성적표에서 RNA 결합 단백질의 공간적 배열이 포스트 transcriptional 규칙의 주요 결정자이다. 따라서, 우리는 RNA 결합 단백질의 바인딩 사이트의 정확한 게놈 차원의 매핑을 허용 개별 - 염기 해상도 자외선 crosslinking 및 immunoprecipitation (iCLIP)를 개발하였습니다.
방법 논문
성적표에서 RNA 결합 단백질의 공간적 배열이 포스트 transcriptional 규칙의 주요 결정자이다. 따라서, 우리는 RNA 결합 단백질의 바인딩 사이트의 정확한 게놈 차원의 매핑을 허용 개별 - 염기 해상도 자외선 crosslinking 및 immunoprecipitation (iCLIP)를 개발하였습니다.
성적표에서 RNA 결합 단백질의 독특한 구성과 공간적 배열 (RBPs)는 포스트 transcriptional 규칙 1의 다양한 측면을 안내입니다. 따라서, 분자 수준에서 명시 규정을 이해 향한 필수적인 단계는 RBPs 2의 바인딩 사이트에 위치 정보를 얻을 수 있습니다.
단백질 RNA 상호 작용은 생화 학적 방법을 사용하여 공부 할 수 있지만, 이러한 방식은 원시 세포 문맥에 바인딩 RNA를 해결하지 않습니다. 자신의 세포 환경에서 단백질 RNA의 단지를 공부하는 초기 시도는 차동 디스플레이 또는 microarray 분석 (RIP 칩) 3-5와 결합 친화력 정화 또는 immunoprecipitation을 고용. 이러한 접근은 간접적 또는 비 생리 상호 작용 6 파악하는 경향이 있었다. 클립 (UV 교차 연결 및 immunoprecipitation) 7,8 도입되면서 특이성과 위치 해상도를 향상시키기 위해, 전략 언급. 클립 UV 가교 denaturing polyacrylamide 젤 전기 영동을 포함한 엄격한 정화 체계와 단백질과 RNA 분자의 결합. 높은 처리량 시퀀싱 기술와 함께, 클립 게놈 전체 규모의 단백질 RNA 상호 작용 (조회수 - 클립이나 CLIP - seq로 함) 9,10을 연구하는 강력한 도구로 입증되었습니다. 최근 PAR - 클립 11,12을 교차 연결을위한 photoreactive ribonucleoside의 analogs를 사용 도입되었습니다.
얻은 데이터의 높은 특이성에도 불구하고, 클립 실험은 종종 제한된 순서 복잡 cDNA 라이브러리를 생성합니다. 이것은 공동 정화 RNA의 제한 금액과 도서관 준비에 필요한 두 가지 비효율적인 RNA의 결합 반응에 일부 때문입니다. 또한, 뇌관 확장 assays 많은 cDNAs의 가교 뉴클레오 티드 13 성급하게 잘릴 것을 지적했다. 이러한 잘린 cDNAs는 표준 클립 라이브러리 준비 프로토콜 동안 손실됩니다. 우리는 최근에보다 효율적인 분자내 cDNA circularization (그림 1) 14과 비효율적인 분자간 RNA의 결합 단계 중 하나를 교체하여 잘린 cDNAs을 캡처 iCLIP을 (개인 - 염기 해상도 클립), 개발했습니다. 중요한 것은 잘린 cDNAs을 시퀀싱하는 뉴클레오 티드 해상도에서 상호 링크 사이트의 위치에 통찰력을 제공합니다. 우리는 성공적으로 게놈 전체의 규모에서 hnRNP C 입자 조직을 연구하고 splicing 규정 14의 역할을 평가할 수 iCLIP 적용.
1. UV 교차 연결 조직 문화의 세포
2. 비드 준비
3. 세포 용해 및 일부 RNA의 소화
4. Immunoprecipitation
5. RNA 3'ends의 Dephosphorylation
6. 3 '끝을 RNA에 결합 링커
7. RNA 5 '끝 라벨
8. SDS - PAGE와 막 전송
9. RNA 분리
10. 역방향 전사
11. cDNA의 젤 정화
12. cDNA의 5'end에 뇌관을 내고
13. PCR 증폭
14. 링커 및 프라이머 시퀀스
사전 adenylated 3 '링커 DNA :
[우리는 20μM의 aliquots을 다음 IDT의 DNA 어댑터를 주문합니다.]

15. 대표 결과 :
전에 iCLIP 라이브러리의 순서로 실험의 성공은 두 단계에서 모니터할 수 있습니다 : 멤브레인 전송 후 단백질 RNA 복합 (단계 8.5) 및 PCR 제품의 겔 이미지 (단계 13.4)의 autoradiograph합니다. 낮은 RNase 샘플 autoradiograph에서 확산 방사능은 단백질 (그림 2, 샘플 4)의 분자량 위에 볼 수 있습니다. 높은 RNase 샘플의 경우,이 방사능은 가까운 단백질의 분자량 (그림 2, 샘플 3) 초점을 맞추고 있습니다. 어떤 항체가 immunoprecipitation에 사용하지 않은 경우, 어떤 신호는 (그림 2 샘플 1과 2) 감지되지 않을 것입니다. immunoprecipitation의 특이성에 대한 더 중요한 컨트롤 UV 방사선이나 관심 14 단백질을 표현하지 사용 세포를 생략하거나.
PCR 제품 (13.4 단계)의 겔 이미지는 단계 11.4 (그림 4 차선 4-6)에 정화 cDNA 분율 (높은, 중간 또는 낮은)에 해당하는 크기 범위를 표시합니다. PCR primers P3Solexa과 P5Solexa은 cDNA의 크기에 추가 76 NT를 소개합니다. 어떤 항체가 immunoprecipitation 동안 사용하지 않으면, 해당하는 PCR 제품은 (그림 4 차선 1-3) 감지되지 않을 것입니다. 프리머 이합체 제품은 약 140 NT에서 나타날 수 있습니다.
높은 처리량 시퀀싱 및 후속 bioinformatic 분석의 대표적인 결과를 얻으려면 14을 참조하십시오.

그림 1. iCLIP 프로토콜의 도식 표현. 단백질 RNA의 단지는 자외선 조사 (1 단계)를 사용하여 생체내에 covalently을 상호 연결되어 있습니다. 관심의 단백질은 바운드 RNA (단계 2-5)와 함께 정화됩니다. 최종 radioactively (6 단계와 7 단계)로 표시됩니다 반대로 전사의 순서를 특정 마중물 수 있도록, RNA 어댑터 '는 5 반면, RNA의 끝'가 3 출혈도 잡았입니다. 교차 연결된 단백질 RNA의 단지는 SDS - PAGE와 멤브레인 전송 (8 단계)를 사용하여 무료로 RNA의 정화입니다. RNA는 proteinase K는 염기 상호 링크 (9 단계)에 남아있는 polypeptide를 떠나있는 단백질을 소화하여 멤브레인에서 발견한 것입니다. 역방향 전사 (RT)는 남아있는 polypeptide로 잘라 두 cleavable 어댑터 지역 및 바코드 시퀀스 (10 단계)을 소개합니다. 크기 선택 circularization 전에 무료 RT의 뇌관을 제거합니다. 다음 선형화은 PCR의 증폭에 적합 템플릿 (11-15 단계)를 생성합니다. 마지막으로, 높은 처리량 시퀀싱은 바코드 시퀀스 즉시 (단계 16) cDNA의 마지막 염기 뒤에있는 읽기를 생성합니다. 교차 연결된 뉴클레오 티드의 상류이 뉴클레오 티드 찾아 한 위치 때문에, 바인딩 사이트는 고해상도로 유추하실 수 있습니다.

그림 2. 교차 연결된 hnRNP C - RNA의 단지의 Autoradiograph은 denaturing 겔 전기 영동과 막 전송을 사용합니다. hnRNP C - RNA의 단지가 hnRNP C에 대한 항체를 사용하여 세포 추출물에서 단백질 정화되었습니다 (α hnRNP C, 샘플 3, 4). RNA가 부분적으로 낮은 (+) 또는 높은를 사용하여 소화했다 (+ +) RNase의 농도. 단백질의 크기 (40 KDA)에서 이상 이동 단지는 (예제 4) 볼 수 있습니다. RNase의 높은 농도가 (예제 3) 사용했을 때 변화가 덜 발음됩니다. 어떤 항체가 (예제 1과 2) immunoprecipitation에서 사용하지 때 방사성 신호가 사라집니다.

그림 3. 도식 6% TBE - 요소 젤 (Invitrogen)는 iCLIP cDNA 제품의 절단 안내합니다. 겔은 겔에 cDNAs 및 염료 (파란색 조명과 어두운)의 재현성 마이 그 레이션 패턴 최고 180 V에서 40 분 동안 실행됩니다. (빨간색 선) 고 (H), 중간 (M), 낮은 (L) cDNA 분수를 잘라 면도날을 사용합니다. 플라스틱 겔 카세트에 하늘색 염료의 중간에 즉시 마르크 이상 절단하여 시작하십시오. 매체 낮은 분수를 분할하고 하늘색 염료 위 1cm에 대한 높은 분수를 좀 잘라. 다른 차선을 (이 예제 1-4)를 별도로 주머니와 염색으로 보이는 수직 상처를 사용하십시오. 마커 레인 (m)는 스테인드하고 제어하는 데 몇 군데 있습니다절단 후 크기. 조각 크기는 오른쪽에 표시됩니다.

그림 4. 겔 전기 영동을 사용하여 PCR - 증폭된 cDNA 라이브러리 iCLIP 분석. RNA는 반대로 베꼈는데 및 크기 정화가 denaturing 겔 전기 영동 (그림 2)를 사용했던 멤브레인 (그림 1)에서 복구. 세 크기 분수 cDNA (높은 [H] : 120-200 NT, 매체는 [M] : 85-120 NT와 낮은 [L] : 70-85 NT) 복구되었습니다, circularized, 다시 선형 및 PCR - 증폭. 다양한 크기의 배포판의 PCR 제품은 입력 분수의 다양한 크기의 결과로 볼 수 있습니다. PCR 프라이머의 cDNA 76 NT를 도입 이래, 크기는 중간 및 낮은 크기의 분수에 대한 146-161 NT 높은, 161-196 NT 용 196-276 NT 사이의 범위해야합니다. 어떤 항체가 immunoprecipitation (1-3 차선)에 대한 사용되지 때 PCR 제품은 결석합니다.
iCLIP 프로토콜 효소 반응과 정화 단계의 다양한 범위를 포함하고 있기 때문에, 그것은 실험이 실패 문제를 식별하는 데 항상 쉬운 일이 아닙니다. 확인 RNA 상호 링크 사이트의 특이성에 대한 제어하기 위해서는 하나 이상의 부정적인 컨트롤이 전체 실험 이후 전산 분석을 통해 유지되어야합니다. 이러한 컨트롤은 노 항체 샘플, 비 교차 연결된 셀 또는 녹아웃 세포 또는 조직에서 immunoprecipitation 수 있습니다. 이상적으로, 이러한 제어 실험은 단백질의 RNA 단지를 정화하지 말아야하고, 따라서 SDS - PAGE 젤에 아무런 신호, 및 PCR 증폭 후 노 감지 제품을주지해야합니다. 이러한 컨트롤 라이브러리의 높은 처리량 시퀀싱는 거의 고유의 시퀀스를 반환해야합니다. 결과 시퀀스는 여전히 작은 양이 분해 전지에서 정화되는 것과 동일한 단백질의 상호 링크 사이트에 해당하는 이후 최저 세포는 시퀀싱 제어로 권장하지 않습니다.
주의는 또한 이전의 실험에서 PCR 제품과 오염을 피하기 위해 이동해야합니다. 이 문제를 최소화하는 가장 좋은 방법은 공간 사전 및 사후 PCR 단계를 구분하는 것입니다. 이상적으로, PCR 제품 및 모든 후속 단계의 분석은 별도의 방에서 수행하여야한다. 또한, 실험실의 각 회원은 버퍼와 다른 시약의 자신의 세트를 사용해야합니다. 이러한 방법으로 오염 물질의 출처는 쉽게 확인할 수 있습니다.
저자는 토론과 실험 도움 Ule, 루스콤 및 Zupan 연구소의 모든 구성원을 감사드립니다. 우리는 높은 처리량 시퀀싱을위한 제임스 해드와 닉 매튜 주셔서 감사합니다. 우리는 iCLIP 방법은 주, 여기 로버트 다넬의 연구실에서 커크 젠슨과 JU에 의해 개발된 원래의 클립 프로토콜로 여러 단계를 설명 것을 지적하고 싶다. 이 작품은 유럽 연구위원회 부여 JU와 JK에 대한 장기적인 인간 프론티어 과학 프로그램 교제로 206726 - CLIP에 의해 지원되었다
겔 전기 영동과 막 전송을 위해 우리는 그가 XCell SureLock 사용 t 권장 ® 프로토콜을 통해 지정된 다른 프리 캐스트의 minigels의 사용과 호환 미니 셀 및 XCell II ™ 블롯 모듈 키트 CE 마크 (Invitrogen, EI0002) . 사용되는 모든 재료의 브랜드와 순서 번호는 프로토콜 중에 언급합니다. 프로토콜에 사용되는 효소의 목록은 아래 표에 표시되어 있습니다.
| 시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 # | 댓글 |
| 단백질 Dynabeads을 | Invitrogen | 10001D | 마우스 또는 염소 항체에 대한 단백질 G를 사용하여 |
| RNase I | 앰비온 | AM2295 | 활동 배치에서 배치로 변경할 수 있습니다 |
| T4 RNA ligase I | 코 | M0204S | |
| PNK | 코 | M0201S | |
| proteinase K | 로체 | 03115828001 | |
| 윗첨자 III 반전 transcriptase | Invitrogen | 18080044 | |
| Circligase II | Epicentre | CL9021K | |
| FastDigest ® BamHI | Fermentas | FD0054 | |
| AccuPrime ™ SuperMix I | Invitrogen | 12342010 | 이 PCR 혼합은 우리 손에 최상의 결과를 제공합니다 |
이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청
허가 요청A 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..."