على نطاق الجينوم التحوير بوساطة "تحليل المانع هداك" ميكرورناس ومرناس في "ب الخلايا التي يسببها" للخضوع تبديل فئة جزئ الحمض النووي وتمايز خلية البلازما
Summary
عوامل جينية يمكن أن تتفاعل مع البرامج الوراثية لتعدل التعبير الجيني وتنظيم وظيفة الخلية ب. من خلال الجمع بين التحفيز في المختبر ب-الخلايا وقرة-بكر، والفائق microRNA-تسلسل ونهجا مرناً-تسلسل، يمكننا تحليل جينية تحوير التعبير ميرنا والجينات في الخلايا باء.
Abstract
يتم إنجاز استجابات الأجسام المضادة من خلال العديد من العمليات الحرجة الخلية ب-الذاتية، بما في ذلك هايبرموتيشن جسدية (SHM)، وتبديل فئة جزئ الحمض النووي (CSR)، وتمايز خلية البلازما. تم في السنوات الأخيرة، أظهرت تعديلات جينية أو عوامل مثل هيستون ديسيتيليشن وميكرورناس (ميرناس)، للتفاعل مع البرامج ب-الخلايا الوراثية لتشكيل جسم الاستجابات، بينما تم العثور على اختلال وظيفي لعوامل جينية تؤدي إلى استجابات الأجسام. تحليل التعبير على نطاق الجينوم ميرنا ومرناً في الخلايا ب ردا على المغيرون جينية مهم لفهم تنظيم استجابة الدالة وجسم ب-خلية جينية. هنا، علينا أن نظهر بروتوكول لحفز الخلايا ب الخضوع للتمييز بين المسؤولية الاجتماعية للشركات، وخلايا البلازما، علاج هذه الخلايا ب مع مثبطات هيستون deacetylase (هداك) (دعم)، وتحليل التعبير مرناً وميكرورنا. في هذا البروتوكول، نحن نحلل مباشرة مكملة تسلسل الحمض النووي (كدنا) استخدام تكنولوجيات seq ميرنا، والجيل المقبل مرناً التسلسل (مرناً-seq) يقرأ تعيين تسلسل الجينوم، وكمية النسخ العكسي (قرة)-بكر. مع هذه النهج، حددنا في الخلايا ب الناجمين عن الخضوع للمسؤولية الاجتماعية للشركات، وتمايز خلايا البلازما، المبادرة، منظم جينية، بشكل انتقائي ينظم التعبير ميرنا ومرناً ويغير تمايز خلية البلازما والمسؤولية الاجتماعية للشركات.
Introduction
علامات جينية أو عوامل، مثل التعديلات هيستون بوستترانسلاشونال مثلايشن الحمض النووي والكشف غير الترميز (بما في ذلك ميكرورناس)، تعدل وظيفة الخلية بتغيير التعبير الجيني1. تعديلات جينية تنظيم وظيفة باللمفاويات، مثل جزئ الحمض النووي تبديل الطبقة الغلوبولين المناعي (CSR)، هايبرموتيشن جسدية (SHM) والتمايز إلى خلايا الذاكرة ب أو خلايا البلازما، وبالتالي تحوير بجسم والأجسام الردود2،3. المسؤولية الاجتماعية للشركات و SHM خطيرة تتطلب ديامينان سيتيديني التي يسببها التنشيط (المعونة، ترميز كأيكدا)، الذي هو الناجم عن درجة عالية في الخلايا ب استجابة لتعتمد على T والمستقلة T المستضدات4. الفئة-تحولت/هايبرموتاتيد ب خلايا أخرى تفرق في خلايا البلازما، التي تفرز كميات كبيرة من الأجسام المضادة بطريقة يتوقف بصورة حاسمة على البروتين نضوج المستحثة اللمفاويات ب 1 (Blimp1، ترميز ك Prdm1)5. قد يؤدي تغييرات جينية غير طبيعي في الخلايا ب استجابات جسم/الأجسام الشاذة، التي يمكن أن تؤدي إلى استجابة الحساسية أو المناعة الذاتية1،4. فهم عوامل جينية كيف، مثل ميرناس، تعدل الخلية ب-الذاتية التعبير الجيني ليس هاما لتطوير اللقاحات، ولكن ضروري أيضا للكشف عن آليات استجابات جسم طبيعي/الأجسام المحتملة.
هيستون acetylation وديسيتيلاتيون بتعديلات مخلفات يسين على البروتينات هستون عادة ما تحفزها acetyltransferase هستون (هات) و deacetylase هيستون (هداك). هذه التعديلات تؤدي إلى إمكانية الوصول إلى تزايد أو تناقص من الكروماتين وكذلك السماح أو منع ربط عوامل النسخ أو البروتينات للحمض النووي وتحوير الجينات التعبير5،6، 7 , 8-مثبطات هداك (المبادرة) هي فئة من المركبات التي تتداخل مع وظيفة هداكس. هنا، نحن تستخدم المبادرة (جيش فيتنام الشعبي) لمعالجة تنظيم هداك الشخصية التعبير الجيني الجوهرية من خلايا ب وآليتها.
ميرناس هي الصغيرة، غير الترميز الكشف ما يقرب من 18 إلى 22 النيوكليوتيدات في المدة التي يتم إنشاؤها من خلال عدة مراحل. ميرنا المضيفة جينات يتم نسخها وشكل دبوس ميكرورناس الأولية (pri-ميرناس). أنها تصدر إلى السيتوبلازم، حيث تتم معالجة pri-ميرناس كذلك إلى السلائف ميرناس (ما قبل-ميرناس). وأخيراً، تتشكل ميرناس ناضجة من خلال الانقسام من قبل–ميرناس. ميرناس الاعتراف بتسلسل التكميلية داخل المنطقة 3 ‘ غير مترجمة على6،مرناس الهدف7. من خلال إسكات بوستترانسكريبشونال، ميرناس تنظيم النشاط الخلوي، مثل انتشار، والتمايز، والمبرمج10،11. منذ ميرناس متعددة يمكنك استهداف نفس مرناً، وميرنا واحد واحد يمكن أن يحتمل أن تستهدف مرناس متعددة، من المهم أن يكون رأياً في سياق تعريف التعبير ميرنا لفهم قيمة الفرد والجماعية أثر ميرناس. ميرناس أظهرت أن تشارك في التنمية ب-الخلية والتمايز هامشية، فضلا عن ب-الخلية الخاصة بمرحلة التمايز واستجابة الأجسام المضادة والمناعة الذاتية1،،من49. في 3 ‘ UTR أيكدا و Prdm1، هناك عدة مواقع تقحم المصانة تم التحقق من صحتها أو المتوقعة التي يمكن أن تكون مستهدفة من قبل ميرناس8.
تعديل جينية، بما في ذلك التعديل بعد انتهاء النسخ هيستون وميرناس، عرض نمط لائحة الخاصة بالمرحلة من نوع الخلية والخلية من التعبير الجيني9. هنا، يمكننا وصف أساليب لتحديد تعديل المبادرة بوساطة ميرنا والتعبير مرناً والمسؤولية الاجتماعية للشركات، وتمايز خلية البلازما. وتشمل هذه البروتوكولات لحفز خلايا ب الخضوع للمسؤولية الاجتماعية للشركات، وتمايز خلية البلازما؛ لعلاج الخلايا ب مع مبادرة التنمية البشرية؛ ومن أجل تحليل التعبير ميرنا ومرناً ببكر قرة وميرنا seq seq مرناً10،11،12،،من813.
Protocol
Representative Results
Discussion
يوفر هذا البروتوكول نهج شاملة للحث على تبديل فئة بالخليه وتمايز خلية البلازما؛ لتحليل تأثيرها بجينيه المغيرون، إلا وهي مبادرة التنمية البشرية؛ والكشف عن أثر المبادرة على التعبير مرناً وميرنا في هذه الخلايا. معظم هذه النهج يمكن استخدامها أيضا لتحليل تأثير عوامل جينية في التعبير الدالة و?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
بتأييد هذا العمل بالمعاهد الوطنية للصحة منح 105813 منظمة العفو الدولية ومنظمة العفو الدولية 079705 (على الكمبيوتر)، التحالف من أجل “تحديد الهدف البحث الذئبة” في الذئبة 295955 ALR المنح (للكمبيوتر)، والبحوث “مؤسسة أبحاث التهاب المفاصل الوطنية” منح (هرتز). وأيد المركز الطبي لطب الأطفال، مستشفى إكسيانجيا الثانية، وجامعة جنوب وسط مدينة تشانغشا، الصين، في سياق برنامج الزيارة طالب طب إكسيانجيا-يوتا “مدرسة طب سان أنطونيو” TS.
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 |
References
- Allis, C. D., Jenuwein, T. The molecular hallmarks of epigenetic control. Nat Rev Genet. 17, 487-500 (2016).
- Li, G., Zan, H., Xu, Z., Casali, P. Epigenetics of the antibody response. Trends Immunol. 34, 460-470 (2013).
- Zan, H., Casali, P. Epigenetics of Peripheral B-Cell Differentiation and the Antibody Response. Front Immunol. 6, 631 (2015).
- Xu, Z., Zan, H., Pone, E. J., Mai, T., Casali, P. Immunoglobulin class-switch DNA recombination: induction, targeting and beyond. Nat. Rev. Immunol. 12, 517-531 (2012).
- Nutt, S. L., Hodgkin, P. D., Tarlinton, D. M., Corcoran, L. M. The generation of antibody-secreting plasma cells. Nat. Rev. Immunol. 15, 160-171 (2015).
- Bartel, D. P. MicroRNAs: target recognition and regulatory functions. Cell. 136, 215-233 (2009).
- Fabian, M. R., Sonenberg, N., Filipowicz, W. Regulation of mRNA translation and stability by microRNAs. Annu. Rev. Biochem. 79, 351-379 (2010).
- White, C. A., et al. Histone deacetylase inhibitors upregulate B cell microRNAs that silence AID and Blimp-1 expression for epigenetic modulation of antibody and autoantibody responses. J Immunol. 193, 5933-5950 (2014).
- Farh, K. K., et al. Genetic and epigenetic fine mapping of causal autoimmune disease variants. Nature. 518, 337-343 (2015).
- Nagalakshmi, U., Waern, K., Snyder, M. RNA-Seq: a method for comprehensive transcriptome analysis. Curr Protoc Mol Biol. , 11-13 (2010).
- Martin, J. A., Wang, Z. Next-generation transcriptome assembly. Nat Rev Genet. 12, 671-682 (2011).
- Luo, S. MicroRNA expression analysis using the Illumina microRNA-Seq Platform. Methods Mol. Biol. 822, 183-188 (2012).
- Shen, T., Sanchez, H. N., Zan, H., Casali, P. Genome-wide analysis reveals selective modulation of microRNAs and mRNAs by histone deacetylase inhibitor in B cells induced to uUndergo class-switch DNA recombination and plasma cell differentiation. Front. Immunol. 6, 627 (2015).
- Trapnell, C., et al. Differential gene and transcript expression analysis of RNA-seq experiments with TopHat and Cufflinks. Nat Protoc. 7, 562-578 (2012).
- Kin, T., et al. fRNAdb: a platform for mining/annotating functional RNA candidates from non-coding RNA sequences. Nucleic Acids Res. 35, D145-D148 (2007).
- Agarwal, V., Bell, G. W., Nam, J. W., Bartel, D. P. Predicting effective microRNA target sites in mammalian mRNAs. Elife. 4, (2015).
- Griffiths-Jones, S., Saini, H. K., van Dongen, S., Enright, A. J. miRBase: tools for microRNA genomics. Nucleic Acids Res. 36, D154-D158 (2008).
- Anders, G., et al. doRiNA: a database of RNA interactions in post-transcriptional regulation. Nucleic Acids Res. 40, D180-D186 (2012).
