Um método de transferência Northern modificado para medir N 6 -methyladenosine (M 6) Um modificações em RNA é descrito. O actual método pode detectar modificações em diversos RNAs e controles sob vários modelos experimentais.
Artigo de método
Um método de transferência Northern modificado para medir N 6 -methyladenosine (M 6) Um modificações em RNA é descrito. O actual método pode detectar modificações em diversos RNAs e controles sob vários modelos experimentais.
N 6-metiladenosina (m6A) modificações de RNA são diversas e onipresentes entre os eucariotos. Eles ocorrem em mRNA, rRNA, tRNA e microRNA. Estudos recentes revelaram que essas modificações reversíveis de RNA afetam o splicing, tradução, degradação e localização do RNA. Múltiplos processos fisiológicos, como ritmos circadianos, pluripotência de células-tronco, fibrose, metabolismo de triglicerídeos e obesidade também são controlados por modificações m6A. Imunoprecipitação/sequenciamento, espectrometria de massa e northern blotting modificado são alguns dos métodos comumente empregados para medir modificações m6A. Aqui, apresentamos uma técnica de blotting nordestino para medir modificações de m6A. O protocolo atual fornece boa separação de tamanho de RNA, melhor acomodação e padronização para vários projetos experimentais e delineamento claro de modificações m6A em várias fontes de RNA. Embora as modificações m6A sejam conhecidas por terem um impacto crucial na fisiologia humana relacionada aos ritmos circadianos e à obesidade, seus papéis em outros estados (pato) fisiológicos não são claros. Portanto, as investigações sobre as modificações de m6A têm imensa possibilidade de fornecer informações importantes sobre a fisiologia molecular.
Modificações dinâmicas e reversíveis de RNA têm papéis importantes na homeostase do RNA. Quatro décadas atrás, as modificações de N 6-metiladenosina (m6A) foram encontradas em transcriptomas eucarióticos1. Eles têm diversas funções no RNA mensageiro (mRNA), RNA ribossômico (rRNA), RNA nucleolar pequeno, RNA de transferência e microRNA2. As modificações m6A do mRNA influenciam seu splicing3, tradução4, degradação5 e localização2. Além disso, eles afetam a biogênese do ribossomo e a função do microRNA6. A conservação evolutiva das modificações de RNA m6A é observada em bactérias unicelulares para humanos multicelulares7. A delimitação dos papéis das modificações m6A está atualmente sob extensa exploração. Espera-se que os esforços forneçam novos insights sobre o controle da transcrição. Estudos recentes revelam que outras modificações químicas do mRNA8 também desempenham papéis críticos no metabolismo do RNA.
Ritmos circadianos9, pluripotência de células-tronco10, metabolismo de triglicerídeos4, fibrose11, obesidade12 e depressão maior13 são alguns exemplos de processos em que as modificações m6A são conhecidas por controlar os resultados. Muitos transcritos de genes do relógio circadiano têm m6sítios A14. A modulação de m6A metilase ou desmetilase provoca alterações no período circadiano15. Mettl3, uma m6A transferase, é um regulador da pluripotência de células-tronco. Uma deficiência de Mettl3 leva à letalidade embrionária precoce e ao priming de linhagem aberrante no estágiopós-implantação 10. Uma deficiência de massa gorda associada à obesidade (FTO), uma m6A desmetilase, em adipócitos afeta a mobilização de ácidos graxos e o peso corporal por meio da regulação pós-transcricional de Angptl44. Esses estudos revelam que o m6A não apenas controla o processamento do mRNA, mas também desempenha papéis críticos no desenvolvimento embriológico e na fisiopatologia. A função das modificações m6A tem implicações para considerações terapêuticas no futuro.
Vários métodos estão disponíveis para medir modificações m6A do RNA16-18. Tradicionalmente, a cromatografia em camada delgada (TLC) e a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) são usadas para estudar a distribuição de m6A em vários RNAs19,20. A espectrometria de massa é uma ferramenta sensível para a detecção de modificações m6A no RNA. No entanto, o RNA precisa ser excisado por RNase em fragmentos curtos antes da análise por espectrometria de massa21. A imunoprecipitação e sequenciamento de metil-RNA (m6A-Seq)22 imunoprecipita RNAs fragmentados com anticorpos específicos m6A e realiza sequenciamento paralelo de RNA. Este método gera paisagens m6A em todo o transcriptoma. O mapeamento de alta resolução de m6A de reticulação e imunoprecipitação de resolução de nucleotídeos individuais (miCLIP) mapeia ainda mais as modificações de m6A em uma resolução de nucleotídeo único23. Ambos os métodos fornecem detalhes da modificação de m6A em todo o transcriptoma, com informações de genes específicos. No entanto, quantificações e padronizações em ambos os métodos são difíceis se os experimentos exigirem a comparação de várias condições. Além disso, fragmentações de RNA para m6A-Seq alteram a estrutura original do RNA, o que pode afetar os níveis nativos de m6A. Para detectar modificações globais de m6A do RNA e suas mudanças em diferentes condições experimentais, relatamos um método que emprega um protocolo de northern blotting modificado. Este método resolve o RNA por peso molecular, usando eletroforese em gel18. Este procedimento fornece melhor padronização e quantificações para experimentos que envolvem várias condições ou amostras. Ele também fornece informações específicas de modificação m6A para diferentes RNAs, seja rRNA, mRNA ou microRNA.
NOTA: O total RNA m 6 A nível inclui rRNA, mRNA, e outros pequenos RNAs. Desde RNA ribossomal tem abundantes m 6 modificações A, a medição da m 6 levels terá de considerar este fato.
Isolamento 1. RNA
2. eletroforese em gel e Transferência
NOTA: Os protocolos de preparação tampão são dadas na Tabela 1.
3. Detecção de N 6 -methyladenosine
Após 14 dias em fase circadiana luz-escuro normais, os ratinhos do tipo selvagem foram colocadas em escuridão constante. Os ARN de fígado foram amostrados a intervalos de 4 horas e estudaram com Northern blotting modificado. A metilação de ARNr, ARNm, e pequenos RNAs foram claramente detectadas (Figura 2). A comparação entre os diferentes tempos circadianos (CT) pode ser calculado com precisão com o padrão de rRNA 18S. Houve oscilação circadiana robusto de m 6 levels em rRNA, mRNA, e pequenos RNAs.
Para evitar a interferência oferecida por ARNr, RNAs poliadenilados pode ser purificado, tal como no passo 1.2.2. Após purificação, o rRNA pode ser largamente eliminada para permitir uma melhor visualização de outros ARN (Figura 3).

g> Figura 1: Montagem da unidade de transferência blot. A unidade de transferência capilar para blotting do ARN para a membrana é mostrado. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Ritmo circadiano dos m 6 levels em camundongos C57BL / 6J. Esta figura mostra a M 6 Um blot de ARN total a partir de fígados de ratinhos de tipo selvagem sacrificados no primeiro dia da fase de escuro-escuro após 14 dias de uma fase de luz-escuro normal em intervalos de 4 h. A quantificação foi feita usando o m 6 A diferença de densidade de imagem entre 18S e 28S rRNA. O M 6 Uma abundância foi normalizada para a banda de ARNr 18S a partir do gel de formaldeído na parte inferior.et = "_ blank"> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Os m 6 borrões com ou sem rRNA. M representativas 6-blots de ARN total e ARN poliadenilado a partir de fígados de ratinhos do tipo selvagem são mostradas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Tabela 1: Os tampões e soluções.
| 1 | tampão 10x MOPS (pH 7,0, proteger da luz) | |||||
| MOPS | 41.85 | g | 0,2 M | |||
| O acetato de sódio | 4.1 | g | 0,05 M | |||
| EDTA, sal dissódico | 3.7 | g | 0,01 M | |||
| água DEPC | ||||||
| Total | 1 | eu | ||||
| Agita-se à temperatura ambiente | ||||||
| 2 | tampão SSC 20x (pH 7,0) | |||||
| O cloreto de sódio | 175,3 | g | 3 M | |||
| citrato trissódico | 88,3 | g | 0,3 M | |||
| água DEPC | ||||||
| Total | 1 | eu | ||||
| Agita-se à temperatura ambiente, em seguida, autoclave | ||||||
| 3 | Acompanhando Dye | |||||
| tampão 10x MOPS | 500 | ul | 1x | |||
| Ficoll 400 | 0,75 | g | 15% | |||
| azul de bromofenol | 0,01 | g | 0,2% | |||
| xileno cianol | 0,01 | g | 0,2% | |||
| água DEPC | ||||||
| Total | 5 | mL | ||||
| Armazenar a -20 ° C | ||||||
| 4 | água DEPC | |||||
| Diluir proporção de 1: 1000 de DEPC em ddH2O | ||||||
| Agita-se durante a noite à temperatura ambiente, em seguida, autoclave | ||||||
| 5 | tampão de amostra (proteger da luz) | |||||
| tampão 10x MOPS | 200 | ul | ||||
| 37% de formaldeído | 270 | ul | ||||
| formamida | 660 | ul | ||||
| Armazenar a -20 ° C | ||||||
As modificações do RNA têm papéis importantes na função e fisiologia celular. A compreensão atual da regulação, função e homeostase dessas modificações ainda está sendo explorada e expandida8. Portanto, é necessário um método preciso e padrão-ouro para avaliar as modificações do RNA. O método de northern blotting modificado fornece quantificação precisa das modificações de RNA e delineamento claro das modificações em diversos RNAs. Embora o método exija pelo menos 3 dias, ele pode ser padronizado e pode ser usado em vários projetos experimentais. Além disso, com diferentes anticorpos, pode detectar diferentes modificações de RNA27.
É importante separar diferentes RNAs ao analisar as modificações do RNA. O RNA ribossômico compreende uma grande parte da quantidade total de RNA28,29. Os resultados da análise das modificações do RNA apenas no RNA total representarão principalmente as alterações do rRNA. A metilação e outras modificações do rRNA podem potencialmente mascarar as mudanças em outros RNAs. Com o procedimento de separação em gel, as modificações de mRNA e outros pequenos RNAs podem ser analisadas com mais precisão.
O mapeamento de todo o transcriptoma com imunoprecipitação e sequenciamento m6A fornece informações detalhadas sobre a modificação de cada tipo de RNA22. Ele fornece informações sobre os RNAs específicos e uma resolução de cerca de 80-120 pb. Embora m6A-Seq possa comparar as modificações entre diferentes condições experimentais, a seleção de padrões e controles adequados para tais experimentos é difícil18. A imunoprecipitação é difícil de reproduzir, muitas vezes dando variações significativas entre as repetições. Além disso, m6A-Seq requer a fragmentação de amostras de RNA antes da imunoprecipitação e sequenciamento30. O processo de fragmentação poderia potencialmente induzir influências indevidas nas modificações originais do RNA. Se o experimento não precisar de informações do gene específico, mas exigir condições diferentes para comparação, o método atual fornece melhor visualização e controle para diversas configurações experimentais.
A modificação do RNA é um passo importante na regulação do controle transcricional31. No entanto, a homeostase e os mecanismos regulatórios de várias modificações de RNA sob diversos domínios fisiológicos ainda não estão claros. Usando o presente método modificado de northern blotting, diferentes modificações de RNA podem ser quantificadas e comparadas. Além disso, as mudanças e regulações das modificações de RNA podem ser investigadas com mais detalhes. No futuro, também pode ser possível combinar os dados experimentais dos protocolos clássicos de northern blotting e northern blotting modificados, fornecendo maiores insights sobre a biologia do RNA.
O fator mais importante que determina o sucesso do protocolo de northern blotting modificado é a integridade da amostra de RNA. RNAs com alguma quantidade de degradação podem produzir bons resultados clássicos de northern blotting, mas isso pode ter um impacto significativo nos resultados modificados de northern blotting. As modificações do RNA em diferentes tecidos ou linhagens celulares também podem variar significativamente. É importante testar as cargas de amostra de RNA adequadas para diferentes tecidos antes de realizar os experimentos finais.
Como os procedimentos de blotting têm sido tradicionalmente nomeados em homenagem ao Dr. Southern e diferentes direções geográficas, propomos o nome blotting "nordestino" para a técnica atual.
Os autores não têm nada para revelar.
C.Y.W. recebeu apoio do National Health Research Institute (NHRI-EX101-9925SC), do National Science Council (101-2314-B-182-100-MY3, 101-2314-B-182A-009) e do Chang Gung Memorial Hospital (CMRPG3B1643, CMRPG3D1002, CMRPG3D0581, CMRPG380091 e CMRPG3C1763).
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Solução RNaseZap | Ambion | AM9782 | Protocolo 1.1 |
| Solução de reagente TRI | Ambion | AM9738 | Protocolo 1.2.1.1 |
| 1-Bromo-3-cloropropano (BCP) | Sigma | B9673 | Protocolo 1.2.1.3 |
| Etanol | JTbaker | 8006 | Protocolo 1.2.1.3 |
| Isopropanol | Sigma | I9516 | Protocolo 1.2.1.3 |
| GenElute mRNA Miniprep Kit | Sigma | MRN70 | Protocolo 1.2.2.1 |
| Glicogênio | Ambion | AM9510 | Protocolo 1.2.2.2 |
| Acetato de sódio | Fluka | 71183 | Protocolo 1.2.2.2 |
| Água livre de nuclease | Ambion | AM9930 | Protocolo 1.2.2.6 |
| DEPC | Sigma | D5758 | Protocolo 2.1.1 |
| Agarose | JT Baker | A426 | Protocolo 2.1.2 |
| MOPS | Sigma | M1254 | Protocolo 2.1.3 |
| Solução de formaldeído a 37% | Sigma | F8775 | Protocolo 2.1.3 |
| EDTA, Sal Dissódico | JT Baker | 8993 | Protocolo 2.1.3 10x MOPS tampão |
| formamida | Sigma | F7503 | Protocolo 2.2.1 |
| RNA Millennium Marker | Ambion AM7150 | Protocolo 2.2.2 | |
| Brometo de Etídio | Amresco | X328 | Protocolo 2.2.5 |
| Ficoll PM400 | GE Healthcare | 17-0300-10 | Protocolo 2.2.5 corante de rastreamento |
| Azul de bromofenol Sigma | 114391 | Protocolo 2.2.5 corante de rastreamento | |
| Xileno Cyanol FF | Sigma | X4126 | Protocolo 2.2.5 corante de rastreamento |
| Cloreto de sódio di-hidratado | JT Baker | 3624 | Protocolo 2.4.2 20x SSC tampão |
| Citrato trissódico | Sigma | S1804 | Protocolo 2.4.2 20x SSC tampão Hybond |
| Papel mata-borrão | GE Healthcare | RPN6101M | Protocolo 2.4.4 |
| GE Hybond-N+ membrana | GE Healthcare RPN303B | Protocolo 2.4.6 | |
| Stratalinker UV Crosslinker 2400 | Protocolo 400075 Stratagene | 3.1.2 | |
| Coletor de gel 1500 | Tecnologia ANT | Gel Catcher 1500 | Protocolo 3.1.5 |
| Anti-m6A (N6-metiladenosina) | Sistemas sinápticos | 202003 | Protocolo 3.2.3 |
| Amersham ECL Anti-Rabbit IgG, HRP-linkd inteiro Ab | GE Healthcare | NA934 | Protocolo 3.2.5 |
| Sistema ChemiDoc MP | BIO-RAD | 1708280 | 3.2.8 |
Solicitar permissão para reutilizar o texto ou as figuras deste artigo JoVE
Solicitar permissão