Bu iletişim kuralı için siteleri işleme eşleme pre-mRNA 3′ ucu bir yöntemi açıklar.
Çalışmalar son on yılda bir karmaşık ve dinamik pre-mRNA bölünme ve çeşitli Poliadenilasyon tepkiler ortaya çıkardı. Oysa Proliferasyona hücreler tercihen Tutanaklar ile kısa 3′ UTRs hızlı mRNA’ların uzun 3′ Çevrilmemiş bölgeleri (UTRs) ile farklılaşmış hücreler oluşturulur. Biz şimdi onun ikinci yorum, hangi was gelişmiş Poliadenilasyon siteleri genom geniş eşleme ve pre-mRNA 3′ son işlemesi Yönetmeliği çalışma vasıl A-seq iletişim kuralı tanımlamak. Ayrıca bu geçerli protokol (en memeli mRNA’ların zenginleştirmek için tam olarak işlenen mRNA’ların Biyogenez sırasında eklenen poly(A)) kuyrukları. polyadenylate yararlanır Deoxyuracil dördüncü konumunu, bir DNA adaptörü mRNA 3′ son parçaları sıralama için hassas işleme izin verir. Hücre kültürü ve gece d dahil değil, protokol yaklaşık 8 s uygulamalı zaman gerektirir. Onunla birlikte bir kullanımı kolay yazılım paketi türetilmiş sıralama veri analizi için sağlanır. A-seq2 ve ilişkili analiz yazılımı sağlar bir verimli ve güvenilir çözüm pre-mRNA 3′ eşlemesi biter koşulları, 10 geniş bir alanda6 veya daha az hücre.
Yakalama ve mRNA 3′ biter nın mRNA işlemesi, çalışma ve gen ekspresyonu miktar sağlar. Poli(a) kuyruklarını nedeniyle, ökaryotik mRNA’ların verimli toplam hücresini lysates boncuk immobilize oligo-deoxythymidine (Ayrıca cDNA sentez Başbakan oligo(dT)) moleküller,. ile gelen saf Ancak, bu yaklaşım iki dezavantajı vardır. İlk olarak, Tutanaklar için iç olan A’ın menziller cDNA sentezi, sahte Poli(a) Siteler’de kaynaklanan da Başbakan. İkinci, homojen Poli(a) uzanır için sıralama için transkript kimlik bilgilendirici olmamak bir yana, belirli sorunlar teşkil. Çeşitli yaklaşımlar ters transkripsiyon yoluyla Poli(a) gibi bu sınırlamaları aşmak için önerilen RNase H sindirim (3 P-seq 1), tarafından takip kuyrukları kullanın 20 dakika sonra biten bir özel sıralama astar Ts (2 P-seq 2), in disindan RNA parçaları ile ardından RNase H sindirim (3′ okuma 3) ve bir saç tokası (A-seq 4) 3′ bağdaştırıcıyı içeren bir oligo-dT astar kullanımı CU5T45 astar ile 50 nukleotid Poli(a) kuyruğu.
Son zamanlarda Gelişmiş A-seq2 yöntem 5 hedefler sıralama Poli(a) aracılığıyla ve bağdaştırıcıları, özellikle meydana gelen öz ligasyonu tarafından oluşturulan dimer oranını en aza indirmek için aynı zamanda atlamak için zaman bağdaştırıcıları molar konsantrasyonu INSERT konsantrasyonu daha ağır basar. Her iki bağdaştırıcı polinükleotit biter A-seq2, nerede 3′ bağdaştırıcıları için 5′ uç RNA parçaları ve bağdaştırıcılarına 5′ 5′ ucuna cDNAs sonra ters transkripsiyon bakmaksızın olduğu gibi aynı türüne bakmaksızın zaman bu sorun ortadan kaldırılabilir. Bizim daha önce önerilen A-seq – sıralama 5′-için-3’te yapıldı daha yöntemdir ‘ böylece tam olarak gerektiren yönü kontrol RNA parçalanma-Poli(a) sitesi kimliği yüksek bir doğruluk korurken,. Tipik örnekleri olarak sıralı okuma yaklaşık % 80 benzersiz olarak genom için harita ve 20.000’den fazla Poli(a) sitesi kümeleri, hangi ek açıklama eklenen 3’ ile UTRs çakışan %70 daha fazla tanımlaması yol.
Kısacası, A-seq2 Protokolü mRNA parçalanma ve ters-tamamlayıcı 3′ 5′ ucuna RNA parçaları bağdaştırıcısına ligasyonu ile başlar. Poli (A)-içeren RNA’ların sonra ters bir çapa nükleotit 3′ ucu, bir dU pozisyonda 4 ve 5′ sonunda, bir biotin içeren bir 25 nükleotit (nt) uzun oligo(dT) astar ile transkripsiyonu için manyetik streptavidin boncuk cDNA bağlamaya izin vererek. Astar, biotin, dahil olmak üzere çoğu kaldırılır cDNA dU, bölünme tarafından urasil DNA glycosylase (UDG) ve DNA glycosylase-liyaz endonükleaz VIII içeren kullanıcı enzim karışımı tarafından. Poli(a) kuyruğu konumunu işaretlemek için bölünme kalır sonra bu reaksiyon olduğu gibi amaçları için bir 5′ bağdaştırıcısı ve üç Ts sol ligasyonu bırakır. Tüp ligasyonu alıcı 5′ biter tarafından 5′ her ikisi ve 3′ uyarlamak eklendiğinden, hiçbir bağdaştırıcısı dimer oluşturulur. Dört nükleotit rasgele-okur başlarında mers state-of–art sıralama aletleri üzerinde küme çözünürlük sağlar ve aynı zamanda benzersiz moleküler tanımlayıcı (UMI) olarak algılama ve PCR güçlendirme eserler kaldırılması için hizmet edebilir. UMI boyutunu daha da diğer çalışmalar 6‘ olarak artırılabilir. Protokol tamamlayıcı mRNA 3′ biter, her 3 Ts. işleme onların PCR güçlendirme eserler tarafından düzeltilmesi ile 5′ sonunda başlar, 3 tanı Ts var okur tarafından takip randomize bir tetramer başlayarak geriye doğru okuma oluşturur UMIs, 3’ bağdaştırıcısı dizileri, kaldırılması istismar ve ters uluslara. Oligo(dT) astar iç A-zengin siteler üzerinden kökenli olduğu okuma da hesaplama açısından tanımlanır ve atılır. Sahte siteleri genellikle iyi karakterize 18 birini eksikliği ve olması gereken korunmuş Poli(a) sinyalleri ~ 21 nükleotit akıntıya karşı belirgin bölünme sitesi 7yer.
Protokol yaklaşık 8 s uygulamalı zaman, hücre kültürü ve gece d sayma değil gerektirir. İlişkili yazılım son derece hassas Poli(a) sitesi kimliği sağlar analiz okudum. Poli(a) sitesinden kümeleri 4 örnekleri bu el yazması (Denetim siRNA ve si HNRNPC tedavi edilen hücreleri iki biyolojik çoğaltır) % 84 örtüşme Açıklama eklenmiş bir gen ile ve bu, bir 3′ UTR % 75 çakışma ve %86 ile ikisinden biri daha fazla vurgulu temel alınarak oluşturulan bir 3′ UTR veya bir terminal exon. Çoğalt örnekleri… biter 3′ ifadesinin Pearson korelasyon katsayısı 0.92 olduğunu ve üzerinde 0,9 değerleri genellikle yöntemi ile elde edilir. Böylece, A-seq2 çok tekrarlanabilir sonuçlar verir uygun bir yöntemdir.
Çekirdek ve pre-mRNA 3′ son işlemesi söz konusu yardımcı faktörler çok sayıda buna bağlı olarak karmaşık Poliadenilasyon manzara modunda yansıtılır. Ayrıca, Poliadenilasyon Ayrıca transkripsiyon ve yapıştırma gibi diğer süreçler değişikliklere cevap veriyor. 3′ sonu bölünme siteleri pre-mRNA genellikle 5′ bölünme ürünleri için eklenen karakteristik Poli(a) kuyruğu göre tanımlanır. Pek çok yöntem oligo(dT) astar, Poli (A) belirli dönüştürme izin değişken uzunlukta kullanın-mRNA’ların cDNAs ters transkripsiyon tepki için içeren. Bu yaklaşımın ortak bir sorun A-zengin sıralarını manipülasyonun bölünme Siteler’de sonuçlanan iç astar olduğunu. Amaç bu artifakı numune hazırlama aşamasında aşmak için iki yöntem önerilmiştir. 3 P-seq yöntem 1‘ deki, bağdaştırıcıları Poli(a) kuyruğu uçlarına ardından kısmi RNase T1 sindirim ve tepki olarak tek deoxynucleotide TTP ile ters transkripsiyon bir tahta oligo yardımıyla özellikle bakmaksızın. Elde edilen poly(A)-poly(dT) heteroduplexes sonra RNase H ile sindirmek ve kalan RNA parçaları izole, bağdaştırıcıya da bakmaksızın ve sıralı. Daha basit ve zarif bir yöntemi, 2P-seq, sıralama tepki olarak kalan oligo(dT) streç tarafından aynı yazarlar 2bildirildi atlama bir özel sıralama astar kullanır. İlgili bir yöntemde, 3′ 3, 5 çok uzun bir astar bize 45 okur ve Ts, aynı zamanda bir biotin içeren parçalanmış RNA, RNA molekülleri ile 50 nukleotid Poli(a) kuyruğu seçmek için sıkı yıkar ardından komplementer. Her ne kadar 3′ okuma büyük ölçüde iç astar sıklığını azaltır, bu tamamen o 3ortadan kaldırmaz. İletişim kuralları doğrudan RNA sıralama için de teklif, ama kısa ve hata yüksek bir oranı elde edilen okur ve bu yaklaşım daha da gelişmiş 18,19,20olmamıştır. PolyA Seq ve ticari Quant Seq protokolleri dayalı oligo(dT) astar cDNA ikinci strand sentez 20için bir rasgele astar adım ile birleştirir. Şablon anahtarı ters transkripsiyon tepki Moloney fare lösemi virüs (MMLV) transkriptaz ile kullanımı cDNAs üretimi ile halkalı tek bir adımda yol açar ve böylece hiçbir bağdaştırıcısı dimer PAS-Seq ve SAPAS yöntemleri görünebilir 21 , 22.
A-seq2 yöntemi bir biotinylated oligo(dT) astar içinde yarilabilir bir nükleotit (dU) onun kullanımı standları dışarı burada sundu. Bu değişiklik melezleşmiştir oligo(dT), kitaplıkları hazırlanır önce izole parçaları oligo (dT)25 serisinden çoğunu kaldırılması poliadenile hedeflerle ve üç Ts, korunması zenginleştirici yardımcı programını birleştirir hangi Poli(a) kuyruğu önceki varlığını gösterir. Buna ek olarak, RNase H Poli(a) RNA molekülleri rastgele kaldırmak için kullanmak yöntemleri çeşitli olarak bırakın. A-seq2, 3′ sondan Anti-anlamda iplikçiklerinin sıralama beri bölünme siteleri sonra NNNNTTT motifi ham sıra okuma başında bulunduğu olduğu tahmin edilmektedir. Randomize tetramers sadece ama aynı zamanda PCR güçlendirme eserler kaldırılması arama temel izin için hizmet vermektedir. Uzun UMIs da yerleştirilebilir. İç astar olasılığı A-seq2 içinde kalır ve hesaplama açısından ele, ilk 3′ atarak genomically kodlanmış, A-zengin bir aşağı akım sıra ile ve daha sonra iç astar tarafından açıklanabilir 3′ uç kümeler atarak tarafından biter A-zengin Poli(a) sinyal kendisi. Poli(a) siteleri benzersiz çok sayıda iletişim kuralları tarafından değişkenden son bir analizini A-seq2 için benzersiz olan siteler beklenen nükleotit dağıtım ve genler, diğer 3′ için benzer içinde sıralama iletişim kuralları son konuma sahip gösterir.
A-seq2 kritik bir adımda poliadenile RNA yelpazesi ve ribozomal RNA’ların ve çeşitli küçük RNA’ların var. Bu en kolay bir mRNA-izolasyon Kiti (dT) oligo25 manyetik boncuklar ile yapılır. Prensip olarak, toplam RNA çözümleri de içeren fenol ile izole yüksek kalitede daha fazla seçim için mRNA-izolasyon kiti veya oligo (dT) özel tarafından tabi olmak RNA verir. A-seq2 içinde değiştirilebilir bir adım kısaltılmış veya RNA parçaları farklı boyutlarda elde etmek için genişletilmiş alkalin hidroliz ile tedavisidir. 3′ dATP uçlarına 3′ Poli(a) polimeraz tarafından RNA parçalarının yanı sıra verimli de önemlidir. Burada açıklanan iletişim kuralında, concatemerization tüp ligasyonu reaksiyonu sırasında önlemek için tüm RNA parçaları, bu tedavi uygulanır. Son olarak, burada bir bağdaştırıcıya 5′ uç cDNA moleküllerin ligate için yaptığımız gibi RNA ligaz 1 normalde bir RNA ligaz kullanılmasına rağmen aynı zamanda etkin bir şekilde tek iplikçikli DNA, ligates unutmayın.
Böylece, A-seq2 bir verimli ve protokol siteleri işleme pre-mRNA 3′ ucu tanımlanması için uygulanması kolay olmasıdır. Gelecekteki gelişmeler daha fazla iletişim kuralı ve gerekli malzeme miktarını azaltarak içerebilir. Sayısal veri çözümleme araçları daha fazla ilişkili Grup çok çeşitli protokolleri ile elde edilen okuma sıralama 3′ ucu homojen işlenmesini etkinleştirmek.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar Bayan Béatrice Dimitriades hücre kültürü ile yardım için teşekkür. Bu eser İsviçre Ulusal Bilim Vakfı Hibe #31003A_170216 ve 51NF40_141735 tarafından desteklenmiştir (NCCR RNA & hastalığı).
Materials | |||
Agarose, ultra pure | Invitrogen | 16500-500 | |
2100 Bioanalyzer | Agilent | G2940CA | |
Cordycepin triphosphate (3’ dATP) | SIGMA | C9137 | |
DNA low bind vials, 1.5 ml | Eppendorf | 22431021 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline | SIGMA | D8637 | |
Dynabeads mRNA-DIRECT Kit | Ambion | AM61012 | |
GR-Green dye | Excellgen | EG-1071 | use 1:10,000 dillution |
HiSeq 2500 or NextSeq 500 next generation sequencers | Illumina | inquire with supplier | |
KAPA HiFi Hotstart DNA polymerase mix | KAPA/Roche | KK2602 | |
Nuclease free water | Ambion | AM9937 | |
Poly(A) polymerase, yeast | Thermo Fisher Scientific | 74225Z25KU | |
Poly(A) polymerase, E.coli | New England Biolabs | M0276L | |
Polynucleotide kinase | Thermo Fisher Scientific | EK0032 | |
QIAEX II Gel Extraction Kit | Qiagen | 20021 | |
QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | |
QIAquick Gel Extraction Kit | Qiagen | 28704 | |
RNA ligase 1, high concentration | New England Biolabs | M0437M | includes PEG-8000 |
RNeasy MinElute RNA Cleanup kit | Qiagen | 74204 | |
RNase H | New England Biolabs | M0279 | |
RNasin Plus, ribonuclease inhibitor | Promega | N2618 | |
Superscript IV reverse transcriptase | Thermo Fisher Scientiific | 18090050 | |
Turbo DNase | Ambion | AM2238 | |
USER enzyme mix | New England Biolabs | M5505 | |
Dyna-Mag-2 magnetic rack | Thermo Fisher Scientific | 12321D | |
Thermomixer C | Eppendorf | 5382000015 | Heated mixer with heated lid |
MicroSpin columns | GE-Healthcare | 27-5325-01 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Buffers | |||
Alkaline hydrolysis buffer, 1.5 x | Mix 1 part 0.1 M Na2CO3 and 9 parts 0.1 M NaHCO3. Add EDTA to 1 mM. Adjust pH to 9.2. Store aliquots at -20 °C. | ||
5x poly(A) polymerase buffer | Thermo Fisher Scientiific | 100 mM Tris-HCl, pH 7.0, 3 mM MnCl2, 0.1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.5 mg/ml acetylated BSA, 50% glycerol | |
Biotin binding buffer | 20 mM TrisCl pH 7.5, 2 M NaCl, 0.1% NP40 | ||
TEN buffer | 10 mM TrisCl, pH 7.5, 1 mM EDTA, 0.02% NP40 | ||
Name | Company | Catalog Number | Sequence |
Oligonucleotides according to Illumina TruSeq Small RNA Sample Prep Kits, for GA-IIx and Hiseq2000/2500 sequencers | Microsynth | ||
revRA3 (RNA) | Microsynth | 5’ amino CCUUGGCACCCGAGAAUUCCA 3’ | |
revDA5 | Microsynth | 5’ amino GTTCAGAGTTCTACAGTCCGAC GATCNNNN-3’ | |
Bio-dU-dT25, RT primer | Microsynth | 5' Biotin-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT-dU-TTTVN 3' (V = G, A or C) | |
PCR primer forward, RP1 | Microsynth | 5' AATGATACGGCGACCACCGAGA TCTACACGTTCAGAGTTCTACAGTC CGA 3' | |
PCR primer reverse, RPI1, barcode in bold | Microsynth | 5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGA TCGTGATGTGACTGGAGTTCCTTG GCACCCGAGAATTCCA 3' | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Oligonucleotides according to Illumina TruSeq HT-Small RNA Sample Prep Kits, for HiSeq2000/2500 and NextSeq500 sequencers | |||
HT-rev3A (DNA/RNA) | Microsynth | 5'-amino-GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCT CTTCCrGrAUrC-3' | |
HT-rev5A | Microsynth | 5' amino-ACACTCTTTCCCTACACGACGCTCT TCCGATCTNNNN 3' | |
Bio-dU-dT25, RT primer | Microsynth | 5' Biotin-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT-dU-TTTVN 3' | |
PCR primers forward (D501-506) | Microsynth or Illumina | 5'-AATGATACGGCGACCACCGAGAT CTACAC[i5]ACACTCTTTCCCTACAC GACGCTCTTCCGATCT -3' | |
PCR primers reverse (D701-D712) | Microsynth or Illumina | 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGAG A[i7]GTGACTGGAGTTCAGACGTG TGCTCTTCCGATC-3' | |
Documentation for Illumina multiplexing: | Illumina | https://support.illumina.com/content/dam/illumina-support/documents/documentation/chemistry_documentation/experiment-design/illumina-adapter-sequences_1000000002694-01.pdf |