Method Article
ציוץ הוא טכניקה חדשנית ומהירה למפות אתרי הקישור הגנומי של RNAs noncoding ארוכות (lncRNAs). השיטה מנצלת את הייחודיות של תחושת אנטי oligonucleotides ריצוף כדי לאפשר ספירה של lncRNA הנכנס אתרים הגנומי.
RNAs noncoding ארוכים הם וסתים מרכזיים של הכרומטין מדינות תהליכים ביולוגיים חשובים כגון פיצוי המינון, החתמה, ועל ביטוי גנים התפתחותיים 1,2,3,4,5,6,7. התגלית האחרונה של אלפי lncRNAs בשיתוף עם ספציפיים שינוי מתחמי הכרומטין, כגון קומפלקס מדכא Polycomb 2 (PRC2) כי מתווך היסטון H3 ליזין 27 trimethylation (H3K27me3), מציע תפקידים רחבים עבור lncRNAs רבים בניהול מדינות הכרומטין של הגן הספציפי אופנה 8,9. בעוד כמה lncRNAs נחשבים לעבוד בחבר העמים על גנים סמוכים, lncRNAs אחרים לעבוד טרנס להסדיר גנים הממוקמים רחוק. למשל, תסיסנית lncRNAs roX1 ו roX2 לאגד באזורים רבים על כרומוזום X של תאים זכריים, הם קריטיים עבור פיצוי במינון 10,11. עם זאת, המיקומים המדויקים של אתרי הקישור שלהם אינם ידועים ברזולוציה גבוהה. באופן דומה, אדם lncRNA HOTAIR יכול להשפיע PRC2 תפוסה על Hundreds של גנים בגנום כולו 3,12,13, אבל איך הספציפיות מושגת אינו ברור. LncRNAs יכול גם לשמש פיגומים מודולריים לגייס את הרכבה של קומפלקסים חלבונים רבים. קלאסי חוצה משחק RNA הפיגום הוא RNA TERC המשמש תבנית ואת הפיגום על telomerase מורכב 14; HOTAIR יכול גם לשמש פיגום עבור PRC2 ו demethylase H3K4 מורכב 13.
מחקרים קודמים מיפוי תפוסה RNA על הכרומטין חשפו תובנות משמעותיות 15,16, אבל רק לוקוס גן יחיד בכל פעם. האתרים התפוסה של רוב lncRNAs אינם ידועים, וכן את התפקידים של lncRNAs בוויסות הכרומטין היה להסיק בעיקר את ההשפעות העקיפות של ההפרעות lncRNA. כשם immunoprecipitation הכרומטין ואחריו microarray או רצף עמוק (שבב שבב או שבב seq, בהתאמה) השתפר מאוד את הבנתנו-DNA חלבון אינטראקציות בקנה מידה גנומי, הנה אנחנו להמחיש recenפורסם tly האסטרטגיה למפות רב תפוסה RNA הגנום כולו ברזולוציה גבוהה 17. , שיטה זו בידוד הכרומטין על ידי טיהור RNA (ציוץ) (איור 1), מבוסס על לכידת הזיקה של יעד lncRNA: מורכב הכרומטין על ידי ריצוף antisense-oligos, אשר לאחר מכן יוצרת מפה של אתרי הקישור הגנומי ברזולוציה של מאות בסיסים שונים עם רגישות גבוה ונמוך רקע. ציוץ הוא ישים lncRNAs רבים בגלל העיצוב של זיקה הבדיקות, הוא פשוט נתן את רצף הרנ"א ואינה דורשת ידע על מבנה של RNA או תחומים פונקציונליים.
1. החללית עיצוב
נגד חוש עיצוב ריצוף ה-DNA בדיקות לאחזור סלקטיבית של RNA המטרה על ידי ציוץ.
2. קציר תאים
איסוף תאים שישמשו לניסוי ציוץ.
3. חוצה קישור תאים איסוף Cell גלולה
Crosslink אספו תאים עם glutaraldehyde לשמר RNA-הכרומטין אינטראקציות ולהכין תא גלולה.
4. תא תמוגה
Lyse תאים crosslinked להכין lysate התא.
5. Sonication
ה-DNA על ידי גזירה sonicating lysates סלולריים crosslinked.
6. ציוץ
להכליא בדיקות דנ"א biotinylated ל RNA ולבודד הכרומטין מאוגד.
7. בידוד RNA
לחלץ חלק מ-RNA דגימות ציוץ כדי לכמת ידי qRT-PCR.
8. בידוד ה-DNA
לחלץ חלק דגימות דנ"א כדי לזהות ציוץ ידי רצף או לכמת ידי QPCR.
10. נציג תוצאות
איור 1 מתאר את זרימת העבודה ציוץ. הניסוי המוצלח בדרך כלל ציוץ מעשיר RNA היעד באופן משמעותי על שאינם ספציפיים RNAs. תרשים 2 מציג העשרת telomerase RNA אנושי (TERC) מתאי הלה על GAPDH,-RNA סלולריים בשפע המשמשת בקרת שלילית. רוב RNAs TERC (~ 88%) הנמצאים בתא נשלפו על ידי ביצוע ציוץ, ואילו רק 0.46% מכלל GAPDH RNA אוחזר, הוכחת גורם העשרה של פי 200 ~. בדיקות ספציפי כגון בדיקות מיקוד LacZ RNA, אשר לא באה לידי ביטוי בתאי יונקים (איור 2), יכול לשמש בקרות שליליות נוספות.
אזורי דנ"א צפויות לאגד lncRNA היעד מועשרים בדרך כלל על פני אזורים שליליות כאשר נמדד על ידי QPCR. איור 3 מציג אימות QPCR ארבעה HOTAIR הנכנס האתרים העיקריים fibroblasts העורלה האדם שקבענו על ידי ביצוע ציוץ-SEQ בתור אותו התא, בעוד TERC ו GAPDH DNA אתרים SErve כאזורים שליטה שליליות. גם "אפילו" ו החללית "מוזר" קובע העשרה דומה הניב של HOTAIR הנכנס אתרים הצפויים על פני אזורים שליליים, סימן ההיכר של lncRNA מחייבים אתרי אמיתיים.
תפוקה גבוהה של רצף ה-DNA ציוץ מועשר מניב המפה העולמית של lncRNA מחייבים אתרים. LncRNA תסיסנית roX2 ידועה אינטראקציה עם כרומוזום ה-X באופן נדרש פיצוי המינון. איור 4 מראה roX2 פרופיל מחייב על קטע של כרומוזום X. שניהם "ואפילו" ואת "מוזר" דגימות כבר רצף ורעשים הייחודיים שלהם נמחקו לייצר מסלול של אותות חופפים. כל "הפסגה" כאן מציין אתר חזק של roX2 מחייב. מסלול מלא רשימת roX2 גני מטרה תוארו צ et al. 2011 17.
1. תרשים זרימה תרשים של proce ציוץדורה. הכרומטין הוא crosslinked כדי lncRNA: adducts חלבון in vivo בדיקות ריצוף Biotinylated הם הכלאה למקד lncRNA, ואת מתחמי הכרומטין הם מטוהרים באמצעות חרוזים streptavidin מגנטיים, ואחריו שוטף מחמירים.. אנחנו elute DNA lncRNA כבול או חלבונים עם קוקטייל של Rnase וה 'רצף המשוערת lncRNA מחייב הוא schematized בכתום. פורסם בעבר צ'ו et al. 2011. 17
2. איור ציוץ מעשירה עבור האדם TERC RNA. TERC-asDNA בדיקות לאחזר ~ 88% הסלולר TERC רנ"א GAPDH לגילוי. LacZ-asDNA בדיקות משמשים בקרות שליליות ולאחזר לא על RNAs. ממוצע + SD מוצגים. פורסם בעבר צ'ו et al. 2011. 17
איור 3. HOTAIR ציוץ-QPCR ב האדם העיקריfibroblasts אסקין. NFKBIA, HOXD3-4, SERINC5 ו ABCA2 הם אזורים כי אינטראקציה עם HOTAIR. TERC ו GAPDH שימש בקרות שליליות. ממוצע + SD מוצגים. פורסם בעבר צ'ו et al. 2011. 17
איור 4. ציוץ-SEQ נתונים של roX2 RNA בתאים Sl2 תסיסנית. "אפילו" ו "מוזר" היו רצף בנפרד; הנתונים שלהם משקפים רק במיזוג פסגות הנפוצות הן. המסלול מוצג הממוזג. פורסם בעבר צ'ו et al. 2011. 17
כאן תיארנו ציוץ-seq, שיטת מיפוי באתרים ב vivo lncRNA מחייב הגנום כולו. הפרמטרים העיקריים להצלחה הם בריכות מפוצלים של ריצוף בדיקות oligonucleotide ו crosslinking glutaraldehyde. העיצוב של זיקה הבדיקות, הוא פשוט נתן את רצף הרנ"א ואינה דורשת ידע מוקדם על מבנה של RNA או תחומים פונקציונליים. ההצלחה שלנו עם roX2, TERC, ו HOTAIR - שלושה RNAs שונות למדי בשני המינים - מצביע על כך ציוץ-seq היא להכליל צפוי lncRNAs רבים. כמו עם כל הניסויים, פקדי טיפול ונכון נדרשים לפרש את התוצאות. LncRNA שונים עשויים לדרוש טיטרציה של התנאים, ושינוי מושכל של תנאים, כגון מבחר של בדיקות קרבה או crosslinkers שונים, עשוי להדגיש היבטים שונים של RNA-הכרומטין אינטראקציות. כמו SEQ-Chip, לא כל האירועים המחייבים הינם פונקציונלי בהכרח, ועל מחקרים נוספים נדרשים כדי לברר את ההשלכות הביולוגיות של RNA Occupancy על הכרומטין. עם זאת, אנו צופים יישומים מעניינים של טכנולוגיה זו עבור חוקרים של הכרומטין הקשורים lncRNAs אחרים, אשר כעת מספר אלפי 8,9. בדיוק כמו שבב ואילך פתחה את הדלת הגנום כולו החקירות של אינטראקציות חלבון דנ"א, ציוץ-seq מחקרים של "RNA interactome" עשוי לחשוף אפיקים חדשים רבים של הביולוגיה.
ס צ 'ו ח.י. צ'אנג נקראים כמו ממציאים על יישום פטנט על שיטה זו.
אנו מודים ט האנג, MC. צאי, א 'מנור, א' סגל, מ 'קארודה, ט Swigut, ואני Shestopalov לדיונים. נתמך על ידי הסוכנות למדע, טכנולוגיה ומחקר של סינגפור (CC), NIH R01-R01 ו-CA118750 HG004361 (HYC), וקליפורניה המכון לרפואה הרגנרציה (HYC). HYC הוא המדען הקריירה המוקדמת של הווארד יוז רפואי במכון.
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