Özet

使用生物素化补骨脂素全球定位RNA-RNA相互作用

Published: May 24, 2017
doi:

Özet

在这里,我们详细介绍了P soralen交联,Ligated和S选择的H ybrids(SPLASH)的S等位基因的方法,使得能够在体内对分子内和分子间RNA-RNA相互作用进行基因组范围的映射。 SPLASH可用于研究包括酵母,细菌和人在内的生物体的RNA相互作用。

Abstract

了解RNA与自身和其他人的相互作用是了解细胞中基于RNA的基因调控的关键。虽然已经显示RNA-RNA相互作用(例如微小RNA-mRNA相互作用)的实例调节基因表达,但是在细胞中发生RNA相互作用的完全程度仍然是未知的。以前研究RNA相互作用的方法主要集中在与特定蛋白质或RNA物种相互作用的RNA亚类。在这里,我们详细介绍了一种名为S等位基因的交联S型, L型化和S型选择性蛋白(SPLASH)的方法,其允许以无偏倚的方式在体内全基因组捕获RNA相互作用。 SPLASH利用体内交联,接近连接和高通量测序来鉴定全球范围内的分子内和分子间RNA碱基配对伙伴。 SPLASH可以应用于不同的生物体,包括细菌,酵母和人类细胞,以及a多样性的细胞条件,以促进理解不同细胞背景下RNA组织的动力学。整个实验SPLASH协议需要大约5天的时间才能完成,计算工作流程需要大约7天的时间才能完成。

Introduction

研究大分子如何折叠和相互作用是理解细胞中基因调控的关键。在过去十年中,为了了解DNA和蛋白质如何促进基因调控,在过去十年中已经做了很多努力,对基因表达的转录后调控相对较少。 RNA在其线性序列及其二级和三级结构中携带信息1 。与其自身和其他物质配对的能力对于其在体内的功能是重要的。高通量RNA二级结构探测的最新进展已经为转录组2,3,4,5,6,7,8中的双链和单链区域的位置提供了宝贵的见解关于配对互动伙伴关系的信息仍然很大程度上缺失。为了确定哪个RNA序列与转录组中的另一个RNA区域相互作用,我们需要全球成对的信息。

以全球,公正的方式映射成对的RNA相互作用传统上是一个重大的挑战。虽然以前的方法,如CLASH 9 ,hiCLIP 10和RAP 11被用来以大规模的方式鉴定RNA相互作用,但是这些技术通常将RNA碱基配对映射到与特定蛋白质或RNA物种相互作用的RNA亚类。研究全球RNA相互作用的最新进展包括方法RPL 12 ,其不能在体内稳定RNA相互作用,因此可能仅捕获体内相互作用的子集。为了克服这些挑战,我们和其他人开发了全基因组,无偏见的策略p RNA 在体内相互作用,使用修饰版本的交联剂补骨脂素13,14,15 。在本协议中,我们描述了使用生物素化的补骨脂素在体内交联碱基配对RNA,然后进行邻近连接和高通量测序的P soralen交联,Ligigated和S选择Hyrbrids(SPLASH)的S等位基因的细节。识别RNA基因配对伙伴全基因组( 图115

在本手稿中,我们描述了使用培养的贴壁细胞进行SPLASH的步骤,在这种情况下是HeLa细胞。相同的方案可以容易地适应于悬浮哺乳动物细胞和酵母和细菌细胞。简言之,HeLa细胞用生物素化的补骨脂素处理并在365nm下照射以在体内交联相互作用的RNA碱基对。然后从细胞中提取RNA,用链霉抗生物素蛋白珠片段碎片化并富集交联区域。然后使用接近连接将相互作用的RNA片段连接在一起,并制成用于深度测序的cDNA文库。测序后,将嵌合RNA映射到转录组/基因组上以鉴定彼此配对的RNA相互作用区域。我们已经成功地利用SPLASH在酵母和不同人类细胞中识别数千个RNA相互作用,包括分子内和分子间RNA碱基配对在不同类别的RNA,如snoRNA,lncRNA和mRNAs,以瞥见结构组织和相互作用模式的细胞中的RNA。

Protocol

1.用生物素化补骨脂素和RNA提取处理HeLa细胞在10cm板中补充有10%胎牛血清(FBS)和1%青霉素链霉素(PS)的Dulbecco改良的Eagle培养基(DMEM)中培养HeLa细胞。 用5毫升1x PBS洗涤HeLa细胞两次。通过将盘垂直放置1分钟,将多余的PBS完全从盘中排出。 向细胞中均匀加入含有200μM生物素化补骨脂素和0.01%w / v卵磷脂的1mL PBS,并在37℃下孵育5分钟。虽然生物素化的补骨脂素可以进入细?…

Representative Results

图1描述了SPLASH工作流的原理图 。在0.01%的雌二醇和UV交联的情况下加入生物素化的补骨脂素后,从细胞中提取总RNA,并进行斑点印迹,以确保生物素化到RNA的交联有效发生( 图2 )。我们使用生物素化的20碱基寡核苷酸作为阳性对照,以滴定待添加到细胞中的生物素化补骨脂素的量,使得每150个碱基中?…

Discussion

在这里,我们详细描述了SPLASH的实验和计算工作流程,这是一种允许我们以全基因组方式识别成对RNA相互作用的方法。我们已经在细菌,酵母和人类文化中成功地利用SPLASH,并且预计该策略可以广泛应用于不同细胞状态下的多种生物。协议中的关键步骤之一是从至少20μg的交联RNA开始,为下游过程提供足够的材料。然后将RNA片段化至100个碱基并进行PAGE大小选择。这些步骤对于我们在图书馆生成过?…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们感谢万实验室和Nagarajan实验室的成员进行了详细的讨论。 N.Nagarajan得到A * STAR的资助。姚先生获得了A * STAR和Science-Branco Weiss奖学金社会的资助。

Materials

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

Referanslar

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Bu Makaleden Alıntı Yapın
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