Küçük RNA'ları Ölçmek için AQRNA-seq

Özet

Mutlak miktar tayini RNA dizilimi (AQRNA-seq), biyolojik karışımlardaki tüm küçük RNA'ların manzarasını ölçmek için geliştirilmiş bir teknolojidir. Burada, açlığın neden olduğu uyku hali sırasında Mycobacterium bovis BCG'deki transfer RNA (tRNA) havuzundaki değişiklikleri ölçen AQRNA-seq'nin hem kütüphane hazırlama hem de veri işleme adımları gösterilmektedir.

Özet

AQRNA-seq, biyolojik bir numunedeki sıralama okuma sayıları ile küçük RNA kopya sayıları arasında doğrudan doğrusal bir ilişki sağlar, böylece küçük RNA havuzunun doğru bir şekilde nicelleştirilmesini sağlar. Burada açıklanan AQRNA-seq kütüphanesi hazırlama prosedürü, özel olarak tasarlanmış dizileme bağlayıcılarının kullanımını ve ters transkripsiyon sürecini bloke eden metilasyon RNA modifikasyonlarını azaltmak için bir adımı içerir, bu da tam uzunlukta cDNA veriminin artmasıyla sonuçlanır. Ek olarak, eşlik eden biyoinformatik boru hattının ayrıntılı bir uygulaması sunulmaktadır. AQRNA-seq'in bu gösterimi, 20 günlük bir besin yoksunluğu ve 6 günlük resüsitasyon süreci boyunca seçilen 5 günde hasat edilen Mycobacterium bovis BCG'deki 45 tRNA'nın kantitatif bir analizi yoluyla gerçekleştirildi. AQRNA-seq'in verimliliğini ve titizliğini artırmaya yönelik devam eden çabalar da burada tartışılacaktır. Bu, PCR amplifikasyonundan sonra primer dimer sorunlarını azaltmak için jel saflaştırmasını ortadan kaldırmaya ve daha doğru okuma eşlemesi sağlamak için tam uzunlukta okumaların oranını artırmaya yönelik yöntemlerin araştırılmasını içerir. AQRNA-seq'te gelecekteki iyileştirmeler, çeşitli organizmalardan alınan hücre ve doku örneklerindeki tüm küçük RNA türlerinin miktarını belirlemek için bu teknolojinin otomasyonunu ve yüksek verimli uygulamasını kolaylaştırmaya odaklanacaktır.

Giriş

Büyük paralel dizileme olarak da bilinen yeni nesil dizileme (NGS), DNA parçalanmasını, adaptör oligonükleotidlerin bağlanmasını, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) tabanlı amplifikasyonu, DNA'nın dizilenmesini ve parça dizilerinin bir genomda yeniden birleştirilmesini içeren bir DNA dizileme teknolojisidir. NGS'nin RNA dizisine (RNA-dizilimi) adaptasyonu, RNA transkriptlerini ve varyantlarını tanımlamak ve ölçmek için güçlü bir yaklaşımdır¹. RNA kütüphanesi hazırlama iş akışlarındaki ve biyoinformatik analiz boru hatlarındaki yenilikçi gelişmeler, laboratuvar cihazlarındaki ilerlemelerle birleştiğinde, RNA-seq uygulamalarının repertuarını geniş....

Protokol

NOT: Şekil 1 , AQRNA-seq kitaplığının hazırlanmasında yer alan prosedürlerin grafiksel bir gösterimini sağlar. Prosedürde kullanılan reaktifler, kimyasallar ve kolonlar/kitler ile ilgili ayrıntılı bilgi Malzeme Tablosunda bulunabilir. (i) %3 agaroz jel elektroforezi, (ii) biyomoleküllerin numune kalite kontrolü için otomatik elektroforez araçları (Malzeme Tablosuna bakınız) ve (iii) UV-Görünür spektrofotometri ve/veya florometrik miktar tayini kullanılarak giriş RNA numunelerinin saflığı, bütünlüğü ve miktarının kapsamlı bir değerlendirmesinin yapılması önerilir. Aksi belirtilmedikçe tüm reaksiyonların ve....

Tartışmalar

AQRNA-seq kütüphanesi hazırlama iş akışı, bir numune içindeki RNA'ların yakalanmasını en üst düzeye çıkarmak ve ters transkripsiyon 7 sırasında polimeraz düşüşünü en aza indirmek için^{tasarlanmıştır.} İki aşamalı bir bağlayıcı ligasyonu yoluyla, yeni DNA oligoları (Bağlayıcı 1 ve Bağlayıcı 2), numune içindeki RNA'yı tam olarak tamamlamak için fazla miktarda bağlanır. Fazla bağlayıcılar, tek sarmallı DNA'lara özgü 5' ila 3' eksonükleaz olan RecJf il.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
2-ketoglutarate	Sigma-Aldrich	75890	Prepare a working solution (1 M) and store it at -20ºC
2100 Bioanalyzer Instrument	Agilent	G2938C
5'-deadenylase (50 U/μL)	New England Biolabs	M0331S (component #: M0331SVIAL)	Store at -20 °C
Adenosine 5'-Triphosphate (ATP)	New England Biolabs	M0437M (component #: N0437AVIAL)	NEB M0437M contains T4 RNA Ligase 1 (30 U/μL), T4 RNA Ligase Reaction Buffer (10X), PEG 8000 (1X), and ATP (100 mM); prepare a working solution (10 mM) and store it at -20ºC
AGAROSE GPG/LE	AmericanBio	AB00972-00500	Store at ambient temperature
Ammonium iron(II) sulfate hexahydrate	Sigma-Aldrich	F2262	Prepare a working solution (0.25 M) and store it at -20 °C
Bioanalyzer Small RNA Analysis	Agilent	5067-1548	The Small RNA Analysis is used for checking the quality of input RNAs and the efficiency of enzymatic reactions (e.g., Linker 1 ligation)
Bovine Serum Albumin (BSA; 10 mg/mL)	New England Biolabs	B9000	This product was discontinued on 12/15/2022 and is replaced with Recombinant Albumin, Molecular Biology Grade (NEB B9200).
Chloroform	Macron Fine Chemicals	4441-10
Demethylase	ArrayStar	AS-FS-004	Demethylase comes with the rtStar tRNA Pretreatment & First-Strand cDNA Synthesis Kit (AS-FS-004)
Deoxynucleotide (dNTP) Solution Mix	New England Biolabs	N0447L (component #: N0447LVIAL)	This dNTP Solution Mix contains equimolar concentrations of dATP, dCTP, dGTP and dTTP (10 mM each)
Digital Dual Heat Block	VWR Scientific Products	13259-052	Heating block is used with the QIAquick Gel Extraction Kit
DyeEx 2.0 Spin Kit	Qiagen	63204	Effective at removing short remnants (e.g., oligos less than 10 bp in length)
Electrophoresis Power Supply	Bio-Rad Labrotories	PowerPac 300
Eppendorf PCR Tubes (0.5 mL)	Eppendorf	0030124537
Eppendorf Safe-Lock Tubes (0.5 mL)	Eppendorf	022363611
Eppendorf Safe-Lock Tubes (1.5 mL)	Eppendorf	022363204
Eppendorf Safe-Lock Tubes (2 mL)	Eppendorf	022363352
Ethyl alcohol (Ethanol), Pure	Sigma-Aldrich	E7023	The pure ethanol is used with the Oligo Clean and Concentrator Kit from Zymo Research
Gel Imaging System	Alpha Innotech	FluorChem 8900
Gel Loading Dye, Purple (6X), no SDS	New England Biolabs	N0556S (component #: B7025SVIAL)	NEB N0556S contains Quick-Load Purple 50 bp DNA Ladder and Gel Loading Dye, Purple (6X), no SDS
GENESYS 180 UV-Vis Spectrophotometer	Thermo Fisher Scientific	840-309000	The spectrophotometer is used for measuring the oligo concentrations using the Beer's law
HEPES	Sigma-Aldrich	H4034	Prepare a working solution (1 M; pH = 8 with NaOH) and store it at -20 °C
Hydrochloric acid (HCl)	VWR Scientific Products	BDH3028	Prepare a working solution (5 M) and store it at ambient temperature
Isopropyl Alcohol (Isopropanol), Pure	Macron Fine Chemicals	3032-16	Isopropanol is used with the QIAquick Gel Extraction Kit
L-Ascorbic acid	Sigma-Aldrich	A5960	Prepare a working solution (0.5 M) and store it at -20ºC
Microcentrifuge	Eppendorf	5415D
NanoDrop 2000 Spectrophotometer	Thermo Fisher Scientific	ND-2000
NEBuffer 2 (10X)	New England Biolabs	M0264L (component #: B7002SVIAL)	NEB M0264L contains RecJf (30 U/μL) and NEBuffer 2 (10X); store at -20 °C
Nuclease-Free Water (not DEPC-Treated)	Thermo Fisher Scientific	AM9938
Oligo Clean & Concentrator Kit	Zymo Research	D4061	Store at ambient temperature
PEG 8000 (50% solution)	New England Biolabs	M0437M (component #: B1004SVIAL)	NEB M0437M contains T4 RNA Ligase 1 (30 U/μL), T4 RNA Ligase Reaction Buffer (10X), PEG 8000 (1X), and ATP (100 mM); prepare a working solution (10 mM) and store it at -20ºC
Peltier Thermal Cycler	MJ Research	PTC-200
Phenol:choloroform:isoamyl alcohol 25:24:1 pH = 5.2	Thermo Fisher Scientific	J62336
PrimeScript Buffer (5X)	TaKaRa	2680A
PrimeScript Reverse Transcriptase	TaKaRa	2680A
QIAquick Gel Extraction Kit	Qiagen	28704	This kit requires a heating block and isopropanol to work with
Quick-Load Purple 100 bp DNA Ladder	New England Biolabs	N0551S (component #: N0551SVIAL)
Quick-Load Purple 50 bp DNA Ladder	New England Biolabs	N0556S (component #: N0556SVIAL)	NEB N0556S contains Quick-Load Purple 50 bp DNA Ladder and Gel Loading Dye, Purple (6X), no SDS
RecJf (30 U/μL)	New England Biolabs	M0264L (component #: M0264LVIAL)	NEB M0264L contains RecJf (30 U/μL) and NEBuffer 2 (10X); store at -20 °C
RNase Inhibitor (murine; 40 U/μL)	New England Biolabs	M0314L (component #: M0314LVIAL)	Store at -20 °C
SeqAMP DNA Polymerase	TaKaRa	638509	TaKaRa 638509 contains SeqAMP DNA Polymerase and SeqAMP PCR Buffer (2X)
SeqAMP PCR Buffer (2X)	TaKaRa	638509	TaKaRa 638509 contains SeqAMP DNA Polymerase and SeqAMP PCR Buffer (2X)
Shrimp Alkaline Phosphatase (1 U/μL)	New England Biolabs	M0371L (component #: M0371LVIAL)
Sodium hydroxide (NaOH)	Sigma-Aldrich	S5881	Prepare a working solution (5 M) and store it at ambient temperature
T4 DNA Ligase (400 U/μL)	New England Biolabs	M0202L (component #: M0202LVIAL)	NEB M0202L contains T4 DNA Ligase (400 U/μL) and T4 DNA Ligase Reaction Buffer (10X)
T4 DNA Ligase Reaction Buffer (10X)	New England Biolabs	M0202L (component #: B0202SVIAL)	NEB M0202L contains T4 DNA Ligase (400 U/μL) and T4 DNA Ligase Reaction Buffer (10X)
T4 RNA Ligase 1 (30 U/μL)	New England Biolabs	M0437M (component #: M0437MVIAL)	NEB M0437M contains T4 RNA Ligase 1 (30 U/μL), T4 RNA Ligase Reaction Buffer (10X), PEG 8000 (1X), and ATP (100 mM)
T4 RNA Ligase Reaction Buffer (10X)	New England Biolabs	M0437M (component #: B0216SVIAL)	NEB M0437M contains T4 RNA Ligase 1 (30 U/μL), T4 RNA Ligase Reaction Buffer (10X), PEG 8000 (1X), and ATP (100 mM)