Traduire Ribosome Affinity Purification (TRAP) pour l'isolement de l'ARN des cellules endothéliales in vivo
Summary
Nous présentons une approche pour purifier l’ARNm ribosome-lié des cellules endothéliales vasculaires (ECs) directement dans le cerveau de souris, poumon et tissus cardiaques par l’intermédiaire de l’étiquette génétique EC-spécifique de la protéine verte améliorée de fluorescence (EGFP) dans des ribosomes en combination avec la purification d’ARN .
Abstract
De nombreuses études ont été limitées à l’utilisation d’essais cellulaires in vitro et de tissus entiers ou l’isolating de types cellulaires spécifiques d’animaux pour l’analyse in vitro du transcriptome et l’expression des gènes par qPCR et le séquençage de l’ARN. L’analyse complète de transcriptome et d’expression génique de types cellulaires spécifiques dans des tissus et organes complexes sera essentielle pour comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels les gènes sont réglementés et leur association avec l’homéostasie tissulaire et l’organe Fonctions. Dans cet article, nous démontrons la méthodologie pour l’isolement de l’ARN ribosome-lié directement in vivo dans l’endothélia vasculaire des poumons animaux comme exemple. Les matériaux et procédures spécifiques pour le traitement des tissus et la purification de l’ARN seront décrits, y compris l’évaluation de la qualité et du rendement de l’ARN ainsi que qPCR en temps réel pour les essais de gènes artériogènes. Cette approche, connue sous le nom de technique de purification d’affinité de ribosome de traduction (TRAP), peut être employée pour la caractérisation de l’expression de gène et de l’analyse de transcriptome de certains types de cellules directement in vivo dans n’importe quel type spécifique dans les tissus complexes.
Introduction
Dans les tissus complexes tels que le cerveau, le cœur et le poumon des mammifères, les niveaux élevés d’hétérogénéité cellulaire compliquent l’analyse des données d’expression génique dérivées d’échantillons de tissus entiers. Pour observer les profils d’expression génique dans un type de cellule particulier in vivo, une nouvelle méthodologie a été développée récemment, qui permet l’interrogation de l’ensemble de l’ARNm traduit de tout type de cellule génétiquement défini. Cette méthodologie est connue sous le nom de traduction ribosome affinity purification (TRAP) technique1,2. C’est un outil utile pour étudier la biologie cellulaire endothéliale et l’angiogenèse lorsqu’il est combiné avec la manipulation génétique d’autres gènes associés à l’angiogenèse chez les animaux.
Nous avons montré que la signalisation angiogénique PKD-1 et la transcription du gène angiogénique CD36 sont critiques pour la différenciation des cellules endothéliales (EC) et l’angiogenèse fonctionnelle3,4,5,6. Pour déterminer les mécanismes moléculaires de la signalisation angiogénique et métabolique dans la transcription génique et la transdifférenciation EC, nous avons créé des souris TRAP génétiquement modifiées avec des gènes angiogéniques spécifiquement supprimés sur la base de la technique TRAP1 , 2. En outre, chez nos animaux TRAP, non seulement ils ont une déficience génétique pkd-1 ou cd36 dans l’endothélia vasculaire ou la suppression globale du gène cd36, mais une protéine de fluorescence verte améliorée (EGFP) est également génétiquement étiquetée sur EC traduise des ribosomes. TRAP permet la purification d’affinité de l’ARNm lié au ribosome directement à partir de l’endothelia vasculaire des tissus ciblés, permettant l’analyse de l’expression génique et l’identification de nouveaux transcriptomes qui sont associés à la différenciation des CE et angiogenèse directement dans des conditions in vivo. Nous avons réussi à isoler l’ARN lié au ribosome de l’endothélie chez ces animaux génétiquement modifiés. L’ARN purifié peut être utilisé pour la caractérisation des gènes angiogéniques ou artériogéniques dans la régulation de la différenciation et des fonctions eC. Ce protocole fournit un guide étape par étape pour mettre en œuvre l’approche TRAP pour l’isolement de l’ARNm dans les EC directement in vivo.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’angiogenèse est un processus complexe en plusieurs étapes, dans lequel la transcription et l’expression de gènes angiogéniques spécifiques aux CE jouent un rôle essentiel dans la différenciation et la reprogrammation angiogénique3,4. Pour surmonter les barrières de la diversité cellulaire et de la complexité architecturale pour mieux comprendre la fonction du système vasculaire des mammifères au niveau moléculaire in vivo, nous avons créé des so…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Le travail du Dr Ren est soutenu par l’American Heart Association (13SDG14800019; BR), la Fondation Ann’s Hope (FP00011709; BR), l’American Cancer Society (86-004-26; MCW Cancer Center to BR), et le National Institute of Health (HL136423; BR); Jordan Palmer est soutenu par le programme de stages MCW CTSI 500 Stars 2018; P. Moran bénéficie d’une subvention de formation en recherche institutionnelle de NHLBI (5T35 HL072483-34).
Materials
| 2100 Electrophoresis Bioanalyzer with Nanochips and Picochips | Agilent | G2939AA, 5067-1511 & 5067-1513 | |
| Cell scrapers | Sarstedt | 83.1832 | |
| Homogenizers | Fisher Scientific | K8855100020 | |
| Magnet (Dynamag-2) | Invitrogen | 123-21D | Will depend on purification scale; samples in 1.5-mL tubes can be concentrated on a DynaMag-2 |
| Minicentrifuge | Fisher Scientific | 05-090-100 | |
| NanoDrop 2000C spectrophotometer | Thermo Scientific | ND-2000C | |
| Refrigerated centrifuge | Eppendorf | 5430R | with rotor for 1.5-mL microcentrifuge tubes |
| RNase-free 1.5mL microcentrifuge tubes | Applied Biosystems | AM12450 | |
| Rnase-free 50-mL conical tubes | Applied Biosystems | AM12501 | |
| RNase-free 1000-μl filter tips | Rainin | RT-1000F | |
| RNase-free 200-μl filter tips | Rainin | RT-200F | |
| RNase-free 20-μl filter tips | Rainin | RT-20F | |
| Rotor for homogenizers | Yamato | LT-400D | |
| Tube rotator, Labquake brand | Thermo Fisher | 13-687-12Q |
Referenzen
- Heiman, M., Kulicke, R., Fenster, R. J., Greengard, P., Heintz, N. Cell type-specific mRNA purification by translating ribosome affinity purification (TRAP). Nature Protocols. 9, 1282-1291 (2014).
- Zhou, P., et al. Interrogating translational efficiency and lineage-specific transcriptomes using ribosome affinity purification. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110, 15395-15400 (2013).
- Best, B., Moran, P., Ren, B. VEGF/PKD-1 signaling mediates arteriogenic gene expression and angiogenic responses in reversible human microvascular endothelial cells with extended lifespan. Molecular and Cellular Biochemistry. 446, 199-207 (2018).
- Ren, B., et al. LPA/PKD-1-FoxO1 Signaling Axis Mediates Endothelial Cell CD36 Transcriptional Repression and Proangiogenic and Proarteriogenic Reprogramming. Arteriosclerosclerosis Thrombosis, Vascular Biology. 36, 1197-1208 (2016).
- Ren, B. Protein Kinase D1 Signaling in Angiogenic Gene Expression and VEGF-Mediated Angiogenesis. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 4, 37 (2016).
- Ren, B. FoxO1 transcriptional activities in VEGF expression and beyond: a key regulator in functional angiogenesis?. Journal of Pathology. 245, 255-257 (2018).
- Hupe, M., Li, M. X., Gertow Gillner, K., Adams, R. H., Stenman, J. M. Evaluation of TRAP-sequencing technology with a versatile conditional mouse model. Nucleic Acids Research. 42, e14 (2014).
- Dong, L., et al. Diet-induced obesity links to ER positive breast cancer progression via LPA/PKD-1-CD36 signaling-mediated microvascular remodeling. Oncotarget. 8, 22550-22562 (2017).
- Ren, B., et al. ERK1/2-Akt1 crosstalk regulates arteriogenesis in mice and zebrafish. Journal of Clinical Investigation. 120, 1217-1228 (2010).
- Skuli, N., et al. Endothelial HIF-2alpha regulates murine pathological angiogenesis and revascularization processes. Journal of Clinical Investigation. 122, 1427-1443 (2012).
