方法文章

检测选择性剪接的过程中上皮 - 间质转化

DOI：

10.3791/51845

⸱

2014年10月9日

 ,  , 
1Division of Hematology/Oncology, Department of Medicine, Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center, Northwestern University Feinberg School of Medicine

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

选择性剪接调节已被证明有助于上皮-间充质转化 （EMT），这是各种生理和病理过程中必不可少的细胞程序。在这里，我们描述了一种利用诱导型 EMT 模型检测 EMT 期间选择性剪接的方法。

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

选择性剪接在上皮-间质转化 （EMT） 中起关键作用，EMT 是发生在各种生理和病理过程中的重要细胞程序。在这里，我们描述了一种通过表达转录抑制因子 Twist 来使用诱导型 EMT 模型检测 EMT 期间选择性剪接的策略。EMT 通过细胞形态的变化、细胞间连接处 E-钙粘蛋白定位的缺失以及 EMT 标志物的转换表达来监测，例如上皮标志物 E-钙粘蛋白和 γ-catenin 的缺失以及间充质标志物 N-钙粘蛋白和波形蛋白的获得。 使用亚型特异性引物组，通过定量 RT-PCR 分析感兴趣 mRNA 的可变剪接。通过免疫印迹测定验证相应蛋白质亚型的产生。此处描述的检测剪接亚型的方法也适用于研究其他生物过程中的选择性剪接。

引言

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

上皮 - 间质转化（EMT）是推动胚胎发育过程中的器官形态和组织重塑一个发展计划。当异常激活，EMT促进肿瘤转移和器官纤维化1,2。 EMT过程中引人注目的研究已经描述转录调控的重要性，通过几个转录因子，如扭曲，蜗牛和ZEB，这抑制了粘着连接蛋白的E-钙粘蛋白的表达，从而导致cobble-的损失定义石样上皮形态学和纺锤状的间充质表型3-8的增益。通过RNA的全基因组分析，最近的研究表明，存在一组基因的剪接方式有两种上皮或间质表型9,10相关联的。从我们的实验室工作功能连接选择性剪接和EMT。通过研究细胞表面粘附分子CD44，我们证明了CD44 ALTERNative剪接EMT过程中紧密调节，并且更重要的是，CD44剪接同种型转换因果有助于EMT 11。

选择性剪接表示基因调控的一种普遍的和保守的模型，如高达95％的人的多外显子基因可变剪接12-14。通过从单个基因产生多个蛋白的产品，选择性剪接构成蛋白多样性的重要机制，增加了另一层复杂性，以人类基因组。因此，选择性剪接的失调可能会导致引起人类疾病的深刻的生物学效应。事实上，在疾病的异常剪接都记载了十多年15-25，其中包括在基因编码的剪接突变机械骨髓增生异常综合征26-28通常发现最近的调查结果。因此，开发可靠的方法的选择性剪接í检测soforms是在不同的生物过程，包括EMT的研究非常重要的。

在这里，我们提供了一个协议来检测使用可诱导的EMT模型的变化剪接。该方法用于设计PCR引物和检测剪接异构体是合适的，不仅用于选择性剪接的EMT过程中的研究，而且对选择性剪接在其他生物过程的研究。 EMT过程中调查剪接是必须为了更好地理解EMT和肿瘤转移的机制，从而促进有效的策略的开发来治疗癌症转移。

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方案

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EMT诱导1细胞培养

注：EMT可以通过治疗TGFβ或转录因子扭，蜗牛，或ZEB1 / 2在上皮细胞异常表达所诱导。另外，在本协议是通过扭ER融合蛋白在人永生化乳腺上皮细胞（HMLE /扭ER，J杨博士的礼物，加州大学圣地亚哥分校）9,11,29表达可诱导的EMT系统。当4-羟基他莫昔（TAM）的治疗中，融合蛋白的扭ER转位到细胞核中以驱动转录并产生一个完整的EMT的过渡在12-14天9,11,29。额外的EMT诱导系统，如HMLE /蜗牛-ER，HMLE / TGF-β，和MCF10A / TGF-β，可在我们以前的出版物11,30中找到。

  1. 在37℃的培养箱中，用5％的CO 2保持HMLE /扭ER的细胞在无血清乳腺上皮细胞生长培养基（MEGM）。通过细胞每2-3天，当他们达到80％汇合。孵育的细胞用0.15％胰蛋白酶在37℃下进行5-10分钟，然后失活胰蛋白酶，用5％小牛血清/ DMEM中。降速细胞和悬浮他们MEGM。板的细胞在新的组织培养皿中，在1〜4的比例。
  2. 谭溶解在乙醇，使200微米的解决方案。从光存储保护TAM在-20℃。使用前，刚加谭成MEGM媒体在1：10,000稀释，使20纳米谭终浓度。
  3. 对于诱导EMT的，板材1.6×10 6 HMLE /扭ER细胞变成10厘米的组织培养皿，一式两份。培养细胞与20纳米含谭MEGM媒体。
  4. 板1.6×10 6个HMLE /扭ER细胞分化成一式两份的10cm平皿和治疗的细胞用0.01％的乙醇作为非TAM处理的控制。
  5. 孵化两天后，拿在光学显微镜下的照片在放大10倍来记录细胞的形态变化。
  6. 从控制或TAM治疗的一盘吸出培养基细胞。由报废一半的板块中的RNA裂解缓冲液中分离RNA并在RIPA缓冲液，另一半用于蛋白质分析洗涤细胞用冷的PBS中，并收获细胞。
  7. 传代细胞，从在一式两份的10cm平皿的控制或TAM处理的菜肴由再镀1.6×10 6个细胞。连续处理的细胞用20nM的TAM或车辆。
  8. 重复步骤5到7隔日一次，直到第14天，在此期间，TAM处理的扭ER的细胞表现出纺锤形的间充质的形态，而载体处理的对照细胞维持鹅卵石状上皮形态。

EMT的表征2。

注：完成EMT是通过表明：（1）细胞从鹅卵石样上皮细胞形态为梭形纤维母细胞样外观形态变化; （2）E-cadherin的定位在细胞与细胞连接处的损失;的EMT标志物和（3）转换表达式，由损耗定义上皮标记和间质标记物的增益。

细胞的形态变化是通过光学显微镜在EMT诱导的时间过程中放大10倍拍摄的，在本节中描述了第一节免疫荧光检测E-钙粘着蛋白在细胞结的说明。的EMT标志物的表达通过免疫印迹法检测。常见的上皮标记为E-钙粘蛋白，γ-catenin及occludin的，和间质标记物包括纤维连接蛋白，N-钙粘蛋白和波形。免疫印迹法的一般过程在第4节中描述。

  1. 谭处理，种子1×10 5细胞在12毫米的玻璃圆形盖玻片置于24孔板的孔的第12天。
  2. 播种，吸中，洗涤细胞，预热的PBS后48小时。
  3. 固定的细胞用预热的4％多聚甲醛固定15分钟。
  4. 用PBS洗涤细胞三次。
  5. 孵育的细胞用0.2％的Triton X-100的PBS中的15分在室温。
  6. 用PBS洗涤细胞三次。
  7. 孵育细胞在5％BSA / PBS进行1小时，在室温到阻断非特异性结合。
  8. 孵育细胞与第一抗体的E-钙粘蛋白在1:50稀释1％BSA / PBS在湿盒在o / n 4℃。注：范围为初级抗体的稀释通常是1:50〜1：200，并为每个抗体的最佳稀释度应通过试验确定。
  9. 滗出第一抗体并用PBS洗涤细胞三次。
  10. 孵育在1细胞用荧光标记的二抗：500稀释为1小时，在室温。从在此步骤中，保护细胞免受光。
  11. 滗二次抗体和洗三次，用PBS。
  12. 染色的细胞用0.1〜1克/毫升的DAPI或Hoechst的10分钟。
  13. 漂洗细胞，用PBS三次。
  14. 摩盖玻片用一滴安装介质，并密封盖玻片指甲油。
  15. 观察细胞，并采取à63X荧光显微镜下的图像。

用另外的抗体染色，可以执行确认EMT表型。例如，N-cadherin和α-平滑肌肌动蛋白可染的骨髓间充质表型29,31,32。细胞骨架结构的重组可以通过与鬼笔环肽的F-肌动蛋白11染色细胞进行监控。此外，测定对细胞运动性和细胞死亡的电阻可以被执行以检查EMT 11的属性。

利用定量RT-PCR检测3剪接异构体的检测

  1. 引物设计
    注：引物对，应精心设计，放大不同的剪接异构体。外显子跳跃，最常观察到的选择性剪接事件，在此示为一个例子来说明引物设计的策略。 图1A示出了四个外显子的mRNA前体，与所述第三外显子的可变外显子。纳入外显子3的结果生产更长的剪接异构体，而跳过外显子3的产生较短的剪接异构体。引物需要被设计以区分外显子3，包括同种型和外显子3跳过的同种型，并检测该mRNA的总转录物。
    1. 用于检测外显子包含的，精心设计的可变外显子3，并在附近的组成型外显子4的内侧的反向引物内的正向引物，允许可变外显子包含同种型的特异性扩增。确保不设计正向和反向的相同变量的外显子中的引物，以避免从基因组DNA或mRNA前体的PCR扩增产物。
    2. 特异性扩增外显子跳跃事件，设计的横跨构外显子2和外显子4，当可变外显子3被包括，否则将被破坏的交界处的引物之一。设计构成的外显子4，这样里面的另一个引物，PCR产物生成，只有当可变外显子3 exclud埃德和本构外显子2和外显子4随后结合在一起。
    3. 以检测该基因的总转录物，设计中的两个构个外显子1和2的引物，因此，PCR产物是从所有亚型扩增。
    4. 确保熔化温度（Tm）为所有的引物是约55℃时，各引物的长度是约18-22个核苷酸，PCR产物的大小为基础对介于80和150。
  2. RNA提取：提取的RNA使用总RNA提取试剂盒（见表材料）。
    1. 收集细胞350μL的RNA裂解液。
    2. 加入350微升70％乙醇的裂解物并充分混合。
    3. 将样品转移到RNA的纯化塔。
    4. 离心机以10,000 xg离心1分钟，丢弃流过。
    5. 用RNA洗涤缓冲液洗二柱曾用500微升的RNA洗涤缓冲液I和的两倍。
    6. 去除残留的RNA洗涤缓冲液II通过离心从在最大速度下的柱2分钟。
    7. 柱转移至新的1.5毫升试管中，加入50μl的无核酸酶的水在柱基质的中心，并通过离心分离以最大速度洗脱RNA。
  3. 第一链cDNA的合成
    1. 确定浓度和RNA的质量用紫外吸收测量。注：质量好的RNA应该有大约2.0 260纳米/ 280纳米的吸收率。
    2. 设置逆转录酶（RT）反应包含250ng的总RNA，0.05微克随机六聚体引物，50皮摩尔的MgCl 2，10皮摩尔的dNTP，2微升5×GoScript缓冲液中，加入1μl逆转录酶在20微升的最终体积。
    3. 进行RT反应在42℃进行1小时，接着温育在70℃下5分钟，以灭活逆转录酶。
  4. 实时荧光定量PCR
    1. 成立20微升反应，由10微升的SYBR Green预混液，0.1-1.0微升cDNA模板，和5皮摩尔的正向和反向引物。
    2. 运行实时PCR用下列步骤进行40个循环：95℃变性10秒，58℃退火10秒，和60℃延伸30秒。一式三份进行PCR反应。
    3. 检查解离曲线，并确保具有单峰被观测到的每个引物组。
    4. 通过计算扩增曲线的二阶导数的值获得的量化周期（Cq的）值。
    5. 相比，使用“增量增量Cq的（ΔΔCq）'所示的由下述式方法的未诱导的样品计算诱导样品中的靶mRNA的相对量（RQ）。使用管家基因，如GAPDH或TBP，作为参考。

figure-protocol-1
为了更准确地计算剪接异构体的相对值，叔他使​​用多个参考基因应该被考虑。结果，能使用由Pfaffl 等人 33,34所述的改性绝对值量化方法进行分析。

在蛋白质水平考试4剪接异构体的

  1. 收集细胞在100μl冰冷的RIPA缓冲液。
  2. 设置在冰上裂解物为约10分钟。
  3. 离心机以14,000 xg离心10分钟，在4℃，并收集上清液。
  4. 测定蛋白浓度用Bradford检测。
  5. 稀释在SDS上样缓冲液的蛋白质样品并装载20-40微克蛋白质在10％SDS-PAGE凝胶。
  6. 跑SDS-PAGE凝胶在20mA 1.5小时。
  7. 根据靶蛋白的分子量转移蛋白至PVDF膜在湿的传送系统，在4℃下进行3小时，在85 V.调整传输时间。
  8. 块膜在5％脱脂乳进行30分钟至1小时，在室温下。
  9. 孵育膜无线TH一抗，4℃CO / N。的范围为初级抗体的稀释通常是在1：200〜1：5000，确定每个抗体实验的最佳稀释度。在这个协议中使用的抗体的稀释可以在“表特定的试剂和设备”中找到。
    1. 为了检测剪接异构体，使用识别特定亚型的特异性抗体。另外，使用该识别出组成型外显子编码区的抗原决定簇的抗体，同时检测剪接异构体根据其不同的蛋白质的大小。
    2. 在同一时间，通过免疫印迹对EMT标志物监测EMT。使用E-钙粘蛋白，γ-catenin及occludin的上皮标记和纤维连接蛋白，N-钙粘蛋白和波形间充质标记。
  10. 洗膜三次，用TBS-T（50毫摩尔Tris，150 mM氯化钠，0.05％吐温20，pH 7.4）中，在5分钟的时间间隔。
  11. 孵育膜与HRP偶联的二级蚂蚁ibody以1:10,000稀释为1小时，在室温。
  12. 洗膜3次用TBS-T以5分钟的间隔。
  13. 可视化蛋白用化学发光检测系统和所述膜暴露于放射自显影胶片。

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结果

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上述过程提供了一个可靠的方法EMT过程中检测可变剪接。的CD44剪接同种型转换时扭诱导的EMT代表性的结果在下面给出的一个例子。

在HMLE /扭ER细胞扭诱导的EMT的特点是从鹅卵石状上皮细胞表型的细长成纤维细胞表型的转变（ 图2A），无上皮标志物E-钙粘蛋白，γ-catenin和occludin和中上调的间质标记物纤连蛋白，N-钙粘蛋白，波形蛋白（ 图2B）。此外，EMT通过E-钙粘蛋白定位在细胞-细胞连接（ 图2C）的损失评估。

的CD44剪接异构体的EMT过程中的切换表达进行了检查，定量RT-PCR和免疫印迹。人CD44基因包含9个变量外显子。 CD44选择性剪接使得细胞亲达斯CD44的变体（CD44V），包括至少一个可变的外显子，和CD44的标准（CD44s的）即不含所有可变外显子的图3A中示出的引物设计的各种CD44剪接异构体的检测的战略。对于外显子跳跃的产物CD44s的检测中，正...

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讨论

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这里描述的方法使得能够选择性剪接的检测中可诱导的EMT模型。如剪接同种型的表达，例如，动态改变可以在整个EMT的时间过程被捕获。这种方法比使用不同的上皮 - 间质或，代表细胞系的选择性剪接的比较优势，因为从联合国有关的细胞不同的遗传背景，可能不适当地影响选择性剪接。然而，成功诱导的EMT必须谨慎使用上的变化剪接任何结论之前，各种EMT的标志，可以得出证实。此外，除了此处所描述的扭ER-诱导的EMT的系统，其它的EMT系统，如那些诱导蜗牛-ER或TGFβ被推荐用于实验发现11,30的验证。

可在RNA和蛋白水平进行检测剪接异构体的EMT过程中的切换。拼接异形式特异性抗体优选用于蛋白质分析。当同种型特异性抗体是不可用时，可以根据它们在SDS-PAGE分子量通过免疫印迹来确定剪接同种型的蛋白质水平。每个异构体的RNA水平可以通过同种型特异性引物进行定量。使用定量RT-PCR测定，每个异构体的变化倍数可以是灵敏和精确地确定。特别是，当实验材料是有限的，如分析在临床标本中的特定剪接同种型的表达，实时定量RT-PCR分析提供了将弥补缺乏亚型特异性的抗体进行免疫组织化学的定...

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披露

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

提交人声明，他们没有竞争的经济利益。

致谢

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

作者感谢 Wensheng Liu 在细胞成像方面提供的宝贵帮助。这项工作得到了美国国立卫生研究院 （R01 CA182467）、美国癌症协会 （RSG-09-252-01-RMC）、Lynn Sage 基金会和 A Sister's Hope 基金会的资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
4-羟基他莫昔芬SigmaH7904通过将 4-羟基他莫昔芬溶于乙醇中至 200 μM 来制备储备液。将溶液保持在 -20 °C 避光保护。
E.Z.N.A. 总 RNA 分离试剂盒Omega Bio-TekR6731总 RNA 分离试剂盒
GoScript 逆转录系统PromegaA5001qRT-PCR 检测试剂
GoTaq qPCR 预混液PromegaA6002qRT-PCR 检测试剂
LightCycler 480 实时荧光定量 PCR 系统氏qRT-PCR 检测设备
CD44 抗体研发&D SystemsBBA101：1,000 稀释
E-钙粘蛋白抗体Cell Signaling Technology4065免疫印迹用 1：2,500 稀释液;免疫荧光用 1：50
&γ;-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology23091：1,000 稀释
Occludin 抗体Santa Cruz Biotechnology Inc.sc-55621：500 稀释
纤连蛋白抗体BD Transduction Laboratories6100771：5,000 稀释
N-钙粘蛋白抗体BD Transduction Laboratories6109201：2,000 稀释
波形蛋白抗体NeoMarkersMS-129-p11：500 稀释
GAPDH 抗体Millipore CorporationMAB3741：10,000 稀释
Amasham ECL Western 印迹检测试剂GE Health Life ScienceRPN2209化学发光系统
罗 稀释

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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标签

RT PCR EMT CD44 Twist

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