Общая цель этого метода заключается в выявлении и точно карту микроРНК (микроРНК) цели в высокой пропускной. МикроРНК эндогенные некодирующие РНК ~ 22 нуклеотидов в длину. После транскрипции и обработки, зрелые микроРНК включены в белковый комплекс называется РНК индуцированного глушителей комплекса (RISC). Каждый микроРНК направляет RISC целевых элементов, расположенных в основном в регионах 3'untranslated (3'UTRs) в матричных РНК (мРНК), в результате чего либо репрессий перевода или мРНК расщепления 1. Мирна признать целевые сайты, основанные на стандартной Уотсона-Крика и G: U раскачиваться спаривание оснований, и вырождаются в природе, содержащий несколько ошибочно спаренных пар оснований и выпучил регионы. Многие микроРНК широко сохраняется от растений до человека 2,3, где они играют широкий спектр биологических функций. В многоклеточных микроРНК могут влиять несколько биологических процессов, включая судьбы клеток решениями 4, сроков развития 5 И часто демонстрируют тканеспецифические паттерны экспрессии 6,7. Мирна неправильная экспрессия может также привести к аномальным регуляции генов, которые могут иметь существенное влияние на поведение клеток, основанной исключительно на функции генов-мишеней. Таким образом, микроРНК связаны с широким спектром заболеваний, в том числе нейродегенеративных 8,9, диабета и рака 10 11. Биоинформационный и мокрого стендовые подходы позволяют предположить, что каждая микроРНК могут быть способны ориентации от сотен до тысяч различных мРНК 12-14, что указывает на высокую пропускную способность или геномные широкие подходы для зонда этот большой круг потенциальных взаимодействий.
Определение целевых генов критическим компонентом механистически определяющей функции микроРНК, и сделать так, исследователи должны быть в состоянии выявить цели на больших масштабах. Несколько подходов были разработаны для выявления микроРНК целей, в том числе по биоинформатике алгоритмов прогнозирования, высокой пропускной последовательностицелевых мРНК, и журналистом анализов. Каждый из этих подходов имеет присущие сильные и слабые стороны. Учитывая, что микроРНК нацеливание ориентируется на специфичность последовательности, в первую очередь из нуклеотидов 2-6 миРНК (называемый запальной зоне), несколько алгоритмов были разработаны, чтобы предсказать целевые микроРНК во всем геноме многих организмов. Эти алгоритмы обучаются с помощью наблюдаемых спаривание оснований мотивы проверенных целей микроРНК, и часто используют такие параметры, как строгий семян спаривания, сохранения сайте, и / или термодинамической стабильности 15. В то время как эти фильтры результаты большого количества предполагаемых целей с достаточной комплементарности к только высоких целей доверия, они могут исключить видовой и неканонические микроРНК целевых сайтов, которые последние данные свидетельствуют о широко распространены 16-24. Кроме того, эти прогнозы не учитывают механизмы процессинга мРНК, которые исключают микроРНК целевых сайтов, таких как альтернативного полиаденилирования25, 26 редактирование РНК, РНК метилирование 27 и кооперативное связывание. Таким образом, высокие ложные положительные и ложные отрицательные темпы были зарегистрированы в течение многих алгоритмов 22,24,28. В то время как эти алгоритмы полезны для выявления возможных микроРНК целей для последующей экспериментальной проверки, эти высокие коэффициенты ошибок ограничить эффективность биоинформатики подходов к систематической микроРНК обнаружения цели.
Систематически исследовать взаимодействие между данной микроРНК и потенциально целевых 3'UTRs мы разработали высокой пропускной анализа под названием Люминесцентные Идентификация функциональных элементов в 3'UTRs (3'LIFE) 24. Этот анализ мер прямого взаимодействия и репрессии трансляции испытательного 3'UTR запросом микроРНК с использованием двойной системы люциферазы репортер. В этой системе, 3'-UTR из интересующего гена клонируют на выходе из люциферазы светлячка (fluc) репортера рамке считывания. Репортер минусыtruct котрансфицирована с запросом микроРНК в клетках HEK293T. МикроРНК нацеливание определяется путем измерения относительного изменения между испытательной fluc :: 3'UTR репортера и второй неспецифической репортера люциферазы Renilla. Важно отметить, что люциферазы анализы обнаружить функциональные взаимодействия микроРНК / мРНК, которые влияют на поступательное выход репортера. Это главное преимущество по сравнению с традиционными методами для обнаружения регулирования микроРНК, например, RT-КПЦР и западных пятна, что это обходит различия в деградации мРНК и репрессии трансляции, а также изменения в белковых изобилии независимого регулирования, основанного 3'UTR.
Люциферазы анализы широко используются для проверки прямых целей микроРНК из-за их относительной простоты и чувствительности, но их использование в экранах с высокой пропускной способностью ограничено высоких затрат, связанных с расходными реагентами, отсутствие 3'UTR библиотек из общедоступных источников, и отсутствие стандартизированных люциферазы протocols, что приводит к трудностям в сравнении функциональную репрессии по нескольким наборам данных. Для облегчения использования 3'LIFE анализа, мы делали акцент на упрощение экспериментального проектирования, использования некоммерческих трансфекции 24 и люциферазных реагентов 29, создавая 3'UTR библиотеку, которая регулярно обновляется и расширяется, и доступна через хранилище общественной плазмиды 30.
Масштабируемость 3'LIFE анализа позволяет скрининг большого 3'UTR библиотеки для нацеливания на заданное миРНК без смещения в направлении экрана bioinformatically идентифицированных генов. В дополнение к тестированию канонические и предсказанные взаимодействия, это системный подход позволяет выявить новых целей приводом с помощью неканонических и / или видов-специфических взаимодействий. Важно отметить, что эффект микроРНК ориентации на производство белка, как правило, понимается привести к скромной репрессии трансляции 15,31 </ SUP>, предполагая, что основная роль регулирования микроРНК является точной настройки выходного белка, защиты от аберрантных уровней экспрессии генов, а также обеспечить надежность на мобильные конкретные программы 32,33. Чувствительность анализа люциферазы в сочетании с изначально большим числом отрицательных взаимодействий микроРНК / мРНК в экране 3'LIFE позволяет обнаруживать тонких эффектов микроРНК ориентации на большом количестве генов, и идентификацию множества компонентов генных сетей, которые регулируются данной микроРНК 24.
Здесь мы опишем протокол 3'LIFE, и продемонстрировать это технико-экономическое путем скрининга два хорошо охарактеризованные микроРНК Мир-10b, и пусть-7c против панели 275 человека 3'UTRs (рисунок 1).