Hier presenteren we een eCLIP protocol om de belangrijkste RNA doelen van RBP kandidaten in testis te bepalen.
Spermatogenese definieert een zeer besteld proces van mannelijke kiemcellen differentiatie bij zoogdieren. In testis, worden de transcriptie en de vertaling ontkoppeld, onderstrepend het belang van post-transcriptie regelgeving van de uitdrukking van het gen die door RBPs wordt georkestreerd. Om mechanistische rollen van een RBP op te helderen, kan de methodologie van crosslinking Immunoprecipitation (klem) worden gebruikt om zijn endogene directe doelstellingen van RNA te vangen en de daadwerkelijke interactie plaatsen te bepalen. De Enhanced CLIP (eCLIP) is een nieuw ontwikkelde methode die verschillende voordelen biedt ten opzichte van de conventionele CLIPs. Nochtans, is het gebruik van eCLIP tot dusver beperkt tot cel lijnen, die voor uitgebreide toepassingen roepen. Hier werkten wij eCLIP om MOV10 en MOV10L1, twee bekende RNA-bindende helicases, in muis testis te bestuderen. Zoals verwacht, vinden wij dat MOV10 hoofdzakelijk aan 3 ‘ onvertaalde gebieden (UTRs) van mRNA bindt en MOV10L1 selectief aan piwi-interactie RNA (piRNA) voorloper transcripten bindt. Onze eCLIP methode maakt een snelle bepaling van de grote RNA-soorten gebonden door verschillende RBPs via kleinschalige sequencing van subklonen en dus de beschikbaarheid van gekwalificeerde Bibliotheken, als een waarborg voor de procedure met diepe sequencing. Deze studie stelt een toepasbare basis vast voor eCLIP in zoogdier testis.
De testis van zoogdieren vertegenwoordigt een uitstekend ontwikkelingsmodel waarin een ingewikkeld programma van de cel differentiatie cyclisch loopt om talrijke spermatozoa op te leveren. Een unieke waarde van dit model ligt in de opkomst van transcriptie inactivatie in bepaalde stadia van spermatogenese, meestal wanneer Meiotische geslacht chromosoom inactivatie (MSCI) voorkomt1,2 en wanneer ronde spermatids ondergaan drastische kern verdichting tijdens spermiogenesis3. Deze inopeenvolgende transcriptie gebeurtenissen vereisen post-transcriptie de regelgeving van het gen, waarin RNA-bindende proteïnen (RBPs) een essentiële rol spelen, die transcriptoom en het handhaven van mannelijke vruchtbaarheid vormen.
Om de bona fide doelen van RNA van een individuele RBP in vivo te identificeren, werd de crosslinking Immunoprecipitation (clip) methode ontwikkeld4,5, gebaseerd op maar buiten de reguliere RNA Immunoprecipitation (RIP)6,7 , door integratie van belangrijke stappen met inbegrip van ultraviolette (UV) crosslinking, stringente was en gel overdracht om signaal specificiteit te verbeteren. De geavanceerde toepassing van de CLIP in combinatie met een hoge doorvoersnelheid sequencing heeft uitgelokt grote belangstelling voor profilering eiwit-RNA interactie op genoom-Wide levels8. Naast genetische studies over RBP functie, zijn dergelijke biochemische methodes die het directe samenspel van endogene proteïne en RNA identificeren onontbeerlijk geweest om de regelgevende rollen van RNA van RBPs nauwkeurig te verhelderen. Bijvoorbeeld, MOV10L1 is een testikel-specifiek RNA Helicase vereist voor mannelijke vruchtbaarheid en de piwi-interactie RNA (piRNA) biogenesis9. Zijn paralogue MOV10 is gekend als een ubiquitously uitgedrukt en multifunctioneel RNA Helicase met rollen in veelvoudige aspecten van de biologie van RNA10, 11,12,13,14 , 15 , 16 , 17 , 18. door het gebruik van de conventionele clip-volgende, vonden we dat MOV10L1 bindt en reguleert primaire piRNA precursoren te initiëren vroege piRNA verwerking19,20, en dat MOV10 bindt mRNA 3 ‘ UTRs en als niet-codering RNA soorten in testiculaire kiemcellen (gegevens niet getoond).
Niettemin, CLIP is oorspronkelijk een moeizame, radioactieve procedure gevolgd door sequencing bibliotheek voorbereiding met een opmerkelijk verlies van CLIP Tags. In de conventionele CLIP, is een cDNA Bibliotheek bereid met behulp van adapters afgebonden op beide RNA ledematen. Na de eiwitvertering, kruisverwijzende korte polypeptiden blijven gehecht aan RNA fragmenten. Dit crosslinking merk blokkeert gedeeltelijk omgekeerde transcriptase (RTase) progressie tijdens cDNA synthese, resulterend in afgekapte cDNAs die ongeveer 80% van de cDNA Bibliotheek21,22vertegenwoordigen. Dus alleen cDNA fragmenten als gevolg van RTase het omzeilen van de crosslinking site (Read-Through) worden gesequenced. Onlangs, zijn diverse klem benaderingen, zoals pari-klem, iCLIP, eCLIP en uvCLAP, gebruikt om crosslink plaatsen van RBPs in levende cellen te identificeren. PAR-CLIP omvat de toepassing van 365 nm UV-straling en photoactivatable nucleotide analogen en is daarom exclusief voor in-kweken levende cellen, en de integratie van nucleoside analogen in nieuw gesynthetiseerde Transcripten is vatbaar voor het produceren bias waar RNA fysisch met proteïne23,24samenwerkt. In iCLIP, slechts een enkele adapter is afgebonden aan de 3 ‘ extremiteit van kruisverwijzende RNA fragmenten. Na omgekeerde transcriptie (RT), zowel worden de afgekapte als gelezen-door cDNAs verkregen door intramolecularly circularization en re-linearization die door de Kettingreactie van de polymerase (PCR) wordt gevolgd25,26. Echter, de efficiëntie van intramoleculaire circularization is relatief laag. Hoewel oudere CLIP protocollen moeten etikettering van kruisverwijzende RNA met een isotoop, ultraviolette crosslinking en affiniteit zuivering (uvCLAP), met een proces van strenge tandem affiniteit zuivering, vertrouwt niet op radioactiviteit27. Niettemin is uvCLAP beperkt tot gekweekte cellen die moeten worden transfected met de expressievector die de 3x FLAG-HBH tag voor tandem affiniteit zuivering draagt.
In eCLIP, adapters werden afgebonden eerste op de 3 ‘ extremiteit van RNA gevolgd door RT, en de volgende op de 3 ‘ extremiteit van cDNAs in een intermoleculaire modus. Vandaar, eCLIP is in staat om vast te leggen alle afgekapt en lees-through cDNA28. Ook is het niet beperkt tot radioactieve etikettering, noch om het gebruik van cel lijnen op basis van zijn principe, met behoud van single-nucleotide resolutie.
Hier bieden we een stap-voor-stap beschrijving van een eCLIP protocol aangepast voor de muis testis. Kort, dit eCLIP protocol begint met UV-crosslinking van testiculaire tubuli, gevolgd door gedeeltelijke ASE spijsvertering en Immunoprecipitation met behulp van een eiwit-specifieke antilichaam. Vervolgens, naar de proteïne-gebonden RNA zit gedefosforyleerd, en bewerker zit afgebonden voor zijn 3 ‘ uiterste. Na eiwit Elektroforese van het gel en gel-aan-membraan overdracht, wordt RNA geïsoleerd door het membraan gebied van een verwachte groottewaaier te snijden. Na RT, is de adapter van DNA afgebonden aan 3 ‘ eind van cDNA die door PCR versterking wordt gevolgd. Screening van subklonen voorafgaand aan high-throughput sequencing wordt genomen als een bibliotheek kwaliteitscontrole. Dit protocol is efficiënt bij het identificeren van belangrijke soorten van proteïne-verbindend RNA van RBPs, dat door twee wordt geïllustreerd testis-uitdrukt RNA helicases MOV10L1 en MOV10.
Met het toenemende begrip van de universele rol van RBPs onder zowel biologische als pathologische contexten, zijn de klem methodes wijd gebruikt om de moleculaire functie van RBPs20,32,33te openbaren, 34,35. Het hier beschreven protocol vertegenwoordigt een aangepaste toepassing van de eCLIP-methode op muis testis.
Een uitdaging i…
The authors have nothing to disclose.
Wij danken Eric L van strand en Gene W Yeo voor nuttige begeleiding bij het oorspronkelijke protocol. K.Z. werd gesteund door nationale belangrijke R & D programma van China (2016YFA0500902, 2018YFC1003500), en de nationale stichting van de natuurwetenschappen van China (31771653). L.Y. werd gesteund door de nationale stichting van de natuurwetenschappen van China (81471502, 31871503) en innovatief en ondernemend programma van provincie Jiangsu.
Antibodies | |||
Anti-mouse MOV10 antibody | Proteintech, China | 10370-1-AP | |
Anti-mouse MOV10L1 antibody | Zheng et al.20109 | polyclonal antisera UP2175 | provided by P. Jeremy Wang lab(University of Pennsylvania) |
HRP Goat Anti-Rabbit IgG | ABclonal | AS014 | |
Rabbit IgG | Beyotime, China | A7016 | |
Equipment | |||
Centrifuge | Eppendorf, Hamburg, Germany | 5242R | |
Digital sonifier | BRANSON,USA | BBV12081048A | 450 Watts; 50/60 HZ |
DynaMag-2 Magnet | Invitrogen,USA | 12321D | |
Mini Blot Module | Invitrogen,USA | B1000 | |
Mini Gel Tank | Invitrogen,USA | A25977 | |
Shaking incubator | Eppendorf, Hamburg, Germany | Thermomixer comfort | |
Tissue Grinder, Dounce | PYREX, USA | 1234F35 | only the "loose" pestle is used in this protocol |
TProfessional standard 96 Gradient | Biometra, Germany | serial no.: 2604323 | |
Tube Revolver | Crystal, USA | serial no.: 3406051 | |
UV-light cross-linker | UVP, USA | CL-1000 | |
Materials | |||
TC-treated Culture Dish | Corning, USA | 430167 | 100 mm |
Tubes | Corning, USA | 430791 | 15 mL |
Microtubes tubes | AXYGEN , USA | MCT-150-C | 1.5 mL |
Reagents | |||
Acid phenol/chloroform/isoamyl alcohol | Solarbio, China | P1011 | 25:24:01 |
AffinityScript Enzyme | Agilent, USA | 600107 | |
Antioxidant | Invitrogen,USA | NP0005 | |
DH5α competent bacteria | Thermo Scientific, USA | 18265017 | these economical cells yield >1 x 106 transformants/µg control DNA per 50 µL reaction. |
DMSO | Sigma-Aldrich, USA | D8418 | |
DNA Ladder | Invitrogen, USA | 10416014 | |
dNTP | Sigma-Aldrich, USA | DNTP100-1KT | |
Dynabeads Protein A | Invitrogen, USA | 10002D | |
ECL reagent | Vazyme, China | E411-04 | |
EDTA | Invitrogen, USA | AM9260G | |
EDTA free protease inhibitor cocktail | Roche, USA | 04693132001 | add fresh |
Exo-SAP-IT | Affymetrix, USA | 78201 | PCR Product Cleanup Reagent |
FastAP enzyme | Thermo Scientific, USA | EF0652 | |
LDS Sample Buffer | Thermo Scientific, USA | NP0007 | |
MetaPhor Agarose | lonza, Switzerland | 50180 | |
MgCl2 | Invitrogen, USA | AM9530G | |
MiniElute gel Extraction | QIAGEN, Germany | 28604 | column store at 4 ℃; buffer QG=gel dissolving buffer; buffer PE= wash buffer(for step 14) |
MyONE Silane beads | Thermo Scientific, USA | 37002D | nucleic acids extraction magnetic beads |
NaCl | Invitrogen,USA | AM9759 |
|
NP-40 | Amresco, USA | M158-500ML | |
NuPAGE Bis-Tris Protein Gels | Invitrogen, USA | NP0336BOX | 4%–12%,1.5 mm, 15-well |
NuPAGE MOPS SDS Buffer Kit | Invitrogen, USA | NP0050 | |
PBS | Gibco, USA | 10010023 | |
Phase-Locked Gel (PLG) heavy tube | TIANGEN, China | WM5-2302831 | |
PowerUp SYBR Green Master Mix | Applied Biosystems, USA | A25742 | |
proteinase K | NEB, New England | P8107S | |
Q5 PCR master mix | NEB, New England | M0492L | |
RLT buffer | QIAGEN, Germany | 79216 | RNA purification lysis buffer |
RNA Clean & Concentrator-5 columns | ZYMO RESEARCH, USA | R1016 | RNA purification and concentration columns |
RNase I | Invitrogen, USA | AM2295 | |
RNase Inhibitor | Promega, USA | N251B | |
RQ1 DNase | Promega,USA | M610A | |
Sample Reducing Agent | Invitrogen,USA | NP0009 | |
SDS Solution | Invitrogen, USA | 15553027 | 10% |
Sodium deoxycholate | Sigma-Aldrich, USA | 30970 | protect from light |
T4 PNK enzyme | NEB, New England | M0201L | |
T4 RNA ligase 1 high conc | NEB, New England | M0437M | |
TA/Blunt-Zero Cloning Mix | Vazyme, China | C601-01 | |
TBE | Invitrogen,USA | AM9863 | |
Tris-HCI Buffer | Invitrogen, USA | 15567027 | |
Triton X-100 | Sangon Biotech, China | A600198 | |
Tween-20 | Sangon Biotech, China | A600560 | |
Urea | Sigma-Aldrich, USA | U5378 | |
X-ray Films | Caresteam, Canada | 6535876 |