5 Bromouridine ラベルと免役沈降法を用いた RNA 合成の検討
Summary
このメソッドは、RNA 合成を測定する使用することができます。5 Bromouridine は、セルに追加され、合成された RNA に組み込みます。RNA 合成は、5 Bromouridine ターゲット免疫沈降標識 RNA と逆のトランスクリプションおよび量的なポリメラーゼの連鎖反応による解析に続いて、ラベルの直後に RNA の抽出によって測定されます。
Abstract
定常 RNA レベルは 2 つの条件間にくらべると、変更は生産や RNA の分解の変化によって引き起こされるかどうかを区別することはないです。このプロトコルでは、RNA の生産、5 Bromouridine は短い期間 (例えば、1 h) 内で合成された RNA の調査を可能にする免疫沈降に続いて RNA のラベルを使用しての測定法について説明します。Α-アマニチンやアクチノマイシン D などの有毒の転写阻害剤の使用上の 5 Bromouridine ラベルと免役沈降法の利点があるないまたは非常に低い短期的な使用中に細胞生存率に及ぼす。しかし、5-Bromouridine-免疫沈降のみ RNA として急速に低下の他に、ラベリング短期間以内に生産、ゆっくりと生成をキャプチャするため RNA はこの方法で測定することは困難することができます。5-Bromouridine-免疫沈降によってキャプチャされた 5 Bromouridine 標識 RNA は、逆のトランスクリプション、量的なポリメラーゼの連鎖反応、次世代シーケンシングして分析できます。RNA のすべてのタイプを調べることができ、メソッドでこの例に記載されている mRNA の測定に制限はありません。
Introduction
5-Bromouridine (BrU) 免疫沈降 (IP) なしで細胞における RNA 生成の研究または短い期間1,2をラベルの中に非常に限られた影響の細胞生理学。メソッドは、標識 RNA 抗体抗 BrU (図 1) を使用しての ip アドレスで新たに合成された RNA に BrU 続いて合成ウリジン誘導体の定款に基づいています。
何十年もそのタンパク質合成の転写調節することができますと転写因子の存在が 50 年以上も前に仮説を立てたが知られている3。今日では、いくつかの病気が転写、RNA の安定性の制御不全によって引き起こされる知られている (参考資料4の補足図 S1) と RNA の生産の変化を測定する能力が理解病で非常に重要なは開発。
その一方で、RNA の生産を調節するツールは少なすぎる、またはあまりにも多くのタンパク質発現やパーキンソン病 (PD) のように蛋白質の蓄積によって引き起こされる疾患の治療の新たな可能性を提供します。PD で、不溶性凝集体を蓄積優勢なタンパク質は α-シヌクレインと、α-シヌクレインのレベルは α-シヌクレイン遺伝子の遺伝子増殖は家族性 PD5を原因として病気に直結します。さらに、α シヌクレインを濃度依存的に集計します。Α-シヌクレインの mRNA のレベルのダウンレギュレーションしたがって PD 齧歯動物モデル6,7で神経細胞の損失を減少する RNA 干渉を使用して正常に達成されている興味深い治療方針です。
疾患や治療上の介在によって引き起こされる RNA の生産の変化を測定することができることが重要です。最新式の方法などの量的なポリメラーゼの連鎖反応 (RT qPCR)、続いて逆のトランスクリプション RNA の定常状態レベルを測定が転写することによって変化を区別できないために変更RNA の安定性。RNA 減衰率の調査のため広く使用されている方法は、α-アマニチンや腐敗の Rna の測定に続いてアクチノマイシン D などの化合物を用いた転写マシナリーのブロックされています。ただし、誘導アポトーシス8,9などの細胞における転写の全体的な閉塞に関連するいくつかの問題があります。細胞毒素の効果の横にある転写阻害剤はまた α-アマニチンの遅い細胞内取り込みとアクチノマイシン D (参考10見直し) の特異性の欠如など、いくつかの技術的な問題を示します。
転写の全体的な閉塞を避けるためには、ヌクレオチド類似体、使用されている 5-エチニル ウリジン (5 EU)、4-thiouridine (4-TU)、BrU など。哺乳類細胞によってとられ、新たに合成された RNA は、特定の時間枠の内で RNA のパルス ・ ラベリングを有効にするのに組み込まれて、これらが容易に。BrU は 5 EU と 4-TU より毒性の少ない選択11,12の最寄りのアナログです。
BrU IP は、RNA 合成と安定率を調査し、従って総 RNA の変化の根本的な原因を区別する使用ことができます。この記事は、RNA 合成の測定に焦点を当てるし、参考2 RNA の安定性の調査の詳細についてを参照します。RNA 合成を調べるためには、細胞が簡単に付け BrU例えばBrU IP1 (図 1) に続いて 1 時間。これにより、ラベリング短期間内で合成された RNA の測定、観察された変化は RT qPCR による総 RNA の変化を測定することによってよりも RNA 合成の規則のより良い推定値を与えます。特筆すべきは、しかし、にもかかわらず、ラベリングの時間は、たとえば、のみ 1 h まだ劣化が観察される RNA レベルに影響を及ぼすに持つことができます。
BrU IP 実験からの RNA は、RT qPCR1または次世代シーケンス2,13によって下流の分析に適しています。北にしみが付くことやリボヌクレアーゼの保護試金など、その他の標準の RNA 検出方法は、特定の Rna の適用もあります。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルでは、新しくのラベルによって RNA の生産の決定は bru さんは、続いてすぐの RNA の抽出、BrU 標識 RNA の免疫沈降で 1 h の RNA を生産のための BrU IP の使用について説明します。このメソッドは、以前の参照16に記載されているし、この記事にフェノール クロロホルムの精製ステップと同様に、BrU の低濃度の事前治療ビーズで IP 特異性と RNA の純度の向上にいく…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ルンドベック財団オーフス大学、Dandrite、ルンドベック A/S は、この仕事を支えた。
Materials
| Ribolock Rnase inhibitor | ThermoFisher | EO0381 | |
| Dynabeads M-280 Sheep anti-mouse IgG | Life Technologies | 11202D | |
| α-Bromodeoxyuridine mouse antibody | BD Bioscience | 555627 | |
| Nanodrop 1000 | Thermo Fisher | Ultraviolet-visible spectrophotometry | |
| Water-Saturated Phenol pH 6.6 | ThermoFisher | AM9712 | |
| Phenol:Chloroform:IAA 25:24:1 pH 6.6 | ThermoFisher | AM9732 | |
| High Pure RNA isolation Kit | Roche | 11828665001 | |
| High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | ThermoFisher | 4368814 | |
| Taqman Fast Advanced Master Mix | ThermoFisher | 4444557 | qPCR Master Mix |
| Taqman RNA probes | ThermoFisher | SNCA: Hs01103383_m1, 18sRNA: Hs03928985_g1, ACTB: Hs01060665_g1, HMBS: Hs00609296, NADH: Hs01072843_m1 | Flurogenic probes |
| 7500 Fast Real-Time PCR system | Applied Biosystems | ||
| HEK293T cell line | ATCC | ||
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium | Lonza | BE12-604F | |
| Fetal calf serum | Biochrom | S0115 | |
| Penicillin/Streptomycin | Biochrom | A2213 | |
| Hank's buffer | 5,3 mM KCl, 0.44 mM KH2PO4, 0.2 mM Na2HPO4 and 136.8 mM NaCl pH 6.77, autoclaved. | ||
| DEPC-H2O | 0.1% diethylpyrocarbonate treated H2O | ||
| 2xBrU-IP Buffer | 40 mM Tris-HCl pH 7.5 and 500 mM NaCl in DEPC H2O | ||
| 2xBrU-IP+BSA/RNAse inhibitor | 2xBrU-IP buffer supplemented with 1 μg/μL BSA and 80 U/mL Ribolock | ||
| BrU-IP+ 1 mg/mL heparin | 2xBrU-IP buffer diluted 1:1 DEPC-H2O and supplemented with 1mg/mL heparin | ||
| 1xBrU-IP | 2xBrU-IP buffer diluted 1:1 in DEPC-H2O and supplemented with 0.5 μg/μL BSA and 20 U/mL Ribolock | ||
| Elution buffer | 0.1% SDS in RNAse-free H2O | ||
References
- Kofoed, R. H., et al. Polo-like kinase 2 modulates α-synuclein protein levels by regulating its mRNA production. Neurobiol. Dis. 106, 49-62 (2017).
- Imamachi, N., et al. BRIC-seq: A genome-wide approach for determining RNA stability in mammalian cells. Methods. 67, 55-63 (2014).
- Jacob, F., Monod, J. Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins. J. Mol. Biol. 3, 318-356 (1961).
- Lee, T. I., Young, R. A. Transcriptional Regulation and its Misregulation in Disease. Cell. 152, 1237-1251 (2014).
- Farrer, M., et al. Comparison of kindreds with parkinsonism and α-synuclein genomic multiplications. Ann. Neurol. 55, 174-179 (2004).
- Khodr, C. E., Becerra, A., Han, Y., Bohn, M. C. Targeting alpha-synuclein with a microRNA-embedded silencing vector in the rat substantia nigra: Positive and negative effects. Brain Res. , 47-60 (2014).
- Cooper, J. M., et al. Systemic exosomal siRNA delivery reduced alpha-synuclein aggregates in brains of transgenic mice. Mov. Disord. 29, 1476-1485 (2014).
- Magdalan, J., et al. alpha-Amanitin induced apoptosis in primary cultured dog hepatocytes. Folia Histochem. Cytobiol. 48, 58-62 (2010).
- Lu, D. F., et al. Actinomycin D inhibits cell proliferations and promotes apoptosis in osteosarcoma cells. Int. J. Clin. Exp. Med. 8, 1904-1911 (2015).
- Bensaude, O. Inhibiting eukaryotic transcription. Which compound to choose? How to evaluate its activity?. Transcription. 2, 103-108 (2011).
- Tani, H., et al. . Nuclear Bodies and Noncoding RNAs. Methods in Molecular Biology. 1262, 305-320 (2015).
- Meneni, S., et al. 5-Alkynyl-2′-deoxyuridines: chromatography-free synthesis and cytotoxicity evaluation against human breast cancer cells. Bioorg. Med. Chem. 15, 3082-3088 (2007).
- Meola, N., et al. Identification of a Nuclear Exosome Decay Pathway for Processed Transcripts. Mol. Cell. 64, 520-533 (2016).
- Zhao, B. S., Roundtree, I. A., He, C. Post-transcriptional gene regulation by mRNA modifications. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 18, 31-42 (2016).
- Schrader, C., Schielke, A., Ellerbroek, L., Johne, R. PCR inhibitors – occurrence, properties and removal. J. Appl. Microbiol. 113, 1014-1026 (2012).
- Paulsen, M. T., et al. Use of Bru-Seq and BruChase-Seq for genome-wide assessment of the synthesis and stability of RNA. Methods. 67, 45-54 (2014).
- Dölken, L., et al. High-resolution gene expression profiling for simultaneous kinetic parameter analysis of RNA synthesis and decay. Rna. , 1959-1972 (2008).
- Raghavan, A., et al. Genome-wide analysis of mRNA decay in resting and activated primary human T lymphocytes. Nucleic Acids Res. 30, 5529-5538 (2002).
- Sharova, L. V., et al. Database for mRNA half-life of 19 977 genes obtained by DNA microarray analysis of pluripotent and differentiating mouse embryonic stem cells. DNA Res. 16, 45-58 (2009).
- Pandya-Jones, A., et al. Splicing kinetics and transcript release from the chromatin compartment limit the rate of Lipid A-induced gene expression. RNA. 19, 811-827 (2013).
