Модифицированный северный блоттинг метод измерения N 6 -methyladenosine (м 6 а) изменения в РНК описана. Текущий метод может обнаружить изменения в различных РНК и элементов управления в различных экспериментальных конструкций.
Методическая статья
Модифицированный северный блоттинг метод измерения N 6 -methyladenosine (м 6 а) изменения в РНК описана. Текущий метод может обнаружить изменения в различных РНК и элементов управления в различных экспериментальных конструкций.
N 6-Methyladenosine (m6A) разнообразны и повсеместно распространены среди эукариот. Они встречаются в мРНК, рРНК, тРНК и микроРНК. Недавние исследования показали, что эти обратимые модификации РНК влияют на сплайсинг, трансляцию, деградацию и локализацию РНК. Многочисленные физиологические процессы, такие как циркадные ритмы, плюрипотентность стволовых клеток, фиброз, метаболизм триглицеридов и ожирение, также контролируются модификациямиm6A. Иммунопреципитация/секвенирование, масс-спектрометрия и модифицированный северный блоттинг являются одними из методов, обычно используемых для измерения модификацийm6A. В данной работе мы представляем метод северо-восточного блоттинга для измерения модификаций m6A. Текущий протокол обеспечивает хорошее разделение размеров РНК, лучшую аккомодацию и стандартизацию для различных экспериментальных дизайнов, а также четкое разграничение модификацийm6A в различных источниках РНК. В то время как известно, что модификации m6A оказывают решающее влияние на физиологию человека, связанную с циркадными ритмами и ожирением, их роль в других (пато)физиологических состояниях неясна. Таким образом, исследования модификацийm6A имеют огромные возможности для получения ключевых сведений о молекулярной физиологии.
Динамические и обратимые модификации РНК играют важную роль в гомеостазе РНК. Четыре десятилетия назад было обнаружено, что модификацииN-6-метиладенозина (m 6 A) в изобилии присутствуют в эукариотических транскриптомах 1. Они выполняют различные функции в матричной РНК (мРНК), рибосомной РНК (рРНК), малых ядрышковых РНК, транспортной РНК и микроРНК2. Модификации мРНК m6A влияют на их сплайсинг3, трансляцию4, деградацию5 и локализацию2. Кроме того, они влияют на биогенез рибосом и функцию микроРНК6. Эволюционная консервация модификаций РНК m6A отмечена у одноклеточных бактерий до многоклеточного человека7. Разграничение ролей модификаций m6A в настоящее время находится в стадии обширной проработки. Ожидается, что эти усилия позволят получить новое представление о контроле транскрипции. Недавние исследования показывают, что другие химические модификации мРНК8 также играют важную роль в метаболизме РНК.
Циркадные ритмы9, плюрипотентность стволовых клеток10, метаболизм триглицеридов4, фиброз11, ожирение12 и большая депрессия13 - вот несколько примеров процессов, в которых, как известно, модификации m6A контролируют исходы. Многие транскрипты генов циркадных часов имеют m6A сайтов14. Модуляция метилазы или деметилазы m6A вызывает изменения циркадного периода15. Mettl3,m6A трансфераза, является регулятором плюрипотентности стволовых клеток. Дефицит Mettl3 приводит к ранней эмбриональной летальности и аберрантному праймингу линии на10-й стадии постимплантации. Дефицит жировой массы и связанного с ожирением (FTO), деметилазы m6A, в адипоцитах влияет на мобилизацию жирных кислот и массу тела через посттранскрипционную регуляцию Angptl44. Эти исследования показывают, что m6A не только контролирует процессинг мРНК, но и играет важную роль в эмбриологическом развитии и патофизиологии. Функция модификаций m6A имеет значение для терапевтических соображений в будущем.
Существует несколько методов измерения модификаций m6A РНК16-18. Традиционно для изучения распределения m6A в нескольких РНК используют тонкослойную хроматографию (ТСХ) и высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ)19,20. Масс-спектрометрия является чувствительным инструментом для обнаружения модификаций m6A в РНК. Тем не менее, РНК должна быть вырезана РНКазой на короткие фрагменты перед анализом с помощью масс-спектрометрии21. Иммунопреципитация и секвенирование метил-РНК (m6A-Seq)22 иммунопреципитает фрагментированные РНКm6A-специфическими антителами и выполняет параллельное секвенирование РНК. Этот метод генерирует ландшафты m6А шириной в транскриптом. Картирование с высоким разрешением сшивки и иммунопреципитации с индивидуальным нуклеотидным разрешением m6A (miCLIP) дополнительно картирует модификации m6A с однонуклеотидным разрешением23. Оба метода предоставляют подробную информацию о модификации m6A по всему транскриптому с информацией о конкретных генах. Однако количественная оценка и стандартизация в обоих методах затруднены, если эксперименты требуют сравнения нескольких условий. Кроме того, фрагментация РНК для m6A-Seq изменяет исходную структуру РНК, что может влиять на нативные уровни m6A. Для обнаружения глобальных модификацийm6A РНК и их изменений в различных экспериментальных условиях мы описали метод, в котором используется модифицированный протокол северного блоттинга. Этот метод разрешает РНК по молекулярной массе с помощью гель-электрофореза18. Эта процедура обеспечивает лучшую стандартизацию и количественную оценку для экспериментов, включающих несколько условий или образцов. Он также предоставляет специфическую информацию о модификацииm6A для различных РНК, будь то рРНК, мРНК или микроРНК.
Примечание: Общую РНК м 6 Уровень включает рРНК, мРНК и другие малые РНК. Так как рибосомальной РНК имеет обильные м 6 модификаций А, измерение м 6 уровней А необходимо будет рассмотреть этот факт.
Выделение 1. РНК
2. Гель электрофорез и передачи
Примечание: Протоколы подготовки буфера приведены в таблице 1.
3. Обнаружение N 6 -methyladenosine
Через 14 дней в нормальной свет-темнота циркадного фазы, мыши дикого типа, были помещены в постоянной темноте. РНК из печени отбирали каждые 4 ч и изучали с модифицированной северной блоттинга. Метилирование рРНК, мРНК, и малых РНК были четко обнаружены (рисунок 2). Сравнение между различными циркадных раза (КТ) могут быть точно вычислены со стандартом 18S рРНК. Был прочный циркадные колебания м 6 уровней А в рРНК, мРНК, и малых РНК.
Для того, чтобы избежать помех протянутую рРНК, Полиаденилированная РНК могут быть очищены, как на этапе 1.2.2. После очистки рРНК может быть в значительной степени устранены , чтобы позволить для лучшей визуализации других РНК (рисунок 3).

г> Рисунок 1: Сборка блока переноса блот. Блок переноса капиллярная для блоттинга РНК к мембране показана. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2: Суточный ритм уровней м 6 А в C57BL / 6J. Эта цифра показывает 6 м пятном тотальной РНК из печени мышей дикого типа , забитых на первый день темно-темно - фазы через 14 дней нормального светло-темной фазы через 4 ч интервалами. Количественное было сделано с использованием м 6 разностное изображение плотности между 18S и 28S рРНК. М 6 А обилие нормализовалось к группе 18S рРНК из геля формальдегида в нижней части.и др = "_blank"> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3: 6 м A кляксы с или без рРНК. Представитель м 6 A - блоты полной РНК и РНК полиаденилированой из печени мышей дикого типа показаны. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Таблица 1: Буферы и растворы.
| 1 | 10x МОПС буфер (рН 7,0, защищенном от света месте) | |||||
| МОПС | 41.85 | г | 0,2 М | |||
| Ацетат натрия | 4.1 | г | 0,05 М | |||
| ЭДТА, динатриевой соли | 3.7 | г | 0,01 М | |||
| DEPC воды | ||||||
| Всего | 1 | L | ||||
| Перемешивают при комнатной температуре | ||||||
| 2 | 20x SSC буфер (рН 7,0) | |||||
| хлористый натрий | 175,3 | г | 3 М | |||
| тринатрийцитрат | 88,3 | г | 0,3 М | |||
| DEPC воды | ||||||
| Всего | 1 | L | ||||
| Перемешивают при комнатной температуре, а затем автоклав | ||||||
| 3 | Отслеживание Dye | |||||
| 10x МОПС буфер | 500 | мкл | 1x | |||
| Ficoll 400 | 0,75 | г | 15% | |||
| бромфеноловый синий | 0,01 | г | 0,2% | |||
| ксиленцианол | 0,01 | г | 0,2% | |||
| DEPC воды | ||||||
| Всего | 5 | мл | ||||
| Хранить при температуре -20 ° C | ||||||
| 4 | DEPC воды | |||||
| Развести соотношение 1: 1000 из DEPC в DDH 2 O | ||||||
| Перемешивают в течение ночи при комнатной температуре, а затем автоклав | ||||||
| 5 | Пример буфера (защиты от света) | |||||
| 10x МОПС буфер | 200 | мкл | ||||
| 37% формальдегида | 270 | мкл | ||||
| формамид | 660 | мкл | ||||
| Хранить при температуре -20 ° C | ||||||
Модификации РНК играют важную роль в клеточной функции и физиологии. Современное понимание регуляции, функции и гомеостаза этих модификаций все еще изучается и расширяется8. Таким образом, необходим точный и отвечающий золотому стандарту метод оценки модификаций РНК. Модифицированный метод северного блоттинга обеспечивает точную количественную оценку модификаций РНК и четкое разграничение модификаций в различных РНК. Несмотря на то, что метод требует не менее 3 дней, он может быть стандартизирован и может использоваться в различных экспериментальных конструкциях. Более того, при наличии различных антител он может обнаруживать различные модификации РНК27.
При анализе модификаций РНК важно разделять разные РНК. Рибосомальная РНК составляет большую часть от общего количества РНК28,29. Результаты анализа модификаций РНК только в общей РНК будут представлять в основном изменения рРНК. Метилирование и другие подобные модификации рРНК потенциально могут маскировать изменения в других РНК. С помощью процедуры разделения геля можно более точно проанализировать модификации мРНК и других малых РНК.
Полнотранскриптомного картирование с помощью иммунопреципитации и секвенирования m6A дает подробное представление о модификации каждого типа РНК22. Он предоставляет информацию о конкретных РНК и разрешении около 80-120.о. Несмотря на то, что m6A-Seq может сравнивать модификации в различных экспериментальных условиях, выбор надлежащих стандартов и средств контроля для таких экспериментовзатруднен. Иммунопреципитацию трудно воспроизвести, что часто приводит к значительным вариациям между повторами. Кроме того, m6A-Seq требует фрагментации образцов РНК перед иммунопреципитацией и секвенированием30. Процесс фрагментации потенциально может вызвать чрезмерное влияние на исходные модификации РНК. Если эксперимент не нуждается в информации о конкретном гене, но требует других условий для сравнения, текущий метод обеспечивает лучшую визуализацию и контроль для различных экспериментальных установок.
Модификация РНК является важным шагом в регуляции транскрипционного контроля31. Тем не менее, гомеостаз и регуляторные механизмы различных модификаций РНК в различных физиологических областях до сих пор неясны. Используя настоящий модифицированный метод северного блоттинга, можно количественно оценить и сравнить различные модификации РНК. Кроме того, можно более подробно исследовать изменения и регуляцию модификаций РНК. В будущем также станет возможным объединить экспериментальные данные как классического северного блоттинга, так и модифицированного протокола северного блоттинга, что обеспечит более глубокое понимание биологии РНК.
Наиболее важным фактором, определяющим успех модифицированного протокола северного блоттинга, является целостность образца РНК. РНК с некоторой степенью деградации могут давать хорошие результаты классического северного блоттинга, но это потенциально может оказать значительное влияние на результаты модифицированного северного блоттинга. Модификации РНК в различных тканях или клеточных линиях также могут значительно различаться. Перед проведением заключительных экспериментов важно протестировать подходящие загрузки образцов РНК для различных тканей.
Поскольку процедуры блоттинга традиционно назывались в честь доктора Саузерна и различных географических направлений, мы предлагаем название «северо-восточный» блоттинг для текущей техники.
Авторы не имеют ничего раскрывать.
C.Y.W. получил поддержку от Национального научно-исследовательского института здравоохранения (NHRI-EX101-9925SC), Национального научного совета (101-2314-B-182-100-MY3, 101-2314-B-182A-009) и Мемориальной больницы Чанг Гунг (CMRPG3B1643, CMRPG3D1002, CMRPG3D0581, CMRPG380091 и CMRPG3C1763).
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| РНКазеЗап раствор | Ambion | AM9782 | Протокол 1.1 |
| TRI Раствор реагента | Ambion | AM9738 | Протокол 1.2.1.1 |
| 1-Бромо-3-хлорпропан (БЦП) | Sigma | B9673 | Протокол 1.2.1.3 |
| Этанол | JTbaker | 8006 | Протокол 1.2.1.3 |
| Изопропанол | Sigma | I9516 | Протокол 1.2.1.3 |
| GenElute mRNA Miniprep Kit | Sigma | MRN70 | Протокол 1.2.2.1 |
| Гликоген | Ambion | AM9510 | Протокол 1.2.2.2 |
| Ацетат натрия | Fluka | 71183 | Протокол 1.2.2.2 |
| Вода без нуклеазы | Ambion | AM9930 | Протокол 1.2.2.6 |
| DEPC | Sigma | D5758 | Протокол 2.1.1 |
| Agarose | JT Baker | A426 | Протокол 2.1.2 |
| MOPS | Sigma | M1254 | Протокол 2.1.3 |
| 37% раствор формальдегида | Sigma | F8775 | Протокол 2.1.3 |
| ЭДТА, Динатриевая соль | JT Baker | 8993 | Протокол 2.1.3 10x MOPS буферная |
| формамид | Sigma | F7503 | Протокол 2.2.1 |
| РНК Маркер тысячелетия | Ambion | AM7150 | Протокол 2.2.2 |
| Бромид этидия | Amresco | X328 | Протокол 2.2.5 |
| Ficoll PM400 | GE Healthcare | 17-0300-10 | Протокол 2.2.5 Краситель для слежения |
| Бромфенол синий | Sigma | 114391 | Протокол 2.2.5 Краситель для слежения |
| Ксилол Цианол FF | Sigma | X4126 | Протокол 2.2.5 Краситель для слежения |
| Дигидрат хлорида натрия | JT Baker | 3624 | Протокол 2.4.2 20x SSC буфер |
| Тринатрий цитрат | Sigma | S1804 | Протокол 2.4.2 20x SSC буфер |
| Hybond Blotting Paper | GE Healthcare | RPN6101M | Протокол 2.4.4 |
| GE Hybond-N+ мембрана | GE Healthcare | RPN303B | Протокол 2.4.6 |
| Stratalinker UV Crosslinker 2400 | Стратаген | 400075 | Протокол 3.1.2 |
| Gel Catcher 1500 | ANT Technology | Gel Catcher 1500 | Protocol 3.1.5 |
| Anti-m6A (N6-метиладенозин) | Synaptic Systems | 202003 | Protocol 3.2.3 |
| Amersham ECL Anti-rabbit IgG, HRP-связанный целый Ab | GE Healthcare | NA934 | Protocol 3.2.5 |
| ChemiDoc MP System | BIO-RAD | 1708280 | протокол 3.2.8 |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение