ここでは、 in vivoでの分子内および分子間のRNA-RNA相互作用のゲノムワイドなマッピングを可能にする、 P soralen架橋、 L鎖およびS選択H鎖のS equencingの方法を詳述します(SPLASH)。 SPLASHは、酵母、細菌およびヒトを含む生物のRNA相互作用を研究するために適用することができる。
RNAがどのように相互作用するかを知ることは、細胞内のRNAベースの遺伝子調節を理解する上で重要です。マイクロRNA-mRNA相互作用のようなRNA-RNA相互作用の例は、遺伝子発現を調節することが示されているが、細胞内でRNA相互作用が起こる全範囲は未だ不明である。 RNA相互作用を研究する以前の方法は、主として、特定のタンパク質またはRNA種と相互作用するRNAのサブセットに焦点を当てていた。ここでは、 in vivoでのRNA相互作用のゲノムワイドな捕獲を可能にする、 P soralen架橋、 L鎖、およびS選択H鎖のS equencingと呼ばれる方法を詳述します(SPLASH)。 SPLASHは、インビボでの架橋、近接ライゲーション、ハイスループットシーケンシングを利用して、分子内および分子間のRNA塩基対形成パートナーを世界的に同定します。 SPLASHは、細菌、酵母およびヒト細胞を含む様々な生物に適用することができ、同様に多様な細胞の状況下でのRNA構成のダイナミクスの理解を促進するための多様な細胞条件を提供する。実験的SPLASHプロトコル全体は完了までに約5日間かかり、計算ワークフローは完了するまでに約7日間かかります。
巨大分子が互いにどのように折り重なり相互作用するかを研究することは、細胞内の遺伝子調節を理解するための鍵である。 DNAおよびタンパク質がどのようにして遺伝子調節に寄与するかを理解することに多くの努力が集中してきたが、遺伝子発現の転写後調節については比較的少ない。 RNAは、その直鎖配列およびその二次および三次構造の両方で情報を運ぶ。 インビボでのその機能にとって、それ自体および他のものと塩基対形成するその能力は重要である。ハイスループットRNAの二次構造のプロービングにおける最近の進歩は、トランスクリプトーム2,3,4,5,6,7,8、howeにおける二本鎖および一本鎖領域の位置についての貴重な洞察を提供しているペアリング対話パートナーに関するver情報はまだほとんど失われています。どのRNA配列がトランスクリプトーム内の別のRNA領域と相互作用しているかを決定するために、我々は全体的なペアワイズ情報を必要とする。
グローバルで偏りのない方法でペアワイズRNA相互作用をマッピングすることは、伝統的に大きな課題でした。これらの技術は、CLASH9、hiCLIP10およびRAP11のような従来のアプローチが大規模な方法でRNA相互作用を同定するために使用されるが、典型的には、特定のタンパク質またはRNA種と相互作用するRNAのサブセットについてRNA塩基対をマッピングする。包括的なRNA相互作用を研究する最近の進展には、 インビボで RNA相互作用を安定化させず、したがってインビボ相互作用のサブセットのみを捕捉する方法RPL12が含まれる。これらの課題を克服するために、我々と他の研究者は、p RNAインターロイムをインビボで使用することにより、架橋ソラレン13,14,15の修飾バージョンを使用した。このプロトコールでは、 インビボで塩基対形成RNAを架橋するためにビオチン化ソラレンを使用し、続いて近接ライゲーションおよびハイスループット配列決定を行うP soralen架橋、ライゲート、およびS選択HYBRIDES(SLH)のS equencingを行うための詳細を記載する。ゲノムワイドのRNA塩基対形成パートナーを同定する( 図1 ) 15 。
この原稿では、我々は培養接着細胞、この場合はHeLa細胞を使用してSPLASHを実行するための手順を説明します。同じプロトコールは、懸濁哺乳動物細胞および酵母および細菌細胞に容易に適合させることができる。簡単に述べると、HeLa細胞をビオチン化ソラレンで処理し、インビボで相互作用するRNA塩基対を架橋するために365nmで照射する。次いでRNAを細胞から抽出し、断片化し、ストレプトアビジンビーズを用いて架橋領域を豊富にする。次いで、相互作用するRNA断片を近接ライゲーションを用いて一緒にライゲーションし、深い配列決定のためのcDNAライブラリーに作製する。配列決定の際に、キメラRNAをトランスクリプトーム/ゲノムにマッピングして、互いに対形成するRNA相互作用領域を同定する。我々は、snoRNAs、lncRNAsおよびmRNAなどのRNAの多様なクラスにおける分子内および分子間RNA塩基対形成、構造の組織化および相互作用パターンを俯瞰するなど、酵母および異なるヒト細胞におけるインビボでの何千ものRNA相互作用を同定するためにSPLASHを首尾よく利用した細胞内のRNAの量。
ここでは、我々は、ゲノムワイドの方法でペアワイズRNA相互作用を同定することを可能にする方法であるSPLASHの実験的および計算的ワークフローを詳細に記述する。我々は、細菌、酵母およびヒトの培養物においてSPLASHを首尾よく利用し、この戦略が異なる細胞状態下の多様な生物に広く適用され得ることを予測する。プロトコールの重要なステップの1つは、下流のプロセスに適した材料を…
The authors have nothing to disclose.
私たちはWanラボとNagarajanラボのメンバーに有益な議論をしてくれたことに感謝します。 N.NagarajanはA * STARからの資金提供を受けています。 Y.WanはA * STARとSociety of Science-Branco Weiss Fellowshipからの資金援助を受けています。
1 Kb Plus DNA Ladder | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 10787026 | DNA ladder |
10 bp DNA ladder | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 10821-015 | DNA ladder |
20 % SDS solution | First BASE | BUF-2052-1L | |
20x SSC | First BASE | BUF-3050-20X1L | |
3.0 M Sodium Acetate Solution | First BASE | BUF-1151-1L-pH5.2 | Required for nucleic acid precipitation |
40% Acrylamide/Bis Solution, 19:1 | Bio-Rad | 1610145 | TBE Urea gel component |
Ambion Buffer Kit | Life Technologies Holdings Pte Ltd | AM9010 | |
Ammonium Persulfate, Molecular Grade | Promega | V3131 | TBE Urea gel component |
Bromophenol Blue | Sigma-Aldrich | B0126-25G | |
Chloroform | Merck | 1.02445.1000 | RNA extraction |
Single strand DNA ligase | Epicentre | CL9025K | CircLigase II ssDNA Ligase |
Centrifuge tube filters | Sigma-Aldrich | CLS8160-96EA | Costar Spin-X centrifuge tube filters |
D5628-1G DIGITONIN CRYSTALLINE | Sigma-Aldrich | D5628-1G | For cell treatment |
Dark Reader Transilluminator | Clare Chemical Research | Dark Reader DR89X Transilluminator | Blue light transilluminator |
DNA Gel Loading Dye (6X) | Life Technologies Holdings Pte Ltd | R0611 | Required for agarose gel electroporation |
Dulbecco's Modified Eagle Medium | Pan BioTech | P04-03500 | For Hela cell culture |
Streptavidin magnetic beads | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 65002 | Dynabeads MyOne Streptavidin C1 |
Magnetic stand for 15ml tubes | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 12301D | DynaMag-15 |
Magnetic stand for 15ml tubes | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 12321D | DynaMag-2 |
ThermoMixer | Eppendorf | 5382 000.015 | Eppendorf ThermoMixer C |
Biotinylated psoralen | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 29986 | EZ-Link Psoralen-PEG3-Biotin |
F8T5/BL | Hitachi | F8T5/BL | 365 nm UV bulb |
Fetal Bovine Serum | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 10270106 | Components of Hela medium |
Formamide | Promega | H5052 | Component in hybridization buffer |
G8T5 | Sankyo-Denki | G8T5 | 254 nm UV bulb |
Glycogen | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 10814010 | Required for nucleic acid precipitation |
Nanodrop | Life Technologies Holdings Pte Ltd | Nanodrop 2000 | Spectrophotometer for nucleic acidquantification |
Nuclease free water | First BASE | BUF-1180-500ml | |
Penicillin Streptomycin | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 15140122 | Components of Hela medium |
High-Fidelity DNA polymerase (2x) | Life Technologies Holdings Pte Ltd | F531L | Phusion High-Fidelity PCR Master Mix with HF Buffer (2x) |
Primers Set 1 | New England Biolabs | E7335L | PCR primers |
DNA Gel Extraction Kit | QIAgen | 28106 | QIAquick Gel Extraction Kit |
Fluorometric Quantification kit | Life Technologies Holdings Pte Ltd | Q32854 | Qubit dsDNA HS Assay Kit |
RNA clean up kit | Qiagen | 74106 | RNeasy Mini Kit Silica-membrane column |
Rnase Inhibitor | Life Technologies Holdings Pte Ltd | AM2696 | SUPERase In |
Reverse transcriptase | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 18080400 | SuperScript III First-Strand Synthesis SuperMix |
Nucleic Acid Gel Stain | Life Technologies Holdings Pte Ltd | S11494 | SYBR GOLD NUCLEIC ACID 500 UL |
T4 Polynucleotide Kinase | New England Biolabs | M0201L | End repair enzyme |
T4 RNA Ligase 1 | New England Biolabs | M0204L | Enzyme for proximity ligation |
T4 RNA Ligase 2, truncated KQ | New England Biolabs | M0373L | Enzyme for adaptor ligation |
Temed | Bio-Rad | 1610801 | TBE Urea gel component |
Guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform | Life Technologies Holdings Pte Ltd | 15596018 | TRIzol® Reagent for RNA extraction |
Urea | First BASE | BIO-2070-5kg | |
UV crosslinker | Stratagene | 400072 | UV Stratalinker 1800 |
UV Transilluminator | UVP | 95-0417-01 | For visualizing of bands |
Xylene Cyanol FF | Sigma-Aldrich | X4126-10G | |
DNA cleanup it | Zymo Research | D4004 | Zymo DNA concentrator-5 |
List of software required | |||
FastQC software | 0.11.4 | http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/ | |
SeqPrep software | 1.0.7 | https://github.com/jstjohn/SeqPrep | |
BWA software | 0.7.12 | http://bio-bwa.sourceforge.net/ | |
SAMTOOLS software | 1.2.1 | http://www.htslib.org/ | |
PULLSEQ software | 1.0.2 | https://github.com/bcthomas/pullseq | |
STAR software | 2.5.0c | https://github.com/alexdobin/STAR | |
rem_dups.py PYTHON script | PYTHON 2.7.11 | https://github.com/CSB5/splash/tree/master/src | |
find_chimeras.py PYTHON script | PYTHON 2.7.11 | https://github.com/CSB5/splash/tree/master/src | |
pickJunctionReads.awk AWK script | AWK GNU 4.1.2 | https://github.com/CSB5/splash/tree/master/src | |
Buffer composition | |||
Elution buffer: | |||
0.3 M sodium acetate | |||
Lysis Buffer: | |||
50 mM Tris-Cl pH 7.0 | |||
10 mM EDTA | |||
1% SDS | |||
Always add Superase-in fresh before use except when washing beads | |||
Proteinase K Buffer | |||
100 mM NaCl | |||
10 mM TrisCl pH 7.0 | |||
1 mM EDTA | |||
0.5% SDS | |||
Hybridization Buffer | |||
750 mM NaCl | |||
1% SDS | |||
50 mM Tris-Cl pH 7.0 | |||
1 mM EDTA | |||
15% formamide (store in the dark at 4 °C) | |||
Always add Superase-in fresh before use | |||
2x SSC Wash Buffer | |||
2x NaCl and Sodium citrate (SSC) (diluted from 20x SSC Invitrogen stock) | |||
0.5% SDS | |||
2X RNA fragmentation buffer | |||
18mM MgCl2 | |||
450mM KCl | |||
300mM Tris-CL pH 8.3 | |||
2x RNA loading Dye: | |||
95% Formamide | |||
0.02% SDS | |||
0.02% bromophenol blue | |||
0.01% Xylene Cyanol | |||
1mM EDTA | |||
3' RNA adapter sequence | 5rAppCTGTAGGCACCATCAAT/3ddC | ||
RT primer sequence | AGATCGGAAGAGCGTCGTGTAGGGAAAGAGTGTAGATCTCGGTGGTCGC/iSp18/CACTCA/iSp18/TTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCTATTGATGGTGCCTACAG |