2018年10月22日
这里描述的协议是基于全基因组的定量的新合成的 mRNA 纯化的酵母细胞标记为 4-硫尿嘧啶。这种方法允许测量 mrna 合成与 mrna 衰变分离, 从而提供了 RNA 聚合酶 II 转录的精确测量。
该技术的主要优点是,它通过测量不受RNA降解影响的新合成mRNA来反映RNA聚合酶II活性。该协议最初使用微阵列杂交描述,但可以很容易地被采用到新转录的mRNA的高全序列。演示这个程序将是蒂亚戈巴普蒂斯塔,前研究生从我们的实验室。
接种S.cerevisiae细胞后,在30摄氏度下过夜,在150 RPM时持续搅拌。第二天,测量600纳米的光学密度。将培养量稀释到约 0.1 的 OD600,在 100 毫升 YPD 介质中。
成长的细胞,直到OD600是大约0.8。在此之后,测量S.pombe过夜文化的OD600。将这种培养剂稀释到约 500 毫升 YAS 介质中的 0.1 的 OD600,让它生长,直到 OD600 约为 0.8。
首先,准备一个新的解决方案,两个摩尔四硫化。将准备好的溶液保持室温,防止光线。将四硫化溶液添加到 S.cerevisiae 和 S.pombe 培养中,使最终浓度为 5 毫摩尔。
在30摄氏度和32摄氏度时,在30摄氏度和32摄氏度下培育S.cerevisiae和S.pombe培养,持续搅拌6分钟。在此之后,删除每个培养的一小部分,并使用自动细胞计数器或 Neubauer 腔室对细胞进行计数。在2,500倍g和4摄氏度的离心机5分钟收集细胞。
丢弃上清液,用冰冷洗涤细胞一次PBS。再次在2,500倍的g和4摄氏度下离心5分钟。接下来,将细胞重新在五毫升的冰冷中重新暂停一次PBS。
以三比一的比例混合S.cerevisiae和S.pombe细胞。将混合样品在2500倍g和4摄氏度下离心5分钟。然后取出PBS,将液氮中的细胞闪冻。
将样品存放在负 80 摄氏度,直到准备好使用。当准备继续时,在冰上解冻细胞约20至30分钟。使用经过改造的酵母RNA提取试剂盒提取文本协议中概述的RNA。
在此之后,将滤芯转移到最终收集管。用50微升DEPC处理的无RNase水来加热RNA,预热至100摄氏度。以16,000倍g的离心机一分钟。
然后使用 50 微升预热 DEPC 处理无 RNase 水将 RNA 再次加热到同一管。以 16,000 次 g 离心一分钟,确保整个样品体积通过过滤器。如果没有,则再次离心较长时间。
完成后,使用适当的设备对样品的纯度进行量化和检查。使用 DEPC 处理无核酸酶的水将以前获得的 RNA 的浓度调整为每毫升 2 毫克。200微克总RNA的等量,在60摄氏度下加热10分钟。
立即在冰上冷却两分钟。添加 600 微升 DEPC 处理的无 RNase 水。添加100微升生物素化缓冲液,然后加入200微升生物素HPDP。
如果生物素 HPDP 溶液沉淀出溶液,则将 DMSO 或 DMF 的体积增加至文本协议中所述的 40% 的反应量。保护样品免受光线的污染,并在室温下用温和的搅拌孵育三个小时。在此之后,在管中加入大约相等的氯仿体积,并大力混合。
在13,000倍的g和4摄氏度的离心机5分钟。接下来,小心地将上相转移到新的两毫升管中。加入相当于样品体积约1/10的五摩尔氯化钠。
然后混合样品。首先,在65摄氏度下加热生物素化RNA10分钟。然后在冰上冷却样品五分钟。
在生物素化RNA中加入100微升的斯特雷普他丁涂层磁珠。在室温下孵育,轻微摇晃90分钟。将套件提供的柱放在磁性支架中。
接下来,在柱子上加入900微升的室温洗涤缓冲液。将 200 微升珠和 RNA 混合物涂抹到柱上。收集1.5毫升管中的流经,然后再次将其应用到同一磁柱上。
如有必要,保持此流通过,因为它表示未标记的 RNA 分数。要开始对不同分数进行RT-qPCR验证,请先合成文本中概述的cDNA。然后使用标准协议通过实时 qPCR 放大 cDNA。
从野生细胞中纯化的份量中测得的转录量,与四硫化杆和未培养的四硫化细胞确认,这一程序特别净化了标有RNA的RNA。对spt20增量菌株的分析表明,总稳定态RNA的数量基本保持不变,或者只是被测试基因的轻微减少。对于删除的 bre1 菌株,也可以看到类似的结果。
然而,对spt20增量菌株中新转录的RNA的分析表明,所有被测试基因的mRNA合成减少了3到5倍。同时,bre1 的丢失导致更谨慎但仍然可见的下降。在 spt7 的可致耗尽后,saga 复合体、新转录的 mRNA 水平的结构子单元将降低到类似于删除应变的程度。
当通过全基因组分析测量总RNA水平时,只有少数基因在通过向上调节或向下调节来降低spt20的缺失时,其表达水平会有所改变。然而,对新转录的RNA的分析表明,在删除spt20时,超过4000个基因的含量显著降低至少两倍,这表明传奇对发芽酵母中RNA聚合酶II转录的全球积极影响。虽然这种方法可以提供对糖核糖精转录的见解,但它只是使用本协议,只有稍有变化,我们才能检测到mRNA合成的全局减少,而mRNA降解的全局减少可以补偿。
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该协议描述了一种使用4-硫代尿苷标记法对酵母细胞中新合成的mRNA进行全基因组定量的方法。它通过分离mRNA合成和降解,实现对RNA聚合酶II转录的精确测量。
Direct quantification of newly synthesized mRNA in S. cerevisiae using 4-thiouracil labeling enables precise measurement of RNA polymerase II activity, independent of mRNA decay. This approach addresses a critical gap in transcriptomic workflows by distinguishing true transcriptional changes from compensatory degradation effects, supporting higher predictive confidence in early discovery and target validation. Integrating this method enhances the reliability of mechanistic de-risking and informs risk-adjusted portfolio decisions.
This metabolic labeling and quantification method fits at the interface of early discovery and lead identification, providing a robust readout of transcriptional activity before downstream functional or phenotypic screening.