><td>Adenylation kit</td><td>New England Biolabs</td><td>E2610L</td><td></td></tr></tbody></table>

highly efficient ligation of small rna molecules for microrna quantitation by high-throughput sequencing

Mirna clonación y secuenciación de alto rendimiento, denominado miR-Sec, destaca como un enfoque de todo el transcriptoma de cuantificar miRNAs con resolución de un solo nucleótido. Esta técnica captura miRNAs por fijar los adaptadores 3 &#39;y 5&#39; de oligonucleótidos a las moléculas de miARN y permite de novo miARN descubrimiento. El acoplamiento con potentes plataformas de secuenciación de próxima generación, el miR-Sec ha sido fundamental en el estudio de la biología de miRNA. Sin embargo, los sesgos significativos introducidos por pasos de ligación de oligonucleótidos han impedido que el miR-Sec de ser empleado como una herramienta de cuantificación exacta. Estudios previos demuestran que los sesgos en los métodos de miR-Seq actuales a menudo conducen a la cuantificación inexacta miARN con errores hasta 1.000 veces por algunos miRNAs 1,2. Para resolver estos sesgos impartidas por la ligadura de ARN, hemos desarrollado un pequeño método de ligadura de ARN que se traduce en eficiencias de ligación de más del 95% para ambos 3 &#39;y 5&#39; de ligación pasos. Evaluación comparativa de este improbado método de construcción de la biblioteca utilizando miRNAs sintéticos equimolares o diferencialmente mixtos, produce consistentemente lee los números con una desviación de menos de dos veces del valor esperado. Por otra parte, este método de gran eficacia miR-Sec permite precisa de todo el genoma de perfiles de miARN in vivo total de muestras de ARN 2.

Los resultados esperados por el método anterior deben ser inicialmente la observación de un solo turno de nucleótidos (aumento) en el tamaño del oligonucleótido de ADN que fue objeto de adenylation por Mes ARN ligasa (Figura 2). Después de 3 &#39;de la ligación, la visualización del gel de acrilamida indica (véase la Figura 3) bandas de peso molecular alto afilados evidente en la región de nucleótidos 100-300 de la gel. Esto indica que la muestra de ARN total que se ...

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Highly Efficient Ligation of Small RNA Molecules for MicroRNA Quantitation by High-Throughput Sequencing

MicroRNAs (miRNAs) are a widely conserved class of regulatory molecules. Here we describe a miRNA cloning method that relies upon two potent ligation steps followed by high-throughput sequencing. Our method permits accurate genome-wide quantitation of miRNAs.

Ligadura Altamente Eficiente de los Pequeños ARN moléculas de microARN cuantificación mediante secuenciación de alto rendimiento

MiRNA cloning and high-throughput sequencing, termed miR-Seq, stands alone as a transcriptome-wide approach to quantify miRNAs with single nucleotide ...

highly-efficient-ligation-small-rna-molecules-for-microrna

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JoVE Journal

Biology

11.8K vistas.  University of Colorado, Boulder. MicroRNAs (miRNAs) are a widely conserved class of regulatory molecules. Here we describe a miRNA cloning method that relies upon two potent ligation steps followed by high-throughput sequencing. Our method permits accurate genome-wide quantitation of miRNAs. 

Video: Highly Efficient Ligation of Small RNA Molecules for MicroRNA Quantitation by High-Throughput Sequencing

High Throughput MicroRNA Profiling: Optimized Multiplex qRT-PCR at Nanoliter Scale on the Fluidigm Dynamic ArrayTM IFCs

The broad involvement of miRNAs in critical processes underlying development, tissue homoeostasis and disease has led to a surging interest among the research and pharmaceutical communities. To study miRNAs, it is essential that the quantification of microRNA levels is accurate and robust. By comparing wild-type to small RNA deficient mouse embryonic stem cells (mESC), we revealed a lack of accuracy and robustness in previous published multiplex qRT-PCR techniques. Here, we describe an optimized method, including purifying away excessive primers from previous multiplex steps before singleplex real time detection, which dramatically increases the accuracy and robustness of the technique. Furthermore, we explain how performing the technique on a microfluidic chip at nanoliter volumes significantly reduces reagent costs and permits time effective high throughput miRNA expression profiling.

Here we describe an optimized multiplex reverse transcriptase quantitative PCR (qRT-PCR) protocol in combination with a microfluidic platform as a cost and time effective high-throughput screening tool for microRNA (miRNA) expression levels, especially when working with limited amounts of sample.

Perfiles de microARN de alto rendimiento: Multiplex Optimizado QRT-PCR en la escala de nanolitros de la IFC Fluidigm dinámica ArrayTM

The broad involvement of miRNAs in critical processes underlying development, tissue homoeostasis and disease has led to a surging interest among the ...

Investigación

Bioingeniería

A Complete Pipeline for Isolating and Sequencing MicroRNAs, and Analyzing Them Using Open Source Tools

Half of all human transcripts are thought to be regulated by microRNAs. Therefore, quantifying microRNA expression can reveal underlying mechanisms in disease states and provide therapeutic targets and biomarkers. Here, we detail how to accurately quantify microRNAs. Briefly, this method describes isolating microRNAs, ligating them to adaptors suitable for high-throughput sequencing, amplifying the final products, and preparing a sample library. Then, we explain how to align the obtained sequencing reads to microRNA hairpins, and quantify, normalize, and calculate their differential expression. Versatile and robust, this combined experimental workflow and bioinformatic analysis enables users to begin with tissue extraction and finish with microRNA quantification.

Here, we describe a step-by-step strategy for isolating small RNAs, enriching for microRNAs, and preparing samples for high-throughput sequencing. We then describe how to process sequence reads and align them to microRNAs, using open source tools.

Una tubería completa para aislar y secuenciar microRNAs, y analizarlos mediante herramientas de código abierto

Half of all human transcripts are thought to be regulated by microRNAs. Therefore, quantifying microRNA expression can reveal underlying mechanisms in ...

Genética

Improving Small RNA-seq: Less Bias and Better Detection of 2'-O-Methyl RNAs

The study of small RNAs (sRNAs) by next-generation sequencing (NGS) is challenged by bias issues during library preparation. Several types of sRNA such as plant microRNAs (miRNAs) carry a 2&#39;-O-methyl (2&#39;-OMe) modification at their 3&#39;&#160;terminal nucleotide. This modification adds another difficulty as it inhibits 3&#39;&#160;adapter ligation. We previously demonstrated that modified versions of the &#39;TruSeq (TS)&#39;&#160;protocol have less bias and an improved detection of 2&#39;-OMe RNAs. Here we describe in detail protocol &#39;TS5&#39;, which showed the best overall performance. TS5 can be followed either using homemade reagents or reagents from the TS kit, with equal performance.

We present a detailed small RNA library reparation protocol with less bias than standard methods and an increased sensitivity for 2&#39;-O-methyl RNAs. This protocol can be followed using homemade reagents to save cost or using kits for convenience.

Mejora de ARN pequeño-seq: Menos sesgo y mejor detección de 2'-O-Metil RNAs

The study of small RNAs (sRNAs) by next-generation sequencing (NGS) is challenged by bias issues during library preparation. Several types of sRNA such as ...

Identification of RNAs Engaged in Direct RNA-RNA Interaction with a Long Non-Coding RNA

The growing role attributed nowadays to long non-coding RNAs (lncRNA) in physiology and pathophysiology makes it crucial to characterize their interactome by identifying their molecular partners, DNA, proteins and/or RNAs. The latter can interact with lncRNA through networks involving proteins, but they can also be engaged in direct RNA/RNA interactions. We, therefore, developed an easy-to-use RNA pull-down procedure that allowed identification of RNAs engaged in direct RNA/RNA interaction with a lncRNA using psoralen, a molecule that cross-links only RNA/RNA interactions. Bioinformatics modeling of the lncRNA secondary structure allowed the selection of several specific antisense DNA oligonucleotide probes with a strong affinity for regions displaying a low probability of internal base pairing. Since the specific probes that were designed targeted accessible regions throughout the length of the lncRNA, the RNA-interaction zones could be delineated in the sequence of the lncRNA. When coupled with a high throughput RNA sequencing, this protocol can be used for the whole direct RNA interactome studies of a lncRNA of interest.

<meta charset="utf8"></head><body>Identificación de ARN que participan en la interacción directa ARN-ARN con un ARN largo no codificante

An easy-to-use RNA pull-down protocol is designed for the identification of RNAs engaged in direct RNA/RNA interaction with a long non-coding RNA. The protocol uses psoralen as a fixative to cross-link only RNA/RNA interactions and provides the whole direct RNA interactome of a long non-coding RNA when coupled with RNA sequencing.

Identificación de ARN que participan en la interacción directa ARN-ARN con un ARN largo no codificante

The growing role attributed nowadays to long non-coding RNAs (lncRNA) in physiology and pathophysiology makes it crucial to characterize their interactome ...

RNA Blot Analysis for the Detection and Quantification of Plant MicroRNAs

MicroRNAs (miRNAs) are a class of endogenously expressed non-coding, ~21 nt small RNAs involved in the regulation of gene expression in both plants and animals. Most miRNAs act as negative switches of gene expression targeting key genes. In plants, primary miRNAs (pri-miRNAs) transcripts are generated by RNA polymerase II, and they form varying lengths of stable stem-loop structures called pre-miRNAs. An endonuclease, Dicer-like1, processes the pre-miRNAs into miRNA-miRNA* duplexes. One of the strands from miRNA-miRNA* duplex is selected and loaded onto Argonaute 1 protein or its homologs to mediate the cleavage of target mRNAs. Although miRNAs are key signaling molecules, their detection is often carried out by less than optimal PCR-based methods instead of a sensitive northern blot analysis. We describe a simple, reliable, and extremely sensitive northern method that is ideal for the quantification of miRNA levels with very high sensitivity, literally from any plant tissue. Additionally, this method can be used to confirm the size, stability and the abundance of miRNAs and their precursors.

This method demonstrates use of the northern hybridization technique to detect miRNAs from total RNA extract.

Análisis de manchas de ARN para la detección y cuantificación de microARN de plantas

MicroRNAs (miRNAs) are a class of endogenously expressed non-coding, ~21 nt small RNAs involved in the regulation of gene expression in both plants and ...

Bioquímica

Análisis de la dinámica del ARNt mediante AQRNA-seq

AQRNA-seq for Quantifying Small RNAs

AQRNA-seq provides a direct linear relationship between sequencing read counts and small RNA copy numbers in a biological sample, thus enabling accurate quantification of the pool of small RNAs. The AQRNA-seq library preparation procedure described here involves the use of custom-designed sequencing linkers and a step for reducing methylation RNA modifications that block reverse transcription processivity, which results in an increased yield of full-length cDNAs. In addition, a detailed implementation of the accompanying bioinformatics pipeline is presented. This demonstration of AQRNA-seq was conducted through a quantitative analysis of the 45 tRNAs in Mycobacterium bovis BCG harvested on 5 selected days across a 20-day time course of nutrient deprivation and 6 days of resuscitation. Ongoing efforts to improve the efficiency and rigor of AQRNA-seq will also be discussed here. This includes exploring methods to obviate gel purification for mitigating primer dimer issues after PCR amplification and to increase the proportion of full-length reads to enable more accurate read mapping. Future enhancements to AQRNA-seq will be focused on facilitating automation and high-throughput implementation of this technology for quantifying all small RNA species in cell and tissue samples from diverse organisms.

Autor destacado: El papel de AQRNA-seq en el mapeo de ARN pequeños y el desentrañamiento de los mecanismos de traducción de proteínas

Absolute quantification RNA sequencing (AQRNA-seq) is a technology developed to quantify the landscape of all small RNAs in biological mixtures. Here, both the library preparation and data processing steps of AQRNA-seq are demonstrated, quantifying changes in the transfer RNA (tRNA) pool in Mycobacterium bovis BCG during starvation-induced dormancy.

AQRNA-seq para cuantificar ARNs pequeños

AQRNA-seq provides a direct linear relationship between sequencing read counts and small RNA copy numbers in a biological sample, thus enabling accurate ...

A Rapid High-throughput Method for Mapping Ribonucleoproteins (RNPs) on Human pre-mRNA

Sequencing RNAs that co-immunoprecipitate (co-IP) with RNA binding proteins has increased our understanding of splicing by demonstrating that binding location often influences function of a splicing factor.  However, as with any sampling strategy the chance of identifying an RNA bound to a splicing factor is proportional to its cellular abundance.  We have developed a novel in vitro approach for surveying binding specificity on otherwise transient pre-mRNA. This approach utilizes a specifically designed oligonucleotide pool that tiles across introns, exons, splice junctions, or other pre-mRNA.  The pool is subjected to some kind of molecular selection. Here, we demonstrate the method by separating the oligonucleotide into a bound and unbound fraction and utilize a two color array strategy to record the enrichment of each oligonucleotide in the bound fraction. The array data generates high-resolution maps with the ability to identify sequence-specific and structural determinates of ribonucleoprotein (RNP) binding on pre-mRNA.  A unique advantage to this method is its ability to avoid the sampling bias towards mRNA associated with current IP and SELEX techniques, as the pool is specifically designed and synthesized from pre-mRNA sequence. The flexibility of the oligonucleotide pool is another advantage since the experimenter chooses which regions to study and tile across, tailoring the pool to their individual needs.  Using this technique, one can assay the effects of polymorphisms or mutations on binding on a large scale or clone the library into a functional splicing reporter and identify oligonucleotides that are enriched in the included fraction.  This novel in vitro high-resolution mapping scheme provides a unique way to study RNP interactions with transient pre-mRNA species, whose low abundance makes them difficult to study with current in vivo techniques.  



A Rapid High-throughput Method for Mapping Ribonucleoproteins RNPs on Human pre-mRNA

Due to the transient nature of pre-mRNA, it can be difficult to isolate and study in vivo. Here, we present a novel in vitro approach to investigate RNA-protein interactions using a synthetic oligo pool that tiles across selected regions of pre-mRNA.

Un rápido de alto rendimiento para el método de asignación de Ribonucleoproteínas (RNP) de Derechos Humanos pre-mRNA

Sequencing RNAs that co-immunoprecipitate (co-IP) with RNA binding proteins has increased our understanding of splicing by demonstrating that binding ...

Ligadura Altamente Eficiente de los Pequeños ARN moléculas de microARN cuantificación mediante secuenciación de alto rendimiento

Resumen

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Perfiles de microARN de alto rendimiento: Multiplex Optimizado QRT-PCR en la escala de nanolitros de la IFC Fluidigm dinámica ArrayTM

Una tubería completa para aislar y secuenciar microRNAs, y analizarlos mediante herramientas de código abierto

Mejora de ARN pequeño-seq: Menos sesgo y mejor detección de 2'-O-Metil RNAs

Identificación de ARN que participan en la interacción directa ARN-ARN con un ARN largo no codificante

Identificación de ARN que participan en la interacción directa ARN-ARN con un ARN largo no codificante

Análisis de manchas de ARN para la detección y cuantificación de microARN de plantas

AQRNA-seq para cuantificar ARNs pequeños

AQRNA-seq para cuantificar ARNs pequeños

AQRNA-seq para cuantificar ARNs pequeños

Un rápido de alto rendimiento para el método de asignación de Ribonucleoproteínas (RNP) de Derechos Humanos pre-mRNA