该协议使用基于探针的实时聚合酶链反应(PCR)、磺胺胺B(SRB)测定、3'未翻译区域(3'UTR)克隆和荧光素酶测定来验证感兴趣的miRNA的目标基因,并了解miRNA的功能。
方法文章
该协议使用基于探针的实时聚合酶链反应(PCR)、磺胺胺B(SRB)测定、3'未翻译区域(3'UTR)克隆和荧光素酶测定来验证感兴趣的miRNA的目标基因,并了解miRNA的功能。
微RNA (miRNA) 是小型调节RNA,可识别调节包括癌症在内的多种疾病中的许多细胞内信号通路。这些小型调节RNA主要与其目标信使RNA(mRNA)的3'未翻译区域(3'UTR)相互作用,最终导致mRNA解码过程的抑制和目标mRNA降解的增强。基于表达水平和细胞内功能,miRNA能够作为致癌和肿瘤抑制性mRNA的调节因子。在数百甚至数千个计算预测目标中识别 miRNA 的真正目标基因是识别感兴趣的 miRNA 的作用和基本分子机制的关键步骤。各种miRNA目标预测程序可用于搜索可能的miRNA-mRNA相互作用。然而,最具挑战性的问题是如何验证感兴趣的miRNA的直接靶基因。该协议描述了如何识别与miRNA功能相关的miRNA靶点的关键方法的可重复策略。该协议提供了一个实用的指南,用于使用基于探针的实时聚合酶链反应(PCR)、磺胺B(SRB)测定,在miRNA模拟转染后发现miRNA水平、功能和相关目标mRNA。,剂量反应曲线生成,和荧光素酶测定以及基因的3'UTR克隆,这是正确理解单个miRNA的作用所必需的。
微RNA(miRNA)是一种小型调节RNA,主要通过对真实靶基因1中的3'未翻译区域(3'UTR)做出反应来调节信使RNA(mRNA)的转换和降解过程。miRNA的表达可以通过转录和转录后机制调节。这种调节机制的不平衡导致包括癌症在内的众多疾病中不受控制和独特的miRNA表达水平。单个 miRNA 可以与不同的 mRNA 进行多种交互。相应地,单个 mRNA 可以由各种 miRNA 控制。因此,细胞内信号网络受到明显表达的miRNA的复杂影响,通过这种影响,生理疾病和疾病可以启动和恶化2,3,45,6.虽然在各种癌症中观察到了miRNA的改变表达,但调节癌细胞与miRNA一起进行的分子机制在很大程度上仍不为人所知。
累积的证据表明,miRNA的致癌或肿瘤抑制作用取决于癌症的类型。例如,通过瞄准叉头盒o3(FOXO3),miR-155促进结肠直肠癌7、8的细胞增殖、转移和化学抗药性。相比之下,胶质瘤细胞入侵的限制性是由miR-107通过神经原位位同源蛋白2(NOTCH2)表达9的调节引起的。评估miRNA-目标相互作用与miRNA功能是一个不可或缺的部分,更好地了解miRNA如何调节各种生物过程在健康和疾病状态10。此外,miRNA真正靶点的发现,可以进一步为基于miRNA的抗癌药物治疗提供微调的策略。然而,miRNA领域的主要挑战是确定miRNA的直接目标。在这里,详细的方法作为可重复的实验方法,用于miRNA靶基因的测定。miRNA目标鉴定的成功实验设计涉及各种步骤和注意事项(图1)。比较肿瘤细胞和正常细胞中的成熟miRNA水平是选择感兴趣的miRNA的常见程序之一(图1A)。对选定的miRNA进行功能研究,以检测miRNA对细胞增殖的影响,对于缩小感兴趣的miRNA最佳潜在候选靶点列表非常重要(图1B)。基于miRNA的实验验证功能,需要用miRNA靶向预测程序对公司文献和数据库进行系统审查,以搜索与基因功能最相关的信息(图1C)。通过实施荧光素酶测定以及基因3'UTR的克隆、实时PCR和西方印迹(图1D),可以识别感兴趣的miRNA的真实目标基因。当前协议的目标是提供关键实验、基于探针的实时聚合酶链反应 (PCR)、磺胺 B (SRB) 分析后 miRNA 模拟转染、剂量-反应曲线生成以及荧光酶测定以及基因3'UTR的克隆。目前的协议对于更好地了解单个 miRNA 的功能以及 miRNA 在癌症治疗中的含义非常有用。
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1. 成熟微RNA (miRNA) 表达分析
2. 微RNA(miRNA)模拟转染
注:miRNA-107是从步骤1中选择的。由于miRNA-107在肿瘤细胞中与正常细胞相比具有低调节性,因此可以推测miRNA-107是一种肿瘤抑制miRNA。在肿瘤细胞中与正常细胞(如miRNA-301)相比,在肿瘤细胞中向上调节的miRNA,对miRNA-301的反义寡核苷酸可应用于步骤2、3和4。
3. 硫二胺 B (SRB) 测定
4. 生成剂量-响应曲线
公式 1
公式 2
5. 对感兴趣的微RNA直接靶基因的验证
注:在进行SRB测定等功能实验后,miRNA-107被确认为肿瘤抑制miRNA,miRNA-107直接针对肿瘤基因是高度可行的。使用 miRNA 目标预测程序(如 TargetScan (http://www.targetscan.org/vert_71/)检查所有预测目标基因的列表,然后根据包括 PubMed 和基因卡。
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成功和准确地确认miRNA水平对于解释基于miRNA在疾病发展和进展中预期作用的miRNA分类的数据非常重要。使用基于探针的定量PCR在三个胰腺细胞系中测量了miRNA-107和miRNA-301的水平。在相同反应中合成特定miRNA和参考基因的cDNA可以提高数据的可重复性。PANC-1和CAPAN-1是人类胰腺导管腺癌细胞系,而HPNE是一种不朽的胰腺导管细胞系,通过携带人类端粒酶逆转录酶(hTERT)基因的逆转录病毒表达载体进行转导。与HPNE细胞相比,在PANC-1和CAPAN-1细胞中miRNA-107显著减少(图2C)。与HPNE细胞相比,在PANC-1和CAPAN-1细胞中,miRNA-301的含量明显升高。这些结果与先前报告一致,即miRNA-107在胰腺癌细胞中表观遗传灭活,并且miRNA-301在胰腺导管腺癌细胞中的miRNA-301水平高于正常胰腺导管细胞16, 17.
3-(4,5-二甲基硫磷-2-yl)-2...
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确定具有目标miRNA功能的真正miRNA靶点的策略对于理解miRNA的多重作用是必不可少的。miRNA靶基因的识别可以作为解释由miRNA在细胞中调节的细胞信号事件的指南。揭示miRNA的功能重要的靶基因可以为开发基于miRNA的癌症治疗提供基本知识。
微阵列、小RNA库测序、深度测序、原位PCR逆转录酶和北方印迹等多种方法,利用从细胞系和组织中分离出的总RNA,可用于探索miRNA表达水平。 25,26.miRNA的高通量分析可以为癌症发展的遗传基础提供有价值的见解。基于探针的miRNA测定通常用于验证分析数据,也适合筛选一些感兴趣的miRNA。然而,使用基于探针的实时PCR测量成熟miRNA水平是有限,以确定成熟miRNA是在转录步骤中调节还是通过成熟调节。基于染料的实时PCR和北方印迹已被引入测量miRNA前体水平27,28。
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作者没有什么可透露的。
这项研究得到了韩国国家科学研究基金会(NRF)基础科学研究计划的支持,该基金会由韩国教育部资助(2017R1D1A3B03035662);和Hallym大学研究基金,2017年(HRF-201703-003)。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 15 mL 锥形管 | SPL Life Sciences | 50015 | |
| 24 孔板 | Thermo Scientific | 142475 | |
| 50 mL 锥形管 | SPL Life Sciences | 50050 | |
| 6 孔板 | Falcon | 353046 | |
| 6x DNA 上样染料 | Real Biotech Corporation | RD006 | 1 mL |
| 8 联排管盖 | 应用Biosystems | N8010535 | 用于 cDNA 合成 |
| 8 管联排 | Applied Biosystems | N8010580 | 用于 cDNA 合成 |
| 96 孔板 | Falcon | 353072 | |
| 乙酸 | Sigma | A6283-1L | 1 L |
| 琼脂糖 A | Bio Basic | D0012 | 500 g |
| 碱性磷酸酶 | New England Biolabs | M0290S | 10,000 U/mL |
| 氨苄青霉素 | Bio basic Canada Inc | AB0028 | 25 g |
| AriaMx 96 联排管 | Agilent Technologies | 401493 | 用于实时荧光定量 PCR |
| AriaMx 实时荧光定量 PCR 系统 | Agilent Technologies | G8830A | qPCR 扩增、检测和数据分析 |
| AsiSI | New England Biolabs | R0630 | 10,000 单位/mL |
| CAPAN-1 细胞 | ATCC | HTB-79 | |
| 细胞培养罩 | Labtech | 型号:LCB-1203B-A2 | |
| 带 V 斜杠的计数室 | Paul Marienfeld | 650010 | 细胞计数器 |
| CutSmart 缓冲液 | New England Biolabs | B7204S | 10X 浓度 |
| DMEM | Gibco | 11965-092 | 500 mL |
| DNA 凝胶提取试剂盒 | Bionics | DN30200 | 200 制备 |
| DNA 分子量标准 | NIPPON Genetics EUROPE | MWD1 | 1 Kb 分子量标准 |
| DNase I | Invitrogen | 18068015 | 100 单位 |
| 双荧光素酶报告基因检测系统 | Promega | E1910 | 100 次检测 |
| 胎牛血清 | Gibco | 26140-079 | 500 mL |
| HIT 感受态细胞 | Real Biotech Corporation (RBC) | RH617 | 感受态细胞 |
| HPNE 细胞 | ATCC | CRL-4023 | |
| LB 琼脂汤 | Bio Basic | SD7003 | 250 g |
| Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668-027 | 0.75 mL |
| Lipofectamine RNAiMax | Invitrogen | 13778-075 | 0.75 mL |
| 光度计 | Promega | 型号:E5311 | |
| 微量离心管 | Eppendorf | 22431021 | |
| 酶标仪 | TECAN | Infinite F50 | |
| miRNA 对照模拟 | 物 Ambion | 4464058 | 5 nmole |
| miRNA-107 模拟 | Ambion | 4464066 | 5 nmole |
| miRNeasy Mini Kit | Qiagen | 217004 | 50 prep |
| Mupid-2plus(电泳系统) | TaKaRa | 型号:AD110 | |
| NotI | New England Biolabs | R3189 | 20,000 单位/mL |
| 寡核苷酸探索程序 | GeneLink | 用于引物设计 | |
| 光学管联排管盖(8x 联排管) | Agilent Technologies | 401425 | 用于实时 PCR |
| Opti-MEM | Gibco | 31985-070 | 500 ml |
| PANC-1 细胞 | ATCC | CRL-1469 | |
| 青霉素/链霉素 | Gibco | 15140-122 | 100 mL |
| 磷酸盐缓冲盐水 | Gibco | 14040117 | 1000 mL |
| 质粒 DNA 小量制备 S&V kit | Bionics | DN10200 | 200 prep |
| PrimeSTAR GXL DNA 聚合酶 | TaKaRa | R050A | 250 单位 |
| 床 | TECAN | 摇床平台 | |
| 摇动培养箱 | Labtech | 型号:LSI-3016A | |
| Sigmaplot 14 软件 | Systat Software Inc | 用于剂量反应曲线生成 | |
| 磺酰罗丹明 B 粉末 | Sigma | S1402-5G | 5 g |
| SYBR 绿色预混液 | Smobio | TQ12001805401-3 | 的结合荧光染料 |
| TaKaRa | 2011A | 25,000 U | |
| TaqMan 预混液 | Applied Biosystems | 4324018 | 200 次反应,无 AmpErase UNG |
| TaqMan microRNA 检测 (hsa-miR-107) | Applied Biosystems | 4427975 | 检测 ID:000443(50RT,150 PCR 反应) |
| TaqMan microRNA 检测 (has-miR-301) | Applied Biosystems | 4427975 | 检测 ID:000528(50RT,150 PCR 反应) |
| TaqMan miR RT 试剂盒 | Biosystems | 4366597 | 1,000 次反应 |
| Thermo CO2 培养箱 (BB15) | ThermoFisher Scientific | 37 °C 和 5% CO2 孵育 | |
| 三氯乙酸 | Sigma | 91228-100G | 100 g |
| Trizma 碱 | Sigma | T4661-100G | 100 g |
| 超纯水 | Invitrogen | 10977-015 | 500 mL |
| Veriti 96 孔热循环仪 | Applied Biosystems | 用于 DNA(或 cDNA)扩增 | |
| XhoI | New England Biolabs | R0146 | 20,000 单位/mL |
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