Summary

Adattamento 3' amplificazione veloce di CDNA finisce per mappare le trascrizioni in cancro

Published: March 28, 2018
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Summary

I due diversi 3′ amplificazione veloce delle estremità del cDNA (3′ gara) protocolli descritto qui fanno uso di due diversi DNA polimerasi per mappare sequenze che includono un segmento dell’open reading frame (ORF), il codone di arresto e l’intero regione 3′ UTR di una trascrizione usando RNA ottenute da linee cellulari tumorali differenti.

Abstract

Maturazione degli mRNA eucariotico coinvolge 3′ fine formazione, che prevede l’aggiunta di una coda di poli (a). Al fine di mappare il 3′ estremità di un gene, il tradizionale metodo di scelta è 3′ amplificazione veloce delle estremità del cDNA (3′ gara). Protocolli per 3′ gara richiedono l’attenta progettazione e selezione degli iniettori annidati all’interno di regione 3′ non tradotta (3′ UTR) del gene target di interesse. Tuttavia, con alcune modifiche il protocollo può essere utilizzato per includere l’intera regione 3′ UTR e sequenze all’interno l’open reading frame (ORF), fornendo un quadro più completo del rapporto tra l’ORF e 3′ UTR. Ciò è oltre alla identificazione del segnale poliadenilazione (PAS), così come il sito di clivaggio e poliadenilazione fornito dai convenzionali 3′ gara. Espanso 3′ gara in grado di rilevare insolito 3′ UTR, tra cui fusioni del gene all’interno di 3′ UTR, e le informazioni di sequenza possono essere utilizzate per prevedere i potenziali siti di legame di miRNA così come AU ricca destabilizzare gli elementi che possono influenzare la stabilità della trascrizione.

Introduction

La formazione dell’estremità 3′ è un passo fondamentale nella maturazione di mRNA che comprende il clivaggio del pre-mRNA a valle di un PAS seguita dall’aggiunta di ~ 250 tipo adenine, che compongono la coda di poli (a)1,2. La proteina legante il poli (a) (PABP) si lega alla coda di poli (a), e questo protegge la trascrizione di mRNA da degradazione e facilita la traduzione1.

Le stime attuali suggeriscono che il 70% dei geni umani hanno passaggio multiplo e quindi sono sottoposti ad poliadenilazione alternativa, con conseguente più 3′ estremità3. Pertanto, è importante identificare dove la coda di poli (a) si attacca al resto del 3′ UTR, nonché a identificare il PAS utilizzato da qualsiasi trascrizione dato. L’avvento di sequenziatori di ultima generazione ha provocato l’identificazione simultanea del 3′ UTR e il passaggio di migliaia di geni. Questo aumento della capacità di sequenziamento ha richiesto lo sviluppo di algoritmi bioinformatici per analizzare i dati che coinvolgono poliadenilazione alternativa dell’estremità 3′. Per l’individuazione del de novo o la convalida della PAS e quindi mapping dell’estremità 3′ dei singoli geni da dati di sequenziamento su larga scala, 3′ gara rimane il metodo di scelta4,5. Le sequenze incluse nei prodotti di cDNA di 3′ gara normalmente includono solo una parte del 3′ UTR che contiene la coda di poli (a), il luogo di fenditura, la PAS e le sequenze a Monte della PAS. A differenza di PCR, che richiede la progettazione e la scelta del gene specifico primer forward e reverse, 3′ gara richiede solo due primers gene nidificati specifici in avanti. Quindi, la PCR richiede una conoscenza più dettagliata della sequenza del nucleotide di una grande regione del gene di essere amplificato4,6. Dato che 3′ gara utilizza lo stesso reverse primer che obiettivi il poli (a) di coda per tutte le trascrizioni di poliadenilazione RNA, solo i primer in avanti devono essere gene specifico, così, solo che richiedono la conoscenza di una regione significativamente più piccola del mRNA. In questo modo l’amplificazione delle regioni in cui le sequenze non sono completamente caratterizzato4,7. Questo ha permesso 3′ gara per essere utilizzato non solo per determinare l’estremità 3′ del gene, ma a anche determinare e caratterizzare grandi regioni a Monte della PAS che formano una parte significativa del 3′ UTR. Combinando 5′ corsa con modificate 3′ gara che comprende porzioni più grandi di 3′ UTR e regioni fiancheggianti, è possibile completamente di sequenza o clonare un’intero trascrizione di mRNA dall’estremità 5′ alla sua 3′ estremità8.

Un esempio di questa applicazione di modificate 3′ gara è la recente identificazione di un romanzo di trascrizione del gene CCND1-MRCK fusione da linee cellulari di linfoma a cellule mantellari e malati di cancro. 3′ UTR ha consistito di sequenze di geni MRCK sia il CCND1 ed era ricalcitrante a miRNA regolamento9. I due nidificati CCND1 avanti primers specifici erano complementari alla regione immediatamente adiacente e a valle del codone di arresto di CCND1 . Anche se l’intero trascrittoma sequenziazione insieme strumenti bioinformatici specifico può essere utilizzato per rilevare le fusioni del gene entro i 3′ UTR10, molti laboratori potrebbero mancare le risorse finanziarie o perizia di bioinformatica per fare uso di questa tecnologia. Quindi, 3′ gara è un’alternativa per de novo identificazione e validazione di geni di fusione romanzo che coinvolge il regione 3′ UTR. Considerando il drastico aumento del numero di geni di fusione segnalati nonché a leggere attraverso le trascrizioni, 3′ gara è diventata un potente strumento nella caratterizzazione genica sequenze11,12. Inoltre, recenti studi hanno dimostrato che diverse sequenze all’interno di 3′ UTR, nonché la lunghezza del 3′ UTR può influenzare la stabilità di trascrizione mRNA, la localizzazione, la traducibilità e funzione13. Dovuto in parte a un crescente interesse nella mappatura del transcriptome, c’è stato un aumento del numero di differenti polimerasi del DNA in fase di sviluppo per l’utilizzo in laboratorio. È importante determinare quali tipi di modifiche possono essere reso a 3′ protocollo di gara in ordine di utilizzare il repertorio disponibile di polimerasi del DNA.

Questo lavoro rapporti adattandosi 3′ gara per mappare l’intero regione 3′ UTR, la PAS e il sito di clivaggio estremità 3′ della trascrizione ANKHD1 utilizzando nidificati Primer all’interno della sezione di ANKHD1 della trascrizione e due diversi DNA polimerasi.

Protocol

Indossare un camice da laboratorio, guanti e occhiali di sicurezza in ogni momento durante l’esecuzione di tutte le procedure in questo protocollo. Assicurarsi che i contenitori/provette contenenti il reagente di fenolo e guanidina isotiocianato sono aperti solo in un cappuccio certificata e smaltire i rifiuti di fenolo in un contenitore designato. Utilizzare i reagenti, i suggerimenti e privo di DNasi e RNasi provette sterili. 1. coltura cellulare Crescere la linea delle cellule HeL…

Representative Results

Ricerca nidificata Forward Primer: Il gel di agarosio da La figura 1 Mostra due distinti prodotti di gel PCR (corsie 1 e 2) che utilizzano lo stesso forward primer ma diversi iniettori d’inversione. Lane 3 ha un prodotto PCR distinto e ha un distinto primer forward e reverse. I primer ideali da utilizzare per la reazione di PCR di base sono quelli che danno un prodotto di PCR distinto …

Discussion

Nonostante l’avvento delle tecnologie di sequenziamento massivo parallelo, su una base di gene di gene, 3′ gara rimane ancora il metodo più facile ed economico per identificare la PAS e nucleotidi adiacenti per la coda di poli (a). L’adattamento qui descritto si espande con 3′ gara per amplificare sia mappa sequenze che includono una parte di ORF, il codone di arresto e l’intero regione 3′ UTR della trascrizione del mRNA di ANKHD1 . Dei principali vantaggi di 3′ gara è che con pochi piccoli adattamenti, prodot…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vorremmo riconoscere Bettine Gibbs per il suo aiuto tecnico.

Materials

HeLa cells ATCC CCL-2 Cervical cancer cell line.
Jeko-1 cells ATCC CRL-3006 Mantle cell lymphoma cell line.
Granta-519 cells DSMZ ACC-342 Mantle cell lymphoma cell line.
Fetal Bovine Serum Sigma Aldrich F6178 Fetal bovine serum for cell culture.
Penicillin/Streptomycin ThermoFisherScientific 15140122 Antibiotic and antimycotic.
GlycoBlue Ambion AM9545 Coprecipitant.
DMEM ThermoFisherScientific 10569044 Gibco brand cell culture media with GlutaMAX.
Nuclease Free-Water ThermoFisherScientific AM9938 Ambion DNase and RNAse free water(non DEPC treated).
Dulbecco’s Phosphate-Buffered Solution Corning 21-030 1X PBS.
Chloroform Sigma  Aldrich C7559-5VL
2-propanol Sigma Aldrich I9516
Reagent Alcohol Sigma Aldrich 793175 Ethanol
Ethidium Bromide solution Sigma Aldrich E1510
TRIzol Reagent ThermoFisherScientific 15596026 Monophasic phenol and guanidine isothiocyanate reagent.
2X Extender PCR-to-Gel Master Mix Amresco N867 2X PCR-to-Gel Master Mix  containing loading dye used in routine quick PCR assays and primer search.
10mM dNTP Amresco N557
RQ1 RNase-Free DNase Promega M6101 Dnase treatment kit.
Gel Loading Dye Orange (6X) New England BioLabs B7022S
2X Phusion High-Fidelity PCR Master Mix with HF buffer ThermoFisherScientific F531S 2X PCR MasterMix containing a chimeric DNA polymerase consisting of a DNA binding domain fused to a Pyrococcus-like proofreading polymerase and other reagents.
PfuUltra II Fusion HS DNA polymerase Agilent Technologies 600670 Modified DNA Polymerase from Pyrococcus furiosus (Pfu).
RevertAid RT Reverse Transcription Kit Thermo Fischer K1691 Used for  reverse transcription of mRNA into  cDNA synthesis. Kit includes  Ribolock RNAse inhibitor, RevertAid M-MuLV reverse transcriptase and other reagents listed in manuscript.
Pefect size 1Kb ladder 5 Prime 2500360 Molecular weight DNA ladder.
Alpha Innotech FluorChem Q MultiImage III Alpha Innotech Used to visualise ethidium bromide stained agarose gel.
Low Molecular Weight Ladder New England BioLabs N3233L Molecular weight DNA ladder.
Vortex Mixer MidSci VM-3200
Mini Centrifuge MidSci C1008-R
Dry Bath MidSci DB-D1
NanoDrop 2000C ThermoFisherScientific ND-2000C Spectrophotometer.
Wide Mini-Sub Cell GT Horizontal Electrophoresis System BioRad 1704469 Electrophoresis equipment-apparatus to set up gel
PowerPac Basic Power Supply BioRad 1645050 Power supply for gel electrophoresis.
Agarose Dot Scientific AGLE-500
Mastercycler Gradient Eppendorf 950000015 PCR thermocycler.
Centrifuge Eppendorf 5810 R
Centrifuge Eppendorf 5430R
Wizard SV Gel and PCR Fragment DNA Clean-Up System Promega A9281
Zero Blunt TOPO PCR Cloning Kit, with One Shot  TOP10 Chemically Competent E. coli cells ThermoFisherScientific K280020
MyPCR Preparation Station Mystaire MidSci MY-PCR24 Hood dedicated to PCR work.
Hamilton SafeAire II fume hood ThermoFisherScientific Fume hood.
Beckman Coulter Z1 Particle Counter Beckman Coulter 6605698 Particle counter. For counting cells before plating  for RNA extraction.
Applied Biosystems Sequence Scanner Software v2.0 Applied Biosystems (through ThermoFisherScientific) Software to analyze Sanger sequencing data.

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Cite This Article
Masamha, C. P., Todd, Z. Adapting 3′ Rapid Amplification of CDNA Ends to Map Transcripts in Cancer. J. Vis. Exp. (133), e57318, doi:10.3791/57318 (2018).

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