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Methodenartikel

Hoch effiziente Ligation kleine RNA-Moleküle für MicroRNA Quantifizierung von Hochdurchsatz-Sequenzierung

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DOI:

10.3791/52095

18. November 2014

In diesem Artikel

Zusammenfassung

MicroRNAs (miRNAs) sind eine weit verbreitete Klasse von regulatorischen Molekülen. Hier beschreiben wir eine miRNA-Klonierungsmethode, die auf zwei potenten Ligationsschritten beruht, gefolgt von einer Hochdurchsatz-Sequenzierung. Unsere Methode ermöglicht eine genaue genomweite Quantifizierung von miRNAs.

Zusammenfassung

Mirna Klonierung und Hochdurchsatz-Sequenzierung, genannt miR-Seq, steht allein als Transkriptom-weiten Ansatz für miRNAs mit Einzel-Nukleotid-Auflösung zu quantifizieren. Diese Technik nimmt miRNAs durch Anbringen 3 'und 5'-Oligonukleotid-Adapter zu miRNA-Moleküle und können de novo miRNA Entdeckung. Die Kopplung mit leistungsstarken nächsten Generation Sequenzierung Plattformen hat miR-Seq war maßgeblich an der Studie der miRNA Biologie. Allerdings haben erhebliche Verzerrungen durch Oligonukleotid-Ligation Schritte eingeleitet miR-Seq davor als eine genaue Quantifizierung Werkzeug eingesetzt verhindert. Frühere Studien zeigen, dass Vorurteile in aktuellen miR-Seq Methoden oft zu ungenauen miRNA Quantifizierung führen mit Fehlern bis zu 1.000-fach für einige miRNAs 1,2. Um diese Verzerrungen durch RNA-Ligation vermittelt zu lösen, haben wir ein kleines RNA Ligationsverfahren, die in Ligationsgrade von über 95% sowohl in 3 'und 5' Ligationsschritte ergibt entwickelt. Benchmarking diese imbewiesen Bibliothek Bauweise mit äquimolaren oder differentiell gemischten synthetischen miRNAs, konsequent ergibt liest Nummern mit weniger als zweifache Abweichung vom Erwartungswert. Darüber hinaus ermöglicht diese Hocheffizienz miR-Seq Methode genaue genomweiten miRNA Profiling von in vivo Gesamt-RNA-Proben 2.

Einleitung

Hochdurchsatz-Sequenzierung basierte Methoden sind weit verbreitet, viele biologische Proben in den letzten Jahren erheblich erweitern unser Verständnis der molekularen Komplexität biologischer Systeme 3,4 angewendet. Allerdings Vorbereitung RNA-Proben für Hochdurchsatz-Sequenzierung oft vermittelt spezifische Vorurteile inhärent angewandten Methode, die Begrenzung der potenziellen Nutzen dieser mächtigen Techniken. Diese Methode bestimmte Vorurteile sind gut für die Ligation-basierten, kleine RNA-Bibliothek Vorbereitungen 1,2,5,6 dokumentiert. Diese Vorspannungen ergeben 1.000-fache Variation liest Nummern äquimolaren synthetische miRNAs, wodur....

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Protokoll

Hinweis: Es ist wichtig, RNase-freien Bedingungen während des gesamten Verfahrens aufrechterhalten.

1. Adenylierung 3 'Linker

  1. Verdünnte DNA-Oligonukleotid 3 'Ligationsreaktionen bis 100 & mgr; M in Nuklease-freiem H 2 O ausgebildet
    Hinweis: Das Oligonukleotid sollte eine 5'-Phosphatgruppe, eine randomisierte Dinukleotid am 5'-Ende und ein 3'-Didesoxycytosin haben. Die 5'-Phosphatgruppe ist eine Anforderung des Mth Enzym für effiziente 5'Adenylierungs 10. Das Phosphat kann durch Vorbehandlung des Oligonukleotids mit einer Polynucleotid-Kinase mit der Modifikation ....

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Ergebnisse

Die erwarteten Ergebnisse für die vorstehenden Verfahren sollte zunächst Beobachtung einer einzelnen Nukleotid-Verschiebung (Anstieg) in der Größe der DNA-Oligonukleotid, das unter Adenylierung von Mth RNA-Ligase (Abbildung 2). Nach 3 'Ligation, Visualisierung des Acrylamid-Gel zeigt (siehe Abbildung 3) scharfe Gewichtsbändern mit hohem Molekular deutlich in der 100-300 Nukleotidbereich des Gels. Dies zeigt, dass die RNA-Probe verwendet wird ist von hoher Qualität (nicht degrad.......

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Diskussion

Die hierin beschriebene Methode verwendet mehrere Schlüsselvariablen Ligationseffizienzen, nämlich hohe Konzentrationen an PEG, die Verwendung von randomisierten Linker und hohe Konzentration von Linkern 2,6,9 maximieren. Dieser Ansatz ermöglicht zuverlässig quantitative Sequenzierung Bibliotheken aus Gesamt-RNA-Proben 2. Wir haben mehrere Titrationen von Eingangs RNA durchgeführt und dabei festgestellt, dass die vorangehende Methodik eignet sich am besten für die Gesamt-RNA Mengen in der 1-8 ug Be.......

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Offenlegungen

Die Autoren erklären, dass keine konkurrierenden finanziellen Interessen bestehen.

Danksagungen

Die Autoren danken den Mitgliedern des Yi-Labors, insbesondere Zhaojie Zhang, für die fruchtbaren Diskussionen über Linker-Design und Ligarationseffizienz, sowie der American Cancer Society für die Unterstützung dieser Arbeit durch ein Postdoktorandenstipendium (#125209) an J.E.L. Die in dieser Veröffentlichung berichtete Forschung wurde auch vom National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases der National Institutes of Health unter der Award-Nummer unterstützt R01AR059697 (an R.Y.) und ein Forschungsstipendium des Linda Crnic Institute for Down Syndrome. Der Inhalt liegt ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und gibt nicht unbedingt di....

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
3' Linker (5' phosphoryliert, 3' blockiert)Integrated DNA Technologieskundenspezifisch
5' LinkerIntegrated DNA Technologieskundenspezifisch5' blockiert, HPLC gereinigt
T4RNL2 (1-249 K227Q)New England BiolabsM0351SSpezialisiert auf die Ligation von präadenylierten DNA-Adaptern
10x Ligationspuffer (ohne ATP)New England Biolabsim Lieferumfang von M0351S
10x Ligationspuffer (mit ATP)New England Biolabsim Lieferumfang von M0204L
RNaseOUTInvitrogen10777-019
Polyethylenglykol (mol. 8.000)New England Biolabsim Lieferumfang von M0204L
Nukleasefreies WasserAmbionAM9937Wir haben festgestellt, dass Wasser, das aus einem Destillationsapparat gewonnen wird, von gleichwertiger Qualität ist.
T4RNL1New England BiolabsM0204L
Superscript III RT KitInvitrogen18080-051 
Phusion PCR kitNew England BiolabsM0530S
Illumina RP1 PrimerIntegrated DNA TechnologiescustomSequenzinformationen verfügbar von Illumina
Illumina RT PrimerIntegrated DNA TechnologiescustomSequenzinformationen verfügbar von Illumina
Illumina Index Primer(n)Integrated DNA TechnologiescustomSequenzinformationen verfügbar von Illumina
40%Acrylamid Fisher ScientificBP14081
HarnstoffSigma AldrichU6504
AmmoniumpersulfatSigma AldrichA3678
Tetramethyethylendiamin (TEMED)Sigma AldrichT9281
2x Denaturierender RNA-LadepufferNew EnglandBiolabs Inklusive mit M0351S
RasierklingenVWR55411-050
SpinX Centricon RöhrchenCostarCLS8161
Low Retention Mikrofuge RöhrchenFisher Scientific02-681-320
Sybr GoldInvitrogenS-11494
AdenylierungskitNew England BiolabsE2610L

Referenzen

  1. Hafner, M., et al. RNA-ligase-dependent biases in miRNA representation in deep-sequenced small RNA cDNA libraries. RNA. 17 (9), 1697-1712 (2011).
  2. Zhang, Z., Lee, J. E., Riemondy, K., Anderson, E. M., Yi, R. High-efficiency ....

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Nachdrucke und Genehmigungen

Tags

Ligation kleiner RNAOligonukleotid-AdaptermiR-Seq-MethodeRNA-LigationseffizienzGelreinigungcDNA-SynthesePolymerase-Kettenreaktionsynthetische miRNAs