概要

Genomweite Analyse von HDAC-Inhibitor-vermittelten Modulation der Micro-RNAs und mRNAs in B Zellen induziert unterziehen Class-Schalter DNA-Rekombination und Plasma-Zell-Differenzierung

Published: September 20, 2017
doi:

概要

Epigenetische Faktoren können mit genetischen Programme zu modulieren Genexpression und regulieren die Funktion der B-Zellen interagieren. Durch die Kombination von in-vitro- B-Zell-Stimulation, qRT-PCR, und Hochdurchsatz-RNA-Sequenz und mRNA-Sequenz Ansätze, analysieren wir die epigenetische Modulation von MiRNA und gen-Expression in B-Zellen.

Abstract

Antikörperreaktionen werden durch mehrere wichtige B-Zell-inneren Prozesse, einschließlich somatische Hypermutation (SHM), Class-Schalter DNA Rekombination (CSR) und Plasma-Zell-Differenzierung durchgeführt. In den letzten Jahren epigenetische Modifikationen oder Faktoren wie Histon Deacetylation und Mikro-RNAs (MiRNAs), nachweislich mit B-Zelle genetische Programme zur Form Antikörperantworten interagieren, während die Dysfunktion des epigenetischen Faktoren gefunden wurde, um zu führen Autoantikörper Antworten. Genomweite MiRNA und mRNA Expression in B-Zellen als Reaktion auf epigenetischen Modulatoren Analyse ist wichtig für das Verständnis der epigenetischen Regulation der B-Zell-Funktion und Antikörper-Reaktion. Hier zeigen wir ein Protokoll für die Induktion B-Zellen zu CSR und Plasmazelle Differenzierung zu unterziehen, behandeln diese B-Zellen mit Histon-Deacetylase (HDAC)-Inhibitoren (HDIs) und Analyse von mRNA und MicroRNA Ausdruck. In diesem Protokoll analysieren wir direkt komplementäre DNA (cDNA) Sequenzen mit mRNA Sequenzierung der nächsten Generation (mRNA-Seq) und MiRNA-Seq Technologien, Zuordnung der Sequenzierung liest, das Genom und quantitative reverse Transkription (qRT)-PCR. Mit diesen Ansätzen haben wir festgelegt, dass in B-Zellen induziert CSR und Plasma-Zell-Differenzierung zu unterziehen, HDI, einen epigenetischen Regulator selektiv MiRNA und mRNA Ausdruck moduliert und CSR und Plasmazelle Differenzierung verändert.

Introduction

Epigenetischen Markierungen oder Faktoren, z. B. DNA-Methylierung und Histon posttranslationale Modifikationen nicht-kodierende RNAs (unter anderem Micro-RNAs) modulieren Zellfunktion durch Veränderung der gen-Expression-1. Epigenetische Modifikationen regulieren die Funktion von B-Lymphozyten, z. B. Immunglobulin Class-Schalter DNA Rekombination (CSR) und somatische Hypermutation (SHM) Differenzierung zu B-Gedächtniszellen oder Plasmazellen, damit Modulation der Antikörper und Autoantikörper Antworten2,3. CSR und SHM erfordern kritisch Aktivierung-induzierte Cytidin Deaminase (AID, kodiert als Aicda), die hoch in B-Zellen als Reaktion auf T-abhängigen und T-unabhängige Antigene4induziert wird. Klasse-geschaltet/Hypermutated B-Zellen weiter differenzieren zu Plasmazellen, die große Mengen von Antikörpern in einer Art und Weise kritisch abhängig von B-Lymphozyten-induzierte Reifung Protein sezernieren 1 (Blimp1, als Prdm1codiert)5. Abnorme epigenetische Veränderungen in den B-Zellen führen aberranten Antikörper/Autoantikörper Antworten, was zu allergischen Reaktion oder Autoimmunität1,4führen kann. Verstehen, wie epigenetische Faktoren, wie z. B. MiRNAs, B-Zell-inneren modulieren Genexpression ist nicht nur wichtig für die Entwicklung von Impfstoffen, sondern ist auch wichtig, die Mechanismen der möglichen abnormalen Antikörper/Autoantikörper Antworten offenbaren.

Histon Acetylierung und Deacetylation sind Modifikationen der Lysin-Reste auf Histonproteine, die in der Regel durch Histon-Acetyltransferase (Hut) und Histon-Deacetylase (HDAC) katalysiert. Diese Änderungen führen zu zunehmender oder abnehmender Zugänglichkeit des Chromatins und weiter zulassen oder verhindern die Bindung von Transkriptionsfaktoren oder Proteinen, DNA und die Veränderung des Gens Ausdruck5,6, 7 , 8. HDAC-Inhibitoren (HDI) sind eine Klasse von Verbindungen, die die Funktion der HDACs stören. Hier haben wir HDI (VPA) die Verordnung von HDAC auf die intrinsische Genexpressionsprofil von B-Zellen und ihr Mechanismus.

MiRNAs sind kleine, nicht-kodierende RNAs ca. 18 bis 22 Nukleotide in der Länge, die in mehreren Phasen generiert werden. MiRNA Host Gene transkribiert werden und bilden Haarnadel primäre Micro-RNAs (Pri-MiRNAs). Sie werden in den Zytoplasma exportiert wo Pri-MiRNAs in Vorläufer MiRNAs (Pre-MiRNAs) weiterverarbeitet werden. Schließlich sind Reifen MiRNAs durch die Spaltung von Pre-MiRNAs gebildet. MiRNAs erkennen die komplementäre Sequenzen innerhalb der 3′ untranslatierten Region ihre Ziel mRNAs6,7. Durch posttranskriptionelle zum Schweigen zu bringen, regulieren MiRNAs zelluläre Aktivität, wie z. B. Proliferation, Differenzierung und Apoptose10,11. Da mehrere MiRNAs die gleichen mRNA gezielt können und einem einzigen MiRNA kann potenziell mehrere mRNAs Ziel, ist es wichtig, eine im Kontext der MiRNA-Expressionsprofil zu verstehen, den Wert des einzelnen und die gemeinsame Wirkung von MiRNAs blicken. MiRNAs haben gezeigt, dass B-Zellentwicklung und peripheren Differenzierung als auch B-Zell-Stadium-spezifische Differenzierung, Antikörper-Reaktion und Autoimmunität1,4,9beteiligt werden. In der 3′ UTR Aicda und Prdm1gibt es mehrere validierte oder vorhergesagten evolutionär konservierte Websites, die von MiRNAs8ausgerichtet werden können.

Epigenetische Modulation, einschließlich Histon Post-Transkription Modifikation und MiRNAs, eine Zelltyp und Zelle Stadium-spezifische Verordnung Muster gen Ausdruck9anzeigen Hier beschreiben wir Methoden um die HDI-vermittelten Modulation der MiRNA und mRNA Ausdruck, CSR und Plasma-Zell-Differenzierung zu definieren. Dazu gehören Protokolle zur Induktion B-Zellen zu CSR und Plasma-Zell-Differenzierung zu unterziehen; für die Behandlung von B-Zellen mit HDI; und für die Analyse von MiRNA und mRNA Expression von qRT-PCR, MiRNA-Seq und mRNA-Seq10,11,12,8,13.

Protocol

das Protokoll erfolgt nach den Richtlinien der Tierpflege die institutionelle Tier Pflege und Nutzung Ausschüsse der University of Texas Health Science Center in San Antonio. 1. Stimulation des Maus-B-Zellen für CSR, Plasma-Zell-Differenzierung und HDI Behandlung Vorbereitung der Milz Zellsuspensionen Hinweis: führen Sie alle Schritte in einer Laminar-Flow-Kapuze mit Ausnahme von Maus Sterbehilfe und Dissektion. Einschläfern der spezifischen Path…

Representative Results

Mit unserem Protokoll B-Zellen mit LPS platziert gereinigt (3 µg/mL) und IL-4 (5 ng/mL) für 96 h 30-40 % der CSR zu IgG1 und ~ 10 % der Plasma-Zell-Differenzierung induzieren können. Nach der Behandlung mit HDI (500µM VPA), die CSR zu IgG1 auf 10-20 % gesunken, während Plasma-Zell-Differenzierung auf ~ 2 % zurückgegangen (Abbildung 1). HDI-vermittelte Hemmung der CSR wurde weiter bestätigt durch eine verminderte Anzahl von Post-Rekombination Iμ-Cγ1 und Reifen V<s…

Discussion

Dieses Protokoll bietet umfassende Ansätze zur B-Zelle Klasse wechseln und Plasma-Zell-Differenzierung zu induzieren; Ihre Auswirkungen durch epigenetische Modulatoren, nämlich HDI zu analysieren; und die Wirkung von HDI auf mRNA und MiRNA Ausdruck in diesen Zellen zu erkennen. Die meisten dieser Ansätze können auch verwendet werden, um die Auswirkungen der epigenetischen Faktor auf menschlichen B-Zell-Funktion und mRNA/MiRNA Ausdruck zu analysieren. Die qRT-PCR und mRNA-Seq/MiRNA-Seq Ansätze können auch verwendet …

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit von NIH-Stipendien AI 105813 und AI 079705 (auf PC) unterstützt wurde, gewähren die Allianz für Lupus Forschung Zielkennzeichnung in Lupus Grant ALR 295955 (auf PC) und der National Research Foundation Arthritis-Forschung (HZ). TS wurde unterstützt von Kinderheilkunde Medical Center, zweite Xiangya Krankenhaus, Central South University Changsha, China, im Rahmen des Programms Xiangya-UT Schule von Medizin San Antonio Medizinstudent besuchen.

Materials

C57BL/6 mice Jackson Labs 664
Corning cellgro RPMI 1640 Medium (Mod.) 1X with L-Glutamine (Size: 6 x 500mL; With L-Glutamine) Fisher Scientific MT 10-040-CV 
FBS Hyclone SH300
HyClone Antibiotic Antimycotic Solution 100 mL Fisher Scientific – Hyclone SV3007901 
β-Mercaptoethanol Fisher Scientific 44-420-3250ML
Falcon Cell Strainers Fisher Scientific 21008-952  
Trypan Blue Stain 0.04% GIBCO/Life Technologies/Inv 15250
ACK Lysis Buffer  Fisher Scientific BW10-548E 
Hausser Scientific Bright-Line Counting Chamber Fisher Scientific 02-671-51B
EasySep Magnet Stem Cell Technologies 18000
Falcon Round-Bottom Polystyrene Tubes with Cap Fisher Scientific 14-959-1A
EasySep Mouse B cell Isolation Kit Stem Cell Tech 19854
BD Needle Only 18 Gauge 1.5 inch SHORT BEVEL 100/box  BD Biosciences  305199
PE/Cy7 anti-mouse CD138 (Syndecan-1) Antibody BioLegend  142513 (25 ug)
PE-Cy7 B220 antibody BioLegend 103222
7-AAD (1 mg) Sigma Aldrich A9400-1MG
APC anti-mouse/human CD45R/B220 antibody Biolegend 103212
Mouse APC-IgG1 200 µg Biolegend 406610
FITC anti-mouse IgM Antibody Biolegend 406506
FITC anti-mouse/human CD45R/B220 Antibody Biolegend 103206
PE Anti-Human/Mouse CD45R (B220) (RA3-6B2) Biolegend 103208
HBSS 1X Fisher Scientific MT-21-022-CM
Bovine Serum Albumin, Fraction V, Heat Shock Treated  Fisher Scientific BP1600-100
LPS 25mg (Lipopolysaccharides from Escherichia coli 055:B5) Sigma Aldrich L2880-25MG
Recombinant mouse IL-4 (carrier-free) BioLegend 574302 (size: 10 ug)
Valproic acid sodium salt Sigma Aldrich P4543
SterilGARD e3 Class II Type A2 Biosafety Cabinet The Baker Company SG404
Large-Capacity Reach-In CO2 Incubator  Thermo Scientific 3950
Isotemp Digital-Control Water Baths: Model 205 Fisher Scientific 15-462-5Q
5mL Round Bottom Polystyrene Test Tube Fisher Scientific  14-959-5
Corning CentriStar 15ml Centrifuge Tubes  Fisher Scientific  05-538-59A
1.7 mL Microtube, clear Genesee 22-282
Higher-Speed Easy Reader Plastic Centrifuge Tubes 50ml Fisher Scientific 06-443-18
ELMI SkySpin CM-6MT ELMI CM-6MT
Rotor 6M ELMI 6M
Rotor 6M.06 ELMI 6M.06
Drummond Portable Pipet-Aid XP Pipet Controller Drummond Scientific 4-000-101
25 mL serological pipette tips Fisher Scientific 89130-900
10 mL serological pipette tips Fisher Scientific 89130-898
5 mL serological pipette tips Fisher Scientific 898130-896
48-well plates Fisher Scientific 07-200-86
Allegra 6 Benchtop Centrifuge, Non-Refrigerated Beckman Coulter 366802
GH-3.8A Rotor, Horizontal, ARIES Smart Balance Beckman Coulter 366650
Allegra 25R Benchtop Centrifuge, Refrigerated Beckman Coulter 369434
TA-15-1.5 Rotor, Fixed Angle Beckman Coulter 368298
Fisher Scientific AccuSpin Micro 17 Fisher Scientific 13-100-675
Fisher Scientific Analog Vortex Mixer  Fisher Scientific 02-215-365
miRNeasy Mini Kit (50) Qiagen 217004
Direct-zol RNA MiniPrep kit Zymo Research R2050
Chloroform (Approx. 0.75% Ethanol as Preservative/Molecular Biology) Fisher Scientific BP1145-1
Rnase-Free Dnase set (50) QIAGEN 79254
NanoDrop 2000 Spectrophotometers Thermo Scientific ND-2000
Superscript III First-strand Synthesis System RT-PCR Invitrogen 175013897
iTaq Universal SYBR Green Supermix Bio-rad  172-5121
Fisherbrand 96-Well Semi-Skirted PCR Plates, case of 25 Fisher 14-230-244
Microseal 'B' Adhesive Seals Bio-Rad MSB-1001
MyiQ Optics Module Bio-Rad 170-9744
iCycler Chassis Bio-Rad 170-8701
Optical Kit Bio-Rad 170-9752
BD LSR II Flow Cytometry Analyzer BD Biosciences
FACSDiva software BD Biosciences
FlowJo 10 BD Biosciences
2100 Bioanalyzer Agilent Technologies G2943CA
S200 Focused-ultrasonicator Covaris S200
SPRIworks Fragment Library System I for Illumina Beckman Coulter A288267
cBot Cluster Generation Station illumina SY-312-2001
HiSeq 2000 Genome Sequencer Illumina SY-401-1001
TruSeq RNA Library Prep Kit v2 Illumina RS-122-2001
TruSeq Small RNA Library Prep Kit Illumina RS-200-0012
NEXTflex Illumina Small RNA Sequencing Kit v3 Bioo Scientific 5132-05
2200 TapeStation Agilent G2964AA

参考文献

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記事を引用
Sanchez, H. N., Shen, T., Garcia, D., Lai, Z., Casali, P., Zan, H. Genome-wide Analysis of HDAC Inhibitor-mediated Modulation of microRNAs and mRNAs in B Cells Induced to Undergo Class-switch DNA Recombination and Plasma Cell Differentiation. J. Vis. Exp. (127), e55135, doi:10.3791/55135 (2017).

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