Method Article
פרוטוקול RNA הנפתח הוא מותאם כאן לגילוי של אינטראקציות בין חלבונים קושרי RNA (RBPs) ו noncoding וכן RNAs קידוד. מקטע RNA מן לקולטן האנדרוגן (AR) שימש כדוגמה כדי להדגים כיצד לאחזר RBP שלה lystate של adipocytes חום ראשוני.
חלבוני קושרי RNA (RBPs) הם מתעוררים כשכבה רגולטורית ההתפתחות והתפקוד של שומן. RBPs לשחק תפקיד מפתח בוויסות ביטוי גנים ברמות posttranscriptional ידי המשפיע על יעילות יציבות translational של mRNAs היעד. טכניקה הנפתח RNA כבר בשימוש נרחב כדי לחקור את האינטראקציה RNA חלבון, אשר יש צורך להבהיר את המנגנון שבבסיס RBPs 'וכן RNAs ללא קידוד ארוך "(lncRNAs) פונקציה. עם זאת, שפע השומנים הגבוה ב adipocytes מציב אתגר טכני בביצוע הניסוי הזה. הנה פרוטוקול נפתח RNA מפורט מותאם לתרבות adipocyte העיקרית. מקטע RNA מן של קולטן האנדרוגן (AR) 3 'באזור מתורגמים (3'UTR) המכיל elementwas adenylate-uridylate עשירי כדוגמא כדי להדגים כיצד לאחזר שותף RBP שלה, חלבון חור, מן lystate adipocyte. השיטה המתוארת כאן יכולה להיות מיושמת כדי לזהות את יחסי הגומלין ביןRBPs ו RNAs noncoding, כמו גם בין RBPs ו RNAs קידוד.
RBPs הם חלבונים אשר נקלטות על ידי RNA גדילי כפול או יחיד בתאים ולהשתתף ביצירת קומפלקסים-חלבון RNA. RBPs עלול להיקשר מגוון מיני RNA, כולל ה- mRNA ו RNAs noncoding הארוך (lncRNAs) ובין השאר השפיעו ברמות שלאחר התעתיק. RBPs ו lncRNAs שניהם מתעוררים רגולטורי רומן כפי בפיתוח שומן ולתפקד 1,2,3. כדי להבין את המנגנון של RBP- ורגולציה בתיווך lncRNA של מסלולים הסלולר, זה לעתים קרובות יש צורך לזהות את האינטראקציה בין מולקולת RNA ספציפי אחד או כמה RBPs, ו, לפעמים, לזהות את מלוא הספקטרום של שותפים חלבון של RNA תמליל. עם זאת, הניסוי יכול להיות מאתגר בשל התכולה הגבוהה של שומני adipocytes. פרוטוקול RNA הנפתח המתואר כאן יכול להיות מועסק על מנת לאחזר שותפי החלבון של RNA מסוים מן lysates adipocyte של תרבויות העיקריות 4,5.
הרציונל פרוטו זהcol מסוכמת כדלקמן. פיתיון RNA הוא במבחנה עבדה מתבנית DNA, ביוטין שכותרתו מצומדות כדי חרוזים מגנטיים צופה streptavidin 4. הפיתיון RNA הוא מודגרות עם lysates הסלולר כדי לאפשר היווצרות של מתחמי RNA חלבון, אשר לאחר מכן הם משכו מטה על מעמד מגנטי. באופן ספציפי יותר, פרוטוקול הנפתח RNA המתואר להלן להשתמש שבר RNA מן AR 3'UTR כפיתיון כדי לאחזר חלבון חור, RBP כבול הביע אוניברסלי 3'UTR של תעתיקי 6,7, מ theadipocytelysate של התרבות העיקרי. כדי לבדוק את הספציפיות מחייב של assay זה, שאינו רלוונטי RNAas גם חרוזים streptavidin ריק כלול כמו שליטה. פרוטוקול זה תואם מערבי סופג או ספקטרומטריית מסה (MS) כדי לאשר את לכידתו של RBP ספציפי או לזהות את הרפרטואר המלא של RBPs שנתפס, בהתאמה 8.
טכניקות קיימות מספר לחקור את האינטראקציה RNA חלבוןים. כדי לחשוף RNAs כבול נתון RBP, RIP (immunoprecipitation RNA) CLIP (crosslinking UV ו immunoprecipitation) יכול להיות מיושם. לעומת זאת, לזהות שותפי חלבון של RNA נתון, נפתח RNA, צרצור (בידוד הכרומטין על ידי טיהור RNA), תרשים (ניתוח כלת לכידתו של מטרות RNA) RAP (טיהור antisense RNA) יכול להיות מיושם. לשם השוואה עם אלה מאוחר יותר, טכניקה נפתחת RNA לוקחת פחות מאמצת להקים. זה יכול להיות מועסק על מנת ללכוד חלבונים במבחנה ובחי. הגישה vivo של RNA הנפתח, אשר מבחינה טכנית יותר מאתגר מאשר עמיתו במבחנה שלה, שומרת אינטראקציות חלבון RNA על ידי crosslinking בתאים, לוכדת RNAs מתויג aptamer עניין מתאי, ולאחר מכן מזהה RBPs כבול. RNA הנפתח ניתן להשתמש כדי להעשיר RBPs בשפע נמוך, וכדי לבודד ולזהות את המתחמים-חלבון RNA שיש תפקידים פונקציונליים מגוונים בשליטת רגולציה הסלולר 9,10 .
הערה: RNA של עניין בהקשר של מחקר זה הוא שבר של AR 3'UTR.
1. הכנת RNA ביוטין שכותרתו
2. הכנת חרוזים RNA מצומדות
הערה: השתמש עמדה מגנטית להפרדה של חרוזים המגנטיים supernatant.
3. בידוד Preadipocyte ו Adipogenesis אינדוקציה
4. הכנה הסלולרית Lysate מ adipocytes הראשי
הערה: ודא כי כל הנהלים של הכנת lysate התא נעשית על קרח, וכל המאגרים קפואים על קרח. homogenizers זכוכית dounce טרום צמרמורת על הקרח.
5. עקידת Elution של RBP
6. המערבי סופג עבור אימות של RBP
בניסוי בהדגמה זו, מקטע AR RNA שימש כפיתיון כדי ללכוד חלבון מחייב שלה חור. שניהם הפיתיון RNA FL כי הוא בלתי רלוונטי חלבון חור ואת aliquot של חרוזים streptavidin ריק unconjugated שימש בקרות שליליות. אינטראקציות RNA חלבון יכולות להתרחש גם בגרעין או בציטופלסמה, ופרוטוקול נפתח זה יכול להיות מיושם גם הכולל או מופרד (גרעיני או cytoplasmic) lysates תא. ניתוח של חלבונים על ידי מערבי סופג מראה כי במדגם של 15 lysate תא unfractionated μl (ראה סעיף 4.8), כמו לא-חרוז שליטת קלט, נתן תוצאה חיובית, ופירוש דבר חלבון חור מזוהה lysate adipocyte של התרבות העיקרית עכבר באמצעות בנוגדן. השבר elution RNA AR נתן תוצאה חיובית, ופירוש הדבר חלבון חור מזוהה lysate adipocyte באמצעות חרוזים AR RNA מצומדות עבור assay הנפתח RNA. הן חלק elution RNA FL ואת bמדגם חרוז כחוש וגבוה נתן תוצאות שליליות, המציין כי אינטראקציות ספציפיות בין שבר RNA FL וחור חלבון, כמו גם בין החרוזים הריקים וחלבון החור אינם יכול לאתר הגישה הנפתחת RNA הזה. תוצאות של שני פקדים שליליים אלו גם עולות כי אינטראקציה ספציפית בין שבר AR RNA וחלבון חור מזוהית בהצלחה על ידי הפרוטוקול הנפתח RNA המתואר כאן.
איור 1: Western Blot האימות של חור שנתפסה על ידי מבחני נפתח RNA קלט: lysate תא מחדש (ציטופלסמית + lysate גרעינית);. חרוזים: המדגם מן חרוזים מגנטיים מצופה streptavidin ריק; RNA פלורידה: חרוזים streptavidin כבול עם mRNA FL; RNA 3'UTR AR: חרוזים streptavidin כבול עם mRNA AR 3'UTR; נוגדן ראשוני: נוגדן חד שבטי העכבר חור; נוגדנים משני: אנטי עיזים-mouse IgG-HRP; קיצור, פלורידה: בלוציפראז גחלילית, AR: קולטן האנדרוגן; אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
סַרכֶּזֶת |
Cycler תרמית |
ספקטרופוטומטר |
מסובבי |
ג'ל אלקטרופורזה חלבון ומכשירים סופג |
מַגנֵט |
טבלת 1: ציוד גדול ששמש במחקר זה ציוד עיקרי המשמש במחקר זה..
בערכת שעתוק במבחנה |
RNA biotinylated |
ספין עמודה להתאוששות של קטעי DNA ו- RNA |
חרוזים מגנטיים streptavidin |
חור עכבר נוגדנים חד שבטיים |
אנטי עכבר עז IgG-HRP |
מי כיתת nuclease ללא ביולוגיה מולקולרית |
חיץ מלוח פוספט |
RNase מעכב |
מעכב פרוטאז |
DNA פולימרז Pfu |
פתרון thiocyanate-פנול guanidinium חומצה |
טבלה 2: ריאגנטים עיקריים המשמשים במחקר זה ריאגנטים עיקריים המשמשים במחקר זה..
חיץ מבנה 2x RNA |
20 mM Tris-HCl (pH 7.4) |
0.2 M KCl |
20 מ"מ MgCl2 |
2 מ"מ DTT |
0.8 U / μl RNase מעכב |
הצפת |
0.1 M NaOH |
0.05 M NaCl |
הצפת B |
0.1 M NaCl |
1x W & B (כריכת כביסה) חיץ |
5 mM Tris-HCl (pH7.4) |
1 M NaCl |
חיץ 1x hypotonic |
10 mM Tris-HCl (pH 7.4) |
10 מ"מ KCl |
2 מ"מ MgCl2 |
1 מ"מ DTT |
1 מ"מ PMSF |
מעכבי פרוטאז 1x |
חיץ בידוד 1x הגרעיני |
25 mM Tris-HCl (pH 7.4) |
150 מ"מ KCl |
2 מ"מ MgCl2 |
1 מ"מ DTT |
0.5% IGEPAL (או 0.25% IGEPAL עבור elution של RBPs) |
1 מ"מ PMSF |
מעכבי פרוטאז 1x |
0.4 U / מעכב RNase μl (או 40 U / ml RNase מעכב עבור elution של RBPs) |
חיץ 1x Elution |
2 ביוטין מ"מ 1x PBS |
. טבלה 3: פתרונות עיקריים המשמשים במחקר זה חיץ מבנה RNA 2x (ראה סעיף 1.7); הצפה (ראה סעיף 2.3); B הצפה (ראה סעיף 2.4); 1x W & B (כריכת כביסה) חיץ (ראה סעיפים 2.2, 2.5, 2.7); 1x hypotonic חיץ (ראה סעיף 4.3); חיץ בידוד 1x הגרעיני (ראה סעיפים 2.8, 4.6, 5.3, 5.4); 1x Elution חיץ (ראה להלן הערה בסעיף 5.4).
lways "> תבנית ו פריימרים רצפים T7-AR-אוליגו 5'- TCT AAT ACG ACT CAC TAT AGG GCT GGG CTT TTT TTT TCT CTT TCT CTC CTT TCT TTT TCT TCT TCC CTC CCT AGC TTA TGA CCG TGG CAG TCT -3 ' T7-AR-F 5'- CTA ATA CGA CTC ACT ATA G -3 ' T7-AR-R 5'- AGA CTG CCA CGG TCA TAA GC -3 ' hluc (+) - T7-בדיקה-F 5'-TAATACGACTCACTATAGGGAGCCCCTGCTAACGACATTTACAACGAG-3 " hluc (+) - בדיקה-R 5'-CATAATCATAGGGCCGCGCACACAC-3 "לוח 4: רצפים של תבנית ואת צבעי יסוד PCR הגברת T7-AR-אוליגו:. תבנית ה- DNA הגברת PCR (ראה סעיף 1.1); T7-AR-F: פריימר קדימה עבור הגברת PCR (ראה סעיף 1.1); T7-AR-R: לאחור תחל עבור הגברה PCR (ראה סעיף 1.1); hluc (+) - T7-בדיקה-F: פריימר קדימה עבור הגברה PCR (ראה סעיף 1.2); hluc (+) - בדיקה-R: פריימר הפוכה הגברה PCR (ראה סעיף 1.2).
יש lncRNAs ו RBPs תפקידים חיוניים בבריאות ובחולי, אולם המנגנונים המולקולריים של מולקולות אלה הם הבינו היטב. זיהוי של חלבוני אינטראקציה עם מולקולות lncRNA הוא צעד מפתח לקראת הבהרת מנגנוני הוויסות. העשרת RBPs ידי מערכת assay הנפתח RNA מבוססת על ב-פתרון לכיד של אינטראקציה מורכבת כך חלבונים מן lysate תא ניתן לחלץ סלקטיבי באמצעות פיתיונות RNA biotinylated חייבים חרוזים מגנטיים streptavidin. כמה שיטות אחרות כגון הצרצור, צ'ארט RAP יכולות להשיג את אותה המטרה, אולם שיטות אלו לוקחות יותר מאמץ כדי להגדיר מאשר 16,17,18 הטכניקה הנפתחת RNA.
הכח העיקרי של RNA נפתח הוא שזה יחסית פרוטוקול פשוט וקל לביצוע. לציוץ RAP שניהם כרוכים צעד crosslinking שמשמר טבעי מתחמי RNA חלבון ואת העיצוב של סט מלא של מולקולות אנטיסנס (90 nucleotides ארוכה RAP, ו -20 נוקליאוטידים ב צרצור) ריצוף היעד כולו RNA 16,17,18. קיפול RNA הוא שלב קריטי מבחני נפתח RNA. המגבלה העיקרית של פרוטוקול זה היא כי RNAs היעד מסונתז במבחנה ולא יכול להיות מקופל כהלכה לתוך מבנה יליד לאפשר מחייב נכון עם RBP שלה (הים). RNAs שאינו ילידי Misfolded עשוי אינו מצליח ליצור אינטראקציות חלבון רנ"א לפסול מבחנים תפקודיים, או אינטראקציות טופס המתרחשים רק במבחנה בתנאי nonphysiological. אף על פי הפרוטוקול הנפתח המתואר כאן נוהל מוכר היטב עבור RNA מתקפל 13,14 (ראה סעיף 1.7), זה לא מבטיח קיפול ראוי תעתיקי רנ"א אחרים.
RNA הנפתח לעתים קרובות בשילוב עם RIP כגישה משלימה לזהות את RNA (ים) כפוף RBP עניין 19. עוד שלב קריטי פרוטוקול זה הוא הסרת חלק שומנים מתא הכוללlysate (ראה סעיף 4.5) כי שפע השומנים הגבוה ב adipocytes הבוגרת מציב אתגר טכני עיקרי. הפרוטוקול המתואר כאן הוא פותח במיוחד לשימוש עם adipocytes. עם זאת, המרכיבים הבסיסיים של פרוטוקול זה ואת ההחמרה של כל המאגרים בשימוש ניתן לשנות והותאמו יישום מודלי תרבית תאים אחרים. עבור רקמות המכילות רמה גבוהה של RNase אנדוגני, פרוטוקולים נפתחים RNA שונים ניתן להחיל.
RNA נפתח, אשר משתמש RNAs של עניין לזהות את RBPs הכלולה, הוא טכניקה אפקטיבית ויעילה, שנועד לבחון את הפונקציות ומנגנונים המרכזיות של lncRNAs, אשר יש מגוון רחב של תפקידים בתאים אנושיים. פיתוח עתידי של לכידה מבוססת RNA, כולל RNA נפתח, יהיה צורך להתמודד עם אתגרים בהגדרת הרכיבים, ההרכבה והתפקוד של מתחמי RNA חלבון, כמו גם יצירת RBPs מספיק מתסביכי RNA-חלבון נפוצים נמוכים עבור MS.
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
עבודה זו מומנה על ידי מענק סינגפור NRF (NRF-2011NRF-NRFF001-025) וכן CBRG (NMRC / CBRG / 0070/2014).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Major materials used in this study. | |||
MEGAscript kit | Ambion | ||
Biotin-14-CTP | Invitrogen | ||
NucAway spin columns | Ambion | ||
Dynabeads M-280 Streptavidin | Invitrogen | ||
HuR (3A2) mouse monoclonal antibody (sc-5261) | Santa Cruz Biotechnology | ||
Goat anti-mouse IgG-HRP(sc-2005) | Santa Cruz Biotechnology | ||
Hypure Molecular Biology Grade Water (nuclease-free) | HyClone | ||
Phosphate Buffer Saline (1×PBS) | HyClone | ||
RNase inhibitor | Bioline | ||
Protease inhibitor | Sigma | ||
Pfu Turbo DNA polymerase | Agilent Technologies | ||
TRIsure | Bioline | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Major equipment used in this study. | |||
Sorvall Legend Micro 21R centrifuge | Thermo Scientific | ||
Sorvall Legend X1R centrifuge | Thermo Scientific | ||
Bio-Rad T100 thermal cycler | Bio-Rad | ||
Nanodrop 2000 | Thermo Scientific | ||
BOECO rotator Multi Bio RS-24 | BOECO,Germany | ||
Protein gel electrophoresis and blotting apparatus | Bio-Rad | ||
DynaMag-2 magnet | Life Technologies |
A correction to the author list was made to: Detection of RNA-binding Proteins by In Vitro RNA Pull-down in Adipocyte Culture.
The author list has been updated from:
Qianfan Bai1*, Zhiqiang Bai1*, Lei Sun1,2
1Cardiovascular and Metabolic Disorders Program, Duke-NUS Medical School
2Institute of Molecular and Cell Biology, Singapore
*These authors contributed equally
to:
Qianfan Bai1*, Zhiqiang Bai1*, Shaohai Xu3, Lei Sun1,2
1Cardiovascular and Metabolic Disorders Program, Duke-NUS Medical School
2Institute of Molecular and Cell Biology, Singapore
3Division of Bioengineering, School of Chemical & Biomedical Engineering, Nanyang Technological University
*These authors contributed equally
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved