Hier beschrijven we een protocol voor de genoom-brede mapping van de integratie-sites van Moloney-muizen-leukemie-virus-gebaseerde retrovirale vectoren in menselijke cellen.
Methodenartikel
Hier beschrijven we een protocol voor de genoom-brede mapping van de integratie-sites van Moloney-muizen-leukemie-virus-gebaseerde retrovirale vectoren in menselijke cellen.
Moloney muizen leukemie (MLV) -virus gebaseerde retrovirale vectoren integreren overwegend in geacyleerde versterkers en promoters. Om deze reden kunnen mLV-integratieplaatsen worden gebruikt als functionele markers van actieve regulerende elementen. Hier presenteren wij een retrovirale scan tool, waarmee de genoom-breed identificatie van celspecifieke enhancers en promotors mogelijk is. In het kort wordt de doelcellenpopulatie getransduceerd met een mLV-afgeleide vector en genomisch DNA wordt verteerd met een frequent snijbeperkingsenzym. Na ligatie van genomische fragmenten met een compatibele DNA-linker maakt linker-gemedieerde polymerase kettingreactie (LM-PCR) de amplificatie van de virus-gastheer-genoomverbindingen mogelijk. Massieve sequentiebepaling van de ampliconen wordt gebruikt om het mLV integratieprofiel genoom breed te definiëren. Tenslotte worden clusters van terugkerende integraties gedefinieerd om celspecifieke regulerende gebieden te identificeren die verantwoordelijk zijn voor de activatie van specifieke transcriptieprogramma's van de celtype.
bijv. Somatische stamcellen) die robuuste markers voor toekomstige isolatie hebben.
Celidentiteit wordt bepaald door de expressie van specifieke sets genen. De rol van cis-regulerende elementen, zoals promotors en enhancers, is van cruciaal belang voor de activatie van specifieke transcriptieprogramma's van de celtype. Deze regulerende gebieden worden gekenmerkt door specifieke chromatinfuncties, zoals eigenaardige histon-modificaties, transcriptiefactoren en co-factoren binding, en chromatin toegankelijkheid, die veel gebruikt zijn voor hun genoom-brede identificatie in verscheidene celtypes 1 , 2 , 3 . In het bijzonder wordt het genoom-breed profiel van acetylering van histon H3-lysine 27 (H3K27ac) algemeen gebruikt om actieve promoters, versterkers en superversterkers 4 , 5 , 6 te definiëren.
Moloney muizen leukemie virus (MLV) is een gamma-retrovirus dat algemeen gebruikt wordt voor genenOverdracht in zoogdiercellen. Na het infecteren van een doelcel, wordt het retrovirale RNA-genoom getranscribeerd in een dubbelstrengs DNA-molecuul dat virale en cellulaire eiwitten bindt om het pre-integratiecomplex (PIC) te assembleren. De PIC komt in de kern en bindt de gastheercelchromatine. Hier bemiddelt de virale integrase, een belangrijke PIC component, de integratie van het provirale DNA in het gastheer-genoom. MLV-integratie in het genomische DNA is niet willekeurig, maar komt in actieve cis-regulerende elementen, zoals promoters en versterkers, op een celspecifieke wijze 7 , 8 , 9 , 10 voor . Dit eigenaardige integratieprofiel wordt gemedieerd door een directe interactie tussen de mLV integrase en de cellulaire bromodomain en extraterminale domein (BET) eiwitten 11 , 12 , 13 . BET eiwitten (BRD2, BRD3 enBRD4) fungeren als een brug tussen gastheerchromatine en mLV PIC: door hun bromomaten herkennen zij sterk geacyleerde cis-regulerende gebieden, terwijl het extraterminale domein interactieert met de mLV integrase 11 , 12 , 13 .
Hier beschrijven we het retrovirale scannen, een nieuw gereedschap om actieve cis-regulerende gebieden te lokaliseren op basis van de integratie eigenschappen van mLV. In het kort worden cellen getransduceerd met mLV-afgeleide retrovirale vector die het verbeterde groene fluorescerende eiwit (eGFP) reportergen tot expressie brengt. Na de genomische DNA-extractie worden de kruisingen tussen de 3'-lange terminale herhaling (LTR) van de mlV-vector en het genomische DNA geamplificeerd door linker gemedieerde PCR (LM-PCR) en massief opeenvolgend. MLV-integratieplaatsen worden toegewezen aan het menselijk genoom en genomische gebieden die sterk gerangschikt zijn door mLV worden gedefinieerd als clusters van mLV-integratieplaatsen.
Retrovirale scanNing werd gebruikt om celspecifieke actieve regulerende elementen in verschillende menselijke primaire cellen 14 , 15 te definiëren. MLV clusters co-mapped met epigenetisch gedefinieerde promoters en enhancers, waarvan de meeste actieve histonenmerken, zoals H3K27ac, bevatten en cellspecifiek waren. Retrovirale scanning laat de genoombrede identificatie van DNA regulatorische elementen toe in prospectief gezuiverde celpopulaties 7 , 14 , evenals in retrospectief gedefinieerde celpopulaties, zoals keratinocytstamcellen, die geen effectieve markers voor toekomstige isolatie hebben 15 .
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. MLV-transductie van menselijke cellen
2. Versterking van mLV-integratieplaatsen door linker-gemedieerde PCR (LM-PCR)

3. Massieve sequencing van mLV Integration Sites
OPMERKING: LM-PCR prodUcts kunnen op basis van commerciele platforms worden gesorteerd (het juiste geneste primerpaar selecteren in de tweede PCR-reactie, zie paragraaf 2.5.1). Voor sequencing door Roche GS-FLX pyrosequencing platform, verwijzen wij u naar de vorige documenten 7 , 14 , 15 . In dit gedeelte wordt een nieuw geoptimaliseerd protocol voor Illumina sequencing platform beschreven.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Werkstroom van de retrovirale scanprocedure
De werkstroom van retrovirale scanprocedure is in figuur 1 geschetst. De doelcellenpopulatie wordt gezuiverd en getransduceerd met een mLV-afgeleide retrovirale vector die een eGFP-reportergen uitmaakt. Het transgen wordt geflankeerd door de twee identieke lange terminale herhalingen (5 'en 3' LTR), waardoor synthese, omgekeerde transcriptie en inte...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Hier hebben we een protocol beschreven voor genoom-wide mapping van de integratie sites van mLV, een retrovirus dat zich richt op chromatinegebieden, epigenetisch gemarkeerd als actieve promotors en enhancers. Kritieke stappen en / of beperkingen van het protocol omvatten: (i) mLV transductie van de doelcellenpopulatie; (Ii) amplificatie van virus-gastheer kruisingen door LM-PCR; (Iii) het ophalen van een hoge fractie integratieplaatsen. MLV-gebaseerde retrovirale vectoren transduceren delende cellen efficiënt. De lage ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Europese Onderzoeksraad (ERC-2010-AdG, GT-SKIN), het Italiaanse Ministerie van Onderwijs, Universiteiten en Onderzoek (FIRB-Futuro in Ricerca 2010-RBFR10OS4G, FIRB-Futuro in Ricerca 2012-RBFR126B8I_003 , EPIGEN Epigenomics Flagship Project), het Italiaanse Ministerie van Volksgezondheid (Young Researchers Call 2011 GR-2011-02352026) en de Stichting Imagine Institute (Parijs, Frankrijk).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| PBS, pH 7.4 | ThermoScientific | 10010031 | of gelijkwaardig |
| Fetal Bovine Serum | ThermoScientific | 16000044 | of gelijkwaardig |
| 0.2 ml tubes | algemene lableverancier | ||
| 1.5 ml tubes | algemene lableverancier | ||
| QIAGEN QIAmp DNA mini Kit | QIAGEN | 51306 | of gelijkwaardig |
| T4 DNA ligase | New England BioLabs | M0202T | |
| T4 DNA Ligase Reactie buffer | New England BioLabs | M0202T | |
| Linker Plus Strand oligonucleotide | algemene lableverancier | 5’-PO4-TAGTCCCTTAAGCGGAG-3’ (zuivering graad: SDS-PAGE) | |
| Linker Minus Strand oligonucleotide | algemene lableverancier | 5’-GTAATACGACTCACTATAGGGCTCCGCTTAAGGGAC-3’ (zuivering graad: 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 | of gelijkwaardig |
| PCR grade water | algemene lableverancier | ||
| 96-well thermal cycler (met verwarmd deksel) | algemene lableverancier | ||
| linker primer | algemene lableverancier | 5’-GTAATACGACTCACTATAGGGC-3’ (zuivering graad: PCR graad) | |
| MLV-3’ LTR primer | algemene lableverancier | 5’-GACTTGTGGTCTCGCTGTTCCTTGG-3’ (zuivering graad: PCR graad) | |
| linker nested primer 454 | algemene lableverancier | 5’-GCCTTGCCAGCCCGCTCAG[AGGGCTCCGCTTAAGGGAC](zuivering graad: SDS-PAGE) | |
| MLV-3’ LTR nested primer 454 | algemene lableverancier | 5’-GCCTCCCTCGCGCCATCAGTAGC[GGTCTCCTCTGAGTGATTGACTACC](zuivering graad: SDS-PAGE) | |
| linker nested primer Illumina | algemene lableverancier | 5'-TCGTCGGCAGCGTCAGATGTGTATAAGAGACAG-[AGGGCTCCGCTTAAGGGAC](zuivering graad: SDS-PAGE) | |
| MLV-3’ LTR nested primer Illumina | algemene lableverancier | 5'-GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTGTATAAGAGACAG-[GGTCTCCTCTGAGTGATTGACTACC](zuivering graad: SDS-PAGE) | |
| Natriumacetaatoplossing (3M) pH 5.2 | algemene lableverancier | ||
| Ethanol (absoluut) voor moleculaire biologie | Sigma-Aldrich | E7023 | of gelijkwaardig |
| Topo TA Cloning kit (met pCR2.1-TOPO vector) | Invitrogen | K4500-01 | |
| QIAquick Gel Extraction kit | QIAGEN | 28704 | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | of gelijkwaardig |
| Ethidiumbromide | Sigma-Aldrich | E1510 | of gelijkwaardig |
| 100 bp DNA ladder | Invitrogen | 15628019 | of gelijkwaardig |
| 6x Loading Buffer | ThermoScientific | R0611 | of gelijkwaardig |
| NanoDrop 2000 UV-Vis Spectrofotometer | ThermoScientific | ND-2000 | |
| Nextera XT Index kit | Illumina | FC-131-1001 of FC-131-1002 | |
| 2x KAPA HiFi Hot Start Ready Mix | KAPA Biosystems | KK2601 | |
| Dynal magnetische stand voor 2 ml tubes | Invitrogen | 12321D | of gelijkwaardig |
| Agencourt AMPure XP 60 ml kit | Beckman Coulter Genomics | A63881 | |
| Tris-HCl 10 mM, pH 8.5 | algemene lableverancier | ||
| Agilent 2200 TapeStation systeem | Agilent Technologies | G2964AA | of gelijkwaardig |
| D1000 ScreenTape | Agilent Technologies | 5067-5582 | of gelijkwaardig |
| D1000 Reagents | Agilent Technologies | 5067-5583 | of gelijkwaardig |
| KAPA Library Quantification Kit voor Illumina platformen (ABI Prism) | KAPA Biosystems | KK4835 | |
| ABI Prism 7900HT Fast Real-Time PCR Systeem | Applied Biosystems | 4329003 | |
| NaOH 1.0 N, moleculaire biologie-kwaliteit | algemene lableverancier | ||
| HT1 (Hybridisatie Buffer) | Illumina | Wordt geleverd in de MiSeq Reagent Kit | |
| MiSeq Reagent Kit v3 (150 cycli) | Illumina | MS-102-3001 | |
| MiSeq Systeem | Illumina | SY-410-1003 | |
| PhiX Control v3 | Illumina | FC-110-3001 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen