Modulation de génome induite par l’analyse des HDAC inhibiteur des microARN et ARNm dans B cellules amenées à soumises classe-commutateur de recombinaison de l’ADN et la différenciation des cellules de Plasma
Summary
Des facteurs épigénétiques peuvent interagir avec les programmes génétiques de moduler l’expression des gènes et de réguler la fonction des cellules B. En combinant la stimulation in vitro de cellules B, qRT-PCR et haut débit micro-ARN-séquence et ordre d’ADN messagère approches, nous pouvons analyser la modulation épigénétique de miRNA et l’expression génique dans les cellules de B.
Abstract
Production d’anticorps est effectuées par plusieurs processus intrinsèques critique les lymphocytes B, dont le hypermutation somatique (SHM), classe-commutateur de recombinaison de l’ADN (RSE) et la différenciation des cellules de plasma. Ces dernières années, les modifications épigénétiques ou des facteurs tels que la désacétylation des histones et microARN (miARN), ont démontré d’interagir avec les programmes génétiques de cellules B pour la production d’anticorps forme, tandis que le dysfonctionnement des facteurs épigénétiques a été trouvé pour conduire à réponses d’auto-anticorps. Analysant le génome-large ARNm et miRNA expression dans les lymphocytes B en réponse aux modulateurs épigénétiques est importante pour comprendre la régulation épigénétique de la réponse anticorps et la fonction des lymphocytes B. Ici, nous démontrons un protocole pour induire des cellules B subissent une différenciation RSE et plasmocyte, traitant ces cellules B avec inhibiteurs d’histone désacétylase (HDAC) (IDH) et analyser l’expression d’ARNm et de micro-ARN. Dans ce protocole, nous analysons directement des séquences d’ADN (cDNA) complémentaires à l’aide de séquençage d’ADN messagère nouvelle génération (ARNm-seq) et technologies de miRNA-seq, cartographie du séquençage lit au génome et transcriptase inverse quantitative (qRT)-PCR. Avec ces approches, nous avons défini que, dans les cellules de B amenées à subir la RSE et la différenciation des cellules de plasma, HDI, un régulateur de l’épigénétique, sélectivement module l’expression de l’ARNm et miRNA et altère la différenciation RSE et plasmocyte.
Introduction
Marques épigénétiques ou facteurs tels que la méthylation de l’ADN et ARN non codants (y compris les microARN), modifications post-traductionnelles histone modulent la fonction des cellules en modifiant l’ expression de gène1. Modifications épigénétiques régulent la fonction des lymphocytes B, tels que la recombinaison de l’ADN-l’interrupteur de la classe immunoglobuline (RSE), hypermutation somatique (SHM) et la différenciation de cellules B mémoire ou plasmocytes, modulant ainsi les anticorps et les auto-anticorps réponses2,3. RSE et SHM critique nécessitent déaminase cytidine induite par l’activation (aide, codé comme Aicda), qui est fortement induite dans les cellules en réponse à T-dépendante et d’antigènes T-indépendants4B. Cellules de B classe-commuté/hypermutated encore différencient en plasmocytes, qui sécrètent de grandes quantités d’anticorps de façon critique dépendante de la protéine induite par le lymphocyte B maturation 1 (Blimp1, codé comme Prdm1)5. Les changements épigénétiques anormaux dans les cellules de B peuvent entraîner des réponses anticorps/auto-anticorps aberrants, qui peuvent conduire à une réaction allergique ou d’auto-immunité1,4. Comprendre comment épigénétiques facteurs, tels que les miARN, moduler intrinsèques cellules B l’expression des gènes n’est pas seulement importante pour le développement de vaccins, mais il est également essentielle de révéler les mécanismes de réactions anticorps anormaux/auto-anticorps potentielles.
Désacétylation et l’acétylation des histones sont des modifications des résidus lysine sur histones généralement catalysées par acétyltransférase d’histone (HAT) et histone désacétylase (HDAC). Ces modifications conduisent à l’accessibilité croissante ou décroissante de la chromatine et encore autoriser ou empêchent la fixation de facteurs de transcription ou des protéines à l’ADN et l’altération du gène expression5,6, 7 , 8. inhibiteurs d’HDAC (HDI) sont une classe de composés qui interfèrent avec la fonction de HDACs. Ici, nous avons utilisé le HDI (APV) d’aborder la réglementation des HDAC sur le profil d’expression génique intrinsèque des cellules B et sur son mécanisme.
miARN est petites, non codantes RNAs environ 18 à 22 nucléotides de longueur qui sont générés par plusieurs étapes. miRNA hôte gènes sont transcrits et forment en épingle à cheveux microARN primaire (pri-miARN). Ils sont exportés vers le cytoplasme, où les pri-miARN est transformés en précurseur miARN (pré-miARN). Enfin, les miARN matures est formés par le clivage de la pré-miARN. miARN reconnaître les séquences complémentaires dans la région 3′ non traduite de leurs cibles ARNm6,7. Par le biais de silence post-transcriptionnelle, miRNAs réguler l’activité cellulaire, tels que la prolifération, la différenciation et l’apoptose10,11. Étant donné que plusieurs miARN peut cibler le même ARNm, et un seul miRNA peut potentiellement cibler plusieurs ARNm, il est important d’avoir une vue dans le contexte du profil de l’expression de miRNA pour comprendre la valeur de l’individu et l’effet combiné des miARN. miARN ont été démontré d’être impliqués dans le développement des cellules B et différenciation des périphérique, ainsi que différenciation des lymphocytes B spécifiques au stade, réaction immunitaire et auto-immunité1,4,9. Dans la région 3′ UTR de Aicda et Prdm1, il y a plusieurs sites évolutivement conservés validés ou prévisible pouvant être ciblées par les miARN8.
Modulation épigénétique, y compris la modification post-transcriptionnelle d’histone et miARN, afficher un modèle de règlement spécifique au stade de type cellulaire et cellules de gene expression9. Nous décrivons ici les méthodes pour définir la modulation induite par l’IDH de miRNA et expression ARNm, la RSE et la différenciation des cellules de plasma. Il s’agit de protocoles permettant d’induire des cellules B à subir la RSE et la différenciation des cellules de plasma ; pour traiter les cellules B avec HDI ; et pour analyser l’expression de l’ARNm et miRNA par qRT-PCR, miRNA-seq et ARNm-seq10,11,12,8,13.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole prévoit des approches globales pour induire la commutation de classe B cellulaire et la différenciation des cellules de plasma ; d’analyser leur impact par des modulateurs épigénétiques, nommément HDI ; et pour détecter l’effet du HDI sur l’expression de l’ARNm et miRNA dans ces cellules. La plupart de ces approches permet également d’analyser l’impact des facteurs épigénétiques sur expression humaine de B-cellule fonction et ARNm/miRNA. Les qRT-PCR et les approches de l’ARNm-seq/m…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par les NIH subventions 105813 AI et AI 079705 (pour PC), l’Alliance pour l’Identification des cibles recherche Lupus dans le Lupus Grant ALR 295955 (pour PC) et la recherche de l’arthrite National Research Foundation accorde (à HZ). TS a été soutenu par le centre médical de pédiatrie, Université de South Central, seconde Xiangya hôpital, Changsha (Chine), dans le cadre du programme visite Xiangya-UT l’école de médecine San Antonio étudiant en médecine.
Materials
| C57BL/6 mice | Jackson Labs | 664 | |
| Corning cellgro RPMI 1640 Medium (Mod.) 1X with L-Glutamine (Size: 6 x 500mL; With L-Glutamine) | Fisher Scientific | MT 10-040-CV | |
| FBS | Hyclone | SH300 | |
| HyClone Antibiotic Antimycotic Solution 100 mL | Fisher Scientific – Hyclone | SV3007901 | |
| β-Mercaptoethanol | Fisher Scientific | 44-420-3250ML | |
| Falcon Cell Strainers | Fisher Scientific | 21008-952 | |
| Trypan Blue Stain 0.04% | GIBCO/Life Technologies/Inv | 15250 | |
| ACK Lysis Buffer | Fisher Scientific | BW10-548E | |
| Hausser Scientific Bright-Line Counting Chamber | Fisher Scientific | 02-671-51B | |
| EasySep Magnet | Stem Cell Technologies | 18000 | |
| Falcon Round-Bottom Polystyrene Tubes with Cap | Fisher Scientific | 14-959-1A | |
| EasySep Mouse B cell Isolation Kit | Stem Cell Tech | 19854 | |
| BD Needle Only 18 Gauge 1.5 inch SHORT BEVEL 100/box | BD Biosciences | 305199 | |
| PE/Cy7 anti-mouse CD138 (Syndecan-1) Antibody | BioLegend | 142513 (25 ug) | |
| PE-Cy7 B220 antibody | BioLegend | 103222 | |
| 7-AAD (1 mg) | Sigma Aldrich | A9400-1MG | |
| APC anti-mouse/human CD45R/B220 antibody | Biolegend | 103212 | |
| Mouse APC-IgG1 200 µg | Biolegend | 406610 | |
| FITC anti-mouse IgM Antibody | Biolegend | 406506 | |
| FITC anti-mouse/human CD45R/B220 Antibody | Biolegend | 103206 | |
| PE Anti-Human/Mouse CD45R (B220) (RA3-6B2) | Biolegend | 103208 | |
| HBSS 1X | Fisher Scientific | MT-21-022-CM | |
| Bovine Serum Albumin, Fraction V, Heat Shock Treated | Fisher Scientific | BP1600-100 | |
| LPS 25mg (Lipopolysaccharides from Escherichia coli 055:B5) | Sigma Aldrich | L2880-25MG | |
| Recombinant mouse IL-4 (carrier-free) | BioLegend | 574302 (size: 10 ug) | |
| Valproic acid sodium salt | Sigma Aldrich | P4543 | |
| SterilGARD e3 Class II Type A2 Biosafety Cabinet | The Baker Company | SG404 | |
| Large-Capacity Reach-In CO2 Incubator | Thermo Scientific | 3950 | |
| Isotemp Digital-Control Water Baths: Model 205 | Fisher Scientific | 15-462-5Q | |
| 5mL Round Bottom Polystyrene Test Tube | Fisher Scientific | 14-959-5 | |
| Corning CentriStar 15ml Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 05-538-59A | |
| 1.7 mL Microtube, clear | Genesee | 22-282 | |
| Higher-Speed Easy Reader Plastic Centrifuge Tubes 50ml | Fisher Scientific | 06-443-18 | |
| ELMI SkySpin CM-6MT | ELMI | CM-6MT | |
| Rotor 6M | ELMI | 6M | |
| Rotor 6M.06 | ELMI | 6M.06 | |
| Drummond Portable Pipet-Aid XP Pipet Controller | Drummond Scientific | 4-000-101 | |
| 25 mL serological pipette tips | Fisher Scientific | 89130-900 | |
| 10 mL serological pipette tips | Fisher Scientific | 89130-898 | |
| 5 mL serological pipette tips | Fisher Scientific | 898130-896 | |
| 48-well plates | Fisher Scientific | 07-200-86 | |
| Allegra 6 Benchtop Centrifuge, Non-Refrigerated | Beckman Coulter | 366802 | |
| GH-3.8A Rotor, Horizontal, ARIES Smart Balance | Beckman Coulter | 366650 | |
| Allegra 25R Benchtop Centrifuge, Refrigerated | Beckman Coulter | 369434 | |
| TA-15-1.5 Rotor, Fixed Angle | Beckman Coulter | 368298 | |
| Fisher Scientific AccuSpin Micro 17 | Fisher Scientific | 13-100-675 | |
| Fisher Scientific Analog Vortex Mixer | Fisher Scientific | 02-215-365 | |
| miRNeasy Mini Kit (50) | Qiagen | 217004 | |
| Direct-zol RNA MiniPrep kit | Zymo Research | R2050 | |
| Chloroform (Approx. 0.75% Ethanol as Preservative/Molecular Biology) | Fisher Scientific | BP1145-1 | |
| Rnase-Free Dnase set (50) | QIAGEN | 79254 | |
| NanoDrop 2000 Spectrophotometers | Thermo Scientific | ND-2000 | |
| Superscript III First-strand Synthesis System RT-PCR | Invitrogen | 175013897 | |
| iTaq Universal SYBR Green Supermix | Bio-rad | 172-5121 | |
| Fisherbrand 96-Well Semi-Skirted PCR Plates, case of 25 | Fisher | 14-230-244 | |
| Microseal 'B' Adhesive Seals | Bio-Rad | MSB-1001 | |
| MyiQ Optics Module | Bio-Rad | 170-9744 | |
| iCycler Chassis | Bio-Rad | 170-8701 | |
| Optical Kit | Bio-Rad | 170-9752 | |
| BD LSR II Flow Cytometry Analyzer | BD Biosciences | ||
| FACSDiva software | BD Biosciences | ||
| FlowJo 10 | BD Biosciences | ||
| 2100 Bioanalyzer | Agilent Technologies | G2943CA | |
| S200 Focused-ultrasonicator | Covaris | S200 | |
| SPRIworks Fragment Library System I for Illumina | Beckman Coulter | A288267 | |
| cBot Cluster Generation Station | illumina | SY-312-2001 | |
| HiSeq 2000 Genome Sequencer | Illumina | SY-401-1001 | |
| TruSeq RNA Library Prep Kit v2 | Illumina | RS-122-2001 | |
| TruSeq Small RNA Library Prep Kit | Illumina | RS-200-0012 | |
| NEXTflex Illumina Small RNA Sequencing Kit v3 | Bioo Scientific | 5132-05 | |
| 2200 TapeStation | Agilent | G2964AA |
References
- Allis, C. D., Jenuwein, T. The molecular hallmarks of epigenetic control. Nat Rev Genet. 17, 487-500 (2016).
- Li, G., Zan, H., Xu, Z., Casali, P. Epigenetics of the antibody response. Trends Immunol. 34, 460-470 (2013).
- Zan, H., Casali, P. Epigenetics of Peripheral B-Cell Differentiation and the Antibody Response. Front Immunol. 6, 631 (2015).
- Xu, Z., Zan, H., Pone, E. J., Mai, T., Casali, P. Immunoglobulin class-switch DNA recombination: induction, targeting and beyond. Nat. Rev. Immunol. 12, 517-531 (2012).
- Nutt, S. L., Hodgkin, P. D., Tarlinton, D. M., Corcoran, L. M. The generation of antibody-secreting plasma cells. Nat. Rev. Immunol. 15, 160-171 (2015).
- Bartel, D. P. MicroRNAs: target recognition and regulatory functions. Cell. 136, 215-233 (2009).
- Fabian, M. R., Sonenberg, N., Filipowicz, W. Regulation of mRNA translation and stability by microRNAs. Annu. Rev. Biochem. 79, 351-379 (2010).
- White, C. A., et al. Histone deacetylase inhibitors upregulate B cell microRNAs that silence AID and Blimp-1 expression for epigenetic modulation of antibody and autoantibody responses. J Immunol. 193, 5933-5950 (2014).
- Farh, K. K., et al. Genetic and epigenetic fine mapping of causal autoimmune disease variants. Nature. 518, 337-343 (2015).
- Nagalakshmi, U., Waern, K., Snyder, M. RNA-Seq: a method for comprehensive transcriptome analysis. Curr Protoc Mol Biol. , 11-13 (2010).
- Martin, J. A., Wang, Z. Next-generation transcriptome assembly. Nat Rev Genet. 12, 671-682 (2011).
- Luo, S. MicroRNA expression analysis using the Illumina microRNA-Seq Platform. Methods Mol. Biol. 822, 183-188 (2012).
- Shen, T., Sanchez, H. N., Zan, H., Casali, P. Genome-wide analysis reveals selective modulation of microRNAs and mRNAs by histone deacetylase inhibitor in B cells induced to uUndergo class-switch DNA recombination and plasma cell differentiation. Front. Immunol. 6, 627 (2015).
- Trapnell, C., et al. Differential gene and transcript expression analysis of RNA-seq experiments with TopHat and Cufflinks. Nat Protoc. 7, 562-578 (2012).
- Kin, T., et al. fRNAdb: a platform for mining/annotating functional RNA candidates from non-coding RNA sequences. Nucleic Acids Res. 35, D145-D148 (2007).
- Agarwal, V., Bell, G. W., Nam, J. W., Bartel, D. P. Predicting effective microRNA target sites in mammalian mRNAs. Elife. 4, (2015).
- Griffiths-Jones, S., Saini, H. K., van Dongen, S., Enright, A. J. miRBase: tools for microRNA genomics. Nucleic Acids Res. 36, D154-D158 (2008).
- Anders, G., et al. doRiNA: a database of RNA interactions in post-transcriptional regulation. Nucleic Acids Res. 40, D180-D186 (2012).
