Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Мы разработали интронный анализ биогенеза микроРНК, который будет использоваться в клетках in vitro с четырьмя плазмидами: одна с интронной миРНК, одна с мишенью, одна для сверхэкспрессии регуляторного белка и одна для люциферазы Renilla. МиРНК была обработана и могла контролировать экспрессию люциферазы путем связывания с целевой последовательностью.
МикроРНК (миРНК) представляют собой короткие молекулы РНК, которые широко распространены у эукариот. Большинство миРНК транскрибируются из интронов, и их созревание включает в себя различные РНК-связывающие белки в ядре. Зрелые микроРНК часто опосредуют глушение генов, и это стало важным инструментом для понимания посттранскрипционных событий. Кроме того, его можно исследовать как перспективную методологию генной терапии. Однако в настоящее время отсутствуют прямые методы оценки экспрессии миРНК в культурах клеток млекопитающих. Здесь мы описываем эффективный и простой метод, который помогает в определении биогенеза и созревания миРНК путем подтверждения ее взаимодействия с целевыми последовательностями. Кроме того, эта система позволяет отделить созревание экзогенной миРНК от ее эндогенной активности с помощью доксициклин-индуцируемого промотора, способного контролировать транскрипцию первичной миРНК (примиРНК) с высокой эффективностью и низкой стоимостью. Этот инструмент также позволяет модулировать РНК-связывающими белками в отдельной плазмиде. В дополнение к его использованию с различными миРНК и их соответствующими мишенями, он может быть адаптирован к различным клеточным линиям, при условии, что они поддаются трансфекции.
Сплайсинг мРНК-предшественников является важным процессом регуляции экспрессии генов у эукариот1. Удаление интронов и объединение экзонов в зрелой РНК катализируется сплайсеосомой, 2-мегадальтонным рибонуклеопротеиновым комплексом, состоящим из 5 snRNAs (U1, U2, U4, U5 и U6) вместе с более чем 100 белками 2,3. Реакция сплайсинга происходит совместно транскрипционно, и сплайсеосома собирается на каждом новом интроне, руководствуясь распознаванием законсервированных участков сращивания на границах экзон-интрона и внутри интрона4. Различные интроны могут иметь разную скорость сплайсинга, несмотря на замечательное сохранение комплекса сплайсеосом и его компонентов. В дополнение к различиям в сохранении места сращивания, регуляторные последовательности, распределенные на интронах и экзонах, могут направлять РНК-связывающие белки (RBP) и стимулировать или подавлять сплайсинг 5,6. HuR является повсеместно экспрессируемым RBP и является важным фактором для контроля стабильности мРНК7. Предыдущие результаты нашей группы показали, что HuR может связываться с интронами, содержащими миРНК, что указывает на то, что этот белок может быть важным фактором для облегчения обработки и созревания миРНК, что также приводит к генерации альтернативных изоформ сплайсинга 6,8,9.
Многие микроРНК (миРНК) кодируются из интронных последовательностей. В то время как некоторые из них являются частью интрона, другие известны как «миртроны» и образованы целым интроном10,11. миРНК представляют собой короткие некодирующие РНК, в диапазоне от 18 до 24 нуклеотидов длиной12. Их зрелая последовательность демонстрирует частичную или полную комплементарность с целевыми последовательностями в мРНК, что влияет на скорость трансляции и/или распада мРНК. Комбинации миРНК и мишеней приводят клетку к различным результатам. Несколько микроРНК могут приводить клетки к про- или противоопухолевым фенотипам13. Онкогенные миРНК обычно нацелены на мРНК, которые вызывают супрессивную характеристику, что приводит к увеличению клеточной пролиферации, миграции и инвазии14. С другой стороны, опухолеподавляющие миРНК могут быть нацелены на онкогенные мРНК или мРНК, связанные с повышенной пролиферацией клеток.
Обработка и созревание миРНК также зависят от их происхождения. Большинство интронных миРНК обрабатываются с участием микропроцессора, образованного рибонуклеазой дрошей и белковыми кофакторами12. Миртроны обрабатываются активностью сплайсеосомы независимо от Drosha15. Учитывая высокую частоту миРНК, обнаруженных в интронах, мы предположили, что РНК-связывающие белки, участвующие в сплайсинге, также могут способствовать обработке и созреванию этих миРНК. Примечательно, что RBP hnRNP A2/B1 уже ассоциируется с микропроцессором и биогенезом миРНК16.
Ранее мы сообщали, что несколько РНК-связывающих белков, таких как hnRNP и HuR, связаны с интронными миРНК с помощью масс-спектрометрии17. Связь HuR (ELAVL1) с миРНК из интронного кластера miR-17-92 была подтверждена с использованием иммунопреципитации и анализа in silico 9. miR-17-92 представляет собой интронный кластер миРНК, состоящий из шести миРНК с повышенной экспрессией при различных видах рака18,19. Этот кластер также известен как «oncomiR-1» и состоит из miR-17, miR-18a, miR-19a, miR-20, miR-19b и miR-92a. miR-19a и miR-19b являются одними из самых онкогенных миРНК этого кластера19. Повышенная экспрессия HuR стимулирует синтез miR-19a и miR-19b 9. Поскольку интронные области, фланкирующие этот кластер, связаны с HuR, мы разработали метод исследования того, может ли этот белок регулировать экспрессию и созревание miR-19a и miR-19b. Одним из важных предсказаний нашей гипотезы было то, что в качестве регуляторного белка HuR может способствовать биогенезу миРНК, что приводит к фенотипическим изменениям. Одна из возможностей заключалась в том, что миРНК были обработаны стимуляцией HuR, но не были зрелыми и функциональными, и, следовательно, эффекты белка не влияли непосредственно на фенотип. Поэтому мы разработали сращивающий репортерный анализ, чтобы выяснить, может ли RBP, такой как HuR, влиять на биогенез и созревание интронной миРНК. Подтверждая обработку и созревание миРНК, наш анализ показывает взаимодействие с целевой последовательностью и генерацию зрелой и функциональной миРНК. В нашем анализе мы соединяем экспрессию интронного кластера миРНК с плазмидой люциферазы, чтобы проверить связывание миРНК-мишеней в культивируемых клетках.
Обзор протокола, описанного здесь, показан на рисунке 1.
1. Плазмидная конструкция
2. Клеточная культура
ПРИМЕЧАНИЕ: Клеточная линия HeLa-Cre была подарком от доктора Э. Макеева21 года, а папиллярная клетка рака щитовидной железы (BCPAP) была любезно предоставлена доктором Массимо Санторо (Университет «Федерико II», Неаполь, Италия). Клетка HeLa, папиллярная клетка рака щитовидной железы (BCPAP) и HEK-293T использовались для сверхэкспрессии HuR.
3. Гиперэкспрессия HuR
4. Тотальная изоляция РНК
5. Определение общей концентрации и качества РНК
6. Обратная транскрипция
7. Количественная ПЦР
8. Репортерский анализ
Наша первоначальная гипотеза заключалась в том, что HuR может способствовать интронному биогенезу миРНК путем связывания с ее премирнкальной последовательностью. Таким образом, связь экспрессии HuR и кластерного биогенеза miR-17-92 может указывать на новый механизм, управляющий созрев...
Сплайсинг пре-мРНК является важным процессом для регуляции экспрессии генов, и его контроль может вызвать сильное воздействие на фенотипические модификации клеток22,23. Более 70% микроРНК транскрибируются из интронов у людей, и мы предположили, что их обра?...
У авторов нет конфликта интересов.
Авторы благодарны Е. Макееву (Наньянский технологический университет, Сингапур) за клетки HeLa-Cre и плазмиды pRD-RIPE и pCAGGS-Cre. Мы благодарим Эдну Кимуру, Каролину Перселл Гоус, Гизелу Рамос, Люсию Россетти Лопес и Ансельмо Морискота за их поддержку.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены