Tutaj opisujemy protokół mapowania całego genomu miejsc integracji wektorów retrowirusowych opartych na wirusie mysiej białaczki Moloneya w komórkach ludzkich.
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisujemy protokół mapowania całego genomu miejsc integracji wektorów retrowirusowych opartych na wirusie mysiej białaczki Moloneya w komórkach ludzkich.
wektory retrowirusowe oparte na wirusie mysiej białaczki Moloneya (MLV) integrują się głównie z acetylowanymi wzmacniaczami i promotorami. Z tego powodu miejsca integracji mLV mogą być wykorzystywane jako funkcjonalne markery aktywnych elementów regulatorowych. W tym miejscu przedstawiamy narzędzie do skanowania retrowirusowego, które pozwala na identyfikację w całym genomie wzmacniaczy i promotorów specyficznych dla komórki. Krótko mówiąc, docelowa populacja komórek jest transdukowana za pomocą wektora pochodzącego z mLV, a genomowe DNA jest trawione za pomocą często tnącego enzymu restrykcyjnego. Po ligacji fragmentów genomu za pomocą kompatybilnego łącznika DNA, reakcja łańcuchowa polimerazy za pośrednictwem łącznika (LM-PCR) umożliwia amplifikację połączeń genomowych wirus-gospodarz. Masowe sekwencjonowanie amplikonów służy do zdefiniowania profilu integracji mLV w całym genomie. Na koniec definiowane są klastry powtarzających się integracji w celu identyfikacji regionów regulatorowych specyficznych dla komórki, odpowiedzialnych za aktywację programów transkrypcyjnych specyficznych dla typu komórki.
Narzędzie do skanowania retrowirusowego pozwala na identyfikację całego genomu specyficznych dla komórek promotorów i wzmacniaczy w prospektywnie izolowanych populacjach komórek docelowych. Warto zauważyć, że skanowanie retrowirusowe stanowi instrumentalną technikę retrospektywnej identyfikacji rzadkich populacji (np. somatycznych komórek macierzystych), w których brakuje solidnych markerów do prospektywnej izolacji.
Tożsamość komórki jest określana przez ekspresję określonych zestawów genów. Rola elementów cis-regulatorowych, takich jak promotory i wzmacniacze, ma kluczowe znaczenie dla aktywacji programów transkrypcyjnych specyficznych dla typu komórki. Te regiony regulatorowe charakteryzują się specyficznymi cechami chromatyny, takimi jak osobliwe modyfikacje histonów, wiązanie czynników transkrypcyjnych i kofaktorów oraz dostępność chromatyny, które są szeroko stosowane do ich identyfikacji w całym genomie w kilku typach komórek1,2,3. W szczególności profil acetylacji histonu H3 lizyny 27 (H3K27ac) obejmujący cały genom jest powszechnie stosowany do definiowania aktywnych promotorów, wzmacniaczy i superwzmacniaczy4,5,6.
Wirus mysiej białaczki Moloneya (MLV) jest gamma-retrowirusem, który jest szeroko stosowany do transferu genów w komórkach ssaków. Po zakażeniu komórki docelowej retrowirusowy genom RNA jest retrotranskrybowany w dwuniciowej cząsteczce DNA, która wiąże białka wirusowe i komórkowe w celu złożenia kompleksu wstępnej integracji (). dostaje się do jądra i wiąże chromatynę komórki gospodarza. W tym przypadku integraza wirusowa, kluczowy składnik, pośredniczy w integracji prowirusowego DNA z genomem komórki gospodarza. Integracja mLV w genomowym DNA nie jest przypadkowa, ale zachodzi w aktywnych elementach cis-regulatorowych, takich jak promotory i wzmacniacze, w sposób specyficzny dla komórki7,8,9,10. W tym osobliwym profilu integracji pośredniczy bezpośrednia interakcja między integrazą mLV a komórkowymi białkami bromodomeny i domeny pozaterminalnej (BET)11,12,13. Białka BET (BRD2, BRD3 i BRD4) działają jak pomost między chromatyną gospodarza a mLV: poprzez swoje bromodomeny rozpoznają wysoce acetylowane regiony cis-regulatorowe, podczas gdy domena pozaterminalna oddziałuje z integrazą mLV 11,12,13.
Tutaj opisujemy skanowanie retrowirusowe, nowatorskie narzędzie do mapowania aktywnych regionów cis-regulatorowych w oparciu o właściwości integracyjne mLV. Krótko mówiąc, komórki są transdukowane wektorem retrowirusowym pochodzącym z mLV, który wykazuje ekspresję genu reporterowego wzmocnionego białka zielonej fluorescencji (eGFP). Po ekstrakcji genomowego DNA połączenia między 3' długim powtórzeniem końcowym (LTR) wektora mLV a genomowym DNA są amplifikowane przez PCR za pośrednictwem łącznika (LM-PCR) i masowo sekwencjonowane. Miejsca integracji mLV są mapowane do ludzkiego genomu, a regiony genomu silnie ukierunkowane przez mLV definiuje się jako klastry miejsc integracji mLV.
Skanowanie retrowirusowe zostało użyte do zdefiniowania specyficznych dla komórki aktywnych elementów regulatorowych w kilku ludzkich komórkach pierwotnych14,15. Klastry mLV współmapowane z epigenetycznie zdefiniowanymi promotorami i wzmacniaczami, z których większość zawierała aktywne znaczniki histonowe, takie jak H3K27ac, i były specyficzne dla komórki. Skanowanie retrowirusowe umożliwia identyfikację elementów regulatorowych DNA w całym genomie w prospektywnie oczyszczonych populacjach komórek7,14, a także w retrospektywnie zdefiniowanych populacjach komórek, takich jak komórki macierzyste keratynocytów, które nie mają skutecznych markerów do prospektywnej izolacji15.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Transdukcja komórek ludzkich za pomocą MLV
2. Amplifikacja miejsc integracji mLV za pomocą PCR z użyciem linkera (LM-PCR)

3. Masowe sekwencjonowanie miejsc integracji mLV
UWAGA: Produkty LM-PCR mogą być sekwencjonowane przy użyciu platform komercyjnych (po wyborze odpowiedniej pary starterów zagnieżdżonych w drugiej reakcji PCR, patrz podrozdział 2.5.1). W celu sekwencjonowania na platformie pirosekwencjonowania Roche GS-FLX należy odnieść się do wcześniejszych publikacji7,14,15. W tej sekcji opisano nowo zoptymalizowany protokół dla platformy sekwencjonowania Illumina.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Schemat procedury skanowania retrowirusowego
Schemat procedury skanowania retrowirusowego przedstawiono na Rysunku 1. Docelowa populacja komórek zostaje oczyszczona i transdukowana retrowirusowym wektorem pochodzącym z mLV, wykazującym ekspresję genu reporterowego eGFP. Transgen jest flankowany przez dwa identyczne długie powtórzenia końcowe (5' i 3' LTR), co zapewnia syntezę, odwrotną transkrypcję i i...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym miejscu opisaliśmy protokół mapowania całego genomu miejsc integracji mLV, retrowirusa, który atakuje regiony chromatyny, epigenetycznie oznaczone jako aktywne promotory i wzmacniacze. Krytyczne etapy i/lub ograniczenia protokołu obejmują: (i) transdukcję mLV w docelowej populacji komórek; (ii) amplifikacja połączeń wirus-gospodarz metodą LM-PCR; (iii) odzyskanie dużej części miejsc integracji. Wektory retrowirusowe oparte na mLV skutecznie transdukują dzielące się komórki. Potencjalnym ograniczeniem tej techniki j...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez granty Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC-2010-AdG, GT-SKIN), włoskiego Ministerstwa Edukacji, Uniwersytetów i Badań (FIRB-Futuro w Ricerca 2010-RBFR10OS4G, FIRB-Futuro w Ricerca 2012-RBFR126B8I_003, EPIGEN Epigenomics Flagship Project), włoskiego Ministerstwa Zdrowia (Young researchers Call 2011 GR-2011-02352026) oraz Fundacji Imagine Institute (Paryż, Francja).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| PBS, pH 7,4 | ThermoScientific | 10010031 | lub równoważny |
| Płodowa surowica bydlęca | ThermoScientific | 16000044 | lub równoważna |
| probówka 0,2 ml | ogólny dostawca | ||
| laboratoryjny 1,5 ml probówki | ogólny dostawca | ||
| QIAGEN QIAmp DNA mini Kit | QIAGEN | 51306 | lub równoważna |
| ligaza DNA T4 | New England BioLabs | M0202T | |
| T4 Ligaza DNA Bufor reakcyjny | New England BioLabs | M0202T | |
| Linker Plus Nitka oligonukleotyd | ogólny dostawca | laboratoryjny 5'-PO4-TAGTCCCTTAAGCGGAG-3' (Stopień oczyszczenia: SDS-PAGE) | |
| Linker Minus Strand oligonukleotyd | ogólny dostawca | 5'-GTAATACGACTCACTATAGGGCTCCGCTTAAGGGAC-3' (Stopień oczyszczenia: SDS-PAGE) | |
| Tru9I | Roche-Sigma-Aldrich | 11464825001 | |
| Bufor SuRE/Cut M | Roche-Sigma-Aldrich | 11417983001 | |
| PstI | Roche-Sigma-Aldrich | 10798991001 | |
| Bufor SuRE/Cut H | Roche-Sigma-Aldrich | 11417991001 | |
| Platynowa polimeraza DNA Taq o wysokiej wierności | Invitrogen | 11304011 | |
| 10 mM dNTP Mix | Invitrogen | 18427013 | lub równoważny |
| Woda klasy PCR | Ogólny dostawca | ||
| 96-dołkowy termocykler (z podgrzewaną pokrywą) | Ogólny dostawca | ||
| Łącznik Elementarz | Ogólny dostawca | laboratoryjny 5'-GTAATACGACTCACTATAGGGC-3' (Stopień oczyszczenia: klasa PCR) | |
| Zobacz materiał MLV-3' Ogólny | dostawca | 5'-GACTTGTGGTCTCTCTCGTTCCTTGG-3' (Stopień oczyszczenia: klasa PCR) | |
| Łącznik zagnieżdżony starter 454 | ogólny dostawca | 5'-GCCTTGCCAGCCCCCTCAG[AGGGCTCCGCTTAAGGGAC](Stopień oczyszczania: SDS-PAGE) | |
| MLV-3' Zagnieżdżony starter LTR 454 | ogólny dostawca | 5'-GCCTCCCTCGCGCCATCAGTAGC[GGTCTCCTCTGAGTGATTGACTACC](Stopień oczyszczania: SDS-PAGE) | |
| linker zagnieżdżony starter Illumina | ogólny dostawca | 5'-TCGTCGGCAGCGTCAGATGTGTATAAGAGACAGAG-[AGGGCTCCGCTTAAGGGAC](Stopień oczyszczania: SDS-PAGE) | |
| MLV-3' Zagnieżdżony starter LTR Ogólny | dostawca | 5'-GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTGTATAAGAGACAGAGAG-[GGTCTCCTCTGAGTGATTGACTACC](Stopień oczyszczania: SDS-PAGE) | |
| Roztwór octanu sodu (3M) pH 5.2 | ogólny dostawca | ||
| Etanol (bezwzględny) do biologii molekularnej | Sigma-Aldrich | E7023 | lub równoważny |
| Topo TA Zestaw do klonowania (z wektorem pCR2.1-TOPO) | Invitrogen | K4500-01 | |
| QIAquick Zestaw do ekstrakcji żelu | QIAGEN | 28704 | |
| Agaroza | Sigma-Aldrich | A9539 | lub równoważny |
| bromek etydyny | Sigma-Aldrich | E1510 | lub równoważny |
| 100 pz drabinka DNA | Invitrogen | 15628019 | lub równoważny |
| 6x Bufor ładujący | ThermoScientific | R0611 | lub równoważny |
| Spektrofotometr UV-Vis NanoDrop 2000 | ThermoScientific | ND-2000 | |
| Nextera XT Zestaw indeksów | Illumina | FC-131-1001 lub FC-131-1002 | |
| 2x KAPA HiFi Hot Start Ready Mix | KAPA Biosystems | KK2601 | |
| Stojak magnetyczny Dynal do probówek 2 ml | Invitrogen | 12321D | lub odpowiednik |
| Agencourt AMPure XP zestaw 60 ml | Beckman Coulter Genomics | A63881 | |
| Tris-HCl 10 mM, pH 8,5 | ogólny dostawca | ||
| System Agilent 2200 TapeStation | Agilent Technologies | G2964AA | lub równoważny |
| D1000 ScreenTape | Agilent Technologies | 5067-5582 | lub równoważny |
| D1000 Odczynniki | Agilent Technologies | 5067-5583 | lub równoważny |
| Zestaw kwantyfikacyjny biblioteki KAPA dla platform Illumina (ABI Prism) | KAPA Biosystems | KK4835 | |
| ABI Prism 7900HT Szybki system PCR w czasie rzeczywistym | Applied Biosystems | 4329003 | |
| NaOH 1,0 N, molekularny | laboratoriów | ||
| biologicznych HT1 (bufor hybrydyzacyjny) | Illumina | Dostarczany w zestawie | |
| MiSeq MiSeq Reagent Kit v3 (150 cykli) | Illumina | MS-102-3001 | |
| MiSeq System | Illumina | SY-410-1003 | |
| PhiX Control v3 | Illumina | FC-110-3001 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie