Summary

Epitel-Mezenkimal Geçiş sırasında alternatif birleştirme Algılama

Published: October 09, 2014
doi:

Summary

Alternative splicing regulation has been shown to contribute to the epithelial-mesenchymal transition (EMT), an essential cellular program in various physiological and pathological processes. Here we describe a method utilizing an inducible EMT model for the detection of alternative splicing during EMT.

Abstract

Alternative splicing plays a critical role in the epithelial-mesenchymal transition (EMT), an essential cellular program that occurs in various physiological and pathological processes. Here we describe a strategy to detect alternative splicing during EMT using an inducible EMT model by expressing the transcription repressor Twist. EMT is monitored by changes in cell morphology, loss of E-cadherin localization at cell-cell junctions, and the switched expression of EMT markers, such as loss of epithelial markers E-cadherin and γ-catenin and gain of mesenchymal markers N-cadherin and vimentin. Using isoform-specific primer sets, the alternative splicing of interested mRNAs are analyzed by quantitative RT-PCR. The production of corresponding protein isoforms is validated by immunoblotting assays. The method of detecting splice isoforms described here is also suitable for the study of alternative splicing in other biological processes.

Introduction

Epitel-mezenkimal geçiş (EMT) Embriyogenesis sırasında organ morfogenetiğine ve doku yenileme sürücüler gelişimsel bir programdır. Anormal aktive edildiğinde, EMT tümör metastazı ve organ fibrozis 1,2 teşvik etmektedir. Zorlayıcı çalışmalar cobble- kaybıyla sonuçlanan adherens birleşme proteini E-kaderin ifadesini bastırmaktadır örneğin Twist, salyangoz ve Zeb gibi çeşitli transkripsiyon faktörleri, tarafından tanımlanan, EMT sürecinde transkripsiyon düzenlemesi önemini tarif etmişlerdir epitel morfolojisi ve iğ biçimli mezenkimal fenotip 3-8 kazancı gibi taş. RNA'lar genom analizi ile yapılan son çalışmalar yapıştırma desenler epitel veya mezenkimal fenotiplerle 9,10 ya ile ilişkili genlerin bir grup var olduğunu ortaya koymuştur. Laboratuarımızda çalışmak işlevsel alternatif eklemeler ve EMT bağlı. Hücre yüzey adezyon molekülü CD44 inceleyerek, CD44 altern gösterdiative yapıştırma sıkı EMT sırasında düzenlenir, ve daha da önemlisi, nedensel anahtarlama bu CD44 ekleme izoformdur 11 EMT katkıda bulunmaktadır.

Alternatif 12-14 raptedilmektedir insan çoklu-ekson genlerin% 95 kadar alternatif yapıştırma, gen regülasyonu bir yaygın ve korunmuş modelini temsil eder. Tek bir genin birden fazla protein ürünlerinin üretilmesi ile beraber, alternatif birleştirme insan genomuna karmaşıklık bir katman eklenerek protein çeşitliliği için önemli bir mekanizma oluşturur. Bu nedenle, alternatif uç uca eklenmesi düzensizliği, potansiyel olarak hastalığa neden olan insan derin biyolojik etkileri yol açabilir. Nitekim, hastalıklarda anormal alternatif yapıştırma spliceosom makine kodlayan genlerde mutasyonlar sık miyelodisplastik sendromlarda 26-28 bulunan son bulgular da dahil olmak üzere, bir yılda 15-25 rapor edilmiştir. Bu nedenle, alternatif olarak eklenmiş i tespiti için güvenilir yöntemler geliştirmeksoforms EMT de dahil olmak üzere çeşitli biyolojik süreçlerin çalışmada büyük önem taşımaktadır.

Burada bir uyarılabilir EMT modeli kullanılarak alternatif ekleme değişiklikleri algılamak için bir protokol sağlar. Bağlantı izoformları PCR primerlerini tasarlama ve tespit edilmesi için yöntemler, EMT sırasında alternatif splicing çalışma için değil, aynı zamanda diğer biyolojik süreçlerde alternatif splicing çalışma için sadece uygundur. EMT sırasında alternatif eklemeler araştıran iyi böylece kanser metastazı tedavi etmek için etkili stratejilerin geliştirilmesini kolaylaştırmak, EMT ve tümör metastazı mekanizmalarını anlamak için zorunludur.

Protocol

EMT İndüksiyon 1. Hücre Kültürü Not: EMT TGFβ tedavisi veya epitel hücrelerinde transkripsiyon faktörleri Twist, salyangoz veya Zeb1 / 2 ektopik sentezlenmesi ile indüklenebilir. Ölümsüzleştirilmiş insan meme epitelyum hücreleri (HMLE / döndürme-ER, Dr. J. Yang bir hediye UCSD) 9,11,29 yılında Twist-ER, füzyon proteininin sentezlenmesi yoluyla uyarılabilir bir EMT sistemi bu protokolde tarif edilmektedir. 4-OH (TAM) İşleme üzerine, füzyon proteini Bükülme…

Representative Results

Yukarıda tarif edilen prosedürler sırasında EMT alternatif eklemeler tespit etmek için güçlü bir yöntem sağlar. Twist kaynaklı EMT sırasında CD44 ekleme izoformu anahtarlama Temsilcisi sonuçları bir örnek olarak aşağıda verilmiştir. HMLE / Büküm-ER hücrelerinde Bükülme kaynaklı EMT uzatılmış bir fibroblastik fenotipe epitel fenotip gibi çakıl taşı bir geçiş (Şekil 2A), epitelyal işaretleri E-kadherin, γ-katenin ve occludin ve yokluğu il…

Discussion

Burada tarif edilen prosedür, bir uyarılabilir EMT modelinde alternatif bağlantısının belirlenmesini sağlar. Bağlantı izoform ekspresyon örneğin dinamik değişiklik EMT zaman süreci boyunca yakalanabilir gibi. Un-bağlı hücre hatlarının farklı genetik temel gereksiz alternatif eklemeler etkileyebilir, çünkü bu yöntem alternatif splicing karşılaştırılması için farklı epithelial- da mezenkimal-temsil eden hücre çizgilerinin kullanımı üzerinde avantajlara sahiptir. Ancak, EMT başarılı …

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge Wensheng Liu for invaluable help with cell imaging. This work was supported by grants from the US National Institutes of Health (R01 CA182467), American Cancer Society (RSG-09-252-01-RMC), Lynn Sage Foundation, and A Sister’s Hope Foundation.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
4-hydroxytamoxifen Sigma H7904 Make stock solution by dissolving in ethanol to 200μM, and keep at -20℃ protected from light. 
E.Z.N.A. Total RNA Isolation kit Omega Bio-Tek R6731 Total RNA isolation kit
GoScript Reverse Transcription System Promega A5001 Reagent for qRT-PCR assay
GoTaq qPCR Master Mix Promega A6002 Reagent for qRT-PCR assay
LightCycler 480 Real-Time PCR System Roche Equipment for qRT-PCR assay
CD44 antibody R&D Systems BBA10 1:1000 dilution
E-cadherin antibody Cell Signaling Technology 4065 1:2500 dilution for immunoblotting; 1:50 dilution for immunofluorescence
γ-catenin antibody Cell Signaling Technology 2309 1:1000 dilution
occludin antibody Santa Cruz Biotechnology Inc. sc-5562 1:500 dilution
fibronectin antibody BD Transduction Laboratories 610077 1:5000 dilution
N-cadherin antibody BD Transduction Laboratories 610920 1:2000 dilution
vimentin antibody NeoMarkers MS-129-p1 1:500 dilution
GAPDH antibody Millipore Corporation MAB374 1:10000 dilution
Amasham ECL Western blotting detection reagent GE Health Life Science RPN2209 Chemiluminescence system

Referencias

  1. Thiery, J. P., Sleeman, J. P. Complex networks orchestrate epithelial-mesenchymal transitions. Nat Rev Mol Cell Biol. 7, 131-142 (2006).
  2. Yang, J., Weinberg, R. A. Epithelial-mesenchymal transition at the crossroads of development and tumor metastasis. Dev Cell. 14, 818-829 (2008).
  3. Yang, J., et al. a master regulator of morphogenesis, plays an essential role in tumor metastasis. Cell. 117, 927-939 (2004).
  4. Batlle, E., et al. The transcription factor snail is a repressor of E-cadherin gene expression in epithelial tumour cells. Nat Cell Biol. 2, 84-89 (2000).
  5. Cano, A., et al. The transcription factor snail controls epithelial-mesenchymal transitions by repressing E-cadherin expression. Nat Cell Biol. 2, 76-83 (2000).
  6. Comijn, J., et al. The two-handed E box binding zinc finger protein SIP1 downregulates E-cadherin and induces invasion. Mol Cell. 7, 1267-1278 (2001).
  7. Bolos, V., et al. The transcription factor Slug represses E-cadherin expression and induces epithelial to mesenchymal transitions: a comparison with Snail and E47 repressors. J Cell Sci. 116, 499-511 (2003).
  8. Eger, A., et al. DeltaEF1 is a transcriptional repressor of E-cadherin and regulates epithelial plasticity in breast cancer cells. Oncogene. 24, 2375-2385 (2005).
  9. Shapiro, I. M., et al. An EMT-driven alternative splicing program occurs in human breast cancer and modulates cellular phenotype. PLoS Genet. 7, e1002218 (2011).
  10. Warzecha, C. C., et al. An ESRP-regulated splicing programme is abrogated during the epithelial-mesenchymal transition. EMBO J. 29, 3286-3300 (2010).
  11. Brown, R. L., et al. CD44 splice isoform switching in human and mouse epithelium is essential for epithelial-mesenchymal transition and breast cancer progression. J Clin Invest. 121, 1064-1074 (2011).
  12. Wang, E. T., et al. Alternative isoform regulation in human tissue transcriptomes. Nature. 456, 470-476 (2008).
  13. Pan, Q., Shai, O., Lee, L. J., Frey, B. J., Blencowe, B. J. Deep surveying of alternative splicing complexity in the human transcriptome by high-throughput sequencing. Nat Genet. 40, 1413-1415 (2008).
  14. Liu, S., Cheng, C. Alternative RNA splicing and cancer. Wiley Interdiscip Rev RNA. 4, 547-566 (2013).
  15. Shtivelman, E., Lifshitz, B., Gale, R. P., Roe, B. A., Canaani, E. Alternative splicing of RNAs transcribed from the human abl gene and from the bcr-abl fused gene. Cell. 47, 277-284 (1986).
  16. Krangel, M. S. Secretion of HLA-A and -B antigens via an alternative RNA splicing pathway. J Exp Med. 163, 1173-1190 (1986).
  17. Brickell, P. M., Latchman, D. S., Murphy, D., Willison, K., Rigby, P. W. Activation of a Qa/Tla class I major histocompatibility antigen gene is a general feature of oncogenesis in the mouse. Nature. 306, 756-760 (1983).
  18. Barbaux, S., et al. Donor splice-site mutations in WT1 are responsible for Frasier syndrome. Nat Genet. 17, 467-470 (1997).
  19. Charlet, B. N., et al. Loss of the muscle-specific chloride channel in type 1 myotonic dystrophy due to misregulated alternative splicing. Mol Cell. 10, 45-53 (2002).
  20. Hutton, M., et al. Association of missense and 5′-splice-site mutations in tau with the inherited dementia FTDP-17. Nature. 393, 702-705 (1998).
  21. Kohsaka, T., et al. Exon 9 mutations in the WT1 gene, without influencing KTS splice isoforms, are also responsible for Frasier syndrome. Hum Mutat. 14, 466-470 (1999).
  22. Philips, A. V., Timchenko, L. T., Cooper, T. A. Disruption of splicing regulated by a CUG-binding protein in myotonic dystrophy. Science. 280, 737-741 (1998).
  23. Savkur, R. S., Philips, A. V., Cooper, T. A. Aberrant regulation of insulin receptor alternative splicing is associated with insulin resistance in myotonic dystrophy. Nat Genet. 29, 40-47 (2001).
  24. Spillantini, M. G., et al. Mutation in the tau gene in familial multiple system tauopathy with presenile dementia. Proc Natl Acad Sci USA. 95, 7737-7741 (1998).
  25. Wang, J., et al. Myotonic dystrophy evidence for a possible dominant-negative RNA mutation. Hum Mol Genet. 4, 599-606 (1995).
  26. Graubert, T. A., et al. Recurrent mutations in the U2AF1 splicing factor in myelodysplastic syndromes. Nat Genet. 44, 53-57 (2012).
  27. Papaemmanuil, E., et al. Somatic SF3B1 mutation in myelodysplasia with ring sideroblasts. N Engl J Med. 365, 1384-1395 (2011).
  28. Yoshida, K., et al. Frequent pathway mutations of splicing machinery in myelodysplasia. Nature. 478, 64-69 (2011).
  29. Mani, S. A., et al. The epithelial-mesenchymal transition generates cells with properties of stem cells. Cell. 133, 704-715 (2008).
  30. Reinke, L. M., Xu, Y., Cheng, C. Snail represses the splicing regulator epithelial splicing regulatory protein 1 to promote epithelial-mesenchymal transition. J Biol Chem. 287, 36435-36442 (2012).
  31. Serini, G., Gabbiani, G. Mechanisms of myofibroblast activity and phenotypic modulation. Exp Cell Res. 250, 273-283 (1999).
  32. Zavadil, J., Bottinger, E. P. TGF-beta and epithelial-to-mesenchymal transitions. Oncogene. 24, 5764-5774 (2005).
  33. Pfaffl, M. W. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR. Nucleic Acids Res. 29, e45 (2001).
  34. Hellemans, J., Mortier, G., De Paepe, A., Speleman, F., Vandesompele, J. qBase relative quantification framework and software for management and automated analysis of real-time quantitative PCR data. Genome Biol. 8, R19 (2007).
  35. Boutz, P. L., et al. A post-transcriptional regulatory switch in polypyrimidine tract-binding proteins reprograms alternative splicing in developing neurons. Genes Dev. 21, 1636-1652 (2007).
  36. Salomonis, N., et al. Alternative splicing regulates mouse embryonic stem cell pluripotency and differentiation. Proc Natl Acad Sci USA. 107, 10514-10519 (2010).
  37. Calarco, J. A., et al. Regulation of vertebrate nervous system alternative splicing and development by an SR-related protein. Cell. 138, 898-910 (2009).
  38. Grabowski, P. Alternative splicing takes shape during neuronal development. Curr Opin Genet Dev. 21, 388-394 (2011).
  39. Seol, D. W., Billiar, T. R. A caspase-9 variant missing the catalytic site is an endogenous inhibitor of apoptosis. J Biol Chem. 274, 2072-2076 (1999).
  40. Srinivasula, S. M., et al. Identification of an endogenous dominant-negative short isoform of caspase-9 that can regulate apoptosis. Cancer Res. 59, 999-1002 (1999).
  41. Akgul, C., Moulding, D. A., Edwards, S. W. Alternative splicing of Bcl-2-related genes functional consequences and potential therapeutic applications. Cell Mol Life Sci. 61, 2189-2199 (2004).
  42. Cooper, T. A. Use of minigene systems to dissect alternative splicing elements. Methods. 37, 331-340 (2005).
  43. Cheng, C., Sharp, P. A. Regulation of CD44 alternative splicing by SRm160 and its potential role in tumor cell invasion. Mol Cell Biol. 26, 362-370 (2006).
check_url/es/51845?article_type=t

Play Video

Citar este artículo
Huang, H., Xu, Y., Cheng, C. Detection of Alternative Splicing During Epithelial-Mesenchymal Transition. J. Vis. Exp. (92), e51845, doi:10.3791/51845 (2014).

View Video