Un metodo di blotting nord modificato per misurare N 6 -methyladenosine (m 6 a) delle modifiche in RNA è descritto. L'attuale metodo in grado di rilevare le modifiche in diversi RNA e controlli sotto vari disegni sperimentali.
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Un metodo di blotting nord modificato per misurare N 6 -methyladenosine (m 6 a) delle modifiche in RNA è descritto. L'attuale metodo in grado di rilevare le modifiche in diversi RNA e controlli sotto vari disegni sperimentali.
N 6-Metiladenosina (m6A) Le modifiche dell'RNA sono diverse e onnipresenti tra gli eucarioti. Si verificano in mRNA, rRNA, tRNA e microRNA. Studi recenti hanno rivelato che queste modifiche reversibili dell'RNA influenzano lo splicing, la traduzione, la degradazione e la localizzazione dell'RNA. Molteplici processi fisiologici, come i ritmi circadiani, la pluripotenza delle cellule staminali, la fibrosi, il metabolismo dei trigliceridi e l'obesità sono controllati anche dalle modificazioni m6A. L'immunoprecipitazione/sequenziamento, la spettrometria di massa e il northern blotting modificato sono alcuni dei metodi comunemente impiegati per misurare le modifiche di m6A. Qui, presentiamo una tecnica di blotting nord-orientale per misurare le modifiche di m6A. L'attuale protocollo fornisce una buona separazione dimensionale dell'RNA, una migliore accomodazione e standardizzazione per vari disegni sperimentali e una chiara delineazione delle modifiche di m6A in varie fonti di RNA. Mentre è noto che le modificazioni m6A hanno un impatto cruciale sulla fisiologia umana in relazione ai ritmi circadiani e all'obesità, il loro ruolo in altri stati (pato)fisiologici non è chiaro. Pertanto, le indagini sulle modificazioni di m6A hanno un'immensa possibilità di fornire informazioni chiave sulla fisiologia molecolare.
Le modifiche dinamiche e reversibili dell'RNA hanno un ruolo importante nell'omeostasi dell'RNA. Quattro decenni fa, le modifiche della N 6-metiladenosina (m6A) sono risultate abbondanti nei trascrittomi eucariotici1. Hanno diverse funzioni nell'RNA messaggero (mRNA), nell'RNA ribosomiale (rRNA), nell'RNA nucleolare piccolo, nell'RNA di trasferimento e nel microRNA2. Le modificazioni m6A dell'mRNA influenzano il loro splicing3, la traduzione4, la degradazione5 e la localizzazione2. Inoltre, influenzano la biogenesi dei ribosomi e la funzione dei microRNA6. La conservazione evolutiva delle modificazioni dell'RNA m6A è nota nei batteri unicellulari negli esseri umani pluricellulari7. La delineazione dei ruoli delle modifiche m6A è attualmente oggetto di un'ampia esplorazione. Si prevede che gli sforzi forniranno nuove informazioni sul controllo della trascrizione. Studi recenti rivelano che anche altre modifiche chimiche dell'mRNA8 svolgono un ruolo critico nel metabolismo dell'RNA.
I ritmi circadiani9, la pluripotenza delle cellule staminali10, il metabolismo dei trigliceridi4, la fibrosi11, l'obesità12 e la depressione maggiore13 sono alcuni esempi di processi in cui le modifiche m6A sono note per controllare i risultati. Molti trascritti del gene dell'orologio circadiano hanno siti m6A14. La modulazione della m6A metilasi o della demetilasi provoca variazioni del periodo circadiano15. Mettl3, una m6A transferasi, è un regolatore per la pluripotenza delle cellule staminali. Una carenza di Mettl3 porta a una letalità embrionale precoce e a un priming aberrante del lignaggio nella fasepost-impianto 10. Un deficit di massa grassa e obesità associata (FTO), una m6A demetilasi, negli adipociti influenza la mobilizzazione degli acidi grassi e il peso corporeo attraverso la regolazione posttrascrizionale di Angptl44. Questi studi rivelano che l'm6A non solo controlla l'elaborazione dell'mRNA, ma svolge anche un ruolo critico nello sviluppo embriologico e nella fisiopatologia. La funzione delle modificazioni m6A ha implicazioni per le considerazioni terapeutiche in futuro.
Sono disponibili diversi metodi per misurare le modifiche m6A dell'RNA16-18. Tradizionalmente, la cromatografia su strato sottile (TLC) e la cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) sono utilizzate per studiare la distribuzione di m6A in diversi RNA19,20. La spettrometria di massa è uno strumento sensibile per la rilevazione di modificazioni m6A nell'RNA. Tuttavia, l'RNA deve essere asportato dalla RNasi in brevi frammenti prima dell'analisi mediante spettrometria di massa21. L'immunoprecipitazione e il sequenziamento del metil-RNA (m6A-Seq)22 immunoprecipita gli RNA frammentati con anticorpi m6A-specifici ed esegue il sequenziamento parallelo dell'RNA. Questo metodo genera paesaggi di m6A a livello di trascrittoma. La mappatura ad alta risoluzione di m6A con risoluzione a singolo nucleotide (miCLIP) mappa ulteriormente le modifiche di m6A con una risoluzione a singolo nucleotide23. Entrambi i metodi forniscono dettagli sulla modifica di m6A nell'intero trascrittoma, con informazioni specifiche sui geni. Tuttavia, le quantificazioni e la standardizzazione in entrambi i metodi sono difficili se gli esperimenti richiedono il confronto di più condizioni. Inoltre, le frammentazioni dell'RNA per m6A-Seq alterano la struttura originale dell'RNA, che può influenzare i livelli nativi di m6A. Per rilevare le modificazioni globali dell'RNA m6A e i loro cambiamenti in diverse condizioni sperimentali, riportiamo un metodo che impiega un protocollo di northern blotting modificato. Questo metodo risolve l'RNA in base al peso molecolare, utilizzando l'elettroforesi su gel18. Questa procedura fornisce una migliore standardizzazione e quantificazione per gli esperimenti che coinvolgono più condizioni o campioni. Fornisce inoltre informazioni specifiche sulla modifica m6A per diversi RNA, siano essi rRNA, mRNA o microRNA.
NOTA: L'RNA totale m 6 A livello comprende rRNA, mRNA, e altri piccoli RNA. Dal momento che l'RNA ribosomiale è abbondante m 6 modifiche A, la misura di m 6 livelli A dovranno prendere in considerazione questo fatto.
Isolamento 1. RNA
2. elettroforesi su gel e di trasferimento
NOTA: I protocolli di preparazione del buffer sono riportati nella tabella 1.
3. Rilevamento di N 6 -methyladenosine
Dopo 14 giorni nel normale fase circadiana luce-buio, i topi wild-type sono stati collocati in buio costante. Gli RNA dal fegato sono stati campionati ad intervalli di 4 ore e studiate con modificato blotting settentrionale. La metilazione di rRNA, mRNA, e piccoli RNA erano chiaramente rilevata (Figura 2). Il confronto tra differenti tempi circadiani (CT) può essere accuratamente calcolata con lo standard 18S rRNA. C'era robusta oscillazione circadiana di m 6 livelli A in rRNA, mRNA, e piccoli RNA.
Per evitare l'interferenza offerto da rRNA, RNA poliadenilato possono essere purificate, come al punto 1.2.2. Dopo la purificazione, l'rRNA può essere sostanzialmente eliminato per consentire una migliore visualizzazione di altri RNA (Figura 3).

g> Figura 1: Montaggio della unità di trasferimento macchia. è indicata l'unità di trasferimento capillare per asciugare l'RNA alla membrana. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2: il ritmo circadiano delle m 6 levels in C57BL / 6J. Questa figura mostra la m 6 A blot di RNA totale da fegati di topi wild-type sacrificato il primo giorno della fase dark-scuro dopo 14 giorni di una normale fase leggera-buio a 4 h intervalli. La quantificazione è stata effettuata utilizzando il m 6 A differenza di densità delle immagini tra 18S e 28S rRNA. La m 6 A abbondanza stato normalizzato alla banda 18S rRNA dal gel formaldeide in basso.et = "_ blank"> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3: I m 6 una macchie con o senza rRNA. Rappresentante m sono mostrati 6 una macchie del totale RNA e l'RNA poliadenilato dal fegato di topi wild-type. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Tabella 1: Tamponi e soluzioni.
| 1 | 10x tampone MOPS (pH 7,0, proteggere dalla luce) | |||||
| MOPS | 41.85 | g | 0.2 M | |||
| Acetato di sodio | 4.1 | g | 0,05 M | |||
| EDTA, Disodium Salt | 3.7 | g | 0,01 M | |||
| acqua DEPC | ||||||
| Totale | 1 | L | ||||
| Mescolare a temperatura ambiente | ||||||
| 2 | 20x tampone SSC (pH 7,0) | |||||
| Cloruro di sodio | 175,3 | g | 3 M | |||
| citrato trisodico | 88.3 | g | 0.3 M | |||
| acqua DEPC | ||||||
| Totale | 1 | L | ||||
| Mescolare a temperatura ambiente, poi in autoclave | ||||||
| 3 | Dye monitoraggio | |||||
| Buffer 10x MOPS | 500 | microlitri | 1x | |||
| Ficoll 400 | 0.75 | g | 15% | |||
| bromofenolo blu | 0.01 | g | 0,2% | |||
| xilene cianolo | 0.01 | g | 0,2% | |||
| acqua DEPC | ||||||
| Totale | 5 | mL | ||||
| Conservare a -20 ° C | ||||||
| 4 | acqua DEPC | |||||
| Diluire il rapporto a 1: 1.000 di DEPC in DDH 2 O | ||||||
| Mescolare notte a temperatura ambiente, poi in autoclave | ||||||
| 5 | tampone campione (riparo dalla luce) | |||||
| Buffer 10x MOPS | 200 | microlitri | ||||
| 37% di formaldeide | 270 | microlitri | ||||
| formammide | 660 | microlitri | ||||
| Conservare a -20 ° C | ||||||
Le modifiche dell'RNA hanno un ruolo importante nella funzione e nella fisiologia cellulare. L'attuale comprensione della regolazione, della funzione e dell'omeostasi di queste modifiche è ancora in fase di esplorazionee ampliamento. Pertanto, è necessario un metodo preciso e gold standard per valutare le modifiche dell'RNA. Il metodo del northern blotting modificato fornisce una quantificazione precisa delle modifiche dell'RNA e una chiara delineazione delle modifiche nei diversi RNA. Sebbene il metodo richieda almeno 3 giorni, può essere standardizzato e può essere utilizzato in vari disegni sperimentali. Inoltre, con diversi anticorpi, può rilevare diverse modificazioni dell'RNA27.
È importante separare i diversi RNA quando si analizzano le modifiche dell'RNA. L'RNA ribosomiale comprende gran parte della quantità totale di RNA28,29. I risultati dell'analisi delle modifiche dell'RNA solo nell'RNA totale rappresenteranno principalmente le variazioni dell'rRNA. La metilazione e altre modifiche simili dell'rRNA potrebbero potenzialmente mascherare i cambiamenti in altri RNA. Con la procedura di separazione su gel, le modifiche dell'mRNA e di altri piccoli RNA possono essere analizzate in modo più accurato.
La mappatura dell'intero trascrittoma con immunoprecipitazione e sequenziamento di m6A fornisce informazioni dettagliate sulla modifica di ciascun tipo di RNA22. Fornisce informazioni sugli RNA specifici e una risoluzione di circa 80-120 bp. Sebbene m6A-Seq possa confrontare le modifiche tra diverse condizioni sperimentali, la selezione di standard e controlli appropriati per tali esperimenti è difficile18. L'immunoprecipitazione è difficile da riprodurre, spesso con variazioni significative tra le ripetizioni. Inoltre, m6A-Seq richiede la frammentazione di campioni di RNA prima dell'immunoprecipitazione e del sequenziamento30. Il processo di frammentazione potrebbe potenzialmente indurre influenze indebite sulle modifiche originali dell'RNA. Se l'esperimento non ha bisogno delle informazioni specifiche del gene ma richiede condizioni diverse per il confronto, il metodo attuale fornisce una migliore visualizzazione e controllo per diverse configurazioni sperimentali.
La modifica dell'RNA è un passo importante nella regolazione del controllo trascrizionale31. Tuttavia, l'omeostasi e i meccanismi di regolazione di varie modificazioni dell'RNA in diversi ambiti fisiologici non sono ancora chiari. Utilizzando l'attuale metodo del northern blotting modificato, è possibile quantificare e confrontare diverse modificazioni dell'RNA. Inoltre, i cambiamenti e le regolazioni delle modificazioni dell'RNA possono essere studiati in modo più dettagliato. In futuro, potrebbe anche essere possibile combinare i dati sperimentali provenienti sia dal northern blotting classico che dai protocolli di northern blotting modificati, fornendo maggiori informazioni sulla biologia dell'RNA.
Il fattore più importante che determina il successo del protocollo di northern blotting modificato è l'integrità del campione di RNA. Gli RNA con una certa quantità di degradazione possono produrre buoni risultati di northern blotting classico, ma questo potrebbe potenzialmente avere un impatto significativo sui risultati del northern blotting modificati. Anche le modifiche dell'RNA in diversi tessuti o linee cellulari potrebbero variare in modo significativo. È importante testare i carichi di campioni di RNA adatti per i diversi tessuti prima di eseguire gli esperimenti finali.
Poiché le procedure di blotting sono state tradizionalmente denominate in onore del Dr. Southern e di diverse direzioni geografiche, proponiamo il nome di blotting "nord-orientale" per la tecnica attuale.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
C.Y.W. ha ricevuto il sostegno del National Health Research Institute (NHRI-EX101-9925SC), del National Science Council (101-2314-B-182-100-MY3, 101-2314-B-182A-009) e del Chang Gung Memorial Hospital (CMRPG3B1643, CMRPG3D1002, CMRPG3D0581, CMRPG380091 e CMRPG3C1763).
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Soluzione RNaseZap | Ambion | AM9782 | Protocollo 1.1 |
| TRI Soluzione reagente | Ambion | AM9738 | Protocollo 1.2.1.1 |
| 1-Bromo-3-cloropropano (BCP) | Sigma | B9673 | Protocollo 1.2.1.3 |
| Etanolo | JTbaker | 8006 | Protocollo 1.2.1.3 |
| Isopropanolo | Sigma | I9516 | Protocollo 1.2.1.3 |
| GenElute mRNA Miniprep Kit | Sigma | MRN70 | Protocollo 1.2.2.1 |
| Glicogeno | Ambion | AM9510 | Protocollo 1.2.2.2 |
| Acetato di sodio | Fluka | 71183 | Protocollo 1.2.2.2 |
| Acqua priva di nucleasi | Ambion | AM9930 | Protocollo 1.2.2.6 |
| DEPC | Sigma | D5758 | Protocollo 2.1.1 |
| Agarosio | JT Baker | Protocollo A426 | 2.1.2 |
| MOPS | Sigma | M1254 | Protocollo 2.1.3 |
| Soluzione di formaldeide al 37% | Sigma | F8775 | Protocollo 2.1.3 |
| EDTA, sale disodico | JT Baker | 8993 | Protocollo 2.1.3 10x MOPS |
| tampone formammide | Sigma | F7503 | Protocollo 2.2.1 |
| RNA Millennium Marker | Ambion | AM7150 | Protocollo 2.2.2 |
| Bromuro di etidio | Amresco | X328 | Protocollo 2.2.5 |
| Ficoll PM400 | GE Healthcare | 17-0300-10 | Protocollo 2.2.5 colorante tracciante |
| Blu bromofenolo | Sigma | 114391 | Protocollo 2.2.5 colorante tracciante |
| Xilene Cianolo FF | Sigma | X4126 | Protocollo 2.2.5 colorante tracciante |
| Cloruro di sodio diidrato | JT Baker | 3624 | Protocollo 2.4.2 20x tampone SSC |
| Citrato trisodico | Sigma | S1804 | Protocollo 2.4.2 20x tampone SSC |
| Carta assorbente | GE Healthcare | Protocollo RPN6101M 2.4.4 | |
| Membrana GE Hybond-N+ Protocollo | GE Healthcare | RPN303B | 2.4.6 |
| Stratalinker UV Crosslinker 2400 | Stratagene | 400075 | Protocollo 3.1.2 |
| Gel Catcher 1500 | Tecnologia ANT | Gel Catcher 1500 | Protocollo 3.1.5 |
| Anti-m6A (N6-metiladenosina) | Sistemi sinaptici | 202003 | Protocollo 3.2.3 |
| Amersham ECL Anti-Rabbit IgG, HRP-linkd intero Ab | GE Healthcare | NA934 | Protocollo 3.2.5 |
| Sistema ChemiDoc MP | BIO-RAD | 1708280 | Protocollo 3.2.8 |
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