Мы описываем протокол для определения RNA-связывая протеинов и сопоставления их RNA-связывая регионов в живых клеток с помощью УФ опосредованной photocrosslinking и масс-спектрометрии.
Методическая статья
Мы описываем протокол для определения RNA-связывая протеинов и сопоставления их RNA-связывая регионов в живых клеток с помощью УФ опосредованной photocrosslinking и масс-спектрометрии.
Некодирующей РНК играют важную роль в нескольких ядерных процессов, включая регулирование экспрессии генов, Структура хроматина и репарации ДНК. В большинстве случаев действий некодирующей РНК при посредничестве белки, функции которого, в свою очередь регулируются эти взаимодействия с некодирующей РНК. В соответствии с этим все большее количество белков, участвующих в ядерной функции были зарегистрированы для связывания РНК и в нескольких случаях были сопоставлены RNA-связывая регионах этих белков, часто через кропотливого, кандидат на основе методов.
Здесь мы приводим подробный протокол для выполнения высокой пропускной способностью, протеома общесистемной объективной идентификации RNA-связывая протеинов и их RNA-связывая регионов. Методология опирается на включение photoreactive уридина аналоговый в клеточной РНК, следуют сшивки УФ опосредованной белка РНК и масс-спектрометрии анализа выявить РНК сшитый пептидов в пределах протеома. Хотя мы описываем порядок мышиных эмбриональных стволовых клеток, протокол должен быть легко адаптирована к различным культивируемых клеток.
ППР-ID метод предназначен для выявления роман RNA-связывая протеинов (ОДП) и сопоставить их RNA-связывая регионов (RBRs) с резолюцией пептид уровне для облегчения разработки RNA-связывая мутантов и расследование биологические и биохимические функции взаимодействия протеин РНК.
РНК является уникальной среди биомолекул, как он может выступать в качестве посыльного, перевозящих генетической информации и также сложить в сложных трехмерных структур с биохимические функции больше сродни тем белки1,2. Растущее количество доказательств свидетельствует о том, что некодирующей РНК (ncRNAs) играют важную роль в различных генов регулирования и эпигеномные пути3,4,5 , и, как правило, эти функции регулирования являются посредниками в концерте с белками, которые взаимодействуют непосредственно с данной РНК. Особое значение был недавно определен набор взаимодействующих белков для интенсивно изучали долго ncRNA (lncRNA) Xist, предоставляя ценную информацию о как этот lncRNA является посредником инактивации х в женских клетки6,7 ,8. Примечательно некоторые из этих взаимодействующих Xist белков не содержат любой канонические RNA-связывая доменов9, и поэтому их деятельность РНК привязки не может быть предсказано в silico на основе их первичной последовательности только. Учитывая, что тысячи lncRNAs выражаются в любой заданной ячейки10, это разумно предположить, что многие из них могут действовать через взаимодействие с еще предстоит открыть RNA-связывая протеинов (ОДП). Поэтому экспериментальные стратегии для выявления этих Роман ОДП значительно облегчит задачу рассекает биологической функции ncRNAs.
Предыдущие попытки выявления ОДП эмпирически полагались на поля + РНК отбора в сочетании с масс-спектрометрия (МС)11,12,13,14,15. Хотя эти эксперименты многие белки добавляется в список предполагаемых ОДП, Дизайн они могут только обнаружить белки, привязан к polyadenylated стенограммы. Однако большинство малых РНК и многие lncRNAs не являются polyadenylated. 16 , 17 и их взаимодействия белков было бы вероятно пропустили в этих экспериментах. Недавнее исследование применяется машинного обучения для белок белковых interactome баз данных для идентификации белков, которые совместно очищается с несколькими известными ОДП и показал, что эти периодические ОДП партнеры были более склонны обладают RNA-связывая деятельности18. Однако этот подход основывается на добыче существующих крупных взаимодействия баз данных и может идентифицировать только белки, которые могут быть совместно очищенный в условиях денатурации с известными ОДП, исключая, таким образом, из анализа нерастворимые, встраиваемый мембраны и дефицитных белки.
Определение белка как bona fide ОДП часто автоматически не дают информацию на биологические и биохимические функции взаимодействия протеин РНК. Для решения этой точки, обычно желательно определить белка домен аминокислотных остатков и участвующие во взаимодействии, так что конкретные мутанты могут быть разработаны для тестирования функции связывания РНК в контексте каждого романа ОДП19, 20. предыдущие усилия нашей группы и другие использовали фрагменты рекомбинантных белков и удаления мутантов для определения РНК привязки регионов (RBRs)19,20,,2122; Однако такие подходы являются трудоемкие и несовместимы с высок объём анализы. Совсем недавно исследование описал экспериментальный стратегию для сопоставления RNA-связывая деятельности в духе высокой пропускной способности, с помощью масс-спектрометрии23; Однако этот подход опирался на выбор двойной поля + РНК и таким образом осуществляется те же ограничения, что описанных выше подходов идентификации ОДП.
Мы разработали метод, называется РНК привязки региона идентификации (ППР-ID), который эксплуатирует photocrosslinking белка РНК и количественного масс-спектрометрии для идентификации белков и белка регионов, взаимодействующих с РНК в живых клеток без делать предположение о статусе сплайсингу РНК, таким образом включая ОДП неизбежно поля РНК24. Кроме того этот метод опирается исключительно на сшивки и имеет никаких требований на растворимость белков или доступность и таким образом подходит для сопоставления RNA-связывая мероприятий в рамках мембран (например ядерная оболочка) или отсеки малорастворимых ( например ядерной матрицы). Мы описывают экспериментальные шаги для выполнения ППР-ID для ядер мышиных эмбриональных стволовых клеток (mESCs), но с незначительными изменениями этот протокол должен быть подходящим для различных типов клеток, при том условии, что они могут эффективно включать 4СУ от культуры Средний.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Культура и расширение mESCs
Примечание: мышиных эмбриональных стволовых клеток легко культуры и быстро может быть расширена до большого числа необходимых биохимические эксперименты благодаря их быстрое время Велоспорт. Здоровые mESCs дважды каждые 12 ч.
2. Crosslink белка – взаимодействия РНК в клетках живут
Примечание: РНК белок сшивки при посредничестве фото активируемых ribonucleoside аналоговый 4-thiouridine (4СУ). 4СУ имеет больше максимум поглощения чем эндогенные Нуклеотиды и могут быть включены только в РНК; Поэтому промежуточной длины волны UVB может использоваться для выборочного crosslink РНК, белки 25 , 26. UVB лечения лечение 4СУ клеток приводит к ковалентных сшивки между 4СУ содержащие РНК и аминокислоты, сообщил предпочтение Tyr, ТРП, Met, Лис и Cys 27.
3. Изоляция ядер
Примечание: ядер изолированных удалить цитоплазматических белков и увеличить охват ядерных белков. Этот шаг может быть заменен на другие виды сотовой фракционирование учиться ОДП в различных клеточных отсеках.
4. Лизис ядер
Примечание: сшитый ядер лизированы в буфере массового спектрометрирования совместимых выпустить белков и РНК белок комплексов.
5. Пищеварение трипсина
Примечание: белки перевариваются сформировать пептиды suitable для анализа снизу вверх масс-спектрометрия (МС).
6. Обессоливание пептиды
7. Удаление высокоструктурированные РНК
Примечание: лечить пептиды с нуклеиназы удалить высокоструктурированные РНК.
8. Nano жидкостная хроматография, масс-спектрометрии и обработки Raw данных
Примечание: потому что 4СУ сшивки изменения массы пептида, их ионы не учитываются интенсивность не сшитый пептид во время LC-MS/MS, которая поэтому появляется снизился на сшивки. Степень и согласованности это сокращение отражает степень сшивки белка РНК для каждого пептид 24.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Рисунок 1 изображает ППР-идентификатор рабочего процесса. Из-за относительно низкой сшивки эффективность этой методики очень важно рассмотреть уровень истощения и согласованности наблюдаемого эффекта (P -значение) через биологические реплицирует. На рисунке 2 показан вулкан график ППР-идентификатор результата. Пептиды, которые перекрываются РНК признание мотив (РРМ) домена Показать уровень весьма последовательной истощен...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мы описываем подробный экспериментальный протокол для выполнения ППР-ID в mESCs и, с соответствующими изменениями, в любой ячейке, которое может включать 4СУ в РНК. Другие типы клеток может потребоваться оптимизация подхода для обеспечения достаточной соотношение сигнал-шум. Кроме того в то время как протокол описанные здесь сосредоточена на изучении ядерной ОДП, ППР-ID технология должна быть легко адаптированы для различных клеточных отсеков, например цитозоль или конкретных органеллы, путем использования различных фрак...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Р.б. была поддержана программа ученых Searle, W.W. Смит фонд (C1404) и марта Dimes фонда (1-FY-15-344). Ягдташ признает поддержку от НИЗ предоставляет R01GM110174 и R01AI118891 низ, а также мо предоставить BC123187P1. Р.У.-Т. была поддержана NIH обучения Грант T32GM008216.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| KnockOut DMEM | Fisher Scientific | 10829018 | |
| Фетальная сыворотка крупного рогатого скота, сертифицированная, происхождение из США | Fisher Scientific | 26140079 | |
| раствор L-глютамина 200 мМ | Sigma | G7513 | |
| раствор пенициллина-стрептомицина | Sigma | P0781 | |
| MEM Раствор заменимых аминокислот (100&раз;) | Sigma | M7145 | |
| 2-меркаптоэтанол | Sigma | M3148 | |
| ESGRO Фактор ингибирования лейкемии (LIF) | EMD Миллипоры | ESG1106 | |
| CHIR99021 | Tocris | 4423 | |
| PD0325901 | Sigma | PZ0162 | |
| Раствор желатина, 2% в воде | Sigma | G1393 | |
| 4-тиуридин | Sigma | T4509 | 50 мМ запас в воде |
| Спектролинкер XL-1500 | Fisher Scientific | 11-992-90 | |
| Фенилметансульфонилфторид | Sigma | 78830 | |
| IGEPAL CO-630 | Sigma | 542334 | Коммерческая форма октил-фенокси-полиэтокси-этанола моющего средства |
| Йодоацетамид | Sigma | I6125 | |
| Трипсин, секвенирование класса | Promega | V5111 | |
| Empore твердофазный диск для экстракции | 3M | 66883 | |
| OLIGO R3 Reversed - Phase Resin | Fisher Scientific | 1133903 | |
| Бензоназа | Sigma | E8263 | Высокочистая нуклеаза |
| Sonic Dismembrator Model 100 | Fisher Scientific | снят | с производства обновлено с FB505110 |
| Ацетонитрил класса ВЭЖХ | Fisher Chemical | A955-4 | |
| Вода класса ВЭЖХ | Fisher Scientific | W6 4 | |
| TFA | Fisher Scientific | A11650 | |
| Бикарбонат аммония | Sigma | A6141 | |
| Уксусная кислота | Sigma | 49199 | |
| Муравьиная кислота | Sigma | F0507 | |
| ReproSil-Pur 18-AQ | Dr. Maisch GmbH HPLC | r13.aq.0003 | Упаковочный материал для колонки ВЭЖХ |
| Капиллярная для наноколонок (75 &; m) | Программное обеспечение Molex | 1068150017 | |
| MaxQuant | Институт биохимии | Может выполнять хроматографическое выравнивание нескольких прогонов МС |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение