הסידור המרחבי של חלבונים RNA מחייב על תעתיק הוא הקובע המפתח של תקנה שלאחר תעתיק. לכן, פיתחנו הפרט נוקלאוטיד UV ברזולוציה crosslinking ו immunoprecipitation (iCLIP) המאפשר מיפוי מדויק גנום רחב של אתרי הקישור של חלבון-RNA מחייב.
מאמר שיטה
הסידור המרחבי של חלבונים RNA מחייב על תעתיק הוא הקובע המפתח של תקנה שלאחר תעתיק. לכן, פיתחנו הפרט נוקלאוטיד UV ברזולוציה crosslinking ו immunoprecipitation (iCLIP) המאפשר מיפוי מדויק גנום רחב של אתרי הקישור של חלבון-RNA מחייב.
הרכב ייחודי הסדר המרחבי של RNA מחייב חלבונים (RBPs) על תעתיק המדריך היבטים מגוונים של תקנה שלאחר תעתיק 1. לכן, צעד חיוני לקראת הבנה תקנה תמליל ברמה המולקולרית היא להשיג מידע מיקומית על אתרי הקישור של RBPs 2.
חלבון-RNA אינטראקציות ניתן ללמוד בשיטות ביוכימיות, אך גישות אלה אינן כתובת RNA מחייב בהקשר הסלולר המקורית שלו. ניסיונות ראשוניים ללמוד חלבון-RNA מתחמי בסביבה הסלולרי שלהם מועסקים טיהור זיקה או immunoprecipitation בשילוב עם תצוגת ההפרש או ניתוח microarray (RIP-Chip), 3-5. גישות אלה היו מועדים בזיהוי אינטראקציות עקיפה או שאינם פיזיולוגיים 6. על מנת להגביר את הספציפיות ופתרון מיקומית, אסטרטגיה המכונה CLIP (UV cross-linking ו immunoprecipitation) הוצג 7,8. CLIP משלב cross-linking UV של חלבונים ומולקולות RNA עם ערכות טיהור קפדני כולל ג'ל אלקטרופורזה denaturing polyacrylamide. בשילוב עם תפוקה גבוהה טכנולוגיות רצף, CLIP הוכח ככלי רב עוצמה כדי לחקור אינטראקציות חלבון-RNA בקנה מידה הגנום כולו (המכונה CLIP-היטים או CLIP-seq) 9,10. לאחרונה, PAR-CLIP הוצג המשתמשת אנלוגים ribonucleoside photoreactive עבור cross-linking 11,12.
למרות הספציפיות הגבוהה של נתונים המתקבלים, ניסויים CLIP לעתים קרובות ליצור ספריות cDNA של מורכבות רצף מוגבל. זה נובע בחלקו לכמות מוגבלת של שיתוף מטוהרים RNA ושני התגובות יעיל RNA קשירת הדרוש לשם הכנת הספרייה. בנוסף, תחל הרחבת מבחני ציינו כי cDNAs רבים לחתוך בטרם עת על 13 נוקליאוטידים crosslinked. CDNAs מקוצץ כאלה הם איבדו במהלך פרוטוקול סטנדרטי CLIP ספריה הכנה. פיתחנו לאחרונה iCLIP (נוקלאוטיד יחיד-CLIP רזולוציה), אשר לוכדת את cDNAs מקוצץ ידי החלפת אחד מולקולאריים הצעדים יעיל RNA קשירת עם circularization יעיל יותר cDNA intramolecular (איור 1) 14. חשוב לציין, רצף cDNAs מקוצץ מספק תובנות לגבי המיקום של אתר cross-הקישור ברזולוציה של נוקלאוטיד. אנו ליישם בהצלחה iCLIP ללמוד hnRNP ארגון C החלקיקים בקנה מידה הגנום כולו ולהעריך את תפקידה בתקנה שחבור 14.
1. UV cross-linking של תאים בתרבית רקמה
2. ביד הכנה
3. תא תמוגה חלקי מערכת העיכול RNA
4. Immunoprecipitation
5. Dephosphorylation של רנ"א 3'ends
6. קשירת Linker ל RNA הקצוות "3
7. סוף תיוג RNA 5 "
8. SDS-PAGE והעברת הממברנה
9. בידוד RNA
10. הפוך שעתוק
11. ג'ל טיהור cDNA
12. קשירת של פריימר על 5'end של cDNA
13. PCR הגברה
14. לינקר ו פריימר רצפים
הדנ"א מקשר טרום adenylated 3 ':
[אנחנו מזמינים את מתאם ה-DNA מן IDT ולאחר מכן לבצע aliquots של 20μM.]

15. נציג תוצאות:
לפני רצף של הספרייה iCLIP, ההצלחה של הניסוי ניתן לפקח על שני שלבים: autoradiograph של מורכבות חלבון-RNA לאחר העברת קרום (שלב 8.5) ואת התמונה ג'ל של מוצרי ה-PCR (צעד 13.4). ב autoradiograph של הדגימות נמוך RNase, רדיואקטיביות מפוזר יש לראות מעל המשקל המולקולרי של החלבון (איור 2, מדגם 4). ל-high-RNase דגימות, רדיואקטיביות זו מתמקדת יותר משקל מולקולרי של החלבון (איור 2, מדגם 3). כאשר אין נוגדנים משמש immunoprecipitation, אות לא צריך להיות מזוהה (איור 2, דוגמאות 1 ו -2). שולט חשוב נוסף עבור הספציפיות של immunoprecipitation או להשמיט קרינה UV או להשתמש בתאים שאינם מבטאים את החלבון של עניין 14.
התמונה ג'ל של מוצרי ה-PCR (צעד 13.4) צריך להראות מגוון בגודל המתאים השבר cDNA (גבוהה, בינונית או נמוכה) מטוהרים בשלב 11.4 (איור 4, נתיבי 4-6). שים לב primers PCR P3Solexa ו P5Solexa להציג nt נוסף 76 לגודל של cDNA. אם אין נוגדנים משמש במהלך immunoprecipitation, המוצרים המתאימים PCR לא צריך להיות מזוהה (איור 4, נתיבי 1-3). דימר המוצר פריימר יכול להופיע על 140 nt.
לקבלת תוצאות נציג רצף תפוקה גבוהה ומנתח bioinformatic הבאים לראות 14.

באיור 1. ייצוג סכמטי של פרוטוקול iCLIP. חלבון-RNA הם קומפלקסים קוולנטית צולבים in vivo באמצעות קרינת UV (שלב 1). החלבון של הריבית מטוהרים יחד עם RNA כבול (שלבים 2-5). כדי לאפשר תחול רצף ספציפי של שעתוק לאחור, מתאם RNA הוא ligated ל 3 "בסופו של רנ"א, בעוד 5 'סוף מסומן רדיואקטיבית (שלבים 6 ו 7). צולבים חלבון-RNA מתחמי הם מטוהרים מ-RNA בחינם באמצעות SDS-PAGE והעברת הממברנה (שלב 8). RNA הוא התאושש הממברנה על ידי לעכל את החלבון עם proteinase K להשאיר פוליפפטיד הנותרים בקישור הנגדית נוקלאוטיד (שלב 9). שעתוק הפוך (RT) חותכת את פוליפפטיד הנותרים ומציג שני אזורים מתאם cleavable רצפים ברקוד (שלב 10). בחירת גודל מסיר חינם פריימר RT לפני circularization. לינאריזציה הבאים מייצר תבניות מתאים הגברה PCR (שלבים 11-15). לבסוף, תפוקה גבוהה יוצרת רצף קורא בו רצפי ברקוד הם מיד אחריו נוקלאוטיד האחרון של cDNA (שלב 16). מאז זה בתנוחה אחת מאתרת נוקלאוטיד במעלה הזרם של צולבים נוקלאוטיד, האתר מחייב ניתן להסיק עם רזולוציה גבוהה.

איור 2. Autoradiograph של צולבים hnRNP C-RNA מתחמי באמצעות ג'ל אלקטרופורזה denaturing והעברת הממברנה. hnRNP C-RNA מתחמי היו חיסונית מטוהרים מן תמציות התא באמצעות נוגדן כנגד hnRNP C (α hnRNP C, דגימות 3 ו 4). RNA היה מעוכל חלקית באמצעות נמוך (+) או גבוה (+ +) ריכוז של RNase. מתחמי הסטה כלפי מעלה מ גודל של חלבון (40 KDA) ניתן להבחין (מדגם 4). השינוי בולטת פחות כאשר ריכוזים גבוהים של RNase שימשו (מדגם 3). האות רדיואקטיבי נעלמת כאשר אין נוגדן שימש immunoprecipitation (דוגמאות 1 ו -2).

איור 3. 6% סכמטי TBE-אוריאה ג'ל (Invitrogen) להנחות את כריתה של מוצרים iCLIP cDNA. הג'ל הוא לרוץ 40 דק 'ב 180 V המוביל דפוס הגירה לשחזור של cDNAs וצבעים (אור כחול כהה) בתוך הג'ל. השתמש סכין גילוח לחתוך (קו אדום) הגבוהה (H), בינוני (M), נמוך (L) שברים cDNA. התחל על ידי חיתוך באמצע צבע כחול בהיר ומיד לעיל סימן על הקלטת ג'ל פלסטיק. מחלקים את השברים בינוני נמוך לקצץ את החלק היחסי הגבוה כ 1 ס"מ מעל צבע תכלת. השתמש חתכים אנכיים מונחה על ידי בכיסים ואת צבע להפריד בין נתיבים שונים (בדוגמה זו 1-4). השביל סמן (מ ') יכול להיות מוכתם צילמו לשלוטגודל לאחר חיתוך. גדלים שבר מסומנים בצד ימין.

איור 4. ניתוח של ה-PCR-הגברה ספריות iCLIP cDNA באמצעות ג'ל אלקטרופורזה. RNA התאושש הקרום (איור 1) היה עיבד הפוך גודל מטוהרים באמצעות ג'ל אלקטרופורזה denaturing (איור 2). שלושה שברים בגודל של cDNA (גבוה [ח]: 120-200 nt, בינוני [ז]: 85-120 nt נמוך [יב]: 70-85 NT) נמצאו, circularized, מחדש לינארית ו-PCR מוגבר. מוצרי ה-PCR של התפלגות גודל שונים ניתן לראות כתוצאה של גדלים שונים של שברים קלט. מאז פריימר PCR מציג 76 NT ל cDNA, גדלים צריך לנוע בין 196-276 nt גבוהה, 161-196 NT עבור בינוני 146-161 NT עבור שברים גודל נמוך. מוצרי ה-PCR נעדרים כאשר אין נוגדן שימש immunoprecipitation (נתיבי 1-3).
מאז פרוטוקול iCLIP מכיל מגוון רחב של תגובות אנזימטיות צעדים טיהור, זה לא תמיד קל לזהות בעיה כאשר ניסוי נכשל. כדי לשלוט על סגוליות של זיהו RNA צולבות קישור לאתרים, אחד או יותר שולטת שלילי יש לשמור לאורך כל הניסוי להשלים ומנתח חישובית הבאים. בקרות אלה יכולים להיות המדגם ללא נוגדנים, הלא צולבים תאים או immunoprecipitation מתאי בנוקאאוט או רקמה. באופן אידיאלי, ניסויים אלו השליטה לא צריך לטהר את כל מתחמי חלבון-RNA, ולכן צריך לתת שום אות על ג'ל SDS-PAGE, ואין מוצרים לזיהוי לאחר הגברה PCR. תפוקה גבוהה רצף של ספריות אלה לשלוט צריך לחזור רצפים ייחודיים מעט מאוד. תאים מציאה אינם מומלצים כביקורת ריצוף, שכן רצפים וכתוצאה מכך עדיין מתאימות צולבות קישור לאתרים של אותו חלבון, אשר מטוהרים מתאי מציאה בכמויות קטנות יותר.
אמצעי זהירות צריך גם לנקוט כדי למנוע זיהום עם מוצרי ה-PCR מניסויים קודמים. הדרך הטובה ביותר כדי לצמצם בעיה זו היא מרחבית נפרד צעדים לפני ואחרי-PCR. באופן אידיאלי, הניתוח של מוצרי ה-PCR וכל השלבים הבאים יש לבצע בחדר נפרד. יתר על כן, כל חבר צריך להשתמש במעבדה קובע את buffers ו ריאגנטים אחרים. בדרך זו, מקורות זיהום ניתן לזהות בקלות.
המחברים מודים לכל חברי במעבדות Ule, לאסקומב וזופאן לדיון סיוע ניסיוני. אנו מודים ג'יימס Hadfield ואת ניק מתיוס עבור סידור תפוקה גבוהה. ברצוננו לציין כי השיטה המתוארת כאן iCLIP מניות בכמה צעדים עם פרוטוקול CLIP המקורית, שפותחה על ידי ג'נסן קירק ו JU במעבדה של רוברט דרנל. עבודה זו נתמכה על ידי המועצה האירופית למחקר מענק 206,726-קליפ JU וגם לטווח ארוך גבולות תוכנית אנוש המדע מלגה כדי JK
עבור ג'ל אלקטרופורזה והעברת הממברנה אנו ממליצים לא הוא השימוש XCell SureLock ® Mini-Cell ו XCell II ™ כתם מודול ערכת CE Mark (Invitrogen, EI0002), אשר תואם את השימוש minigels precast שונים שצוינו בכל פרוטוקול . מספר המותג והסדר של כל החומרים המשמשים מוזכר במהלך הפרוטוקול. רשימה של אנזימים שימוש בפרוטוקול מוצג בטבלה שלהלן.
| שם מגיב | חברה | קטלוג # | תגובות |
| חלבון Dynabeads | Invitrogen | 10001D | להשתמש חלבון G עבור נוגדן עכבר או עז |
| RNase אני | Ambion | AM2295 | פעילות יכול לשנות מן אצווה אצווה |
| T4-RNA האנזים אני | חוד | M0204S | |
| PNK | חוד | M0201S | |
| proteinase K | רוש | 03115828001 | |
| כתב עילי III הפוך transcriptase | Invitrogen | 18080044 | |
| Circligase II | Epicentre | CL9021K | |
| FastDigest ® BamHI | Fermentas | FD0054 | |
| AccuPrime ™ SuperMix אני | Invitrogen | 12342010 | זו תערובת PCR נותן את התוצאות הטובות ביותר בידיים שלנו |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאהA correction was made to iCLIP - Transcriptome-wide Mapping of Protein-RNA Interactions with Individual Nucleotide Resolution. There was an error in part 2 of step 3. One of the characters had the incorrect symbol and was corrected to:
"...as well as 2 μl Turbo DNase..."
instead of:
"...as well as 2 ml Turbo DNase..."