概要

Modulazione da analisi di inibitore HDAC genoma di microRNA e mRNAs in B le cellule indotte a sottoporsi switch classe DNA ricombinazione e differenziazione delle cellule di Plasma

Published: September 20, 2017
doi:

概要

I fattori epigenetici possono interagire con programmi genetici di modulare l’espressione genica e regolare la funzione delle cellule B. Combinando la stimolazione in vitro delle cellule di B, qRT-PCR e microRNA-sequenza di alto-rendimento e sequenza di mRNA approcci, possiamo analizzare la modulazione epigenetica di miRNA e l’espressione genica in cellule di B.

Abstract

Risposte anticorpali sono compiute attraverso diversi processi critici intrinseco delle cellule B, tra cui hypermutation somatico (SHM), classe-interruttore ricombinazione del DNA (CSR) e la differenziazione delle cellule di plasma. Negli ultimi anni, delle modificazioni epigenetiche o fattori, quali la deacetilazione degli istoni e microRNA (Mirna), hanno dimostrati di interagire con programmi genetici delle cellule di B di risposte anticorpali di forma, mentre la disfunzione dei fattori epigenetici è stata trovata per portare a risposte degli autoanticorpi. L’analisi di espressione di miRNA e mRNA di genoma in cellule di B in risposta a modulatori epigenetici è importante per comprendere la regolazione epigenetica della risposta di funzione e dell’anticorpo di B-cell. Qui, dimostriamo un protocollo per indurre le cellule B per subire la differenziazione di CSR e delle cellule di plasma, il trattamento di queste cellule di B con gli inibitori dell’istone deacetilasi (HDAC) (HDIs) e l’analisi di espressione di mRNA e microRNA. In questo protocollo, analizziamo direttamente sequenze complementari di DNA (cDNA) mediante sequenziamento di nuova generazione mRNA (mRNA-seq) e tecnologie di miRNA-seq, mappatura della sequenziazione legge al genoma e trascrizione d’inversione quantitativa (qRT)-PCR. Con questi approcci, abbiamo definito che, in cellule di B indotte per subire la CSR e la differenziazione delle cellule di plasma, HDI, un regolatore epigenetico, selettivamente modula l’espressione di mRNA e miRNA e altera la differenziazione di CSR e delle cellule di plasma.

Introduction

Segni epigenetici o fattori, quali la metilazione del DNA, modificazioni post-traduzionali degli istoni e RNA non codificanti (compresi i microRNA), modulano la funzione delle cellule alterando gene expression1. Modificazioni epigenetiche regolano la funzione dei linfociti B, come ricombinazione di immunoglobulina classe-interruttore del DNA (CSR), ipermutazione somatica (SHM) e differenziazione di cellule B memoria o le cellule di plasma, quindi modulando l’anticorpo e autoanticorpi le risposte2,3. CSR e SHM criticamente richiedono indotta da attivazione citidina deaminasi (aiuti, codificato come Aicda), che è altamente indotta in cellule di B in risposta a T-dipendente e di antigeni T-indipendenti4. Cellule di B di classe-acceso/hypermutated ulteriormente differenziano in cellule di plasma, che secernono grandi quantità di anticorpi in modo criticamente dipendente da proteina di maturazione dei linfociti B-indotta 1 (Blimp1, codificato come Prdm1)5. I cambiamenti epigenetici anormali in cellule di B possono provocare risposte aberranti anticorpo/autoanticorpi, che possono portare alla risposta allergica o autoimmunità1,4. Comprendere i fattori epigenetici come, ad esempio Mirna, modulano intrinseco delle cellule B espressione genica non è solo importante per lo sviluppo di vaccini, ma è anche essenziale per rivelare i meccanismi delle potenziali risposte anormali dell’anticorpo/autoanticorpi.

Deacetilazione e acetilazione dell’istone sono modifiche dei residui di lisina su proteine istoniche in genere catalizzate da istone acetiltransferasi (HAT) e istone deacetilasi (HDAC). Queste modifiche portano all’accessibilità crescente o decrescente della cromatina e ulteriormente consentono o impediscono il legame di fattori di trascrizione o proteine a DNA e l’alterazione del gene espressione5,6, 7 , 8. gli inibitori HDAC (HDI) sono una classe di composti che interferiscono con la funzione di HDAC. Qui, abbiamo usato HDI (VPA) per affrontare il regolamento di HDAC sul profilo di espressione genica intrinseco delle cellule B e sul suo meccanismo.

Mirna sono piccole, non-codificazione RNAs circa 18 a 22 di nucleotidi di lunghezza generati attraverso diverse fasi. geni ospitanti miRNA sono trascritti e formano tornante microRNA primario (pri-miRNA). Sono esportati nel citoplasma, dove pri-miRNA sono ulteriormente trasformati in precursore Mirna (pre-miRNA). Infine, Mirna maturi si formano attraverso la scissione dei pre-miRNA. Mirna riconoscono le sequenze complementari all’interno della regione non tradotta 3′ della loro destinazione mRNAs6,7. Attraverso silenziamento post-trascrizionale, Mirna regolano l’attività cellulare, quali proliferazione, differenziamento e apoptosi10,11. Poiché più miRNA possono avere come bersaglio mRNA della stessa, e un singolo miRNA potenzialmente può avere come bersaglio mRNA multipli, è importante avere una vista nel contesto del profilo di espressione di miRNA a comprendere il valore dell’individuo e l’effetto collettivo di Mirna. i miRNA sono stati indicati per essere coinvolti in sviluppo della B-cellula e differenziazione periferica, così come B-differenziamento fase-specifici, risposta anticorpale e autoimmunità1,4,9. Nel 3′ UTR di Aicda e Prdm1, ci sono diversi siti previsti o convalidati evolutivamente conservati che possono essere la destinazione di Mirna8.

Modulazione epigenetica, tra cui modifica post-trascrizione dell’istone e Mirna, visualizzare un modello di regolamento fase-specifici delle cellule e cellula-tipo di gene espressione9. Qui, descriviamo i metodi per definire la modulazione HDI-mediata di miRNA ed espressione di mRNA, CSR e differenziazione delle cellule di plasma. Questi includono protocolli per indurre le cellule di B per subire la CSR e la differenziazione delle cellule di plasma; per il trattamento delle cellule di B con HDI; e per l’analisi di espressione di miRNA e mRNA da qRT-PCR, miRNA-seq e mRNA-seq10,11,12,8,13.

Protocol

il protocollo segue le linee guida di cura degli animali di The Animal Care istituzionali e commissioni di utilizzo della University of Texas Health Science Center a San Antonio. 1. stimolazione di cellule di B del topo per CSR, la differenziazione delle cellule di Plasma e HDI trattamento preparazione delle sospensioni di cellule di milza Nota: eseguire tutti i passaggi in una cappa a flusso laminare ad eccezione del mouse eutanasia e dissezione. Eu…

Representative Results

Utilizzando il nostro protocollo, purificato le cellule B disposto con LPS (3 µ g/mL) e IL-4 (5 ng/mL) per 96 h può indurre il 30-40% della RSI a IgG1 e ~ 10% di differenziazione delle cellule di plasma. Dopo il trattamento con HDI (VPA 500 µm), la RSI a IgG1 è diminuito a 10-20%, mentre la differenziazione delle cellule di plasma è diminuito a ~ 2% (nella figura 1). HDI-ha mediato l’inibizione della RSI è stato ulteriormente confermato da un numero in diminuzione d…

Discussion

Questo protocollo fornisce gli approcci completi per indurre switching di classe B delle cellule e differenziazione delle cellule di plasma; per analizzare l’impatto di modulatori epigenetici, vale a dire HDI; e per rilevare l’effetto di HDI sull’espressione del mRNA e miRNA in queste cellule. La maggior parte di questi approcci è utilizzabile anche per analizzare l’impatto del fattore epigenetico sull’espressione di funzione e mRNA/miRNA B-cellula umana. Per analizzare le cellule B isolate da topi trattati con modulato…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato supportato da NIH sovvenzioni AI 105813 e AI 079705 (per PC), l’Alleanza per l’identificazione di Target di ricerca Lupus in Lupus Grant ALR 295955 (per PC) e la ricerca di artrite National Research Foundation concedere (HZ). TS è stato sostenuto dal centro medico pediatria, secondo Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Cina, nell’ambito del programma di visita di studente di medicina Xiangya-UT School di medicina San Antonio.

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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