1. Isolar RNA total
- Adicionar 1 ml Trizol para as células / tecidos, e homogeneizar com agulha 18-22 gaze se necessário.
- Adicionar 200 mL de clorofórmio, e girar a 14.000 rpm por 30 minutos a 4 ° C.
- Retire camada aquosa superior, adicione 0,5 mL de acrilamida linear, em seguida, adicione 500 mL de isopropanol. Deixe descansar em temperatura ambiente por 20 minutos.
- Giram a 14.000 rpm a 4 ° C, lavar pellet com etanol 70%, e vácuo seco.
- Ressuspender em 1 mL de água nuclease livre e transferir para tubo de 200 mL PCR.
2. Prepare dupla fita de cDNA
- Ao acima de 1 RNA mL adicionar 1 ml de 100 M oligo-dT-T7 cartilha transcrição reversa (5'-GGCCAGTGAATTGTAATACGACTCACTATAGGGAGGCGGTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT -3 '), o calor a 70 ° C (bloco de calor) por 5 min, e encaixe legal no gelo.
- Adicione 1 mL tampão FS 5x, 0,5 mL DTT, 0,5 mL mix dNTP e 0,5 mL RnaseOUT (de SuperScript II kit).
- Calor a 42° C na máquina de PCR por 1 minuto, em seguida, adicionar 0,5 mL Sobrescrito transcriptase reversa II. Incubar por 1 hora a 42 ° C.
- Calor a 70 ° C por 10 minutos, arrefecer a 4 ° C.
- No gelo, adicione o seguinte para a reação acima:
- Água livre de nuclease - 22,75 mL
- 5X tampão vertente Segundo - 7,5 mL
- dNTP mix - 0,75 mL
- E. coli DNA Ligase - 0,25 mL
- E. coli DNA polimerase - 1 ml
- RnaseH - 0,25 mL
Incubar por 2 horas a 16 º C, em seguida, adicionar 1 mL T4 DNA polimerase, e incubar por mais 10 minutos a 16 ° C.
- Transferência para 1,5 tubo eppendorf ml, e adicionar 80 mL de água.
- Adicionar 0,5 mL de acrilamida linear.
- Adicionar 72 mL 3 M e 480 mL NH4OAc de etanol a 100% frio. Precipitar para 1 hr a -20 ° C.
- Giram a 14.000 rpm a 4 ° C por 30 minutos, lave com 1 mL de etanol a 70%, centrifugar a 14.000 rpm por 2minutos, a vácuo e seco por aproximadamente 10 minutos.
3. Amplificar poli-A do mRNA por transcrição in vitro
- Ressuspender acima cDNA em 3,5 mL de água livre de nuclease.
- Ao acima, adicionar 1 ml cada um dos dNTPs (4 mL total), 1 ml de tampão de reação 10X e 1 ml de polimerase T7, e 0,5 mL de RnaseOUT de kit Megascript.
- Incubar a 37 ° C na máquina de PCR durante a noite.
- Pronto para o próximo passo. Podem ser armazenadas a -80 ° C.
4. Fragmentação do amplificada poli-A do mRNA
- Adicionar 26 mL de água a reação acima e 4 mL de reagente fragmentação 10x.
- Calor na máquina de PCR em 70 ° C por exatamente sete minutos.
- Adicionar 5 mL de tampão parar de fragmentação, coloque amostra no gelo.
5. RNA limpar
- Para a reação acima, adicionar 60 mL de água e 350 uL de tampão RLT de kit MinElute Rneasy, e misture por pipetagem.
- Adicionar 250 mL de etanol, a mistura por pipetagem e uma pipeta na coluna spin.
- Giram a 8000 rcf durante 20 segundos.
- Lavar uma vez com RPE, spin por 20 segundos, lave segunda vez com EtOH 80%, spin por 2 minutos, e coluna seca com 5 minutos de rotação.
- Eluir RNA em 10 ml de água livre de nuclease.
6. síntese de cDNA
Síntese primeira vertente para a biblioteca ler single:
- Em um tubo de PCR, adicione o seguinte:
- Fragmentado Poly-A mRNA - 10 ml
- NotI Primer nonamer Random - 1 ml
Incubar a 70 ° C por 5 minutos em termociclador e frio rápido no gelo. NotI Primer Nonamer (-3 5'-TGAATTCGCGGCCGCTCAAGCAGAAGACGGCATACGAGCTCTTCCGATCT NNNNNNNNN '). A 5 'seqüência proximal é o sítio de restrição NotI enquanto a próxima seqüência até que a região aleatória é o complemento reverso da Illumina B do adaptador seqüência de Chip-Seq kit.
Ao acima, adicione o seguinte sobre o gelo (de SuperScript III kit):
- ML tampão 5X primeira vertente -4
- TDT - 2 l
- dNTP mistura * - 1,5 mL
Colocar em termociclador por 2 minutos a 42 ° C, adicione 1 ml de SuperScript transcriptase reversa III, e incubar a 42 ° C por 1h.
* Em vez de dCTP, 5-metil dCTP foi utilizado na mistura dNTP.
Síntese primeira vertente para a biblioteca final emparelhados:
- Em um tubo de PCR, adicione o seguinte:
- Fragmentado Poly-A mRNA - 10 ml
- Cartilha hexâmero aleatória - 1 ml
Incubar a 65 ° C por 5 minutos em termociclador e frio rápido no gelo.
- Ao acima, adicione o seguinte sobre o gelo (de SuperScript firststrand III kit):
- Tampão 5X primeira vertente - 4 mL
- TDT - 2 l
- dNTPs (dekit) - 1,5 mL
Colocar em termociclador por 1 min a 45 ° C, adicione 1 ml de SuperScript transcriptase reversa III, e incubar a 45 ° C por 1 hora.
Síntese segunda vertente (para ambas as bibliotecas):
- Ao acima, adicione o seguinte sobre o gelo (de SuperScript kit II):
- Água (RNase free) - 91 mL
- Tampão 5X Segundo Strand - 30 mL
- dNTPs (de kit) - 3 mL
- E. coli DNA Ligase - 1 ml
- E. coli DNA polimerase - 4 mL
- E. coli RNase H - 1 ml
Misture por inversão do tubo, dá um giro de curto e incubar a 16 ° C por 2 horas.
7. Purify cDNA
- Purify amostra cDNA com colunas Zymo, eluir em 40 mL de água para leitura individuais e 30 l de água para a biblioteca final emparelhados.
8. Reparo final
Para a biblioteca ler single:
- Para a 40 mL acima de cDNA, acrescentar:
- Tampão ligase T4 DNA com 10mM ATP - 5 mL
- dNTP mix - 2 l
- DNA polimerase T4 - 1 ml
- Klenow enzima (diluído 1:5 com água para 1U / mL) - 1 ml
- PNK T4 - 1 ml
Incubar no termociclador por 30 minutos a 20 ° C.
Para a biblioteca final emparelhados:
(Use Illumina emparelhado final amostra kit prep)
- À 30 mL acima cDNA, acrescentar:
- RNase água DNase livre - 45 mL
- Tampão ligase T4 DNA com 10mM ATP - 10 ml
- 10mM mix dNTP - 4 mL
- DNA polimerase T4 - 5 mL
- Klenow enzima - 1 ml
- PNK T4 - 5 mL
Incubar no termociclador por 30 minutos a 20 ° C.
9. limpeza cDNA
- C lean up cDNA colunas usando Zymo. Eluir em 34 mL de EB para leitura individuais e 32 mL de EB para a biblioteca final emparelhados.
10. Adicionar 'A' bases para acabar com a 3 'dos fragmentos de DNA
Para a biblioteca ler single:
- Prepare a mistura de reacção seguinte:
- Amostra de DNA - 34 mL
- Klenow buffer - 5 mL
- dATP - 10 ml
- Klenow exo - 1 ml
Incubar por 30 minutos a 37 ° C.
Para a biblioteca final emparelhados:
- Prepare a mistura de reacção seguinte:
- Amostra de DNA - 32 mL
- Klenow buffer - 5 mL
- dATP - 10 ml
- Klenow exo - 3 mL
Incubar por 30 minutos a 37 ° C.
11. limpeza cDNA
- Limpar cDNA colunas zymo usando. Eluir em 10 ml de EB.
12. Ligadura adaptador
jove_step "> Para ler única biblioteca:
(Use Illumina Chip-Seq amostra prep kit)
- Prepare a mistura de reacção seguinte:
- Amostra de DNA - 10 ml
- Adaptador Oligo Mix - 1 ml
- 2X DNA Ligase mL-Buffer -15
- DNA ligase - 4 mL
Incubar por 15 minutos em temperatura ambiente. Adaptadores devem ser descongeladas em gelo e 01:20 diluída.
Para a biblioteca final emparelhados:
(Use Illumina emparelhado final amostra kit prep)
- Prepare a mistura de reacção seguinte:
- Amostra de DNA - 10 ml
- PE Adapter Mix Oligo - 10 ml
- 2X tampão de DNA Ligase - 25 mL
- DNA ligase - 5 mL
Incubar por 15 minutos a 20 ° C. Adaptadores devem ser descongeladas em gelo e 01:20 diluída.
13. Reação ligadura limpar
- Limpar a reação utilizando ligadura zycolunas mo. Eluir em 44 mL de água para a biblioteca ler único e 6 mL de EB seguido por outro de eluição em 5 mL de EB para a biblioteca final emparelhados.
Realizar uma digestão NotI, SOMENTE para a biblioteca ler única
- cDNA - 44 mL
- NEB tampão 3-5 mL
- BSA - 0,5 mL
- NotI - 1 ml
Incubar por 2 horas durante a noite a 37 ° C, ea reação purificar utilizando coluna zymo. Eluir com 6 mL de tampão EB seguido por um segundo eluição com 5 mL de EB.
14. Purificação tamanho da seleção / Gel
Execute o seguinte usando a 2% Sybr Seguro E-Gel da Invitrogen.
- Executar Programa 0-PreRun 2 minutos.
- Carga 1kb plus escada da Invitrogen 01:04 diluída, e carregar 10 ml.
- Carregar todos amostra de DNA, e encher pistas vazio com 10 ml de água.
- Executar Programa 1-Egel 2% Run 28 minutos.
- Selecione o tamanho 200-300 bp gel slice com uma lâmina de barbear fresco.
15. Eluir o DNA de fatia gel
- Pesar fatia gel, e adicionar 3 volumes de tampão QG para 1 volume de gel (use kit Extraction Gel de Qiagen)
- Incubar a 50 ° C por 10 minutos ou até que fatia gel se dissolve.
- Adicionar um volume de ispropanol, e misturar por inversão ou pipetagem.
- Adicionar a girar coluna, por 1 minuto em velocidade máxima, e descartar por escoamento.
- Adicionar 500 mL de tampão QG para a coluna, spin por 1 minuto em velocidade máxima, e descartar fluir.
- Adicionar 750 mL de tampão PE à coluna, spin por 1 minuto em velocidade máxima, e descartar fluir.
- Centrifugar por 1 minuto em velocidade máxima.
- Eluir em 36 mL de EB para leitura individuais e 23 mL para a biblioteca EB final emparelhados.
16. PCR
Para a biblioteca ler single:
(Use Illumina Chip-Seq amostra prep kit)
- Prepare o following mistura de reacção da PCR:
- DNA - 36 mL
- Phusion tampão 5X - 10 ml
- dNTP mix - 1,5 mL
- PCR primário 1,1-1 mL
- PCR primário 2,1-1 mL
- Polimerase Phusion - 0,5 mL
Use o seguinte protocolo de PCR:
- 30 segundos a 98 ° C
- 10 ciclos de:
- 10 segundos a 98 ° C
- 30 segundos a 65 ° C
- 30 segundos a 72 ° C
- 5 minutos a 72 ° C
- Segure a 4 ° C
* A primeira vez que o kit é usado, diluir PCR primers 1:2 com tampão EB.
Para a biblioteca final emparelhados:
(Use Illumina emparelhado final amostra kit prep)
- Prepare a reação de PCR seguinte:
- DNA - 23 mL
- Polimerase DNA Phusion - 25 mL
- PCR primário PE 1,1-1 mL
- PCR primário PE 2.1 -1 ml
Amplificar usando o seguinte protocolo de PCR:
- 30 segundos a 98 ° C
- 10 ciclos de:
- 10 segundos a 98 ° C
- 30 segundos a 65 ° C
- 30 segundos a 72 ° C
- 5 minutos a 72 ° C
- Segure a 4 ° C
* A primeira vez que o kit é usado, diluir PCR primers 1:2 com tampão EB.
17. Biblioteca de limpar
- Limpar biblioteca usando colunas zymo. Eluir em 12 mL de EB
18. Quantificar biblioteca
- Biblioteca quantificar usando Qubit. Ele está pronto para o seqüenciamento. Use primers de seqüenciamento de Illumina kit geração leu único cluster V4 ou superior para biblioteca de leitura simples e Illumina emparelhado final kit geração de clusters V4 ou superior para biblioteca final emparelhados.
19. A análise dos dados
Bowtie 6 foi usado para map lê para o conjunto de genes RefSeq (NCBI Construir 36.1). O fim único lê (30 nucleotídeos) e lê o final par (42 nucleotídeos) foram mapeadas, permitindo até 10 partidas para o conjunto de genes, e permitindo até dois desencontros por ler. Transcrições por milhão (TPM) valores foram obtidos para medir a expressão gênica usando RSEM 7 (RNA-Seq por Expectation-Maximization).
20. Resultados representativos: Fizemos T7LA bibliotecas para tanto o fim único de leitura e emparelhado vai de 1 mg, 100 mg, 10 mg, 1 mg e 100 pg começando RNA total (Figura 1). Para avaliação do nosso protocolo, fizemos única leitura e bibliotecas emparelhado fim sem amplificação T7 RNA a partir de 10 mg RNA totais Essas bibliotecas de controle, denominado "MinAmp", têm amplificação mínimo. A amplificação só eles sofrem são os 10 ciclos de PCR perto do final do protocolo para ligadura dos adaptadores Illumina seqüenciamento, um passo comum a todas as bibliotecas. Todos usados RNA foram isoladas de H14células tronco embrionárias humanas 8.
Primeiro, avaliamos o número de genes identificados por várias bibliotecas (Tabela 1 e Tabela Complementar 1). Para ambas as bibliotecas único fim ler e emparelhado, a 10 bibliotecas ng T7LA identificados quase o mesmo número de genes como as bibliotecas MinAmp 10 mg, com uma TPM de 10 ou mais. No caso das bibliotecas única leitura, a 10 ng T7LA biblioteca identificados em 100% dos 8.500 genes identificados pela biblioteca mcg 10 sem amplificação. Para bibliotecas final emparelhados, a 10 ng T7LA biblioteca identificou 86% dos genes identificados pela biblioteca mcg 10 sem amplificação (7.961 de 9267 genes). Bibliotecas feita a partir de menos de 10 ng não foram capazes de identificar como muitos genes. Por exemplo, no protocolo de leitura única, a uma biblioteca ng identificado apenas ~ 50% dos genes identificados pela biblioteca MinAmp 10 mg, levando-nos para limitar a menor quantidade de RNA total para uso com o protocolo T7LA a 10 ng. Além disso, o mapeamento de um gene housekeeping, GAPDH (Figura 2) mostra que todas as bibliotecas T7LA feitas com, pelo menos, 10ng de RNA a partir identificados todos os exons, incluindo os 5 extrema "exon. Comparação dos 10 ng T7LA única bibliotecas final ler e emparelhado com as bibliotecas MinAmp mostra um alto grau de similaridade (correlação de Spearman, R = 0,90 e 0,95, respectivamente, Figuras 3a e b). Também comparamos as duas bibliotecas único fim ler e emparelhado feita a partir de 10 ng de RNA total e eles tiveram um coeficiente de correlação muito alta (R = 0,92), demonstrando que ambos os tipos de bibliotecas feitas usando o protocolo T7LA produzir uma assinatura expressão muito semelhante gene ( Figura 3c.). Assim, o método T7LA é capaz de produzir bibliotecas de sequenciamento que são tão confiáveis e abrangentes como as bibliotecas MinAmp, mas a partir de 1000 vezes menos material de partida.

Figura 1 Esquema de final par e protocolo de preparação única leitura da biblioteca.
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Figura 2 Uma imagem browser genoma de um gene housekeeping, GAPDH, para todas as bibliotecas único fim ler e emparelhados. A barra de escala à esquerda para as bibliotecas única leitura indica 350 Total de leituras. A barra de escala no centro para as bibliotecas final emparelhado indica 5000 Total de leituras. O eixo horizontal representa a seqüência do genoma de GAPDH.

Figura 3 Correlação de expressões de genes entre as várias bibliotecas (Spearman):. A. Entre única leia 10 ng T7LA e 10 mg biblioteca MinAmp mostra que ambas as bibliotecas têm um padrão de expressão de genes muito semelhantes (R = 0,90) B. Entre o final emparelhado 10 ng T7LA e 10 mg biblioteca MinAmp demonstra sua semelhança de perfis de expressão gênica (R = 0,95). C. Correlação de gene excompressões entre 10 ng final emparelhados e 10 ng única bibliotecas ler mostram um alto grau de semelhança entre estas bibliotecas preparadas pelo método T7LA (R = 0,92).

Figura 4 Identificação de genes5 células-tronco embrionárias humanas específicas de todas as bibliotecas único fim ler e emparelhados.
| Biblioteca | Tipo ° | Clusters primas | Clusters% passando filtro | Alinhando% no genoma | Taxa de erro% | Genes identificados |
| MinAmp 10ug | Leitura única | 225.602 + / - 4952 | 65,48 + / - 2,58 | 47,61 + / - 0,53 | 0,62 + / - 0,06 | 8500 |
| 1UG T7LA | Leitura única | 144.818 + / - 6513 | 82,21 + / - 6,45 | 48,09 + / - 0,27 | 0,42 + / - 0,03 | 8757 |
| 100ng T7LA | Leitura única | 27.385 + / - 1818 | 81,33 + / - 11,75 | 44,46 + / - 4,53 | 0,49 + / - 0,10 | 8709 |
| 10ng T7LA | Leitura única | 11.184 + / - 985 | 60,70 + / - 3,70 | 14,96 + / - 1,15 | 0,99 + / - 0,30 | 8589 |
| 1ng T7LA | Leitura única | 12.695 + / - 1365 | 53,27 + / - 16,76 | 4,08 + / - 0,79 | 2,25 + / - 1,56 | 4720 |
| 100PG T7LA | Leitura única | 10.390 + / - 1398 | 72,99 + / - 2,90 | 1,48 + / - 0,20 | 1,51 + / - 0,39 | 1121 |
|
| MinAmp 10ug | R1 End emparelhado | 95.786 + / - 12937 | 90,77 + / - 2,79 | 58,50 + / - 0,95 | 0,94 + / - 0,38 | 9267 |
| R2 End emparelhado | 95.786 + / - 12937 | 90,77 + / - 2,79 | 58,13 + / - 1,13 | 0,99 + / - 0,37 | |
| 1UG T7LA | R1 End emparelhado | 297.669 + / - 10196 | 91,35 + / - 0,36 | 46,89 + / - 0,14 | 0,47 + / - 0,01 | 7334 |
| R2 End emparelhado | 297.669 + / - 10196 | 91,35 + / - 0,36 | 45,52 + / - 0,12 | 0,51 + / - 0,01 | |
| 100ng T7LA | R1 End emparelhado | 205.602 + / - 9932 | 90,53 + / - 0,76 | 63,44 + / - 1,00 | 0,48 + / - 0,02 | 8011 |
| R2 End emparelhado | 205.602 + / - 9932 | 90,53 + / - 0,76 | 61,80 + / - 8,09 | 0,60+ / - 0,36 | |
| 10ng T7LA | R1 End emparelhado | 214.622 + / - 11155 | 89,98 + / - 1,13 | 56,32 + / - 1,94 | 0,80 + / - 0,26 | 7961 |
| R2 End emparelhado | 214.622 + / - 11155 | 89,98 + / - 1,13 | 46,41 + / - 18,39 | 2,48 + / - 2,68 | ; |
| 1ng T7LA | R1 End emparelhado | 144.951 + / - 19841 | 90,54 + / - 1,19 | 3,91 + / - 0,16 | 8,71 + / - 0,86 | 8124 |
| R2 End emparelhado | 144.951 + / - 19841 | 90,54 + / - 1,19 | 3,27 + / - 1,21 | 9,11 + / - 3,52 | |
| 100PG T7LA | R1 End emparelhado | 187.600 + / - 11759 | 89,52 + / - 1,11 | 1,78 + / - 0,05 | 13,42 + / - 0,50 | 6623 |
| 187.600 + / - 11759 | 89,52 + / - 1,11 | 1,99 + / - 0,23 | 15,29 + / - 0,96 | |
R2 End emparelhado
° R1 e R2 são frente e verso, sequências de uma tag
* ≥ 10 TPM
Tabela Informações 1. Sobre os números de cluster, genes identificados, a taxa de erro, o alinhamento por cento da única bibliotecas final ler e emparelhados.
Tabela Suplementar 1. Lista de todos os genes e seus valores de TPM para todas as amostras, leia única e emparelhado fim.