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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
本文介绍了一种用于恢复内在形成的 mRNA 蛋白复合物的串联 RNA 分离过程 (跳闸)。具体来说, rna 蛋白复合物在体内交联, polyadenylated rna 与寡核苷酸 (dT) 珠提取物分离, 特殊基因用修饰 RNA 反义寡核苷酸捕获。通过应用免疫印迹分析, 检测到基因的蛋白质。
RNA 结合蛋白 (限制性商业惯例) 在转录后控制基因表达中起着关键作用。因此, 基因蛋白复合物的生化特性对于理解由相互作用的蛋白质或非编码 rna 推断的 mrna 调节是必不可少的。在这里, 我们描述了串联 RNA 分离程序 (旅行), 使纯化内在形成的 mRNA 蛋白复合物从细胞提取物。两步协议包括 polyadenylated 基因与反义寡核苷酸 (dT) 珠的分离和随后捕获的 mRNA 的兴趣与 3 '-生物素化 2 '-O 甲基化反义 RNA 寡核苷酸, 然后可以隔离链亲和素珠。从酵母、线虫和人体细胞中提取体内交联 mRNA-ribonucleoprotein (mRNP) 配合物, 进一步进行 RNA 和蛋白质分析。因此, 旅行是一个多才多艺的方法, 可以适应所有类型的 polyadenylated rna 跨有机体, 以研究动态重新安排 mRNPs 强加的细胞内或环境的线索。
转录后基因调控是通过 RNA 结合蛋白 (限制性商业)、非编码 rna (ncRNAs) 和基因的相互作用驱动的, 它直接影响细胞内每个转录的处理、定位、翻译和衰变1,2. 因此, 确定与特定基因相互作用的限制性商业惯例和 ncRNA, 建立所谓的 ribonucleoprotein 复合物/微粒 (RNPs), 因此是了解基因和基因表达控制的命运的关键。对 RNP 配合物的生化特性进行补充的方法3,4: "以蛋白质为中心" 的方法是以纯化特定的限制性商业惯例为基础的, "以 RNA 为中心" 的方法涉及分离亚群或个体 rna 和随后分析相互作用的蛋白质或 rna。最近, 以 RNA 为中心的方法, 以识别与 polyadenylated (聚 (A)) rna5相互作用的限制性蛋白汇, 已变得越来越流行, 通过纳入紫外线 (UV) 光交联步骤, 以稳定蛋白质 RNA基因隔离之前的相互作用, 这极大地扩大了在人类细胞6,7,8,9,10,11的限制性商业惯例目录,秀丽线虫12、酿酒酵母12、13、14等生物体15、16、17、18、 19,20。然而, 蛋白质和/或 ncRNAs 在特定成绩单上的映射仍然是一个巨大的挑战。为此, 目前使用了两种主要方法: 一方面, rna 核酸适体标签被融合到感兴趣的 rna, 使亲和纯化。因此, RNA 适配子绑定与氨基糖苷类抗生素的高度亲和性, 包括妥布霉素和链霉素21,22,23,24, 或蛋白质, 如涂层蛋白从 R17/MS2 噬菌体或细菌链亲和素 S125,26,27,28,29。虽然这种方法被证明是相对健壮和多才多艺的, 它需要克隆设计的 RNA 正在调查中, 因此不能用来捕捉自然基因。另一方面, 反义寡核苷酸 (ASOs) 早期用于恢复和鉴定高表达的原生 RNPs30,31和病毒 rna32。最近, ASOs 被应用于捕获长的非编码 rna33,34,35和体外形成 mRNPs36。以 rna 为中心的方法的一个主要限制因素是兴趣 RNA 的拷贝数字, 使低表达的基因的恢复更加疑难。这种限制可以通过推广反应来克服;但是, 这可能会导致增加背景。
在这里, 我们描述了我们最近开发的基于麻生太郎的串联 RNA 分离程序 (旅行), 以分离高选择性37 (图 1) 的本地 mRNA 蛋白复合物.该协议涉及两个连续的基于麻生太郎的净化步骤, 即用商业上可用的寡聚 (dT) 耦合珠 (基因) 的隔离, 然后用专门设计的短生物素化 2 '-甲氧基捕获特定的基因。RNA ASOs。这两个步骤的过程有助于消除污染的蛋白质, 并增加了调整和优化的机会。在这种情况下, 从酵母, 线虫和人类细胞的选择基因, 以确认在体内形成的 mRNA 蛋白复合物的旅行。
1. 设计反义寡核苷酸 (ASOs)
2. 细胞培养、紫外线照射和细胞裂解
注: 以下为酵母菌、线虫、人胚肾细胞(HEK293) 的萌发过程。然而, 它可以适应其他有机体以及, 虽然它尚未明确测试。
3. 第一步: 聚 (A) RNA 分离
4. 第二步: 用 3 '-生物素化 2 '-甲氧基修饰的反义 RNA 寡核苷酸捕获特定基因
注意: 为了测试 ASOs 的适用性, 可以使用从细胞分离的总 rna 进行以下过程。
我们开发了一个基于麻生太郎的 RNA 分离策略, 称为行程, 以捕获特定的基因与他们的绑定蛋白质从三种不同的有机体37。从根本上说, RNA 蛋白复合物在体内通过紫外线照射的细胞在 254 nm, 和聚 (A) rna 恢复与商业可用的寡核苷酸 (dT) 耦合磁性珠, 然后的 mRNA 的兴趣被隔离3 '-生物素化 2-0 '-甲氧基修饰的反义 RNA 寡核苷酸 (图 1)。因此, 我们设计了21-24 种改进 ASOs, 完全互补的区域在选定的基因从酵母, C. 线虫和人类, 并测试他们是否适合恢复的 mRNA 的兴趣 (一份引物和 ASOs 列表中给出表1). 首先用非交联的总 RNA, 从各自的生物体中分离出单个 ASOs 的效率和特异性。在这些实验中, rna ASOs 被耦合到链亲和素共轭顺磁珠和孵化与非交联总 RNA 制备的相应的有机体。在从珠子中释放捕获的基因后, 通过反向转录 (RT)-聚合酶链反应 (PCR)37对 mRNA 靶点的存在以及不相关的控制基因进行监测。我们注意到, 两个变量, 盐浓度和洗涤缓冲温度, 发挥了关键作用, 从酵母PFK2 mRNA 捕获的效率, 测试了三不同的 ASOs (图 2A)。将盐 (NaCl) 浓度降低到25毫米, 将阴性对照 mrna (PFK1) 的回收率降低到所有 ASOs, 但同时也减少了所需的目标 mRNA PFK2 (10-15% 的输入) 的恢复。反之, 盐浓度增加到生理水平 (150 毫米 NaCl) 增加了PFK2基因的回收率高达 75%, 与麻生太郎 PFK2-2, 超过控制PFK1 mRNA 至少5倍 (图 2A)。进一步说明, 不同 ASOs 在生理盐浓度上表现出显著的 mRNA 靶向俘获效应, 强调了 ASOs 的经验验证的必要性.cep-1 和酵母RPS20基因, 使用各自的 ASOs (表 1), 说明了 mRNA 恢复对洗涤缓冲器温度的依赖性.我们观察到, 最佳洗涤温度介于50摄氏度和55摄氏度之间, 从低背景与不相关的基因和基因目标的有效恢复 (图 2B) 可见。在这一点上, 我们希望强调 ASOs 与其他基因交叉杂交的可能性。例如, DNM1 是完全互补的序列内的DNM1编码序列, 但它也部分退火与ACT1 mRNA。DNM1 ASOs 恢复两基因, 无论洗涤温度, 显示强烈的交叉杂交倾向 (图 2C)。最后, 我们使用以上描述的测试和优化选择三 ASOs, 适合于从基因中分离出的 RNA、线虫和人类细胞中的总核糖核酸来恢复各自的靶向性 (图2D).
在体外初步选择合适的 ASOs 后, 我们进行了从紫外交联生物体/细胞提取的细胞萃取物的旅行 (图 1)。具体地说, 我们测试了从三种不同的有机体中恢复三种不同的基因: 酵母PFK2 mRNA , cep-1线虫,和一个记者 mRNA (pGL3-CDKN1B-3'UTR) 轴承 3 ' UTR人CDKN1B/p27 mRNA 序列融合到一个荧光素酶 (卢克) 记者的 HEK293 细胞瞬时表达。为了控制 RNA 分离的特异性, 我们监测了几个不相关的基因的恢复, 我们进行了竞争实验, 增加了过量的 pA 细胞提取物, 这与细胞基因的结合, 以寡核苷酸 (dT)25珠在第一步净化步骤。如前所见与非交联总 RNA 样品 (图 2), rt-pcr 证实了各自基因目标 mRNA 的丰富在旅行期间, 而一些非相关的控制基因没有被丰富 (图 3A)。此外, 没有 ASOs 的珠子上都没有检测到基因, 这表明了避免不特异绑定的适当的阻止程序。在这条线上, 不相关的/被炒的 ASOs 也可以作为控制, 虽然有潜在的交叉杂交与某些基因和推断捕获的束缚蛋白, 然后要考虑到。由于最终洗脱液中的蛋白质几乎无法在银色染色的聚丙烯酰胺凝胶上可视化 (数据未显示), 所以通过应用免疫印迹分析进一步评估了先前已知的 mRNA 相互作用蛋白的存在。这包括 Pfk2p 从S. 酵母, 有选择性地结合在核糖体独立方式的PFK2 mRNA12;线虫GLD-1, 一种规范的限制性标准, 结合 3 ' UTR 序列的cep-1 mRNA 为平移规则43;和宾虚, 一个规范 mrna 稳定性和翻译的p27/CDKN1B mrna44。正如预期的那样, 所有这些蛋白都是在基因的旅行 eluates 中发现的, 这是由西方印迹分析 (图 3B)。

图1。行程示意图表示.蛋白质通过紫外线照射在体内与 RNA 交联。在第一步 (光绿盒), 聚 (A) RNA 蛋白复合物被回收与寡核苷酸 (dT)25珠应用严格的洗涤条件, 以消除未绑定的蛋白质。在第二步 (粉红色盒), 目标 mRNP 是拉出与生物素化反义 RNA 寡核苷酸和链亲和素珠。然后用 rt-pcr 和应用免疫印迹/质谱 (MS) 对纯化 mRNPs 进行分析, 以确定 rna 和蛋白质与感兴趣的 mRNA 相互作用。该数字是从以前的出版物37修改, 并获得许可。请单击此处查看此图的较大版本.

图2。用改进的反义 RNA 捕获探针从非交联细胞/生物体的总 RNA 中分离选定的基因.(A) 盐浓度对 ASOs 酵母PFK2 mRNA 捕获效率的影响。酵母细胞中的总 RNA 与所示的 ASOs 结合, 用含有指定盐 (NaCl) 浓度的缓冲液洗涤55摄氏度。绿色, 蓝色和橙色线代表PFK2 mRNA 恢复与不同的 ASOs 由 RT PCR37: PFK2-1和PFK2-2 退火在 3 ' UTR, PFK2-4在 CDS。PFK1是阴性对照 mRNA。PCR 的执行与32的放大周期和量化如前所述37。(B) eleganscep-1和酵母RPS20基因在不同洗涤温度下的分数, 分别以黑色和红色线表示。eleganspgk-1和酵母ACT1是非靶 (对照) 基因。30和 32 PCR 周期分别用于检测酵母和基因线虫。(C) DNM1 (红色) 与DNM1 mrna 中的序列杂交的示意图, 以及与ACT1 mrna 的潜在交叉杂交, 左侧显示。一种琼脂糖凝胶, 显示的产品从 RT PCR 反应 (30 周期) 检测酵母DNM1和ACT1基因洗脱从珠子被显示在右侧。输入, 总 RNA;锡, 上清后与 ASOs 孵化;E、eluates 从被洗涤的珠在指示的温度之前洗脱 (40 °c, 50 °c 和60°c)。对照实验 (Ctrl) 并行执行, 不添加麻生太郎。(D)琼脂糖凝胶, 显示 rt-pcr 产品检测基因 (右) 从酵母的总 RNA, C. 线虫, 和人类 HEK293 细胞 (智人) 捕获. 输入, 总 RNA;锡, 上清;E, eluates 从珠子上出来。PCR 是由30个放大周期的酵母基因, 32 周期为C. 线虫基因, 28 和30周期为人类蛋白和p27基因, 分别。该数字是从以前的出版物37修改, 并获得许可。请单击此处查看此图的较大版本.

图3。从紫外交联细胞中提取的特定 mRNA-蛋白复合物进行旅行.(A) 琼脂糖凝胶用于检测基因 (右) 与 rt-pcr (dT) 捕获, 并表明 ASOs 从S. 酵母, C. 线虫和人类 (智人) 细胞提取物。输入, 总 RNA 从交联的细胞或有机体;Ctrl, 控制没有麻生太郎。聚 (a), 与聚 (a) 的竞争。采用 rt-pcr 的方法进行了37 , 35 个放大周期为卢克, 32 个周期为p27, 29 个周期为蛋白。(B) 应用免疫印迹分析具有指示抗体的 mRNA 结合蛋白 (右)。加载分数如下: 0.1%, 2.5% 和1% 的酵母, 线虫和人类投入;10%、10% 和5% 用于酵母、线虫和人寡糖 (dT) 车道;和 66% ASOs 车道。分子量 (兆瓦) 在 kilodaltons (kDa) 中标明。图以权限37重新发布。请单击此处查看此图的较大版本.
| 底漆名称 | 序列 | 目标 | 大小 |
| Pfk2_Fwd | GTGTTAAGGGTTCACATGTCG | PFK2 的酵母 | 133 bp |
| Pfk2_Rev | CTTCCAACCAAATGGTCAGC | PFK2 的酵母 | 133 bp |
| Pfk1_Fwd | GGTGATTCTCCAGGTATGAATG | PFK1 的酵母 | 97 bp |
| Pfk1_Rev | CTTCGTAACCTTCGTAAACAGC | PFK1 的酵母 | 97 bp |
| Act1_Fwd | GTCTGGATTGGTGGTTCTATC | ACT1 的酵母 | 85 bp |
| Act1_Rev | GGACCACTTTCGTCGTATTC | ACT1 的酵母 | 85 bp |
| Dnm1_Fwd | CTGTGTTCGATGCATCAGAC | DNM1 的酵母 | 156 bp |
| Dnm1_Rev | CGCACTCCAATTCTTCTCTC | DNM1 的酵母 | 156 bp |
| Rps20_Fwd | CGCTGAACAACACAACTTGG | RPS20 的酵母 | 228 bp |
| Rps20_Rev | GGAAGCAACAACAACTTCGAC | RPS20 的酵母 | 228 bp |
| Cep1_Fwd | CGATGAAGAGAAGTCGCTGT | cep-1 线虫 | 110 bp |
| Cep1_Rev | ATCTGGGAACTTTTGCTTCG | cep-1 线虫 | 110 bp |
| Pgk1_Fwd | GCGATATTTATGTCAATGATGCTTTC | pgk-1 线虫 | 74 bp |
| Pgk1_Rev | TGAGTGCTCGACTCCAACCA | pgk-1 线虫 | 74 bp |
| Mpk1_Fwd | TGCTCAGTAATCGGCCATTG | mpk-1 线虫 | 74 bp |
| Mpk1_Rev | TCCAACAACTGCCAAAATCAAA | mpk-1 线虫 | 74 bp |
| p27_Fwd | TTTAAAAATACATATCGCTGACTTCATGG | p27 智人 | 212 bp |
| p27_Rev | CAAAGTTTATGTGCTACATAAAAGGTAAAAA | p27 智人 | 212 bp |
| Luc_Fwd | AATGGCTCATATCGCTCCTGGAT | 荧光素酶pγralis | 117 bp |
| Luc_Rev | TGGACGATGGCCTTGATCTTGTCT | 荧光素酶pγralis | 117 bp |
| β-TUBULIN_Fwd | CTGAACCACCTTGTCTCAGC | β-蛋白智人 | 136 bp |
| β-TUBULIN_Rev | AGCCAGGCATAAAGAAATGG | β-蛋白智人 | 136 bp |
| PFK2-1 麻生太郎 | AAUAGAAAGUGUAAUAAAAGGUCAU | 3 ' UTR PFK2 的酵母 | - |
| PFK2-2 麻生太郎 | GUUUCAUGGGGUAGUACUUGU | 3 ' UTR PFK2 的酵母 | - |
| PFK2-4 麻生太郎 | CUUGAAGAGGAGCGUUCAUA | PFK2 酵母 | - |
| DNM1麻生 | UCGGUCAGUGGAGGUUCAGCGUUU | DNM1 酵母 | - |
| RPS20麻生 | GUCGGUAAUAGCCUUCUCAUUCUUG | RPS20 酵母 | - |
| cep-1麻生 | GUGAGAAAUGCGGUGCUUUGAAA | 3 ' UTR cep-1 线虫 | - |
| p27麻生 | UCAUACCCCGCUCCACGUCAGUU | 3 ' UTR p27 智人 | - |
表1。寡核苷酸序列.在这项工作中使用的 PCR 引物和 ASOs 的列表, 底漆序列, 基因靶和预期片段大小扩增后。
作者没有什么可透露的。
本文介绍了一种用于恢复内在形成的 mRNA 蛋白复合物的串联 RNA 分离过程 (跳闸)。具体来说, rna 蛋白复合物在体内交联, polyadenylated rna 与寡核苷酸 (dT) 珠提取物分离, 特殊基因用修饰 RNA 反义寡核苷酸捕获。通过应用免疫印迹分析, 检测到基因的蛋白质。
我们感谢乔纳森霍尔博士和齐默尔曼 (瑞士联邦) 为PFK2和cep-1 ASOs、Maikel 武泰的设计 p27/CDKN1B ASOs 博士和 Rafal Ciosk (Friedrich 弗雷德里希·米歇尔生物医学研究所,巴塞尔) 为 anti-GLD-1 抗体。这项工作得到了生物技术和生物科学研究理事会 (BB/K009303/1) 和皇家学会沃尔夫森研究优异奖 (WM170036) 的支持 A.P.G。
| MaxQ 5000 大型培养和制冷轨道摇床 | Thermo Fisher Scientific | SHKE5000-8CE | 地板摇床,用于培养酵母细胞 |
| BBD 6220 | Thermo Fisher Scientific | CO2 培养箱,用于培养人类细胞 | |
| Sonicator Soniprep150 | MSE | MSS150。CX4.5 | Sonicator/细胞破碎仪。用于剪切人细胞裂解物中的 DNA |
| Stratalinker 1800 | Stratagene | Stratalinker 将细胞暴露在 254 nm 的紫外光下 | |
| 组织裂解仪 | Qiagen | RETSCH MM200 | 机械破坏酵母细胞的装置 |
| 冷冻离心机 | Eppendorf | 5810R | 离心机离心细胞,裂解物 |
| 摇动培养箱,Thriller | Peqlab | 用于 1.5 mL 试管的温控激床 | |
| 玻璃珠 0.5 mm | Stratech Scientific Limited | 11079105 | 酵母细胞裂解 |
| 尼龙过滤器,0.41 &μ;m | Millipore | NY4104700 | 酵母细胞集合 |
| Millex-HA 过滤器,0.45 µm | EMD Millipore | SLHA02510 | 用于清除线虫裂解物的过滤器 |
| Eppendorf LoBind 微量离心管 蛋白质 1.5 mL | Sigma-Aldrich | 22431081 | 最大限度地减少蛋白质损失 |
| 2 mL 微量离心管 Ambion | AM12425 | 酵母提取物制备和其他应用 | |
| 5 mL 管 | Thermo Fisher Scientific | 129A | HEK293 细胞裂解物收集 |
| 15 mL 管 | Sarstedt | 62.547.254 | 收集 C. 秀丽隐杆线虫 |
| 50 mL 塑料管 | Sarstedt | 62.554.502 | 收集酵母细胞 |
| DMEM、高葡萄糖、丙酮酸 | Thermo Fisher Scientific | 41966 | 用于培养 HEK293 细胞 |
| 的培养基 青霉素-链霉素 | Sigma-Aldrich | P4333 | 用于补充细胞培养基以控制细菌污染 |
| 胎牛血清 (FBS) | Sigma-Aldrich | F7524 | 用于补充细胞培养基 |
| Lipofectamine 2000 | Thermo Fisher Scientific | 11668027 | 转染试剂 |
| RQ1 不含 RNase | 的 DNase Promega | M6101 | DNAse I 从细胞裂解物中降解 DNA |
| RNasin 加 RNase 抑制剂 | Promega | N2611 | RNase 抑制剂 避免RNA 降解 |
| cOmplete、Mini、不含 EDTA 的蛋白酶抑制剂混合物 | Roche | 11836170001 | 避免蛋白质降解的蛋白酶抑制剂混合物 |
| Dynabeads Oligo (dT)25 | Thermo Fisher Scientific | 61011 | mRNA-蛋白质复合物纯化第一步所需的磁珠 |
| Dynabeads M-280 链霉亲和素 | Thermo Fisher Scientific | 11205D | mRNA-蛋白质复合物纯化第二步所需的磁珠 |
| 大肠杆菌 tRNA | Sigma-Aldrich | 10109550001 | 从 大肠杆菌转移 RNA,用于阻断链霉亲和素珠并避免非特异性相互作用 |
| 快速入门 Bradford 1x 染料试剂 | BioRad | 5000205 | 为了测定裂解物中的蛋白质浓度, 使用 BSA 作为参考 |
| 牛血清白蛋白 | Sigma | A7906-100G | 用于执行标准曲线,该曲线将用作蛋白质浓度测定的参考 |
| 小鼠抗Act1 | MP Biomedicals | 869100 | 抗体 用于检测 Western blot 中的酵母肌动蛋白 (1:2,500)小鼠 |
| 抗 Act1 | Sigma | A1978 | 抗体,用于在 Western blot 中检测人肌动蛋白 (1:2,000) |
| 小鼠抗 HuR | Santa Cruz | sc-5261 | 抗体,用于检测 Western blot 中的 HuR (1:500) |
| 小鼠抗–CYC-1 | Invitrogen | 456100 | 抗体,用于检测 Western blot (1:1,000) 中 Cyc-1 |
| 过氧化物酶抗过氧化物酶可溶性复合物 | Sigma | P1291 | 在Western blot 中检测 Pfk2:TAP (1:5,000) |
| HRP 偶联绵羊抗小鼠 IgG | Amersham | NXA931 | HRP 偶联二抗 |