Inaktywacja chromosomu X u ssaków (XCI) to strategia kompensacji nierównowagi w dawkowaniu genów sprzężonych z chromosomem X między XX i XY, gdzie jeden z dwóch chromosomów X u samic jest transkrypcyjnie inaktywowany1. Inaktywacja chromosomu X jest doskonałym systemem modelowym do długich badań nad niekodującym RNA (lncRNA). Inaktywacja chromosomu X jest regulowana przez wiele lncRNA i była intensywnie badana w ciągu ostatnich kilku dekad w celu odkrycia mechanizmów przesłuchów między lncRNA, transkrypcją, strukturą chromatyny i organizacją jądrową 2,3.
Centrum inaktywacji X (XIC) znajdujące się na chromosomie X jest złożonym genetycznym locus składającym się z wielu genów produkujących niekodujące RNA4. X-nieaktywny specyficzny transkrypt (Xist) lncRNA u ssaków eutherian jest jednym z takich lncRNA, który odgrywa kluczową rolę w inaktywacji chromosomu X5,6. Transkrypty Xist otaczają lokalizację przyszłego Xi, aby zainicjować inaktywację chromosomu X i pojawiają się jako chmura podczas wizualizacji za pomocą RNA FISH; formacja ta jest określana jako "Chmura Xist"7. Ponieważ RNA Xist oddziałuje z różnymi enzymami modyfikującymi chromatynę, podczasinaktywacji chromosomu X obserwuje się kolokalizację chmur Xist z różnymi modyfikacjami epigenetycznymi dla cichej chromatyny i transkrypcji represyjnej 8. Na przykład RNA Xist oddziałuje z kompleksem represyjnym polycomb 2 (PRC2), który jest odpowiedzialny za H3K27me3 i indukuje represyjny stan chromatyny9. Występowanie chmury Xist na Xi i jej kolokalizacja z intensywną modyfikacją H3K27me3 reprezentuje fakultatywny heterochromatynowy krajobraz Xi10,11.
Techniki cytogenetyczne, takie jak DNA/RNA FISH przeszły długą drogę od tradycyjnej metody wykorzystującej radioznakowane sondy12 do najnowszych i zaawansowanych technik o zwiększonej czułości i obrazowaniu fluorescencyjnym przy użyciu wielu sond oligonukleotydowych13,14. DNA / RNA FISH w połączeniu z immunofluorescencją jest rutynowo stosowany jako narzędzie cytologiczne do zrozumienia czasoprzestrzennej organizacji jądra, lokalizacji RNA, struktury i modyfikacji chromatyny. Najbardziej standardowe przygotowanie sondy dla RNA FISH polega na użyciu plazmidowych lub bakteryjnych klonów sztucznych chromosomów (BAC), a następnie ich znakowaniu za pomocą translacji nicków lub losowego primingu15. Jednak prawie 70% genów u myszy i 40% genów u ludzi wykazuje nakładanie się transkryptów sensownych i antysensownych16, co wymaga metody FISH specyficznej dla nici w celu odróżnienia transkryptów sensownych i antysensownych. Sondy RNA transkrybowane in vitro (rybosonda) są często używane do specyficznego dla nici RNA FISH17,18; jednak obejmuje to przygotowanie klonu plazmidu lub produktu PCR z promotorem T7, SP6 lub T3 i syntezę rybosond. Co więcej, rybosondy pochodzące z genomowego DNA lub cDNA często zawierają niespecyficzne regiony i powtarzające się elementy, co powoduje wysoki poziom szumu tła. Inną kwestią jest to, że rybosondy, które mają długość kilkuset nukleotydów i zawierają wiele fluoroforów, nie mogą skutecznie przeniknąć do jądra. Aby obejść ten problem, opracowano wiele krótszych sond oligonukleotydowych znakowanych pojedynczym fluoroforem na końcu, które mają dobrą czułość, jednolitą siłę sygnału oraz łatwość oczyszczania i obsługi14. Ponadto oligonukleotydy DNA są na ogół bardziej stabilne niż RNA. Zastosowaliśmy podobną strategię stosowania oligonukleotydów w Xist RNA FISH19 z immunofluorescencją, aby zrozumieć dynamikę epigenetyczną Xi indukowaną przez lncRNA Xist podczas procesu inaktywacji chromosomu X. Protokół ten opisuje tworzenie sond oligonukleotydowych i prawidłowe przygotowanie komórek, a także wykorzystanie immunofluorescencji i RNA FISH. Xist RNA FISH przy użyciu wielu oligonukleotydów jest opłacalnym podejściem w dłuższej perspektywie, jeśli Xist RNA FISH jest rutynowo wykonywany w laboratorium. Technika ta może być wykorzystana do identyfikacji lncRNA w komórkach, jednocześnie mapując jego kolokalizację z modyfikacjami lub czynnikami epigenetycznymi. Jedną z głównych zalet protokołu jest możliwość łatwej modyfikacji go w celu dopasowania do własnych zainteresowań badawczych.