JP7313696B2 - 増強されたRNAインタラクトーム捕捉(eRIC) - Google Patents
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Description
本発明の増強されたRNAインタラクトーム捕捉(eRIC)により、in vivoでのポリ(A)RNA関連タンパク質の包括的かつ偏りのない同定が可能になる。本方法は、いくつかの塩基が糖環の立体構造がメチレンブリッジによってロックされているヌクレオチド類似体の一種であるロック核酸(LNA)で置換されているオリゴ(T)プローブの利用に依存する。
紫外線(通常254 nmまたは365 nm)を培養細胞、組織、または生物に照射して、RNA結合タンパク質(RBP)をin vivoでRNAに共有結合的に架橋する。
細胞培養:Jurkat細胞(DSMZ、ACC-282)は、37℃、5%CO2の加湿インキュベーターで、10%熱不活性化ウシ胎児血清(Gold、GE Healthcare)およびペニシリン/ストレプトマイシン(Sigma-Aldrich、P4333)を添加したRPMI 1640培地(Thermo Fisher Scientific、21875034)の175 cm2フラスコ(Falcon、353028)で懸濁培養により維持された。
溶解バッファー: 20 mM Tris-HCl (pH 7.5)、500 mM LiCl、1 mM EDTA、5 mM DTT、0.5% (w/v) LiDS。
バッファー1: 20 mM Tris-HCl (pH 7.5)、500 mM LiCl、1 mM EDTA、5 mM DTT、0.1% (w/v) LiDS.。
バッファー2: 20 mM Tris-HCl (pH 7.5)、500 mM LiCl、1 mM EDTA、5 mM DTT、0.02% (v/v) NP40。
バッファー3: 20 mM Tris-HCl (pH 7.5)、200 mM LiCl、1 mM EDTA、5 mM DTT、0.02% (v/v) NP40。
溶出バッファー: 20 mM Tris-HCl (pH 7.5)、1 mM EDTA。
10x RNaseバッファー: 100mM Tris-HCl(ph 7.5)、1.5mM NaCl。
28S rRNA (f: TTACCCTACTGATGATGTGTTGTTG (配列番号 5)、 r: CCTGCGGTTCCTCTCGTA (配列番号6))、
RPS6 (f: TGAAGTGGACGATGAACGCA (配列番号21)、r: CCATTCTTCACCCAGAGCGT (配列番号22))、
ZNF80 (f: CTGTGACCTGCAGCTCATCCT (配列番号17)、r: TAAGTTCTCTGACGTTGACTGATGTG (配列番号18))。
2から: β-アクチン (r:CGCGAGAAGATGACCCAGAT (配列番号4)、f:TCACCGGAGTCCATCACGAT (配列番号3))、
GAPDH (f: GTGGAGATTGTTGCCATCAACGA (配列番号25)、r: CCCATTCTCGGCCTTGACTGT (SEQ ID No. 2)) および
18S rRNA (f: GAAACTGCGAATGGCTCATTAAA (配列番号7)、r: CACAGTTATCCAAGTGGGAGAGG (配列番号8))。
3から: L1.3 (f: TGAAAACCGGCACAAGACAG (配列番号13)、r: CTGGCCAGAACTTCCAACAC (配列番号14))。
現在、de novo RBP発見に適したツールを使用して、発明者はRICの原理に基づいて構築し、比較研究で高いパフォーマンスを発揮する方法を開発したいと考えた。この目標を達成するために、本発明者らは、タンパク質の不注意な同時精製に寄与し、バックグラウンドRBPを増加させる可能性のあるDNAおよびrRNAコンタミネーションを減らすことを目指した。
本発明者らはまず、2つのプロトコルのRNA捕捉特性を比較した。eRIC溶出自体はRNase媒介であるが、精製されたeRIC材料の一定分量は、RNA分析を可能にするために熱溶出された。RICおよびeRIC熱溶出液の一定分量をバイオアナライザーで評価するか、逆転写し、ゲノムDNAではなくcDNAを増幅するイントロン感受性プライマーを使用してqPCRを行った。eRICによるポリ(A)RNAのプルダウンは特異的であり、非カップリングビーズを使用するとRNAが検出されないため、プローブを介して捕捉される(図9c)。RICと比較して、eRICは大きく異なるRNA溶出プロファイルを示す(図9b、c)。RICによって溶出されたトータルRNAの約30%がrRNAに対応するが、eRIC試料では約3%に過ぎない。実際、eRICのバイオアナライザパターンは、本発明者らがポリアデニル化RNAに起因する約500~4,000ヌクレオチドの間に均等に分布するスメアによって支配されるが、RIC溶出液は主にrRNAバンドを示す(図9b)。rRNAの捕捉はUVに依存せず、興味深いことに、28S rRNAの枯渇は18S rRNAよりも劇的である(図9b、c)。これらのデータは、18S rRNAが、捕捉プローブによって結合される十分に長いポリ(A)ストレッチ、またはrRNAのポリ(A)RNA内の相補配列へのハイブリダイゼーションのいずれかによってポリ(A)RNAと共精製することを示唆する。これらの考察に沿って、18S rRNAのコンタミネーションをさらに減らす努力は、ポリ(A)RNA収量の減少によって達成された。qPCRの結果は、eRICプロトコルで使用されるより高い温度がRNA分解と関連していないことを示す(図9c)。
次に、本発明者らは、2つのプロトコルに従って溶出されたタンパク質を下流分析にかけた。eRICに続いて、溶出液はRICが採用する一般的にタンパク質の損失とサイズの偏りに関連するAmiconフィルターに代わるSpeedVacを使用して真空濃縮される。技術的なバイアスを排除するために、SpeedVacを介した濃度もRIC試料に適用された(以下を参照)。溶出タンパク質のSDS-PAGEおよび銀染色は、インプット試料とは大きく異なるパターンを示し、非照射対照には存在しない、RICとeRICの両方によるUV架橋後の特定のRBPの濃縮を示す(図9d)。意外なことに、eRIC溶出液とRIC溶出液のバンドパターンは大きく異なり(図9d)、RICと比較してeRICでより効率的に捕捉されたタンパク質も含まれ、逆も又同じである。発明者らは、eRIC試料のRNaseベースの溶出後の熱(再)溶出が、RIC試料から溶出したタンパク質と同様の移動を伴うタンパク質を生成することにも気づき(図9d)、これらのタンパク質はRNA結合していないことを示唆する。したがって、RNaseを介した溶出は、真正のRBPにより特異的であると思われる。
eRICの開発の主な動機は、さまざまな実験条件に対するRNA結合プロテオームの動的な生物学的反応を検出するための最適化された方法の必要性にあり、□-ケトグルタル酸は、RNAデメチラーゼによる補助因子として必要であり(16、17)、本発明者らは、RNA結合プロテオームのDMOG誘発変化を探求したいと考えていたので、本発明者らは、テストケースとして、Jurkat細胞の□-ケトグルタル酸アンタゴニストジメチルオキサリルグリシン(DMOG)に対する応答を評価することを選択した。二次的な効果の影響を低減するために、本発明者らは、増殖中のJurkat細胞を適度な濃度(0.5mM)のDMOGとともにわずか6時間インキュベートした。架橋および溶解後、本発明者らは生物学的反復の2つの完全なセットを使用してeRICとRICを比較した(図12a)。eRICはDMSOおよびDMOG処理細胞でそれぞれ716および710 RBPの同定につながり、一方、RICによる同一処理条件下で673および662 RBPが同定され、eRICによるRBPの増強された検出を確認した。
DMOG処理により、特にeIF3およびeIF4のいくつかの翻訳開始因子のRNA結合が大幅に減少した(図12i)。DMOGは阻害タンパク質4EBPをリン酸化するmTORキナーゼの活性に悪影響を与えることが報告18されているため、本発明者らは4EBPリン酸化のウエスタンブロットを行った。実際、0.5mM DMOGで6時間処理すると、4EBPのリン酸化は大幅に減少する。加えて、本発明者らは、mTOR標的S6KおよびULK1、ならびにTOR自体のセリン2448(TOR活性化に関連する)のリン酸化の低下を観察する。これらの結果は、DMOGがmTORを阻害し、したがって4EBPを活性化して、翻訳開始を阻害し、eIF3およびeIF4のRNA結合の減少を説明することを示す。これらの発見は、eRICデータの価値を例示して、生物学的工程に光を当てる。
RNAデメチラーゼは、DMOGによって阻害されるアルファケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼである19。このような阻害は、N6-メチルアデノシン(m6A)の定常状態レベルを増加させると予想される。本発明者らは、0.5mM DMOG(またはDMSO)で6時間処理したJurkat細胞から精製したポリ(A) RNAに関するドットブロットアッセイを使用してこの可能性を試験した。この分析により、DMOGインキュベーションにより、ポリ(A)RNAのm6A修飾が実際に増加したことが示された(図13a)。したがって、特にm6Aが異なるRBPのRNA結合に影響を与えることが最近示されたため20、21、本発明者らはm6A生物学に関連するRBPがDMOG処理にも応答するかどうかを知りたいと思った。驚くべきことに、m6A感受性RBPは、eRICヒット間で大幅に濃縮されている(フィッシャーの正確確率検定、p値= 0.00016)。本発明者らがeRICにより同定した61のDMOG制御RBPのうち、少なくとも18(30%)がm6Aの影響を受けることが従前に示された20、21(図13b)。対照的に、これらのうち2つだけがRICによって検出された(図13b)。DMOG誘導変化の方向は、従前の報告20、21に基づく予測とよく一致する(図13bのカッコ内の数字)。従前に報告されたm6Aリーダー(YTHDF3、CPSF6、PUF60、SRSF7)およびm6A反発タンパク質(CAPRIN1、HDLBP、EIF4A1、G3BP2)、およびm6Aに非感受性であると予想されるタンパク質の代表例を図13cに示す。
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oligo オリゴ
Target molecule 標的分子
Enhanved interactome leads to a reduced contaminationwith abundant non poly(A) RNAs 増強されたインタラクトームは豊富な非ポリ(A)RNAのコンタミネーションの減少につながる
Input インプット
Pre-elu 事前溶出
LNA-interactome leads to a higherenrichment of poly(A) RNAs LNAインタラクトームはポリ(A)RNAの高度な濃縮につながる
Beads ビーズ
Effective capture of poly(A) RNAs byLNA2.T-interactome LNA2.Tインタラクトームによるポリ(A)RNAの効果的な捕捉
Relative levels 相対レベル
Depletion of specific rRNAs inLNA-interactome LNAインタラクトームにおける特異的rRNAの枯渇
LNA-interactome leads to a profoundreduction of the DNA-contamination LNAインタラクトームはDNAコンタミネーションの大幅な削減につながる
DNA contamination DNAコンタミネーション
Captured mRNA 捕捉されたmRNA
Efficient capture of RNA-binding proteinsby LNA-interactome LNAインタラクトームによるRNA結合タンパク質の効率的な捕捉
Reduced protein contamination and enhanvedcapture of bona-fide RBPs by enhanced interactome 増強されたインタラクトームによるタンパク質コンタミネーションの減少と真正RBPの捕捉の増強
controls 対照
p.value p値
Enriched GO terms 濃縮されたGOターム
Ribosomal subunit リボソームのサブユニット
Ribosome リボソーム
mRNA processing mRNAプロセシング
RNA splicing RNAスプライシング
Intended effects of introduced change 導入された変更の意図される効果
Unchanged 変更なし
Cell lysis 細胞溶解
Incubation インキュベーション
preclearing 事前クリア
Ice 氷
Increased protein denaturation タンパク質変性の増加
capture 捕捉
Wash 洗浄
Probe プローブ
Tighter hybridization with poly(A) RNA poly(A)RNAとのより緊密なハイブリダイゼーション
Reduced protein, DNA and RNA background タンパク質、DNAおよびRNAバックグラウンドの減少
Stringent ストリンジェント
Pre-elution 事前溶出
None なし
salt 塩
Specific elution with RNase RNaseでの特異的な溶出
Elution 溶出
Heat 加熱
Reduced protein background タンパク質バックグラウンドの減少
Concentration 濃縮
Protein タンパク質
Reduced protein loss タンパク質損失の減少
Proteomics プロテオミクス
Jurkat cells Jurkat細胞
TMT labeling TMT標識
pvalue p値
density 密度
norm. signal sum 正規化されたシグナル和
Number of proteins タンパク質数
Classic RBPs 既知のRBP
Enzymes 酵素
Metab. enzym. 代謝酵素
Intersections 交差
Proteins per Dataset データセットあたりのタンパク質
Enriched GO terms 濃縮されたGOターム
ribosome biogenesis リボソーム生合成
mRNA splising, via spliceosome スプライソソームを介するmRNAスプライシング
mRNA transport mRNA輸送
regulation of mRNA stability mRNA安定性の調節
Representative examples 代表例
Unresponsive 無反応
Increased RNA-binding RNA結合増加
Decreased RNA-binding RNA結合減少
Biological Process 生物学的プロセス
regulation of translation 翻訳の調節
translation 翻訳
translational initiation 翻訳開始
positive regulation of translation 翻訳の正の調節
eIF4F complex assembly eIF4F複合体アセンブリ
rRNA processing rRNAプロセシング
mitochondrial ribosome assembly ミトコンドリアリボソームアセンブリ
maturation of SSU-rRNA SSU-rRNAの成熟
formation of translation preinitiationcomplex 翻訳前開始複合体の形成
establishment of RNA localization RNA局在の確立
negative regulation of translation 翻訳の負の調節
mRNA export from nucleus 核からのmRNA輸出
regulation of translational initiation 翻訳開始の調節
nuclear-transcribed mRNA poly(A) tailshortening 核転写mRNAポリ(A)尾部短縮
Cellular Component 細胞成分
eIF4F complex eIF4F複合体
eIF3 complex eIF3複合体
nucleolus 核小体
small ribosomal subunit 小リボソームサブユニット
preribosome 前リボソーム
exon-exon junction complex エクソン-エクソン接合部複合体
cytoplasmic ribonucleoprotein granule 細胞質リボ核タンパク質顆粒
cytoplasmic stress granule 細胞質ストレス顆粒
spliceosomal complex スプライセオソーム複合体
transcription export complex 転写輸出複合体
enrichment 濃縮
Antibody 抗体
dot blot ドットブロット
Relative signal sum 相対シグナル和
m6A readers m6Aリーダー
m6A repelled RBPs m6A反発RBP
Control RBPs insensitive to m6A m6A非感受性対照RBP
Claims (13)
- 細胞、組織または生物におけるRNA結合タンパク質(RBP)を検出する方法であって、
a)架橋リボヌクレオチド複合体を含む生物材料を生成するために適切な照射を使用して、RBPを含む細胞、組織または生物の内容物を共有結合的に架橋する工程、
b)前記架橋リボヌクレオチド複合体を含む前記生物材料を溶解する工程、
c)37℃~40℃の適切な条件下で、前記架橋リボヌクレオチド複合体と前記生物材料の少なくとも1つの特定の標的RNAに相補的な少なくとも1つのオリゴヌクレオチドを接触させる工程であって、前記オリゴヌクレオチドは、その配列中に少なくとも1つのロック核酸(LNA)-ヌクレオチド類似体を含むものであり、および、前記オリゴヌクレオチドは固体支持体に結合している、工程、
c’)40±4℃の純水中でストリンジェントな事前溶出を行う工程、
d)前記固体支持体を使用して前記少なくとも1つのオリゴヌクレオチドを含む複合体を単離する工程、
e)前記単離された複合体から前記RBPおよびRNA断片を酵素的に放出および/または熱溶出して、放出されたRBPを生成する工程、および
f)放出されたRBPを分析する工程
を含む、方法。 - 固体支持体は磁性粒子である、請求項1に記載の方法。
- 前記照射は、UV光である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記細胞は、500±50mM塩化リチウムおよび0.5±0.05%ドデシル硫酸リチウムを含むバッファーを含む変性条件下で溶解される、請求項1~3に記載の方法。
- 前記複合体を単離する前にゲノムDNAを剪断する工程をさらに含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記事前溶出が5~10分行われる、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記RBPは、RNase AおよびT1による適切なRNA消化により放出される、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- RBP試料を遠心分離および/または真空濃縮する工程をさらに含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記放出されたRBPを分析する工程は、シングルポット固相強化サンプル調製(SP3)および/または定量的質量分析を使用した調製を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記オリゴヌクレオチドは、15~25塩基の長さを有する、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記オリゴヌクレオチドは、前記オリゴマーの1つおきの位置にあるLNAを含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
- LNAがLNA-Tである、請求項11に記載の方法。
- 対照試料または異なる実験条件下で得られた試料と比較した場合、検出されたRBPのRNA結合の変化の検出をさらに含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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Publication Number | Publication Date |
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