Nous décrivons ici un protocole pour la cartographie génomique des sites d'intégration des vecteurs rétroviraux à base de virus de la leucémie murine Moloney dans les cellules humaines.
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Article de méthode
Nous décrivons ici un protocole pour la cartographie génomique des sites d'intégration des vecteurs rétroviraux à base de virus de la leucémie murine Moloney dans les cellules humaines.
Les vecteurs rétroviraux à base de virus de la leucémie murine Moloney (MLV) s'intègrent principalement dans les agents améliorant et promoteurs acétylés. Pour cette raison, les sites d'intégration mLV peuvent être utilisés comme marqueurs fonctionnels des éléments réglementaires actifs. Ici, nous présentons un outil de balayage rétroviral, qui permet l'identification du génome des amplificateurs et des promoteurs spécifiques de cellules. En bref, la population de cellules cibles est transduit avec un vecteur dérivé de mLV et l'ADN génomique est digéré avec une enzyme de restriction souvent coupante. Après ligature de fragments génomiques avec un lieur d'ADN compatible, la réaction en chaîne par polymérase (LM-PCR) médiée par un lieur permet l'amplification des jonctions génome virus-hôte. Un séquençage massif des amplicons est utilisé pour définir le profil d'intégration de mLV en fonction du génome. Enfin, des grappes d'intégrations récurrentes sont définies pour identifier les régions réglementaires spécifiques aux cellules, responsables de l'activation des programmes de transcription spécifiques aux cellules.
p. Ex. Cellules souches somatiques) qui manquent de marqueurs robustes pour l'isolement prospectif.
L'identité cellulaire est déterminée par l'expression d'ensembles spécifiques de gènes. Le rôle des éléments cis-régulateurs, tels que les promoteurs et les amplificateurs, est crucial pour l'activation de programmes de transcription spécifiques au type cellulaire. Ces régions réglementaires sont caractérisées par des caractéristiques spécifiques de la chromatine, telles que les modifications particulières des histones, les facteurs de transcription et la liaison des co-facteurs, et l'accessibilité à la chromatine, qui ont été largement utilisés pour leur identification à l'échelle du génome dans plusieurs types de cellules 1 , 2 , 3 . En particulier, le profil génomique de l'acétylation de l'histone H3 lysine 27 (H3K27ac) est couramment utilisé pour définir des promoteurs actifs, des amplificateurs et des super-amplificateurs 4 , 5 , 6 .
Le virus de la leucémie murine Moloney (MLV) est un retrovirus gamma largement utilisé pour le gèneTransfert dans des cellules de mammifères. Après avoir infecté une cellule cible, le génome d'ARN rétroviral est rétro-transcrit dans une molécule d'ADN double brin qui se lie aux protéines virales et cellulaires pour assembler le complexe de pré-intégration (PIC). La PIC entre dans le noyau et lie la chromatine de la cellule hôte. Ici, l'intégrase virale, un composant clé PIC, sert à faciliter l'intégration de l'ADN proviral dans le génome de la cellule hôte. L'intégration de mLV dans l'ADN génomique n'est pas aléatoire, mais se produit dans des éléments actifs régulateurs cis, tels que des promoteurs et des amplificateurs, de manière spécifique aux cellules 7 , 8 , 9 , 10 . Ce profil d'intégration particulier est médié par une interaction directe entre l'intégrase de mLV et les protéines de domaine de bromodomane cellulaire et de domaine extraterminal (BET) 11 , 12 , 13 . Les protéines BET (BRD2, BRD3 etBRD4) agissent comme un pont entre la chromatine de l'hôte et la PIC de mLV: à travers leurs bromodomains, ils reconnaissent des régions régulatrices cis cisées, fortement acceptées, tandis que le domaine extraterminal interagit avec l'intégrase de mLV 11 , 12 , 13 .
Ici, nous décrivons le balayage rétroviral, un nouvel outil pour mapper les régions actives cis-régulatrices en fonction des propriétés d'intégration de mLV. Brièvement, les cellules sont transduites avec un vecteur rétroviral dérivé de mLV exprimant le gène rapporteur de la protéine fluorescente verte améliorée (eGFP). Après l'extraction de l'ADN génomique, les jonctions entre la répétition terminale de 3 '(LTR) du vecteur mLV et l'ADN génomique sont amplifiées par une PCR médiatisée (LM-PCR) et séquencées massivement. Les sites d'intégration mLV sont mappés au génome humain et les régions génomiques hautement ciblées par mLV sont définies comme des grappes de sites d'intégration mLV.
Analyse rétroviraleA été utilisé pour définir des éléments régulateurs actifs spécifiques de cellules dans plusieurs cellules primaires humaines 14 , 15 . Les grappes de mLV ont été co-mappées avec des promoteurs et des amplificateurs définis de manière épigénétique, dont la plupart abritaient des marques d'histones actives, telles que H3K27ac, et étaient spécifiques de cellules. Le balayage rétroviral permet l'identification à l'échelle du génome des éléments de régulation de l'ADN dans les populations de cellules prospectivement purifiées 7 , 14 ainsi que dans les populations de cellules rétrospectivement définies, telles que les cellules souches de kératinocytes, qui ne présentent pas de marqueurs efficaces pour l'isolement prospectif 15 .
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1. Transduction MLV des cellules humaines
2. Amplification des sites d'intégration mLV par PCR par médiateur (LM-PCR)

3. Séquençage massif des sites d'intégration mLV
REMARQUE: produit LM-PCRLes ucts peuvent être séquencés à l'aide de plates-formes commerciales (en choisissant la paire d'amorces imbriquées appropriée dans la deuxième réaction de PCR, voir la sous-section 2.5.1). Pour le séquençage par la plate-forme pyrosequencing Roche GS-FLX, reportez-vous aux documents précédents 7 , 14 , 15 . Dans cette section, un protocole nouvellement optimisé pour la plate-forme de séquençage Illumina est décrit.
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Flux de travail de la procédure de balayage rétroviral
Le flux de travail de la procédure de balayage rétroviral est schématisé à la figure 1 . La population de cellules cibles est purifiée et transduit avec un vecteur rétroviral dérivé de mLV exprimant un gène rapporteur d'eGFP. Le transgène est flanqué par les deux répétitions terminales longues identiques (LTR 5 'et 3'), assurant la sy...
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Ici, nous avons décrit un protocole pour la cartographie génomique des sites d'intégration de mLV, un rétrovirus qui cible les régions de chromatine, marquées épigénétiquement en tant que promoteurs et amplificateurs actifs. Les étapes critiques et / ou les limitations du protocole comprennent: (i) la transduction de mLV de la population de cellules cibles; (Ii) l'amplification des jonctions virus-hôte par LM-PCR; (Iii) récupération d'une fraction élevée des sites d'intégration. Les vecteurs rétroviraux ...
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Les auteurs n'ont rien à dévoiler.
Ce travail a été soutenu par des subventions du Conseil européen de la recherche (ERC-2010-AdG, GT-SKIN), du Ministère italien de l'éducation, des universités et de la recherche (FIRB-Futuro in Ricerca 2010-RBFR10OS4G, FIRB-Futuro in Ricerca 2012-RBFR126B8I_003 , EPIGEN Epigenomics Flagship Project), le ministère italien de la Santé (Jeunes chercheurs appelle 2011 GR-2011-02352026) et la Fondation Imagine Institute (Paris, France).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| PBS, pH 7,4 | ThermoScientific | 10010031 | ou équivalent |
| Sérum de bovin fœtal | ThermoScientific | 16000044 | ou équivalent |
| Tubes de 0,2 ml | fournisseur général de | ||
| 1,5 ml fournisseur | général de laboratoire | ||
| QIAGEN QIAmp Mini Kit d’ADN ; | QIAGEN | 51306 | ou équivalent |
| T4 DNA ligase ; | New England BioLabs | M0202T | |
| T4 DNA Ligase Tampon de réaction | New England BioLabs | M0202T | |
| Linker Plus Strand oligonucléotide | fournisseur | de laboratoire 5'-PO4-TAGTCCCTTAAGCGGAG-3' ; (Degré de purification : SDS-PAGE) | |
| Linker Minus Strand oligonucléotide | fournisseur | de laboratoire 5'-GTAATACGACTCACTATAGGGCTCCGCTTAAGGGAC-3' (Degré de purification : SDS-PAGE) | |
| Tru9I | Roche-Sigma-Aldrich | 11464825001 | |
| SuRE/Cut Buffer M | Roche-Sigma-Aldrich | 11417983001 | |
| PstI ; | Roche-Sigma-Aldrich | 10798991001 | |
| SuRE/Cut Buffer H | Roche-Sigma-Aldrich | 11417991001 | |
| Platinum Taq DNA Polimerase High Fidelity ; | Invitrogen | 11304011 | |
| 10 mM dNTP Mix | Invitrogen | 18427013 | ou l’équivalent |
| eau de qualité PCR | Fournisseur général de laboratoire Thermocycleur | ||
| à 96 puits (avec couvercle chauffant) | Fournisseur | ||
| de laboratoire Linker Amorce | Fournisseur | de laboratoire 5'-GTAATACGACTCACTATAGGGC-3' (Grade de purification : grade PCR) | |
| MLV-3' LTR amorce | générale labo fournisseur | 5'-GACTTGTGGTCGCTGTTCCTTGG-3' (Grade de purification : grade PCR) | |
| linker amorce imbriquée 454 | de laboratoire général | 5'-GCCTTGCCAGCCCGCTCAG[AGGGCTCCGCTTAAGGGAC](Grade de purification : SDS-PAGE) | |
| MLV-3' LTR amorce imbriquée 454 | de laboratoire général | 5'-GCCTCCCTCGCGCCATCAGTAGC[GGTCTCTCTCTGAGTGATTGACTACC](Grade de purification : SDS-PAGE) | |
| amorce imbriquée linker Illumina | fournisseur | 5'-TCGTCGGCAGCGTCAGATGTATAAGAGACAG-[AGGGCTCCGCGCTTAAGGGAC](Degré de purification : SDS-PAGE) | |
| MLV-3' Amorce imbriquée LTR Illumina | fournisseur | de laboratoire 5'-GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTGTATAAGAGACAG-[GGTCTCTCTCTGAGTGATTGACTACC](Degré de purification : SDS-PAGE)Solution d’acétate de | |
| sodium (3M) pH 5.2 | fournisseur | ||
| de laboratoire Éthanol (absolu) pour la biologie moléculaire | Sigma-Aldrich | E7023 | ou équivalent |
| Topo TA Kit de clonage (avec vecteur pCR2.1-TOPO) | Invitrogen | K4500-01 | |
| QIAquick Gel Extraction | QIAGEN | 28704 | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | ou équivalent |
| Bromure d’éthidium ; | Sigma-Aldrich | E1510 | ou équivalent |
| Échelle d’ADN 100 pb | Invitrogen | 15628019 | ou équivalent |
| Tampon de chargement 6x | ThermoScientific | R0611 | ou équivalent |
| Spectrophotomètre UV-Vis NanoDrop 2000 | ThermoScientific | ND-2000 | |
| Nextera XT Kit d’index | Illumina | FC-131-1001 ou FC-131-1002 | |
| 2x KAPA HiFi Hot Start Ready Mix ; | KAPA Biosystems | KK2601 | |
| Support magnétique Dynal pour tubes de 2 ml | Invitrogen | 12321D | ou équivalent |
| Agencourt AMPure XP 60 ml kit | Beckman Coulter Genomics | A63881 | |
| Tris-HCl 10 mM, pH 8,5 | fournisseur | ||
| Agilent 2200 Système TapeStation | Agilent Technologies | G2964AA | ou équivalent |
| D1000 ScreenTape | Agilent Technologies | 5067-5582 | ou équivalent |
| Réactifs D1000 | Agilent Technologies | 5067-5583 | ou équivalent |
| KAPA Library Quantification Kit pour plateformes Illumina (ABI Prism) | KAPA Biosystems | KK4835 | |
| ABI Prism 7900HT Système de PCR rapide en temps réel | Applied Biosystems | 4329003 | |
| NaOH 1.0 N, moléculaire | de laboratoire général | ||
| HT1 (tampon d’hybridation) | Illumina ; | Fourni dans le kit | |
| MiSeq Kit de réactifs MiSeq v3 (150 cycles) | Illumina | MS-102-3001 | |
| Système MiSeq | Illumina | SY-410-1003 | |
| PhiX Control v3 | Illumina | FC-110-3001 |
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