Здесь мы опишем способ получения как одиночных и парных читать конца Illumina мРНК-Seq секвенирование библиотеки для экспрессии генов анализ, основанный на T7 усиления линейной РНК. Этот протокол предполагает только 10 нанограмм начала тотальной РНК и генерирует очень последовательным библиотек, представляющим весь транскриптов.
Всего секвенирования транскриптома по мРНК-Seq в настоящее время широко используется для выполнения глобальной экспрессии генов, мутации, аллель-специфическая экспрессия и других генома анализа. мРНК-Seq даже открывает ворота для анализа экспрессии генов не-последовательности геномов. мРНК-Seq обеспечивает высокую чувствительность, широкий динамический диапазон измерений и позволяет чисел стенограмму копию в образце. Генома анализатор Illumina это выполняет последовательность большого числа (> 10 7) относительно короткие последовательности операций чтения (<150 б.п.). "Парные конца" подход, при котором один длинный прочитанных последовательно на обоих концах, позволяет для отслеживания альтернативные переходы сращивания , вставки и удаления, и полезно для де сборку заново транскриптома.
Одной из главных задач, стоящих перед исследователями, является ограниченное количество исходного материала. Например, в экспериментах, где клетки собирают лазерной микро-диссекции, доступны с полной РНК май меры в нанограмм. Подготовка мРНК-Seq библиотеки из таких образцов были описаны 1, 2, но требует значительных ПЦР, которая может вносить систематическую ошибку. Другие РНК-Seq библиотеки строительства процедур с минимальным ПЦР были опубликованы 3, 4, но требуют мкг количества начальный суммарный вес РНК.
Здесь мы опишем протокол для Illumina Genome Analyzer II платформу для мРНК-Seq последовательности для подготовки библиотеки, что позволяет избежать значительных ПЦР-амплификации и требует всего 10 нанограмм от общего числа РНК. Хотя этот протокол был описан ранее и проверены одного конца последовательности 5, где было показано, для получения направленного библиотек, не внося значительный уклон усиления, то здесь мы проверить его в дальнейшем для использования в качестве парного конце протокола. Мы избирательно усиливать полиаденилированной РНК посланник начальный суммарный вес РНК с использованием T7 основан Eberwine линейный метод амплификации, придумал "Т7LA "(T7 линейного усиления). Усиливается поли-мРНК фрагментированы, обратной транскрипции и адаптер лигировали для получения окончательного библиотеки последовательности. Для обоих одно чтение и парных работает конца, последовательности отображаются на человека транскриптома 6 и нормированы так, что данные из нескольких работает, можно сравнить. Мы сообщаем измерения экспрессии генов в единицах стенограммы на миллион (TPM), который является превосходной мерой RPKM при сравнении образцов 7.
1. Изолировать общей РНК
2. Подготовка двухцепочечной кДНК
Выдержите в течение 2 часов при 16 ° С, затем добавляют 1 мкл T4 ДНК-полимеразы, и выдержать в течение дополнительных 10 минут при 16 ° С.
3. Amplify поли-мРНК в пробирке транскрипции
4. Фрагментация усиливается поли-мРНК
5. РНК очистки
6. синтеза кДНК
Первый синтез нить для одной библиотеки читать:
Инкубировать при температуре 70 ° С в течение 5 минут в амплификаторе, и быстрое охлаждение на льду. NotI Nonamer Primer (5'-TGAATTCGCGGCCGCTCAAGCAGAAGACGGCATACGAGCTCTTCCGATCT NNNNNNNNN -3 '). 5 'проксимальной последовательности сайта NotI ограничение в то время как до следующей последовательности случайных регион обратном дополнение адаптер последовательность В Illumina из Чип-Seq комплект.
Наденьте амплификаторе в течение 2 минут при 42 ° С, добавить 1 мкл Надстрочный транскриптазы III обратном, и инкубировать при температуре 42 ° С в течение 1 час.
* Вместо дЦТФ, 5-метил дЦТФ была использована в смеси дНТФ.
Первый синтез нити для парных конце библиотеки:
Инкубировать при температуре 65 ° С в течение 5 минут в амплификаторе, и быстрое охлаждение на льду.
Наденьте амплификаторе в течение 1 мин при 45 ° С, добавить 1 мкл Надстрочный транскриптазы III обратном, и инкубировать при 45 ° С в течение 1 часа.
Второй синтез нити (как для библиотек):
Смешайте трубки обращением, дать краткий спина и инкубировать при 16 ° С в течение 2 часов.
7. Purify кДНК
8. Конец ремонта
Для одиночных читать библиотеку:
(Используйте Illumina Чип-Seq образец приготовительный комплект)
Инкубируйте в термоциклер в течение 30 минут при 20 ° C.
Для парных конце библиотеки:
(Используйте Illumina парные конце образца приготовительный комплект)
Инкубируйте в термоциклер в течение 30 минут при 20 ° C.
9. кДНК очистки
10. Добавить '' баз до конца 3 'фрагментов ДНК
Для одиночных читать библиотеку:
Инкубировать 30 минут при 37 ° C.
Для парных конце библиотеки:
Инкубировать 30 минут при 37 ° C.
11. кДНК очистки
12. Адаптер лигирования
jove_step "> Для одиноких читать библиотеку:(Используйте Illumina Чип-Seq образец приготовительный комплект)
Инкубировать 15 минут при комнатной температуре. Адаптеры должны быть на льду талой и разводили 1:20.
Для парных конце библиотеки:
(Используйте Illumina парные конце образца приготовительный комплект)
Инкубировать 15 минут при 20 ° C. Адаптеры должны быть на льду талой и разводили 1:20.
13. Лигирование реакции очистки
Выполните пищеварения NotI, только за одну библиотеку читать
Выдержите в течение 2 часов в течение ночи при 37 ° С, и очистить реакции с помощью zymo колонке. Элюции с 6 мкл буфера EB последовал второй элюирования с 5 мкл EB.
14. Размер выбора / Гель очистки
Выполните следующие использованием 2% SYBR Безопасный E-гель от Invitrogen.
15. Элюции ДНК из геля
16. ПЦР
Для одиночных читать библиотеку:
(Используйте Illumina Чип-Seq образец приготовительный комплект)
Используйте следующие ПЦР протокола:
* Впервые комплект используется, развести PCR праймеры 1:2 с буфером EB.
Для парных конце библиотеки:
(Используйте Illumina парные конце образца приготовительный комплект)
Amplify, используя следующий ПЦР протокола:
* Впервые комплект используется, развести PCR праймеры 1:2 с буфером EB.
17. Библиотека очистки
18. Количественного библиотеки
19. Анализ данных
Bowtie 6 был использован для мА. П. читает набор RefSeq генов (NCBI Сборка 36,1). Одного конца читает (30 нуклеотидов) и пара конце читает (42 нуклеотидов) были нанесены на карту позволяет до 10 матчей гена множество, и позволяет до двух несоответствия в чтение. Стенограммы на миллион (TPM) значения были получены для измерения экспрессии генов использованием RSEM 7 (РНК-Seq ожиданием максимизации).
20. Представитель Результаты: Мы сделали T7LA библиотеках как одиночного, так и парные читать конца длится с 1 мкг, 100 мкг, 10 мкг, 1 мкг и 100 мкг, начиная общую РНК (рис. 1). Для оценки нашего протокола, мы сделали одно чтение и парных конце библиотек без T7 РНК усиление, начиная с 10 мкг общей РНК Эти управляющие библиотеки, называется "MinAmp", обладают минимальным усилением. Только усиление они проходят в 10 циклов ПЦР в конце протокола, чтобы перевязывать Illumina секвенирования адаптеры, шаг, общих для всех библиотек. Все РНК использовали были изолированы от H14эмбриональных стволовых клеток человека 8.
Сначала мы оценивали число генов, выявленных различными библиотеками (табл. 1 и дополнительного табл. 1). Для обоих одно чтение и парных библиотеки конца, 10 нг T7LA библиотеки определены почти столько же генов, как 10 библиотек MinAmp мкг, с TPM в 10 и более. В случае одной читать библиотек, 10 нг T7LA библиотеке определили 100% от 8500 генов, определенные 10 мкг неусиленных библиотеки. Для парных библиотеки конца, 10 нг T7LA библиотеке определили 86% генов, выявленных 10 мкг неусиленных библиотека (7961 из 9267 генов). Библиотеки из менее 10 нг не смогли определить, как много генов. Например, в одном протоколе читать, 1 нг библиотеки выявлены только ~ 50% генов, определенные библиотеки MinAmp 10 мкг, что заставило нас ограничить низкое количество общей РНК для использования с протоколом T7LA до 10 нг. Кроме того, картирование генов домашнего хозяйства, GAPDH (рис. 2) показывает, что все T7LA библиотеки сделали, по крайней мере 10ng начала РНК определили все экзонов, в том числе крайних 5 'экзонов. Сравнение 10 нг T7LA одно чтение и парных конце библиотеки с библиотеками MinAmp показывает высокую степень сходства (корреляции Спирмена, R = 0,90 и 0,95 соответственно, 3а, б). Мы также сравнили две односпальные читать и парных конце библиотек из 10 нг общей РНК и у них было очень высоким коэффициентом корреляции (R = 0,92), демонстрируя, что оба типа библиотек с использованием протокола T7LA производят очень похожи подпись экспрессии генов ( 3, в.). Таким образом, метод T7LA способна производить секвенирование библиотек, которые являются надежным и всеобъемлющим, как MinAmp библиотек, но с 1000 раз меньше исходного материала.
Рисунок 1 Схема парных и одиночных конца прочитать протокол библиотеки подготовки.
Рисунок 3 Соотношение гена выражения между различными библиотеками (Спирмена). A. С одной читать 10 нг T7LA и 10 мкг MinAmp библиотеки показывает, что обе эти библиотеки имеют очень похожий рисунок экспрессии генов (R = 0,90) B. Между парными конца 10 нг T7LA и 10 мкг MinAmp библиотеки показывает их сходство профилей экспрессии генов (R = 0,95). C. Соотношение гена бывшихвыражений от 10 нг парные конца и 10 нг одной читать библиотек показывают высокую степень сходства между этими библиотеками подготовленных методом T7LA (R = 0,92).
Рисунок 4 Определение эмбриональных стволовых клеток человека конкретных genes5 со всего одно чтение и парных библиотеки конца.
Библиотека | Типа ¯ | Сырье Кластеры | Кластеры% прохождение фильтра | % Приведение к геному | Оценить% Погрешность | Гены определены |
MinAmp 10ug | Одноместный читать | 225 602 + / - 4952 | 65,48 + / - 2,58 | 47,61 + / - 0,53 | 0,62 + / - 0,06 | 8500 |
1ug T7LA | Одноместный читать | 144 818 + / - 6513 | 82,21 + / - 6,45 | 48,09 + / - 0,27 | 0,42 + / - 0,03 | 8757 |
100ng T7LA | Одноместный читать | 27 385 + / - 1818 | 81,33 + / - 11.75 | 44,46 + / - 4,53 | 0,49 + / - 0,10 | 8709 |
10ng T7LA | Одноместный читать | 11 184 + / - 985 | 60,70 + / - 3,70 | 14,96 + / - 1,15 | 0.99 + / - 0,30 | 8589 |
1ng T7LA | Одноместный читать | 12 695 + / - 1365 | 53,27 + / - 16,76 | 4,08 + / - 0,79 | 2,25 + / - 1,56 | 4720 |
100pg T7LA | Одноместный читать | 10 390 + / - 1398 | 72,99 + / - 2,90 | 1,48 + / - 0,20 | 1,51 + / - 0,39 | 1121 |
MinAmp 10ug | Парные Конец R1 | 95 786 + / - 12937 | 90,77 + / - 2,79 | 58,50 + / - 0,95 | 0,94 + / - 0,38 | 9267 |
Парные Конец R2 | 95 786 + / - 12937 | 90,77 + / - 2,79 | 58,13 + / - 1,13 | 0.99 + / - 0.37 | ||
1ug T7LA | Парные Конец R1 | 297 669 + / - 10196 | 91,35 + / - 0,36 | 46,89 + / - 0,14 | 0,47 + / - 0,01 | 7334 |
Парные Конец R2 | 297 669 + / - 10196 | 91,35 + / - 0,36 | 45,52 + / - 0,12 | 0,51 + / - 0,01 | ||
100ng T7LA | Парные Конец R1 | 205 602 + / - 9932 | 90,53 + / - 0,76 | 63,44 + / - 1,00 | 0,48 + / - 0,02 | 8011 |
Парные Конец R2 | 205 602 + / - 9932 | 90,53 + / - 0,76 | 61,80 + / - 8,09 | 0,60+ / - 0,36 | ||
10ng T7LA | Парные Конец R1 | 214 622 + / - 11155 | 89,98 + / - 1,13 | 56,32 + / - 1,94 | 0,80 + / - 0,26 | 7961 |
Парные Конец R2 | 214 622 + / - 11155 | 89,98 + / - 1,13 | 46,41 + / - 18,39 | 2,48 + / - 2,68 | ; | |
1ng T7LA | Парные Конец R1 | 144 951 + / - 19841 | 90,54 + / - 1,19 | 3,91 + / - 0,16 | 8,71 + / - 0,86 | 8124 |
Парные Конец R2 | 144 951 + / - 19841 | 90,54 + / - 1,19 | 3,27 + / - 1,21 | 9,11 + / - 3,52 | ||
100pg T7LA | Парные Конец R1 | 187 600 + / - 11759 | 89,52 + / - 1,11 | 1,78 + / - 0,05 | 13,42 + / - 0,50 | 6623 |
Парные Конец R2 | 187 600 + / - 11759 | 89,52 + / - 1,11 | 1,99 + / - 0,23 | 15,29 + / - 0,96 |
° R1 и R2 прямой и обратной последовательностей теги
* ≥ 10 TPM
Таблица 1. Информация о номера кластеров, гены определены, уровень ошибок, процент выравнивания одной читать и парных библиотеки конца.
Дополнительная Таблица 1. Список всех генов и их значения TPM для всех образцов, один читал и парных конца.
Действующие протоколы для изготовления парных библиотеки конца требует от 1 до 9 мкг до 2,5 мкг 10, начиная от общего количество РНК. Здесь мы представляем наш линейного усиления T7 основе (T7LA) для подготовки как одиночного, так и парные читать конца Illumina секвенирование библиотек и показать, что этот метод позволяет получать библиотек на уровне 10 нг общей РНК, производя данных, сравнимую с минимально усиливается (MinAmp) библиотеки из 1000 раз больше исходного материала (10 мкг общей РНК). 10 нг библиотеки не только выявить подобный общее число генов, но также производят экспрессии генов подписи, которые подобны (рис. 3а, б). Более того, и одно чтение и парных конце библиотек, полученных методом T7LA очень похожи друг на друга (рис. 3в), что позволяет исследователям сравнить данные, полученные из библиотеки либо протокол. Поскольку эти библиотеки были изготовлены из человеческих эмбриональных стволовых клеток, РНК, мы искалив течение 30 стволовых клеток, специфических генов среди библиотек и обнаружили, что почти все эти гены (93-100%) идентифицируются библиотек из не менее 10 нг начала тотальной РНК (рис. 4), таким образом, проверка нашего протокола. Мы считаем, что наш протокол будет очень полезной для исследователей, особенно в обстоятельствах, таких как поток отсортированных клеток или лазерной микро-расчлененный ткани, где исходным материалом является предельным. В таких условиях наш протокол позволит поколение данных генной экспрессии сопоставимо с библиотеками из гораздо большего количества, начиная со времени нашего протокола производит профили экспрессии сопоставимы по крайней мере, 3 порядков, начиная РНК.
Авторы раскрывают, что JAT является учредителем, акционерному, консультантом и членом правления Сотовая Динамика International (CDI). Он также выступает в качестве научного советника и имеет финансовые интересы в тактике Ventures II стволовых клеток.
Эта работа была поддержана финансирование из Моргридж Института исследований и Университета Висконсин Foundation. Мы благодарим Криста Eastman за помощь в редактировании.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Компания | Kit / Реагенты | Каталог # | Специальные Комментарии |
Амбион | Фрагментация реагента | AM8740 | |
Амбион | Liner Акриламид | AM9520 | |
Амбион | MEGAscript T7 Kit | AM1334 | |
Амбион | Номера DEPC лечение нуклеазы свободной воды | AM9932 | |
Fermentas | дНТФ набор | R0181 | |
Fermentas | метилированные дНТФ | R0431 | Для Одноместный Прочитано образец приготовительный только |
Illumina | TruSeq SR генерации кластеров комплект v5 | GD-203-5001 | Для Одноместный Прочитано образец приготовительный только |
Illumina | TruSeq Seq Kit v5 36 циклов | FC-104-5001 | |
Illumina | Чип Пример Seq Prep Kit | IP-102-1001 | Для Одноместный Прочитано образец приготовительный только. Может быть заменен NEB образец ДНК Mix приготовительный Мастер Set 1 Cat # E6040S |
Illumina | TruSeq PE генерации кластеров комплект v5 | ПЭ-203-5001 | Для парных приготовительный образца конца только |
Illumina | Парные Конец примера Prep Kit | ПЭ-102-1001 | Для парных приготовительный образца конца только |
Invitrogen | 1 КБ плюс лестница | 10787-018 | |
Invitrogen | Кишечная палочка РНКазы Н | 18021-014 | |
Invitrogen | РНКазы Out | 10777-019 | |
Invitrogen | Второй буфер прядь 5x | 10812-014 | |
Invitrogen | Кишечная палочка ДНК-полимеразы | 18010-017 | |
Invitrogen | E-гель SYBR безопасной 2% | G521802 | |
Invitrogen | Надстрочный яII (с 5-кратным FS буфера и 0,1 М ДТТ) | 18080-085 | |
Invitrogen | Trizol | 12183555 | |
Invitrogen | РНК quibit анализа комплект | Q32852 | |
Invitrogen | дц HS кубит анализа комплект | Q32851 | |
Invitrogen | Кишечная палочка ДНК-лигазы | 18052-019 | |
Invitrogen | T4 ДНК-полимеразы | 18005-025 | |
Invitrogen | Ultra Pure ДНКазы РНКазы воды | 10977-015 | |
Invitrogen | Надстрочный II двухцепочечной кДНК комплект синтеза | 11917-020 | |
Invitrogen | Случайные Primer (Invitrogen) | 48190-011 | Для парных приготовительный образца конца только |
IDT | Not1Nonamer B грунтовки | N / A | Для Одноместный Прочитано образцовНапример приготовительный только |
IDT | Oligo дТ T7 | N / A | |
NEB | Not1 пищеварения комплект | R0189S | Для Одноместный Прочитано образец приготовительный только |
Qiagen | Rneasy Minelute комплект | 74204 | |
Qiagen | RNEasy Mini Kit (50) | 74104 | |
Qiagen | Комплект Гель очистки | 28604 | |
Qiagen | ДНКазы набор | 79254 | |
Qiagen | Rneasy MinElute комплект | 74204 | |
Zymo исследований | ДНК чистой и концентратора (250X) | D4014 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены