Chirpが長い非コードRNAのゲノム結合部位(lncRNAs)をマッピングするための新規かつ迅速な手法である。メソッドは、lncRNAバインドされたゲノムサイトの列挙を許可するアンチセンスタイルオリゴヌクレオチドの特異性を利用しています。
Chirpが長い非コードRNAのゲノム結合部位(lncRNAs)をマッピングするための新規かつ迅速な手法である。メソッドは、lncRNAバインドされたゲノムサイトの列挙を許可するアンチセンスタイルオリゴヌクレオチドの特異性を利用しています。
長い非コードRNAは、そのような投与量補正、プリント、発達遺伝子発現1,2,3,4,5,6,7として重要な生物学的プロセスのためにクロマチン状態の重要な調節因子である。仲介ヒストンH3リジン27トリメチル(H3K27me3)は、遺伝子特異的にクロマチンの状態を管理するための多数のlncRNAsのための広範な役割を示唆しているようなポリコーム抑圧的な複合体2(PRC2)などの特定のクロマチン修飾複合体との関連でlncRNAs数千人の最近の発見ファッション8,9。いくつかのlncRNAsが隣接遺伝子のシスに働くと考えられているが、他のlncRNAsは遠くに位置する遺伝子を調節するためにトランスで働いています。例えば、男性の細胞のX染色体上に、 ショウジョウバエ lncRNAs roX1とroX2バインド多数の領域、および量補償10,11のために重要である。しかし、その結合部位の正確な場所は、高解像度で知られていません。同様に、ヒトlncRNAギョレメでは、hにPRC2占有に影響を与える可能性が遺伝子のゲノムワイド3,12,13のundredsが、どのように特異性が達成されるかは不明である。 LncRNAsまた、複数のタンパク質複合体のアセンブリーを採用するモジュラー足場として機能することができます。古典的なトランス作用RNA足場は14複雑なテロメラーゼのテンプレートと足場としてTERC RNAである、ギョレメもPRC2のための足場と13の複雑なH3K4脱メチル化酵素として機能することができます。
クロマチンでのRNAの占有率をマッピングする先行研究は、実質的な洞察力15,16を認めたが 、一度に1つの遺伝子座でいます。最もlncRNAsの占有サイトが知られていない、とクロマチン調節におけるlncRNAsの役割は主にlncRNA摂動の間接的な影響から推測されています。マイクロアレイまたはディープシークエンシング(チップ·チップまたはチップ配列は、それぞれ)が続いてクロマチン免疫沈降が大きく、ゲノムスケールでのタンパク質-DNA相互作用の理解を向上させたように、ここではrecenを示していますTLY高解像度17で長いRNA占有ゲノムワイドにマッピングするための戦略を発表した。その後の数百塩基の解像度でゲノム結合部位のマップを生成するアンチセンスオリゴをタイルによってクロマチン複合体:このメソッドは、RNA精製(チャープ)( 図1)によるクロマチンの単離、ターゲットlncRNAの親和性のキャプチャに基づいています高感度、低バックグラウンド。アフィニティープローブの設計は、RNA配列の指定された簡単で、RNAの構造や機能ドメインの知識は必要ありませんので、チャープは多くのlncRNAsに適用されます。
1。プローブ設計
デザインアンチセンスDNAは、チャープによる標的RNAの選択的検索のためのプローブをタイル。
2。収穫細胞
チャープ実験に使用される細胞を収集します。
3。クロスリンク細胞と細胞ペレットを収集します。
架橋は、RNA-クロマチンの相互作用を維持し、細胞ペレットを準備するためにグルタルアルデヒドで細胞を採取した。
4。細胞溶解
細胞ライセートを調製するために架橋された細胞を溶解します。
5。超音波処理
架橋された細胞ライセートを超音波処理によるせん断DNA。
6。 CHIRP
バインドされたクロマチンをRNAおよび分離するために、ビオチン化DNAプローブをハイブリダイズする。
7。 RNAの単離
qRT-PCRにより定量するチャープサンプルからRNA画分を抽出します。
8。 DNA単離
シーケンシングにより同定または定量PCRにより定量化するためにCHIRPサンプルからDNA画分を抽出します。
10。代表的な結果
図1 チャープワークフローを示しています。成功したチャープ実験では、一般的に著しく非特定のRNAを介して標的RNAを豊かにします。 図2 GAPDH上のHeLa細胞からヒトテロメラーゼRNA(TERC)、ネガティブコントロールとして豊富な細胞RNAの濃縮を示しています。 GAPDH RNAのわずか0.46パーセントを取得したのに対し、細胞内に存在するTERCのRNA(〜88%)の大半は、〜200倍の濃縮係数を示す、チャープを行うことによりプルダウンされました。そのような( 図2)は、哺乳動物細胞で発現されていませんLacZ遺伝子RNAを、標的プローブとして非特異的なプローブは、追加のネガティブコントロールとして使用することができます。
ターゲットlncRNAをバインドすることが期待DNA領域は、通常は定量PCRで測定した負の領域の上に飾られています。 図3は、我々が同じセルラインでのChirp-seqを行うことにより決定した初代ヒト包皮線維芽細胞に4つのギョレメにバインドされたサイトの定量PCRの検証を示しており、一方、 TERCとGAPDH DNAのサイト自体負の制御領域としてRVE。両方とも "偶数"と "奇数"プローブが負の領域に、真のlncRNA結合部位の特徴上の期待ギョレメにバインドされたサイトの得られた同等の濃縮を設定します。
CHIRP濃縮DNAのハイスループットシーケンシングはlncRNA結合部位のグローバルマップを生成します。 ショウジョウバエ lncRNA roX2は量補償のために必要とされる方法で、X染色体と相互作用することが知られています。 図4は、X染色体の節以上roX2結合プロファイルを示しています。両方とも "偶数"と "奇数"のサンプルが配列決定されていると、独自のノイズがオーバーラップ信号のトラックを生産するために排除されています。それぞれの "ピーク"はここroX2結合の強いサイトを示します。 roX2標的遺伝子の完全なトラックリストは、Chu らに記載されている2011年17。

CHIRP proceの図1のフローチャートdure。クロマチンはlncRNAに架橋されています。in vivoでのタンパク質付加ビオチンタイルプローブはlncRNAをターゲットにハイブリダイズされ、クロマチン複合体は厳しい洗浄に続いて、磁性ストレプトアビジンビーズを用いて精製されています。我々は推定lncRNA結合配列がオレンジ色に図式化されたRNアーゼAとHのカクテルでlncRNA結合したDNAや蛋白質を溶出します。以前にChu らに発表され2011年17

図2人間のTERC RNAのチャープを豊かに。 TERC-asDNAプローブは、細胞のTERC RNAおよびGAPDHの検出限界以下〜88%を取得します。 LacZを-asDNAプローブは陰性対照として使用し、どちらのRNAを取得しています。意味+ SDが表示されます。以前にChu らに発表され2011年17

図3主なヒトのギョレメのChirp-定量PCRのためにエスキン線維芽細胞。NFKBIA、HOXD3-4、SERINC5とABCA2はギョレメと対話する領域です。TERCとGAPDHは、ネガティブコントロールとして役立った。意味+ SDが表示されます。以前にChu らに発表され2011年17

図4 SL2 ショウジョウバエの細胞内RNAのroX2のChirp-seqのデータ。 "たとえ"と "奇数"は別々に配列決定した、彼らのデータは、両方の唯一の共通のピークを反映してマージします。マージされたトラックが表示されます。以前にChu らに発表され2011年17
ここでは、チャープ配列は、in vivo lncRNA結合部位をゲノムワイドにマッピングする方法を説明します。成功の鍵パラメータは、オリゴヌクレオチドプローブおよびグルタルアルデヒド架橋をタイルの分割プールです。アフィニティープローブの設計は、RNA配列与えられた簡単で、RNAの構造や機能ドメインの事前知識を必要としません。 roX2、TERCと、ギョレメの私たちの成功 - 2種の3ではなく別のRNAは - のChirp-seqは多くのlncRNAsに可能性が一般化であることを示唆している。すべての実験では、ケアと適切なコントロールと同様に結果を解釈する必要があります。異なるlncRNA条件の滴定、及び当該異なる親和性プローブまたは架橋剤の選択などの条件の賢明な変更が必要になる場合があり、RNA-クロマチンの相互作用のさまざまな側面を強調することができます。 CHIP-seqのように、すべてのバインディングイベントは、必ずしも機能的であり、さらなる研究は、RNA oの生物学的影響を把握する必要がありませんクロマチン上でccupancy。それにもかかわらず、我々は何千人も8,9の現在数の他のクロマチン関連lncRNAsの研究者のためにこの技術の多くの興味深いアプリケーションを予見する。 CHIP-seqはDNA-タンパク質相互作用のゲノムワイドな探求のためにドアを開いたように、 "RNAインタラクトーム"のチャープseqの研究は、生物学の多くの新たな道を明らかにすることができます。
C. ChuさんとHYチャンは、この方法に基づいて特許出願に発明者として名前が付けられています。
我々はT.ハングアップ、MCに感謝します。ツァイ、O.マナー、E.シーガル、M.黒田、T. Swigut、および議論のためのI. Shestopalov。シンガポール(CC)、NIH R01-CA118750とR01-HG004361(HYC)、および再生医療(HYC)はカリフォルニア工科大学の科学技術研究庁によってサポートされています。 HYCは、ハワード·ヒューズ医学研究所の初期のキャリアの科学者です。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| バッファーリスト: | |||
| 完全プロテアーゼ阻害剤のペレットを1 mlの水に溶解し、50xストック溶液とする。100 mM PMSFをイソプロパノールで調製する(100xストック溶液)。Superase-inは200xストック溶液として使用する。すべて-20 °Cで保存する。 | |||
| 溶解バッファー: | |||
| 50 mM Tris-Cl pH 7.0 10 mM EDTA 1% SDS ビーズの洗浄時を除き、使用直前に常にPMSF、P.I.およびSuperase-inを添加すること | |||
| Proteinase K バッファー(DNA用) | |||
| 100 mM NaCl 10 mM TrisCl pH 8.0(RNA用はpH 7.0を使用) 1 mM EDTA 0.5% SDS 使用直前に Proteinase K(Ambion AM2546 20 mg/ml)を容量比5%で添加すること | |||
| ハイブリダイゼーションバッファー | |||
| 750 mM NaCl 1% SDS 50 mM Tris-Cl pH 7.0 1 mM EDTA 15% フォルムアミド(4 °Cで遮光保存) 使用直前に常にPMSF、P.I.およびSuperase-inを添加すること | |||
| 洗浄バッファー | |||
| 2x NaCl およびクエン酸ナトリウム (SSC)(20x SSC Invitrogenストック溶液を希釈) 0.5% SDS 使用直前に常にPMSFを添加すること | |||
| DNA溶出バッファー | |||
| 50 mM NaHCO3 1% SDS | |||
| 特定試薬および機器の一覧: | |||
| グルタルアルデヒド(電子顕微鏡グレード) | Sigma-Aldrich | G5882-10x10ml | |
| 電動ペレットミキサー | VWR international | V8185-904 | |
| プロテアーゼ阻害剤 | Roche Group | 11873580001 | |
| PMSF | Sigma-Aldrich | 78830 | |
| Superase-in | Ambion | AM2696 | |
| Bioruptor | Diagenode | UCD-200 | |
| Falconチューブ(超音波処理用) | Corning | 430790 | |
| Proteinase K | Ambion | AM2546 | |
| PCR精製キット | Qiagen | 28106 | |
| C-1 磁気ビーズ | Invitrogen | 65002 | |
| PMSF | Sigma-Aldrich | P7626-25G | |
| DynaMag-15 マグネット | Invitrogen | 123-01D | |
| DynaMag-2 マグネット | Invitrogen | 123-21D | |
| MIRNeasy mini kit | Qiagen | 217004 | |
| Rnase H | Epicentre Biotechnologies | R0601K | |
| Rnase A | Sigma-Aldrich | R4875-100MG | |
| Phase Lock Gel Heavy | 5 PRIME | 2302810 | |
| Trizol | Invitrogen | 15596-018 | |
| フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール | Invitrogen | 15593-031 | |
| クロロホルム | Ricca | RSOC0020-1C | |
| GlycoBlue | Ambion | AM9515 | |
| グリシン | JT Baker | 4057-06 | |
| PBS, pH 7.4 | Invitrogen | 10010-049 | |
| 溶出バッファー (EB) | Qiagen | 19086 | |
| 20x SSC | Invitrogen | 15557-036 | |
| 10% SDS | Invitrogen | 15553-027 | |
| DNA-free水 | Ambion | AM1906 | |
| バッファーキット | Ambion | AM9010 | |
| フォルムアミド | Invitrogen | 15515-026 |
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