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Nous avons développé un test de rapporteur de biogenèse de microARN intronique à utiliser in vitro dans des cellules avec quatre plasmides : un avec un miARN intronique, un avec la cible, un pour surexprimer une protéine régulatrice et un pour Renilla luciférase. Le miARN a été traité et a pu contrôler l’expression de la luciférase en se liant à la séquence cible.
Les microARN (miARN) sont des molécules d’ARN courtes qui sont répandues chez les eucaryotes. La plupart des miARN sont transcrits à partir d’introns, et leur maturation implique différentes protéines de liaison à l’ARN dans le noyau. Les miARN matures interviennent fréquemment dans le silençage génique, ce qui est devenu un outil important pour comprendre les événements post-transcriptionnels. En outre, il peut être exploré comme une méthodologie prometteuse pour les thérapies géniques. Cependant, il existe actuellement un manque de méthodes directes pour évaluer l’expression des miARN dans les cultures de cellules de mammifères. Ici, nous décrivons une méthode efficace et simple qui aide à déterminer la biogenèse et la maturation des miARN en confirmant son interaction avec les séquences cibles. En outre, ce système permet de séparer la maturation exogène du miARN de son activité endogène à l’aide d’un promoteur inductible par la doxycycline capable de contrôler la transcription primaire des miARN (pri-miARN) avec une efficacité élevée et un faible coût. Cet outil permet également la modulation avec des protéines de liaison à l’ARN dans un plasmide séparé. En plus de son utilisation avec une variété de miARN différents et leurs cibles respectives, il peut être adapté à différentes lignées cellulaires, à condition que celles-ci se prêtent à la transfection.
L’épissage précurseur de l’ARNm est un processus important pour la régulation de l’expression génique chez les eucaryotes1. L’élimination des introns et l’union des exons dans l’ARN mature sont catalysées par le spliceosome, un complexe ribonucléoprotéique de 2 mégadaltons composé de 5 ARNn (U1, U2, U4, U5 et U6) ainsi que de plus de 100 protéines 2,3. La réaction d’épissage se produit co-transcriptionnellement, et le splicéosome est assemblé à chaque nouvel intron guidé par la reconnaissance des sites d’épissage conservés aux limites exon-intron et à l’intérieur de l’intron4. Différents introns peuvent avoir des taux d’épissage différents malgré la conservation remarquable du complexe spliceosome et de ses composants. En plus des différences dans la conservation du site d’épissage, les séquences régulatrices réparties sur les introns et les exons peuvent guider les protéines de liaison à l’ARN (RBP) et stimuler ou réprimer l’épissage 5,6. HuR est un RBP omniprésent et est un facteur important pour contrôler la stabilité de l’ARNm7. Les résultats antérieurs de notre groupe ont montré que HuR peut se lier aux introns contenant des miARN, ce qui indique que cette protéine pourrait être un facteur important pour faciliter le traitement et la maturation des miARN, conduisant également à la génération d’isoformes d’épissage alternatives 6,8,9.
De nombreux microARN (miARN) sont codés à partir de séquences introniques. Alors que certains font partie de l’intron, d’autres sont connus sous le nom de « mirtrons » et sont formés par l’intron entier10,11. Les miARN sont de courts ARN non codants, allant de 18 à 24 nucléotides de longueur12. Leur séquence mature montre une complémentarité partielle ou totale avec les séquences cibles dans les ARNm, affectant ainsi les taux de translation et/ou de désintégration de l’ARNm. Les combinaisons de miARN et de cibles conduisent la cellule à des résultats différents. Plusieurs miARN peuvent conduire les cellules à des phénotypes pro- ou anti-tumoraux13. Les miARN oncogènes ciblent généralement les ARNm qui déclenchent une caractéristique suppressive, entraînant une augmentation de la prolifération, de la migration et de l’invasioncellulaires 14. D’autre part, les miARN suppresseurs de tumeurs pourraient cibler les ARNm oncogènes ou les ARNm liés à une prolifération cellulaire accrue.
Le traitement et la maturation des miARN dépendent également de leur origine. La plupart des miARN introniques sont traités avec la participation du microprocesseur, formé par la ribonucléase Drosha et les cofacteurs protéiques12. Les mirtrons sont traités avec l’activité du spliceosome indépendamment de Drosha15. Compte tenu de la fréquence élevée des miARN trouvés dans les introns, nous avons émis l’hypothèse que les protéines de liaison à l’ARN impliquées dans l’épissage pourraient également faciliter le traitement et la maturation de ces miARN. Notamment, le RBP hnRNP A2/B1 a déjà été associé au microprocesseur et à la biogenèsemiARN 16.
Nous avons déjà signalé que plusieurs protéines de liaison à l’ARN, telles que hnRNP et HuR, sont associées aux miARN introniques par spectrométriede masse 17. L’association de HuR (ELAVL1) avec les miARN de l’amas intronique miR-17-92 a été confirmée par immunoprécipitation et analyse in silico 9. miR-17-92 est un amas de miARN introniques composé de six miARN avec une expression accrue dans différents cancers18,19. Ce groupe est également connu sous le nom de « oncomiR-1 » et est composé de miR-17, miR-18 a, miR-19 a, miR-20, miR-19 b et miR-92 a. miR-19 a et miR-19b sont parmi les miARN les plus oncogènes de ce groupe 19. L’expression accrue de HuR stimule la synthèse miR-19a et miR-19b 9. Étant donné que les régions introniques flanquant ce groupe sont associées à HuR, nous avons développé une méthode pour déterminer si cette protéine pouvait réguler l’expression et la maturation de miR-19a et miR-19b. Une prédiction importante de notre hypothèse était que, en tant que protéine régulatrice, HuR pourrait faciliter la biogenèse des miARN, conduisant à des altérations phénotypiques. Une possibilité était que les miARN étaient traités par la stimulation de HuR mais ne seraient pas matures et fonctionnels et, par conséquent, les effets de la protéine n’auraient pas d’impact direct sur le phénotype. Par conséquent, nous avons développé un test de rapporteur d’épissage pour déterminer si une RBP telle que HuR pouvait affecter la biogenèse et la maturation d’un miARN intronique. En confirmant le traitement et la maturation des miARN, notre test montre l’interaction avec la séquence cible et la génération d’un miARN mature et fonctionnel. Dans notre essai, nous couplons l’expression d’un groupe de miARN intronique avec un plasmide luciférase pour vérifier la liaison à la cible du miARN dans les cellules en culture.
Une vue d’ensemble du protocole décrit ici est illustrée à la figure 1.
1. Construction plasmidique
2. Culture cellulaire
NOTE: La lignée cellulaire HeLa-Cre était un cadeau du Dr E. Makeyev21, et la cellule papillaire du cancer de la thyroïde (BCPAP) a été aimablement fournie par le Dr Massimo Santoro (Université « Federico II », Naples, Italie). La cellule HeLa, la cellule papillaire du cancer de la thyroïde (BCPAP) et HEK-293T ont été utilisées pour surexprimer HuR.
3. Surexpression de HuR
4. Isolement total de l’ARN
5. Détermination de la concentration et de la qualité de l’ARN total
6. Transcription inverse
7. PCR quantitative
8. Le test rapporteur
Notre hypothèse initiale était que HuR pourrait faciliter la biogenèse intronique des miARN en se liant à sa séquence pré-miARN. Ainsi, la connexion de l’expression de HuR et de la biogenèse des amas miR-17-92 pourrait indiquer un nouveau mécanisme régissant la maturation de ces miARN. La surexpression de HuR lors de la transfection de pFLAG-HuR a été confirmée dans trois lignées cellulaires différentes : HeLa, BCPAP et HEK-293T (Figure 2). Comme témoins, des cellul...
L’épissage pré-ARNm est un processus important pour la régulation de l’expression génique, et son contrôle peut déclencher de forts effets sur les modifications phénotypiques cellulaires22,23. Plus de 70% des miARN sont transcrits à partir d’introns chez l’homme, et nous avons émis l’hypothèse que leur traitement et leur maturation pourraient être facilités par l’épissage des protéines régulatrices24,25
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts.
Les auteurs remercient E. Makeyev (Nanyang Technological University, Singapour) pour les cellules HeLa-Cre et les plasmides pRD-RIPE et pCAGGS-Cre. Nous remercions Edna Kimura, Carolina Purcell Goes, Gisela Ramos, Lucia Rossetti Lopes et Anselmo Moriscot pour leur soutien.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Recombinant DNA | |||
pCAGGS-Cre (Cre- encoding plasmid) | A kind gift from E. Makeyev from Khandelia et al., 2011 | ||
pFLAG-HuR | Generated during this work | ||
pmiRGLO-RAP-IB | Generated during this work | ||
pmiRGLO-scrambled | Generated during this work | ||
pRD-miR-17-92 | Generated during this work | ||
pRD-RIPE-donor | A kind gift from E. Makeyev from Khandelia et al., 2011 | ||
pTK-Renilla | Promega | E2241 | |
Antibodies | |||
anti-B-actin | Sigma Aldrich | A5316 | |
anti-HuR | Cell Signaling | mAb 12582 | |
IRDye 680CW Goat anti-mouse IgG | Li-Cor Biosciences | 926-68070 | |
IRDye 800CW Goat anti-rabbit IgG | Li-Cor Biosciences | 929-70020 | |
Experimental Models: Cell Lines | |||
HeLa-Cre | A kind gift from E. Makeyev from Khandelia et al., 2011 | ||
HeLa-Cre miR17-92 | Generated during this work | ||
HeLa-Cre miR17-92-HuR | Generated during this work | ||
HeLa-Cre miR17-92-HuR-luc | Generated during this work | ||
HeLa-Cre miR17-92-luc | Generated during this work | ||
HeLa-Cre miR17-92-scrambled | Generated during this work | ||
Chemicals and Peptides | |||
DMEM/high-glucose | Thermo Fisher Scientific | 12800-017 | |
Doxycycline | BioBasic | MB719150 | |
Dual-Glo Luciferase Assay System | Promega | E2940 | |
EcoRI | Thermo Fisher Scientific | ER0271 | |
EcoRV | Thermo Fisher Scientific | ER0301 | |
Geneticin | Thermo Fisher Scientific | E859-EG | |
L-glutamine | Life Technologies | ||
Opti-MEM I | Life Technologies | 31985-070 | |
pFLAG-CMV™-3 Expression Vector | Sigma Aldrich | E6783 | |
pGEM-T | Promega | A3600 | |
Platinum Taq DNA polymerase | Thermo Fisher Scientific | 10966-030 | |
pmiR-GLO | Promega | E1330 | |
Puromycin | Sigma Aldrich | P8833 | |
RNAse OUT | Thermo Fisher Scientific | 752899 | |
SuperScript IV kit | Thermo Fisher Scientific | 18091050 | |
Trizol-LS reagent | Thermo Fisher | 10296-028 | |
trypsin/EDTA 10X | Life Technologies | 15400-054 | |
XbaI | Thermo Fisher Scientific | 10131035 | |
XhoI | Promega | R616A | |
Oligonucleotides | |||
forward RAP-1B pmiRGLO | Exxtend | TCGAGTAGCGGCCGCTAGTAAG CTACTATATCAGTTTGCACAT | |
reverse RAP-1B pmiRGLO | Exxtend | CTAGATGTGCAAACTGATATAGT AGCTTACTAGCGGCCGCTAC | |
forward scrambled pmiRGLO | Exxtend | TCGAGTAGCGGCCGCTAGTAA GCTACTATATCAGGGGTAAAAT | |
reverse scrambled pmiRGLO | Exxtend | CTAGATTTTACCCCTGATATAGT AGCTTACTAGCGGCCGCTAC | |
forward HuR pFLAG | Exxtend | GCCGCGAATTCAATGTCTAAT GGTTATGAAGAC | |
reverse HuR pFLAG | Exxtend | GCGCTGATATCGTTATTTGTG GGACTTGTTGG | |
forward pre-miR-1792 pRD-RIPE | Exxtend | ATCCTCGAGAATTCCCATTAG GGATTATGCTGAG | |
reverse pre-miR-1792 pRD-RIPE | Exxtend | ACTAAGCTTGATATCATCTTG TACATTTAACAGTG | |
forward snRNA U6 (RNU6B) | Exxtend | CTCGCTTCGGCAGCACATATAC | |
reverse snRNA U6 (RNU6B) | Exxtend | GGAACGCTTCACGAATTTGCGTG | |
forward B-Actin qPCR | Exxtend | ACCTTCTACAATGAGCTGCG | |
reverse B-Actin qPCR | Exxtend | CCTGGATAGCAACGTACATGG | |
forward HuR qPCR | Exxtend | ATCCTCTGGCAGATGTTTGG | |
reverse HuR qPCR | Exxtend | CATCGCGGCTTCTTCATAGT | |
forward pre-miR-1792 qPCR | Exxtend | GTGCTCGAGACGAATTCGTCA GAATAATGTCAAAGTG | |
reverse pre-miR-1792 qPCR | Exxtend | TCCAAGCTTAAGATATCCCAAAC TCAACAGGCCG | |
Software and Algorithms | |||
Prism 8 for Mac OS X | Graphpad | https://www.graphpad.com | |
ImageJ | National Institutes of Health | http://imagej.nih.gov/ij |
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