Tümör hücrelerinde MicroRNA seviyeleri, fonksiyonları ve Ilişkili hedef genler değerlendirmek için bir In vitro protokol
Summary
Bu protokol bir prob tabanlı gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), bir sülforhodamin içinde B (SRB) tahlil, 3 ‘ tercüme edilmemiş bölgeler (3 ‘ UTR) klonlama ve bir Lusiferaz tahlil ilgi bir Mirna hedef genler doğrulamak ve mirnas işlevlerini anlamak için kullanır.
Abstract
MicroRNAs (miRNAs), kanserler de dahil olmak üzere çeşitli hastalıklarda çok sayıda hücre içi sinyalizasyon yollarını modülasyon olarak tanınan küçük düzenleyici RNAs ‘lardır. Bu küçük düzenleyici RNAs ağırlıklı olarak 3 ‘ tercüme edilmemiş bölgeler (3 ‘ UTR) hedef haberci RNAs (mRNAs) ile etkileşim sonuçta mRNAs çözme süreçlerinin inhibisyonu ve hedef mRNA degradations büyütme sonuçlanan. MiRNAs, ifade düzeylerine ve hücre içi işlevlere bağlı olarak Onkojenik ve tümör bastırıcı MRI ‘nin düzenleyici faktörler olarak hizmet verebilir. Yüzlerce ve hatta binlerce hesaplamalarıyla öngörülen hedefler arasında bir miRNA ‘nın iyi niyetli hedef genlerinin tanımlanması, bir miRNA ‘nın rol ve temel moleküler mekanizmalarını ayırt etmek için önemli bir adımdır. Çeşitli miRNA hedef tahmin programları olası miRNA-mRNA etkileşimlerini aramak için kullanılabilir. Ancak, en zorlu soru nasıl bir miRNA ilgi doğrudan hedef genleri doğrulamak için. Bu protokol bir miRNA işlevi ile ilgili miRNA hedeflerini tanımlamak nasıl anahtar yöntemleri tekrarlanabilir bir strateji açıklanır. Bu protokol, Mirna seviyeleri, fonksiyonları ve ilgili hedef mrnas ‘ı Probe tabanlı gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), sülforhodamin içinde B (SRB) tahlil bir Mirna taklit transfeksiyon aşağıdaki kullanarak ortaya çıkarmak için adım adım prosedürler üzerinde pratik bir kılavuz sunar , doz-yanıt eğrisi oluşturma, ve Lusiferaz tahlil birlikte klonlama ile 3 ‘ UTR bir gen, hangi bireysel mirnas rollerini doğru anlayış için gerekli olan.
Introduction
MicroRNAs (miRNAs), özellikle haberci RNAs ‘ın (mRNAs) tercüme ve bozulma sürecini, gerçek hedef genler1‘ de 3 ‘ tercüme edilmemiş bölgeye (3 ‘ UTR) tepki vererek modüle eden küçük düzenleyici RK ‘lerdir. Mirnas ‘ın ifadesi transkripsiyon ve post-transkripsiyonel mekanizmalar tarafından düzenlenebilir. Bu tür Düzenleyici mekanizmaların dengesizliği, kanserler de dahil olmak üzere sayısız hastalıklarda kontrolsüz ve ayırt edici miRNAs ifade düzeylerini getiriyor2. Tek bir miRNA çeşitli MRI ‘lar ile birden fazla etkileşime sahip olabilir. Buna karşılık, bireysel mRNA çeşitli miRNAs tarafından kontrol edilebilir. Bu nedenle, hücre içi sinyalizasyon ağları, fizyolojik bozuklukların ve hastalıkların başlatılacağı ve bozulacağı2,3,4, 5 , 6. mirnas ‘ın değiştirilmiş ifadesi çeşitli kanserlerde gözlenen olsa da, mirnas ile birlikte kanser hücrelerinin davranışlarını modüle eden moleküler mekanizmalar hala büyük ölçüde bilinmiyor.
Biriken kanıtlar, miRNAs ‘ın Onkojenik veya tümör bastırıcı rollerini kanserlerin türlerine bağlı olduğunu gösteriyor. Örneğin, Forkhead kutusu O3 (FOXO3) hedefleyerek, Mir-155, hücre proliferasyonu, metasoz ve kolorektal kanser kemoterapi yükseltir7,8. Buna karşılık, glioma hücre invazyonu kısıtlama nörojenik Locus çentik homolog protein 2 (NOTCH2) ifade9düzenlenmesi yoluyla miR-107 tarafından indüklenir. Mirna işlevleriyle bağlantılı mirla-Target etkileşimlerinin değerlendirilmesi, miRNAs ‘ın hem sağlıklı hem de hastalıklı Devletler10‘ da çeşitli biyolojik süreçleri nasıl düzenlemesini daha iyi anlamak için vazgeçilmez bir parçasıdır. Buna ek olarak, miRNAs ‘ın iyi niyetli hedef (ler) keşfi, çeşitli anti-kanser ilaçları ile miRNA tabanlı bir terapi için ince ayarlı bir strateji sağlayabilir. Ancak, miRNAs alanındaki ana meydan okuma, miRNAs ‘ın doğrudan hedeflerini tanımlamadır. Burada, Mirna hedef gen belirlenmesi için tekrarlanabilir deneysel yaklaşımlar olarak ayrıntılı yöntemler sunulmaktadır. MiRNA hedef tanımlaması için başarılı deneysel tasarım çeşitli adımlar ve hususlar içerir (Şekil 1). Tümör hücrelerinde ve normal hücrelerde olgun miRNA düzeylerinin karşılaştırılması, ilgi bir miRNA seçmek için ortak prosedürlerden biri olabilir (Şekil 1a). Bir Mirna ‘nın hücre proliferasyonu üzerindeki etkilerini algılamak için seçilen miRNA ‘nın fonksiyonel çalışması, bir miRNA ‘nın en iyi potansiyel aday hedefleri listesini daraltmak için önemlidir (Şekil 1B). MiRNAs ‘ın deneysel olarak doğrulanmış işlevlerine dayanarak, gen işlevleriyle ilgili en alakalı bilgileri aramak için miRNA hedef tahmin programı ile birlikte literatür ve veritabanı alanında sistematik bir inceleme gereklidir (Şekil 1C). Bir Mirna ‘nın gerçek hedef genlerinin tanımlanması, Lusiferaz tahlil gibi bir genin 3 ‘ UTR, gerçek zamanlı PCR ve Batı blomlama (Şekil 1D) Klonlamayla birlikte deneyler uygulayarak elde edilebilir. Geçerli protokolün amacı, önemli deneylerin kapsamlı yöntemlerini, prob bazlı gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), miRNA mimik transfeksiyonunu takiben sülforhodamin B (SRB) tahlil, doz-yanıt eğrisi üretimi ve bir gen 3 ‘ UTR klonlama ile birlikte Lusiferaz tahlil. Geçerli protokol bireysel miRNAs fonksiyonları daha iyi bir anlayış ve kanser tedavisinde bir miRNA dolaylı için yararlı olabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
MiRNA ‘nın bir miRNA ‘nın fonksiyonları ile en uygun şekilde belirlenmesine yönelik stratejiler, Mırnas ‘ın birden çok rolünün anlaşılması için vazgeçilmez bir unsurdır. MiRNA hedef genlerinin tanımlanması, bir hücrede miRNAs tarafından modüle edilen hücre sinyalizasyon olaylarını yorumlamak için bir kılavuz olabilir. MiRNAs ‘ın işlevsel olarak önemli hedef genlerinin bir açıklanması, kanserde miRNA tabanlı bir tedavi geliştirmek için temel bilgi sağlayabilir.
<p class="jove_conten…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışmada, Eğitim Bakanlığı (2017R1D1A3B03035662) tarafından finanse edilen Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF) aracılığıyla temel bilim araştırma programı tarafından destekleniyordu; ve Hallym Üniversitesi Araştırma Fonu, 2017 (HRF-201703-003).
Materials
| 15 mL conical tube | SPL Life Sciences | 50015 | |
| 24-well plate | Thermo Scientific | 142475 | |
| 50 mL conical tube | SPL Life Sciences | 50050 | |
| 6-well plate | Falcon | 353046 | |
| 6X DNA loading dye | Real Biotech Corporation | RD006 | 1 mL |
| 8-cap strip | Applied Biosystems | N8010535 | For cDNA synthesis |
| 8-tube strip | Applied Biosystems | N8010580 | For cDNA synthesis |
| 96-well plate | Falcon | 353072 | |
| Acetic acid | Sigma | A6283-1L | 1 L |
| Agarose A | Bio Basic | D0012 | 500 g |
| Alkaline phosphatase | New England Biolabs | M0290S | 10,000 U/mL |
| Ampicillin | Bio basic Canada Inc | AB0028 | 25 g |
| AriaMx 96 tube strips | Agilent Technologies | 401493 | For real time PCR |
| AriaMx real-time PCR system | Agilent Technologies | G8830A | qPCR amplification, detection, and data analysis |
| AsiSI | New England Biolabs | R0630 | 10,000 units/mL |
| CAPAN-1 cells | ATCC | HTB-79 | |
| Cell culture hood | Labtech | Model: LCB-1203B-A2 | |
| Counting chambers with V-slash | Paul Marienfeld | 650010 | Cells counter |
| CutSmart buffer | New England Biolabs | B7204S | 10X concentration |
| DMEM | Gibco | 11965-092 | 500 mL |
| DNA gel extraction kit | Bionics | DN30200 | 200 prep |
| DNA ladder | NIPPON Genetics EUROPE | MWD1 | 1 Kb ladder |
| DNase I | Invitrogen | 18068015 | 100 units |
| Dual-luciferase reporter assay system | Promega | E1910 | 100 assays |
| Fetal bovine serum | Gibco | 26140-079 | 500 mL |
| HIT competent cells | Real Biotech Corporation(RBC) | RH617 | Competent cells |
| HPNE cells | ATCC | CRL-4023 | |
| LB agar broth | Bio Basic | SD7003 | 250 g |
| Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668-027 | 0.75 mL |
| Lipofectamine RNAiMax | Invitrogen | 13778-075 | 0.75 mL |
| Luminometer | Promega | Model: E5311 | |
| Microcentrifuge tube | Eppendorf | 22431021 | |
| Microplate reader | TECAN | Infinite F50 | |
| miRNA control mimic | Ambion | 4464058 | 5 nmole |
| miRNA-107 mimic | Ambion | 4464066 | 5 nmole |
| miRNeasy Mini Kit | Qiagen | 217004 | 50 prep |
| Mupid-2plus (electrophoresis system) | TaKaRa | Model: AD110 | |
| NotI | New England Biolabs | R3189 | 20,000 units/mL |
| Oligo explorer program | GeneLink | For primer design | |
| Optical tube strip caps (8X Strip) | Agilent Technologies | 401425 | For real time PCR |
| Opti-MEM | Gibco | 31985-070 | 500 Ml |
| PANC-1 cells | ATCC | CRL-1469 | |
| Penicillin/streptomycin | Gibco | 15140-122 | 100 mL |
| Phosphate buffer saline | Gibco | 14040117 | 1000 mL |
| Plasmid DNA miniprep S& V kit | Bionics | DN10200 | 200 prep |
| PrimeSTAR GXL DNA polymerase | TaKaRa | R050A | 250 units |
| Shaker | TECAN | Shaking platform | |
| Shaking incubator | Labtech | Model: LSI-3016A | |
| Sigmaplot 14 software | Systat Software Inc | For dose-response curve generation | |
| Sulforhodamine B powder | Sigma | S1402-5G | 5 g |
| SYBR green master mix | Smobio | TQ12001805401-3 | Binding fluorescent dye for dsDNA |
| T4 DNA ligase | TaKaRa | 2011A | 25,000 U |
| TaqMan master mix | Applied Biosystems | 4324018 | 200 reactions, no AmpErase UNG |
| TaqMan microRNA assay (hsa-miR-107) | Applied Biosystems | 4427975 | Assay ID: 000443 (50RT, 150 PCR rxns) |
| TaqMan microRNA assay (hsa-miR-301) | Applied Biosystems | 4427975 | Assay ID: 000528 (50RT, 150 PCR rxns) |
| TaqMan miR RT kit | Applied Biosystems | 4366597 | 1000 reactions |
| Thermo CO2 incubator (BB15) | ThermoFisher Scientific | 37 °C and 5% CO2 incubation | |
| Trichloroacetic acid | Sigma | 91228-100G | 100 g |
| Trizma base | Sigma | T4661-100G | 100 g |
| Ultrapure water | Invitrogen | 10977-015 | 500 mL |
| Veriti 96 well thermal cycler | Applied Biosystems | For amplification of DNA (or cDNA) | |
| XhoI | New England Biolabs | R0146 | 20,000 units/mL |
References
- He, L., Hannon, G. J. MicroRNAs: small RNAs with a big role in gene regulation. Nature Reviews Genetics. 5 (7), 522-531 (2004).
- Park, J. K., Doseff, A. I., Schmittgen, T. D. MicroRNAs Targeting Caspase-3 and -7 in PANC-1 Cells. International Journal of Molecular Sciences. 19 (4), (2018).
- Park, J. K., et al. MicroRNAs-103/107 coordinately regulate macropinocytosis and autophagy. Journal of Cell Biology. 215 (5), 667-685 (2016).
- Henry, J. C., et al. miR-199a-3p targets CD44 and reduces proliferation of CD44 positive hepatocellular carcinoma cell lines. Biochemical and Biophysical Research Communications. 403 (1), 120-125 (2010).
- Hoefert, J. E., Bjerke, G. A., Wang, D., Yi, R. The microRNA-200 family coordinately regulates cell adhesion and proliferation in hair morphogenesis. Journal of Cell Biology. 217 (6), 2185-2204 (2018).
- Anfossi, S., Fu, X., Nagvekar, R., Calin, G. A. MicroRNAs, Regulatory Messengers Inside and Outside Cancer Cells. Advances in Experimental Medicine and Biology. 1056, 87-108 (2018).
- Khoshinani, H. M., et al. Involvement of miR-155/FOXO3a and miR-222/PTEN in acquired radioresistance of colorectal cancer cell line. Japanese Journal of Radiology. 35 (11), 664-672 (2017).
- Gao, Y., et al. MicroRNA-155 increases colon cancer chemoresistance to cisplatin by targeting forkhead box O3. Oncology Letters. 15 (4), 4781-4788 (2018).
- Catanzaro, G., et al. Loss of miR-107, miR-181c and miR-29a-3p Promote Activation of Notch2 Signaling in Pediatric High-Grade Gliomas (pHGGs). International Journal of Molecular Sciences. 18 (12), (2017).
- Akbari Moqadam, F., Pieters, R., den Boer, M. L. The hunting of targets: challenge in miRNA research. Leukemia. 27 (1), 16-23 (2013).
- Brown, R. A. M., et al. Total RNA extraction from tissues for microRNA and target gene expression analysis: not all kits are created equal. BMC Biotechnology. 18 (1), (2018).
- Kim, Y. K., Yeo, J., Kim, B., Ha, M., Kim, V. N. Short structured RNAs with low GC content are selectively lost during extraction from a small number of cells. Molecular Cell. 46 (6), 893-895 (2012).
- Schmittgen, T. D., Livak, K. J. Analyzing real-time PCR data by the comparative C(T) method. Nature Protocols. 3 (6), 1101-1108 (2008).
- Livak, K. J., Schmittgen, T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 25 (4), 402-408 (2001).
- Park, J. K., Seo, J. S., Lee, S. K., Chan, K. K., Kuh, H. J. Combinatorial Antitumor Activity of Oxaliplatin with Epigenetic Modifying Agents, 5-Aza-CdR and FK228, in Human Gastric Cancer Cells. Biomolecules & Therapeutics. 26 (6), 591-598 (2018).
- Xia, X., et al. Downregulation of miR-301a-3p sensitizes pancreatic cancer cells to gemcitabine treatment via PTEN. American Journal of Translational Research. 9 (4), 1886-1895 (2017).
- Lee, K. H., et al. Epigenetic silencing of MicroRNA miR-107 regulates cyclin-dependent kinase 6 expression in pancreatic cancer. Pancreatology. 9 (3), 293-301 (2009).
- van Tonder, A., Joubert, A. M., Cromarty, A. D. Limitations of the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide (MTT) assay when compared to three commonly used cell enumeration assays. BMC Research Notes. 8, 47 (2015).
- Wang, P., Henning, S. M., Heber, D. Limitations of MTT and MTS-based assays for measurement of antiproliferative activity of green tea polyphenols. PloS One. 5 (4), e10202 (2010).
- Wu, L., Belasco, J. G. Let me count the ways: mechanisms of gene regulation by miRNAs and siRNAs. Molecular Cell. 29 (1), 1-7 (2008).
- Jin, Y., Chen, Z., Liu, X., Zhou, X. Evaluating the microRNA targeting sites by luciferase reporter gene assay. Methods in Molecular Biology. , 117-127 (2013).
- Ma, Z., et al. Gamma-synuclein binds to AKT and promotes cancer cell survival and proliferation. Tumour Biology. 37 (11), 14999-15005 (2016).
- Pan, Z. Z., Bruening, W., Giasson, B. I., Lee, V. M., Godwin, A. K. Gamma-synuclein promotes cancer cell survival and inhibits stress- and chemotherapy drug-induced apoptosis by modulating MAPK pathways. Journal of Biological Chemistry. 277 (38), 35050-35060 (2002).
- Martinez-Sanchez, A., Murphy, C. L. MicroRNA Target Identification-Experimental Approaches. Biology (Basel). 2 (1), 189-205 (2013).
- Lee, E. J., et al. Expression profiling identifies microRNA signature in pancreatic cancer. International Journal of Cancer. 120 (5), 1046-1054 (2007).
- Nuovo, G. J., et al. A methodology for the combined in situ analyses of the precursor and mature forms of microRNAs and correlation with their putative targets. Nature Protocols. 4 (1), 107-115 (2009).
- Schmittgen, T. D., et al. Real-time PCR quantification of precursor and mature microRNA. Methods. 44 (1), 31-38 (2008).
- Diederichs, S., Haber, D. A. Dual role for argonautes in microRNA processing and posttranscriptional regulation of microRNA expression. Cell. 131 (6), 1097-1108 (2007).
- Orellana, E. A., Kasinski, A. L. Sulforhodamine B (SRB) Assay in Cell Culture to Investigate Cell Proliferation. Bio Protocol. 6 (21), (2016).
- Lawrie, C. H. MicroRNAs in hematological malignancies. Blood Reviews. 27 (3), 143-154 (2013).
- Quah, B. J., Warren, H. S., Parish, C. R. Monitoring lymphocyte proliferation in vitro and in vivo with the intracellular fluorescent dye carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester. Nature Protocols. 2 (9), 2049-2056 (2007).
- Xing, Z., Li, D., Yang, L., Xi, Y., Su, X. MicroRNAs and anticancer drugs. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 46 (3), 233-239 (2014).
- Moeng, S., et al. MicroRNA-107 Targets IKBKG and Sensitizes A549 Cells to Parthenolide. Anticancer Research. 38 (11), 6309-6316 (2018).
- Chou, T. C. Drug combination studies and their synergy quantification using the Chou-Talalay method. Cancer Research. 70 (2), 440-446 (2010).
- Flamand, M. N., Gan, H. H., Mayya, V. K., Gunsalus, K. C., Duchaine, T. F. A non-canonical site reveals the cooperative mechanisms of microRNA-mediated silencing. Nucleic Acids Research. 45 (12), 7212-7225 (2017).
