Summary

Identification de codage et de Classes d’ARN Non codants exprimée chez le porc sang total

Published: November 28, 2018
doi:

Summary

Ici, nous présentons un protocole optimisé pour le traitement du codage (ARNm) et non-codantes (ARNnc) globine réduite RNA-seq bibliothèques auprès d’un échantillon de sang total unique.

Abstract

L’avènement de l’innovants et de plus en plus puissantes techniques de séquençage prochaines génération a ouvert de nouvelles avenues dans la possibilité d’étudier l’expression des gènes associée à des processus biologiques d’intérêt sous-jacent. Ces innovations permettent non seulement aux chercheurs d’observer l’expression à partir des séquences d’ADN messagère gènes codant cette fonction cellulaire de l’effet, mais les molécules d’ARN (ARNnc) non codantes qui restent non traduits, mais encore ont également des fonctions de réglementation. Bien que les chercheurs ont la capacité d’observer les ARNm et les ARNnc expression, il est d’usage pour une étude visant à mettre l’accent sur l’un ou l’autre. Cependant, lorsque les études sont intéressés par l’expression des ARNm et ARNnc, autant de fois qu’ils utilisent des échantillons distincts pour examiner codage ou non codantes RNAs en raison de la différence dans les préparations de la bibliothèque. Cela peut conduire à la nécessité pour d’autres exemples qui peuvent augmenter le stress animal, consommables et temps. En outre, il peut causer aux chercheurs de décider de préparer les échantillons pour seul analyse, habituellement l’ARNm, en limitant le nombre de questions biologiques qui peuvent être l’objet d’une enquête. Cependant, ncRNA couvrent plusieurs classes avec rôles régulateurs cette expression de l’ARNm effet. ARNnc étant important à des processus biologiques fondamentaux et trouble de ces processus au cours de l’infection, ils peuvent, par conséquent, faire des cibles intéressantes pour les thérapies. Ce manuscrit montre un protocole modifié pour la génération non codantes RNA expression bibliothèques, y compris l’ARN viral, d’un seul échantillon de sang total et l’ARNm. Optimisation du présent protocole, amélioré la pureté du RNA, a augmenté de ligature pour la récupération d’ARN méthylés et omis de sélection de taille, pour permettre la capture de plusieurs espèces d’ARN.

Introduction

Séquençage de la génération suivant (NGS) a émergé comme un outil puissant pour l’étude des changements qui se produisent au niveau génomique d’organismes biologiques. Préparation des échantillons pour les méthodes end peut varier selon l’organisme, le type de tissu, et surtout les questions les chercheurs tiennent à adresse. De nombreuses études se sont tournés vers la NGS comme un moyen d’étudier les différences dans l’expression des gènes entre Etats comme des individus sains et malades1,2,3,4. Le séquençage de prendre place sur une base de l’ensemble du génome et permet à un chercheur capturer la plupart, sinon tous, de l’information génomique pour un marqueur génétique particulière à la fois le point.

Les marqueurs plus courants d’expression observés sont les ARN messagers (ARNm). Les procédures plus utilisés pour préparer des bibliothèques pour RNA-seq sont optimisées pour la récupération des molécules d’ARNm au moyen d’une série de purifications, fragmentations et des trompes5,6. Toutefois, la décision sur comment un protocole doit être effectuée dépend fortement du type de l’échantillon et les questions étant posées sur ledit échantillon. Dans la plupart des cas, l’ARN total est extrait ; Pourtant, pas toutes les molécules d’ARN sont intéressants et dans des cas tels que les études d’expression ARNm trop abondantes espèces d’ARN, comme l’ARN ribosomique (ARNr) doivent être éliminés afin d’augmenter le nombre de transcriptions décelables associée à l’ARNm. La méthode la plus populaire et largement utilisée pour éliminer les molécules d’ARNr abondante est la réduction des transcriptions polyadénylé RNA dénommé polyA appauvrissement de la couche7. Cette approche fonctionne bien pour l’analyse de l’expression de l’ARNm qu’elle n’affecte pas la transcription de l’ARNm. Toutefois, dans les études qui sont intéressent à des ARN non codants ou virales, l’appauvrissement de polyA supprime également ces molécules.

De nombreuses études choisissent de se concentrer sur la préparation de bibliothèque de séquence ARN afin d’examiner l’expression de l’ARNm (codage) ou une classe particulière d’ARN non codants de petite ou grande. Bien qu’il existe d’autres procédures8 comme le nôtre qui permettent la préparation de l’échantillon double, nombreuses études préparent de bibliothèques à partir des échantillons distincts pour des études distinctes lorsqu’ils sont disponibles. Pour une étude comme la nôtre, il faudrait normalement plusieurs échantillons de sang, augmentant le stress animal, consommables et temps. L’objectif de notre étude était d’être capable d’utiliser le sang d’animaux pour identifier et quantifier les différentes classes de deux ARNm et non-codantes RNA exprimée entre sain et hautement pathogène dysgénésique et le virus du syndrome respiratoire (HP-PRRSV) contesté de porcs9,10 en dépit d’avoir seulement un échantillon simple de sang total (2,5 mL) de chaque cochon. Pour ce faire, il nous fallait optimiser l’extraction typique et les protocoles de création de bibliothèque pour générer les données appropriées permettant l’analyse des ARNm et non-codantes RNA (ARNnc) expression11 auprès d’un échantillon unique.

Cela a incité un besoin pour un protocole qui permettait d’ARNm et d’analyse de RNA non-codantes parce que les kits standards disponibles et méthodes d’extraction de l’ARN et bibliothèque de création étaient destinés principalement à des ARNm et utilisent une déplétion de poly-A étape12. Cette étape aurait rendu impossible de récupérer des ARN non codants ou transcriptions virales de l’échantillon. Par conséquent, il fallait une méthode optimisée qui a permis d’extraction de l’ARN totale sans appauvrissement de polyA échantillon. La méthode présentée dans ce manuscrit a été optimisée pour permettre l’utilisation de sang comme un type d’échantillon et pour construire des librairies de séquençage de l’ADN messagère et ncRNA de petites et grandes tailles. La méthode a été optimisée pour permettre l’analyse de tous les ARN de non-codage détectable mais aussi de conserver l’ARN viral pour l’enquête ultérieure13. Dans l’ensemble, notre protocole de préparation de Bibliothèque optimisée permet d’enquête sur les multiples molécules d’ARN auprès d’un échantillon de sang total unique.

L’objectif derrière l’utilisation de cette méthode était d’élaborer un processus qui a permis pour la collecte de non-codage ARN et ADN messagère dans un échantillon de sang entier. Cela nous permet d’avoir ARNm, ARNnc et l’ARN viral pour chaque animal dans notre étude proviennent d’un seul échantillon9. Ceci, en fin de compte, permet la découverte plus scientifique sans animaux surcoûts et donne une image plus complète de l’expression de chaque échantillon individuel. La méthode décrite permet l’examen des régulateurs de l’expression des gènes comme permettant à l’achèvement des études de corrélation en comparant les deux ARNm et expression de RNA non codantes en utilisant un échantillon simple de sang total. Notre étude a utilisé ce protocole pour examiner les changements dans l’expression des gènes et des régulateurs épigénétiques possibles dans virally infectés 9 – vieux semaine commerciales verrats.

Protocol

Protocoles de l’animales ont été approuvées par le Comité de l’emploi et de la National Animal Disease Center (USDA-ARS-NADC) animalier. 1. collecte de sang de porc échantillons Recueillir des échantillons de sang dans des tubes de RNA. Recueillir ~2.5 mL ou plus si les plus grands tubes de prélèvement sont disponibles. 2. le traitement du sang de porc échantillons Centrifuger les tubes de sang à 5 020 x g pendant 10 …

Representative Results

Les échantillons représentatifs dans notre étude sont la globine et les échantillons de sang appauvri en ribo. Les résultats représentatifs du protocole est constitué d’un échantillon de bibliothèque appauvri globine avec un nombre de l’intégrité du RNA (RIN) au-dessus de 7 (Figure 1a) et des ratios de concentration 260/280 nm égale ou supérieure à 2 (Figure 1b et 1c). Valider l…

Discussion

La première étape critique dans le protocole qui fait optimisé inclus les étapes de l’appauvrissement globine ajouté, qui ont permis d’obtenir des lectures de qualité provenant d’échantillons de sang entier. L’une des plus grandes limites sur l’utilisation de sang dans les études de séquençage sont le grand nombre de lectures dans l’échantillon qui seront correspondent à des molécules de globine et réduire les lectures qui pourraient mappent à d’autres molécules d’intérêt<sup class="xref…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu principalement par le par le USDA NIFA AFRI 2013-67015-21236 et en partie par l’USDA NIFA AFRI 2015-67015-23216. Cette étude a été financée en partie par une nomination Agricultural Research Service Participation programme de recherche administré par l’Institut d’Oak Ridge pour la Science et l’éducation (Siero) grâce à un accord interinstitutions entre le US Department of Energy ( DOE) et le département américain de l’Agriculture. ORISE est géré par Oak Ridge Associated universités sous contrat DOE pas. DE-AC05-06OR2310.

Nous tenons à remercier le Dr Kay Faaberg pour les clones infectieux HP-PRRSV, Dr. Susan Brockmeier pour son aide avec les animaux impliqués dans l’expérience et Sue Ohlendorf pour l’assistance administrative dans la préparation du manuscrit.

Materials

PAXgene Tubes PreAnalytix 762165
Molecular Biology Grade Water ThermoFisher 10977-015
mirVana miRNA Isolation Kit ThermoFisher AM1560
Rneasy MinElute Clean Up Kit QIAGEN 74204
100% Ethanol Decon Labs, Inc. 2716
0.2 mL thin-walled tubes ThermoFisher 98010540
1.5 mL RNase/DNase – free tubes Any supplier
Veriti 96-well Thermocycler ThermoFisher 4375786R
Globin Reduction Oligo (α 1) Any supplier Sequence GAT CTC CGA GGC TCC AGC TTA ACG GT
Globin Reduction Oligo (α 2) Any supplier Sequence TCA ACG ATC AGG AGG TCA GGG TGC AA
Globin Reduction Oligo (β 1) Any supplier Sequence AGG GGA ACT TAG TGG TAC TTG TGG GT
Globin Reduction Oligo (β 2) Any supplier Sequence GGT TCA GAG GAA AAA GGG CTC CTC CT
10X Oligo Hybridization Buffer
-Tris-HCl, pH 7.6 Fisher Scientific BP1757-100
-KCl Millipore Sigma 60142-100ML-F
10X RNase H Buffer
 -Tris-HCl, pH 7.6 Fisher Scientific BP1757-100
 -DTT ThermoFisher Y00147
 -MgCl2 Promega A351B
 -Molecular Biology Grade Water ThermoFisher 10977-015
RNase H ThermoFisher AM2292
SUPERase-IN ThermoFisher AM2694 Rnase inhibitor
EDTA Millipore Sigma E7889
Microcentrifuge Any supplier
 2100 Electrophoresis BioAnalyzer Instrument Agilent Technologies G2938C
Agilent RNA 6000 Nano Kit Agilent Technologies 5067-1511
Agilent High Sensitivity DNA  Kit Agilent Technologies 5067-4626
TruSeq Stranded Total RNA Library Prep Kit with Ribo-Zero  Illumina RS-122-2201 mRNA kit; Human/Mouse/Rat Set A  (48 samples, 12 indexes)
TruSeq Stranded Total RNA Sample Preparation Guide Illumina Available on-line
RNAClean XP Beads BeckmanCoulter A63987
AMPure XP Beads BeckmanCoulter A63880
MicroAmp Optical 8-tube Strip ThermoFisher N8010580 0.2 ml thin-walled tubes
MicroAmp Optical 8-tube Strip Cap ThermoFisher N801-0535
RNase/DNase – free reagent reservoirs Any supplier
SuperScript II Reverse Transcriptase ThermoFisher 18064-014
MicroAmp Optical 96 well plates ThermoFisher N8010560 These were used in place of .3mL plates as needed
MicroAmp Optical adhesive film ThermoFisher 4311971
NEBNext Multiplex Small RNA Library Prep Set for Illumina® (Set 1)  New England Biolabs E73005 small RNA kit
NEBNext Multiplex Small RNA Library Prep Set for Illumina® (Set 2)  New England Biolabs E75805 small RNA kit
QIAQuick PCR Purification Kit QIAGEN 28104
96S Super Magnet Plate ALPAQUA A001322

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Fleming, D. S., Anderson, S. J., Miller, L. C. Identification of Coding and Non-coding RNA Classes Expressed in Swine Whole Blood. J. Vis. Exp. (141), e58689, doi:10.3791/58689 (2018).

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