July 10th, 2020
В данной статье мы описываем подробный протокол метода секвенирования на основе LC-MS, который может быть использован как прямой метод для секвенирования короткой РНК (<35 nt на прогон) без промежуточного продукта кДНК, так и в качестве общего метода для секвенирования различных модификаций нуклеотидов в одном исследовании с точностью до одного основания.
Этот протокол охватывает все основные шаги, необходимые при использовании нового метода, разработанного для прямого секвенирования РНК, независимо от того, является ли образец РНК одноцепочечным, смешанным или модифицированным. На метод не влияет ферментативная ошибка или комплементарность оснований. Он обеспечивает прямой рабочий процесс и общее решение, которое позволяет секвенировать различные модификации РНК одновременно, а не одну конкретную модификацию за раз.
Эта технология может быть превращена в диагностический инструмент для определения сигнатурных сегментов РНК, чтобы связать их с заболеванием человека, и точный инструмент для изучения модификаций РНК на эпитранскриптомном уровне. Этот метод не опирается ни на один из предыдущих методов секвенирования. Напротив, это совершенно новый подход, и мы стремимся сделать его основным методом для секвенирования любой модифицированной РНК.
Некоторые части этого протокола содержат критически важные аспекты, которые могут быть более точно переданы с помощью визуальной демонстрации, такие как маркировка 3'-конца сбора данных РНК LC-MS и анализ данных с помощью программного обеспечения MassHunter. Я продемонстрирую эту процедуру, настрою LC-MS и измерю наши образцы РНК. Чтобы провести одностадийную реакцию мечения, соедините 2 микролитра 150 микромолярного AppCp-биотина, 3 микролитра 10-кратного реакционного буфера лигазы, 1,5 микролитра образца 100 микромольной РНК, 3 микролитра безводного ДМСО, 10 единиц Т4-РНК-лигазы и 19,5 микролитров воды, обработанной DEPC, общий объем 30 микролитров.
Инкубируйте реакцию в течение ночи при температуре 16 градусов Цельсия, затем проведите очистку колонки в соответствии с указаниями рукописи. Разделив РНК на три аликвоты и добавив равный объем муравьиной кислоты, инкубируйте реакции при температуре 40 градусов Цельсия. После завершения каждой реакции немедленно заморозьте образец на сухом льду, чтобы погасить разложение кислоты.
Используйте центробежный вакуумный концентратор для сушки образца в течение примерно 30 минут. Суспендируйте высушенные образцы в 20 микролитрах воды, обработанной DEPC, и соедините их. Храните образцы при температуре 20 градусов Цельсия до измерения LC-MS.
Перенесите образец РНК во флакон с образцом LC-MS после подготовки подвижных фаз. Каждая инъекция должна содержать от 100 до 400 пикомолов РНК и 20 микролитров. После получения данных используйте рабочий процесс извлечения молекулярных признаков для извлечения информации о соединениях, включая массу, время удержания, объем и показатель качества.
Используйте формат данных центроида в настройках малых молекул. Установите пиковую высоту не менее 100, но меньше 1 000, а показатель качества — не менее 50. Наконец, экспортируйте данные в виде файла Excel.
Отделение 3'-лестницы от 5'-лестницы и других нежелательных фрагментов показано здесь на 2D-графике времени удержания массы. Также возможно секвенирование смешанных образцов, содержащих две нити РНК разной длины с меткой 5'биотина на каждой РНК. Чтобы дифференцировать уридин от псевдоуридина, РНК обрабатывали КМЦ, который превращает псевдоуридин в аддукт КМЦ-псевдоуридина.
Аддукт имеет различную массу в уридине и может быть дифференцирован в 2D-HELS MS Seq. Для расчета процента конверсии использовали профиль ВЭЖХ сырого продукта реакции превращения псевдоуридина в его CMC-аддукт, который составил 42%. Смесь пяти различных цепей РНК секвенировали с помощью подхода 2D-HELS MS Seq с 3'-концевой маркировкой и нормализовали для лучшей визуализации множественных последовательностей РНК. Без нормализации буквенные коды последовательностей пяти РНК были бы скучены друг к другу.
Пытаясь выполнить эту процедуру, тщательно настраивайте реакцию мечения, чтобы получить высокий выход меченых образцов РНК. Также внимательно следите за временем разложения, чтобы создать надежные массовые лестницы и собрать максимальное количество высушенных образцов с 20 микролитрами воды. Вопрос, который можно задать после выполнения этого протокола, заключается в том, как увеличить ширину, длину и пропускную способность метода секвенирования.
В этом может помочь более совершенный алгоритм и более совершенный инструмент с более высоким разрешением и чувствительностью. После разработки этого протокола стало возможным прямое секвенирование более широкого спектра образцов РНК, содержащих как канонические, так и модифицированные нуклеотиды, без каких-либо ошибок, связанных с секвенированием РНК на основе CDA.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Эта статья представляет новый метод секвенирования на основе LC-MS для короткой РНК, который исключает необходимость в промежуточном синтезе комплементарной ДНК. Протокол позволяет одновременно секвенировать различные модификации РНК с точностью до одной основы.
This LC-MS-based RNA sequencing method enables direct, de novo sequencing of modified RNA mixtures without cDNA synthesis, addressing a key bottleneck in epitranscriptomic target validation. By providing quantitative, modification-resolved sequencing data, it supports early discovery of RNA-based biomarkers and mechanistic de-risking of therapeutic oligonucleotides. The approach enhances predictive confidence in lead identification by delivering sequence-confirmed, modification-specific outputs directly applicable to screening and assay development workflows.
The method integrates into early discovery workflows as a front-end sequencing tool for hypothesis-driven RNA analysis, feeding into lead identification by confirming sequence and modification status of synthetic or endogenous RNA targets prior to functional screening.