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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
우리는 네 개의 플라스미드를 가진 시험관 내에서 세포에서 사용되는 인트로닉 마이크로RNA 생물발생 리포터 어세이를 개발하였다: 하나는 인트로닉 miRNA를 가지고 있고, 하나는 표적을 가지고 있고, 다른 하나는 조절 단백질을 과발현하기 위해, 다른 하나는 레닐라 루시페라제이다. miRNA를 처리하고, 표적 서열에 결합함으로써 루시퍼라제 발현을 조절할 수 있었다.
마이크로RNA(miRNAs)는 진핵생물에 널리 퍼져 있는 짧은 RNA 분자이다. 대부분의 miRNA는 인트론으로부터 전사되며, 이들의 성숙은 핵에서 상이한 RNA 결합 단백질을 포함한다. 성숙한 miRNA는 종종 유전자 침묵을 매개하며, 이것은 전사 후 사건을 이해하는 데 중요한 도구가되었습니다. 그 외에도, 그것은 유전자 치료를위한 유망한 방법론으로 탐구 될 수 있습니다. 그러나, 현재 포유동물 세포 배양물에서 miRNA 발현을 평가하기 위한 직접적인 방법이 부족하다. 여기에서는 표적 서열과의 상호작용의 확인을 통해 miRNA 생물발생 및 성숙을 결정하는 데 도움이 되는 효율적이고 간단한 방법을 설명한다. 또한, 이 시스템은 일차 miRNA(pri-miRNA) 전사를 고효율 및 저비용으로 제어할 수 있는 독시사이클린-유도성 프로모터를 사용하여 그의 내인성 활성으로부터 외인성 miRNA의 성숙을 분리할 수 있게 한다. 이 도구는 또한 별도의 플라스미드에서 RNA 결합 단백질로 조절을 허용한다. 다양한 상이한 miRNAs 및 이들의 각각의 표적과의 그의 용도 이외에도, 이들은 형질감염에 적합할 수 있는 한, 상이한 세포주에 적응될 수 있다.
전구체 mRNA 스플라이싱은 진핵생물1에서 유전자 발현 조절을 위한 중요한 과정이다. 성숙한 RNA에서 인트론의 제거와 엑손의 연합은 100개 이상의 단백질 2,3과 함께 5개의 snRNA(U1, U2, U4, U5 및 U6)로 구성된 2메가달톤 리보뉴클레오단백질 복합체인 스플라이시오좀에 의해 촉매된다. 스플라이싱 반응은 공동-전사적으로 발생하고, 스플라이세오좀은 엑손-인트론 경계 및 인트론4 내에서 보존된 스플라이스 부위의 인식에 의해 유도되는 각각의 새로운 인트론에서 조립된다. 다른 인트론은 스플라이 케오솜 복합체와 그 구성 요소의 놀라운 보존에도 불구하고 다른 접합 속도를 가질 수 있습니다. 스플라이스 부위 보존의 차이 외에도, 인트론 및 엑손에 분포된 조절 서열은 RNA 결합 단백질(RBP)을 안내하고 스플라이싱 5,6을 자극하거나 억제할 수 있다. HuR은 유비쿼터스하게 발현된 RBP이며, mRNA 안정성을 조절하는데 중요한 인자이다7. 우리 그룹의 이전 결과는 HuR이 miRNA를 포함하는 인트론에 결합 할 수 있음을 보여 주었고,이 단백질이 miRNA 처리 및 성숙을 촉진하는 중요한 요소가 될 수 있음을 나타내며 대체 접합 이소폼 6,8,9의 생성으로 이어졌습니다.
많은 마이크로RNA(miRNAs)는 인트로닉 서열로부터 코딩된다. 일부는 인트론의 일부인 반면, 다른 일부는 "미르트론"으로 알려져 있으며 전체 인트론10,11에 의해 형성됩니다. miRNAs는 길이 12에서 18 내지 24 뉴클레오티드 범위의 짧은 비코딩 RNA이다. 이들의 성숙 서열은 mRNAs에서 표적 서열과 부분적 또는 전체 상보성을 보여주며, 따라서 번역 및/또는 mRNA 붕괴율에 영향을 미친다. miRNA와 표적의 조합은 세포를 다른 결과로 이끈다. 몇몇 miRNA는 세포를 프로- 또는 항-종양 표현형(13)으로 구동시킬 수 있다. 종양원성 miRNA는 일반적으로 억제 특성을 유발하는 mRNA를 표적으로 하여, 증가된 세포 증식, 이동 및 침윤(14)을 유도한다. 한편, 종양-억제 miRNA는 증가된 세포 증식과 관련된 종양원성 mRNA 또는 mRNA를 표적으로 할 수 있다.
miRNA의 처리 및 성숙은 또한 그들의 기원에 의존한다. 대부분의 인트로닉 miRNA는 마이크로프로세서의 참여로 처리되며, 리보뉴클레아제 드로샤 및 단백질 보조인자(12)에 의해 형성된다. Mirtrons는 Drosha15와 독립적으로 스플라이 커오좀의 활성으로 처리됩니다. 인트론 내에서 발견되는 miRNA의 높은 빈도를 고려할 때, 우리는 스플라이싱과 관련된 RNA 결합 단백질이 또한 이러한 miRNA의 처리 및 성숙을 촉진 할 수 있다고 가정했습니다. 특히, RBP hnRNP A2/B1은 이미 마이크로프로세서 및 miRNA 생물발생(16)과 연관되었다.
우리는 이전에 hnRNP 및 HuR과 같은 여러 RNA 결합 단백질이 질량 분광법17에 의해 인트로닉 miRNA와 관련이 있다고보고했습니다. miR-17-92 인트로닉 클러스터로부터의 miRNAs와의 HuR's (ELAVL1) 연관성은 면역침전 및 실리코 분석9를 사용하여 확인하였다. miR-17-92는 상이한 암18,19에서 증가된 발현을 갖는 6개의 miRNA로 구성된 인트로닉 miRNA 클러스터이다. 이 클러스터는 또한 "oncomiR-1"로 알려져 있으며, miR-17, miR-18 a, miR-19 a, miR-20, miR-19 b 및 miR-92a로 구성된다. HuR의 증가된 발현은 miR-19a 및 miR-19b 합성 9를 자극한다. 이 클러스터를 둘러싸고 있는 인트로닉 영역이 HuR과 연관되어 있기 때문에, 우리는 이 단백질이 miR-19a 및 miR-19b 발현 및 성숙을 조절할 수 있는지 조사하는 방법을 개발했다. 우리의 가설에 대한 한 가지 중요한 예측은 조절 단백질로서 HuR이 miRNA 생물발생을 촉진하여 표현형 변화를 일으킬 수 있다는 것입니다. 한 가지 가능성은 miRNA가 HuR의 자극에 의해 처리되었지만 성숙하고 기능적이지 않으므로 단백질의 효과가 표현형에 직접적인 영향을 미치지 않는다는 것입니다. 따라서 우리는 HuR과 같은 RBP가 인트로닉 miRNA의 생물 발생 및 성숙에 영향을 줄 수 있는지 여부를 조사하기 위해 접합 리포터 분석을 개발했습니다. miRNA 처리 및 성숙을 확인함으로써, 우리의 분석은 표적 서열과의 상호작용 및 성숙하고 기능적인 miRNA의 생성을 보여준다. 우리의 분석에서, 우리는 배양 된 세포에서 miRNA 표적 결합을 확인하기 위해 인트로닉 miRNA 클러스터의 발현을 루시퍼라제 플라스미드와 결합시킵니다.
여기에 설명된 프로토콜의 개요는 그림 1에 설명되어 있습니다.
1. 플라스미드 구성
2. 세포 배양
참고 : HeLa-Cre 세포주는 E. Makeyev21 박사의 선물이었으며 유두상 갑상선 암 세포 (BCPAP)는 Massimo Santoro 박사 (University "Federico II", Naples, Italy)가 친절하게 제공했습니다. HeLa 세포, 유두상 갑상선암 세포 (BCPAP) 및 HEK-293T를 사용하여 HuR을 과발현시켰다.
3. HuR 과발현
4. 총 RNA 분리
5. 총 RNA 농도 및 품질 결정
6. 역전사
7. 정량적 PCR
8. 리포터 분석
우리의 초기 가설은 HuR이 그것의 pre-miRNA 서열에 결합함으로써 인트로닉 miRNA 생물발생을 촉진할 수 있다는 것이었다. 따라서, HuR 발현 및 miR-17-92 클러스터 생물발생의 연결은 이들 miRNAs의 성숙을 지배하는 새로운 메카니즘을 가리킬 수 있다. pFLAG-HuR의 형질감염시 HuR의 과발현은 세 개의 상이한 세포주, 즉 HeLa, BCPAP, 및 HEK-293T에서 확인되었다(도 2). 대조군으로서, 형질감염되지 않은 세포 및 빈 pFLAG 벡터로 형질감염된 세포가 사용되었다. 중요하게는, 이들 세포에서의 HuR 과발현이 miR-19a의 발현을 자극한다는 것을 관찰하였다 (보충 표 1 결과는 Gatti da Silva et al.9에 보고되었다).
유도된 miRNA가 진정으로 기능적임을 확인하기 위해, 여기에 기술된 바와 같이 시험관내 리포터 시스템이 설계되었다. pRD-RIPE의 인공 인트론은 eGFP의 두 코딩 영역을 분리한다. 이 카세트는 테트라 사이클린 반응 요소 (TRE)의 통제하에 있습니다. eGFP의 발현은, 따라서, 세포 배지 내의 항생제 독시사이클린(DOX)의 존재에 의해 조절된다(도 3).
miRbase 및 TargetScan을 사용한 실리코 검색에서 miR-19 a 및 miR-19 b (miR-17-92클러스터의 구성 요소)에 대한 가능한 mRNA 표적이 밝혀졌습니다. miRNA 둘 다에 대한 잠재적 표적으로서, RAP-IB3' UTR 영역 상에서 발견되는 서열 5' TTTGCACA 3'를 선택하였다(보충 표 2). RAP-IB는 Ras-관련 단백질 패밀리 (RAS)의 GTPase 멤버이다. 유도된 miRNA는 루시퍼라제 옆에 클로닝된 표적 서열에 혼성화됨에 따라 우리의 분석에서 정확하게 처리되고 기능적이었다(도 3 참조, pmiR-GLO 표적). 따라서, 루시퍼라아제 번역을 차단하였고, 이는 감소된 루시퍼라제 활성에 반영되었다(도 3). 이 검정에 대한 대조군으로서, 우리는 표적 서열을 스크램블링하고, Luc-스크램블링된 플라스미드에서 5' GGGTAAA 3'에 대해 대체하였다(표적 및 스크램블된 서열은 표 물질의 올리고 서열에 밑줄이 그어져 있다).
규칙적인 조건 및 pRD-miR-17-92 플라스미드의 유도 없이, 내인성 miR-19a 및/또는 miR-19b는 pmiR-GLO 상에서 표적을 발견하였고, 이는 감소된 루시퍼라제 활성을 유도하였다(데이터는 나타내지 않음). DOX 보충 후, 스크램블링된 표적 서열을 갖는 세포에서 루시퍼라제 활성의 약간의, 그리고 통계적으로 유의하지 않은 감소가 관찰되었다. 이는 이 서열에서 다른 miRNA에 대한 표적 서열의 존재 때문일 수 있다. HeLa-Cre 세포와 비교하여 pRD-miR-17-92로부터의 miR-19a 및 miR-19b 발현 증가시 RAP-IB 3'UTR로 루시퍼라제 활성의 강한 감소가 관찰되었다 (도 4 참조, 오렌지색 및 검정색 막대 비교). 이들 세포에서 pFLAG-HuR의 형질감염은 그 자체로 루시퍼라제 활성을 변화시키지 않았다(도 4 참조, 회색 및 검정색 막대 비교). 그러나, 독시사이클린 보충과 결합된 HuR의 과발현은, miR-17-92 클러스터의 발현을 자극하여, 루시퍼라제 활성을 더욱 감소시켰다(도 4 참조, 회색 및 적색 막대 비교). 이는 miR-19a 및 miR-19 b에 대한 HuR의 양성 조절을 나타내며, 이들 miRNA의 정확한 처리 및 성숙과 결합하여, 이들의 표적을 성공적으로 찾을 수 있었다(HeLa-Cre miR-17-92-HuR-luc)(도 4 참조).
이 리포터 시스템의 사용은 HuR이 HeLa 세포에서 miR-19a 및 miR-19 b의발현 및 적절한 성숙을 유도한다는 것을 확인하였다.

그림 1: 여기에 설명된 프로토콜의 개념적 개요. miRNA, 표적 서열, 조절 단백질, 및 pTK-레닐라를 함유하는 플라스미드를 배양된 세포에 형질감염시켰다. 항생제 선택 후, 이들 세포를 miRNA 발현 유도(독시사이클린 사용), 루시퍼라제 활성의 후속 정량화 및 HuR 과발현을 확인하기 위한 RNA 분석에 사용하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 2: qPCR에 의한 (A) HeLa, (B) BCPAP, 및 (C) HEK293T 세포에서의 FLAG-HuR 과발현의 확인. 빈 pFLAG로 형질감염시키고 대조군(백색 막대)으로 사용하였다. β-액틴을 사용하여 Ct 값을 정규화하였다. y축은 정규화 후 계산된 발현의 폴드 변화를 나타낸다. 오류 막대는 세 개의 독립적인 측정에서 계산된 표준 오류를 나타냅니다. **P <0.005, ****P < 0.0005 (Gatti da Silva et al.9에서 적응된 수치). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 3: 인트로닉 miRNA 리포터 시스템. (A) pRD-miR-17-92를 생성한 pRD-RIPE 플라스미드의 개략적인 표현. pre-miR-17-92는 인트론 내부에 삽입되었고, 독스-유도성 프로모터의 제어 하에 있었다; 우측에, RAP-IB 3'UTR 표적 서열 (pmiRGLO-RAP-IB)을 갖는 pmiR-GLO 플라스미드; 대조군은 스크램블링된 표적 서열(pmiRGLO-scrambled)을 가졌다. (b) miR-19a 및 miR-19b에 상보적인 표적 서열에 초점을 맞춘 pmiRGLO-RAP-IB서열에 대한 상세함. 루시퍼라제 활성은 miRNA와 표적의 상호작용시 감소된다(Gatti da Silva et al.9로부터 적응된 그림). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 4: HeLa-Cre 세포를 리포터 플라스미드 pTK-레닐라, pmiRGLO-RAP-IB, pmiRGLO-스크램블드, pRD-miR-17-92, 및 pFLAG-HuR로 공동-형질감염시켰다. 형질감염되지 않은 HeLa-Cre 세포 (검정), HeLa-Cre miR-17-92-스크램블 (흰색), HeLa-Cre-HuR (회색), HeLa-Cre miR-17-92-luc (주황색) 및 HeLa-Cre miR-17-92-HuR-luc (빨간색)에 대한 루시퍼라아제 활성. 루시퍼라아제 활성은 레닐라 루시퍼라아제(pTK-Renilla로 관찰됨)에 대한 반딧불이 루시퍼라아제의 상대적 활성으로서 프로토콜에 기재된 바와 같이 정량화하고, 독시사이클린 첨가 후에 정상화하였다. y축에 "상대 광 단위"(RLU)로 표시됩니다. **P < 0.005; P < 0.0005 (Gatti da Silva et al.9에서 적응된 그림). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
보충 표 1: miR-19 발현을 분석하기 위해 qPCR에 대해 관찰된 원시 Ct 값. 이 테이블을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 표 2: RAP-IB 3'UTR 서열 및 miR-19 표적 서열. 이 테이블을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
저자는 이해 상충이 없습니다.
우리는 네 개의 플라스미드를 가진 시험관 내에서 세포에서 사용되는 인트로닉 마이크로RNA 생물발생 리포터 어세이를 개발하였다: 하나는 인트로닉 miRNA를 가지고 있고, 하나는 표적을 가지고 있고, 다른 하나는 조절 단백질을 과발현하기 위해, 다른 하나는 레닐라 루시페라제이다. miRNA를 처리하고, 표적 서열에 결합함으로써 루시퍼라제 발현을 조절할 수 있었다.
저자들은 HeLa-Cre 세포와 pRD-RIPE 및 pCAGGS-Cre 플라스미드에 대한 E. Makeyev (싱가포르 난양 기술 대학)에게 감사하고 있습니다. Edna Kimura, Carolina Purcell Goes, Gisela Ramos, Lucia Rossetti Lopes 및 Anselmo Moriscot의 지원에 감사드립니다.
| Recombinant DNA | |||
| pCAGGS-Cre (Cre- 인코딩 플라스미드) | E. Makeyev의 친절한 선물 from E. Makeyev from Khandelia et al., 2011 | ||
| pFLAG-HuR | 이 작업 중에 생성 | ||
| pmiRGLO-RAP-IB | 이 작업 중에 생성 | ||
| pmiRGLO-스크램블 | 동안 | 생성 이 작품 | |
| pRD-miR-17-92 | 이 작품 중 생성 | ||
| pRD-RIPE-donor | E. Makeyev의 친절한 선물 from Khandelia et al., 2011 | ||
| pTK-Renilla | Promega | E2241 | |
| Antibodies | |||
| anti-B-actin | Sigma Aldrich | A5316 | |
| anti-HuR | 세포 신호 전달 | mAb 12582 | |
| IRDye 680CW 염소 안티 마우스 IgG | Li-Cor Biosciences | 926-68070 | |
| IRDye 800CW 염소 안티 토끼 IgG | Li-Cor Biosciences | 929-70020 | |
| Experimental Models : Cell Lines | |||
| HeLa-Cre | Khandelia et al., 2011 | ||
| HeLa-Cre miR17-92 | 의 E. Makeyev의 친절한 선물이 작업 중에 생성된 | ||
| HeLa-Cre miR17-92-HuR | 이 작업 중에 생성된 | ||
| HeLa-Cre miR17-92-HuR-luc | 이 작업 중에 생성된 | ||
| HeLa-Cre miR17-92-luc | 이 작업 중에 생성된 | ||
| HeLa-Cre miR17-92-scrambled 이 작업 중에 생성된 HeLa-Cre miR17-92-scrambled | 이 작업 중에 생성 | ||
| 됨Chemicals 및 펩타이드 | |||
| DMEM/high-glucose | Thermo Fisher Scientific | 12800-017 | |
| Doxycycline | BioBasic | MB719150 | |
| Dual-Glo Luciferase Assay System | Promega | E2940 | |
| EcoRI | Thermo Fisher Scientific | ER0271 | |
| EcoRV | Thermo Fisher Scientific | ER0301 | |
| Geneticin | Thermo Fisher Scientific | E859-EG | |
| L-글루타민 | 생명 과학 | ||
| Opti-MEM I | 생명 기술 | 31985-070 | |
| pFLAG-CMV™-3 Expression Vector | Sigma Aldrich | E6783 | |
| pGEM-T | Promega | A3600 | |
| Platinum Taq DNA 중합효소 | Thermo Fisher Scientific | 10966-030 | |
| pmiR-GLO | Promega | E1330 | |
| Puromycin | Sigma Aldrich | P8833 | |
| RNAse OUT | Thermo Fisher Scientific | 752899 | |
| SuperScript IV kit | Thermo Fisher Scientific | 18091050 | |
| Trizol-LS 시약 | Thermo Fisher | 10296-028 | |
| 트립신/EDTA 10X | 생명 기술 | 15400-054 | |
| XbaI | Thermo Fisher Scientific | 10131035 | |
| XhoI | Promega | R616A | |
| Oligonucleotides | |||
| forward RAP-1B pmiRGLO | Exxtend | TCGAGTAGCGGCCGCTAGTAAG CTACTATATCAGTTTGCACAT | |
| 리버스 RAP-1B pmiRGLO | Exxtend | CTAGATGTGCAAACTGATATAGT AGCTTACTAGCGGCCGCTAC | |
| 포워드 스크램블 pmiRGLO | Exxtend | TCGAGTAGCGGCCGCTAGTAA GCTACTATATCAGGGGTAAAAT | |
| 리버스 스크램블 pmiRGLO | Exxtend | CTAGATTTTACCCCTGATATAGT AGCTTACTAGCGGCCGCTAC | |
| 포워드 HuR pFLAG | Exxtend | GCCGCGAATTCAATGTCTAAT GGTTATGAAGAC | |
| reverse HuR pFLAG | Exxtend | GCGCTGATATCGTTATTTGTG GGACTTGTTGG | |
| 포워드 pre-miR-1792 pRD-RIPE | Exxtend | ATCCTCGAGAATTCCCATTAG GGATTATGCTGAG | |
| 리버스 pre-miR-1792 pRD-RIPE | Exxtend | ACTAAGCTTGATATCATCTTG TACATTTTACAGTG | |
| 포워드 snRNA U6 (RNU6B) | Exxtend | CTCGCTTCGGCAGCACATATAC | |
| 리버스 snRNA U6 (RNU6B) | Exxtend | GGAACGCTTCACGAATTTGCGTG | |
| 포워드 B-Actin qPCR | Exxtend | ACCTTCTACAATGAGCTGCG | |
| 리버스 B-Actin qPCR | Exxtend | CCTGGATAGCAACGTACATGG | |
| 포워드 HuR qPCR | Exxtend | ATCCTCTGGCAGATGTTTGG | |
| 리버스 HuR qPCR | Exxtend | CATCGCGGCTTCTTCATAGT | |
| 포워드 pre-miR-1792 qPCR | Exxtend | GTGCTCGAGACGAATTCGTCA GAATAATGTCAAAGTG | |
| reverse pre-miR-1792 qPCR | Exxtend | TCCAAGCTTAAGATATCCCAAAC TCAACAGGCCG | |
| Software and Algorithms | |||
| Prism 8 for Mac OS X | Graphpad | https://www.graphpad.com | |
| ImageJ | 국립보건원(National Institutes of Health | ) http://imagej.nih.gov/ij |