Cellulaire fractionering in subcellulaire componenten maakt de isolatie en studie van gedefinieerde biochemische domeinen mogelijk en helpt bij het bepalen van de lokalisatie van specifieke cellulaire processen en hoe dit hun functie kan beïnvloeden1. Isolatie van RNA van verschillende intracellulaire locaties kan zorgen voor een verbeterde nauwkeurigheid van genetische en biochemische analyse van transcriptieniveaugebeurtenissen en andere interacties tussen de kern en het cytoplasma, wat dient als het primaire doel van het huidige protocol2. Dit protocol is ontwikkeld om de isolatie van cytoplasmatische en nucleaire RNA's te garanderen om hun respectieve rollen in nucleaire export te bepalen en om te begrijpen hoe de subcellulaire lokalisatie van RNA's in de kern en het cytoplasma hun functie in cellulaire processen kan beïnvloeden. Met behulp van materialen uit een typische laboratoriumomgeving was het mogelijk om nucleaire en cytoplasmatische fractionering effectiever en goedkoper te bereiken dan eerder vastgestelde protocollen zonder de kwaliteit van de resultaten in gevaar te brengen3.
Bovendien kan de uitwisseling van moleculen tussen het cytoplasma en de kern direct worden bestudeerd door deze regio's te scheiden. Meer specifiek is het begrijpen van het transcriptoom essentieel voor het begrijpen van ontwikkeling en ziekte. RNA's kunnen zich echter op elk moment op verschillende rijpingsniveaus bevinden en kunnen de downstream-analyse bemoeilijken. Dit protocol maakt het mogelijk om RNA te isoleren uit nucleaire en cytoplasmatische subcellulaire fracties, wat kan helpen bij studies van RNA en een beter begrip van een bepaald RNA van belang mogelijk maakt, zoals de lokalisatie van niet-coderende RNA's of analyse van splice junctions binnen de kern.
Dit protocol is geoptimaliseerd voor het isoleren van cytoplasmatische en nucleaire lange RNA's, waaronder mRNA's, rRNA's en lange niet-coderende RNA's (lncRNA's), vanwege de grootteselectiviteit van de gebruikte RNA-zuiveringskolom, die kan worden gewijzigd om andere RNA's van belang te isoleren. Voorheen was de functie van lange RNA's, zoals mRNA's en lncRNA's, sterk afhankelijk van hun respectieve lokalisatie binnen de cel 4,5. Daarom is de studie van de export van de kern naar subcellulaire domeinen meer gericht op het begrijpen van de rol die het exporteren van RNA of andere cellulaire componenten op de cel kan hebben. lncRNA's dienen als een goed voorbeeld hiervan, omdat hun vertaling en daaropvolgende effecten grotendeels afhankelijk zijn van nabijheid en interacties met andere vormen van RNA6. Bovendien is de uitwisseling van cellulaire elementen tussen nucleaire en cytoplasmatische regio's gekoppeld aan resistentiemechanismen tegen verschillende kankerbehandelingen7. De isolatie van intracellulaire compartimenten heeft de ontwikkeling van nucleaire exportremmers mogelijk gemaakt, wat de effecten van resistentiemechanismen tegen verschillende therapieën heeft verminderd8.
Na het scheiden van nucleair en cytoplasmatisch RNA worden stappen uitgevoerd om het RNA van belang te zuiveren. Omdat RNA-zuiveringskits vaak worden aangetroffen in laboratoria en functioneren om lange RNA's te zuiveren en te isoleren, dienen ze het doel van dit protocol goed. Voor RNA-zuivering is het genereren van 260:280-verhoudingen groter dan 1,8 van cruciaal belang om de kwaliteit van monsters voor RNA-sequencing of andere soortgelijke procedures te waarborgen die een hoge mate van zuiverheid en isolatie vereisen. Onregelmatige 260:280-waarden wijzen op fenolbesmetting, die een slechte isolatie aantonen en onnauwkeurige resultaten opleveren9.
Zodra de RNA-zuivering is voltooid en 260:280-waarden boven een acceptabel bereik liggen, werd qPCR gebruikt om de isolatieresultaten van nucleaire en cytoplasmatische fracties te valideren. Daarbij werden primers gebruikt die specifiek zijn voor het interessegebied om de nucleaire en cytoplasmatische fractioneringsniveaus aan te tonen. In dit protocol werden MALAT1 en TUG1 gebruikt als nucleaire en cytoplasmatische markers, respectievelijk10. Samen maken ze het mogelijk om hoge niveaus van nucleaire fractionering met MALAT1 aan te tonen, terwijl cytoplasmatische fractionering naar verwachting laag zal zijn. Omgekeerd, wanneer TUG1 wordt gebruikt, wordt verwacht dat cytoplasmatische fractioneringsniveaus hoger zijn dan nucleaire fractioneringsniveaus.
Met behulp van dit protocol was het mogelijk om RNA's te isoleren op basis van hun positie van actie in de cel. Vanwege de wijdverspreide toegang tot veel materialen en het gebruik van alleen lysisbuffer- en op dichtheid gebaseerde centrifugatietechnieken tijdens dit experiment, is de toepasbaarheid op andere RNA-typen en andere cellulaire componenten wijdverspreid. Dit kan belangrijke informatie opleveren door licht te werpen op locatiespecifieke expressiegebeurtenissen die anders zonder scheiding niet van elkaar te onderscheiden zouden zijn.