Summary

描述了微RNA转录的转录因子依赖调节

Published: June 15, 2016
doi:

Summary

Herein we propose a strategy to study the effect of a transcription factor of interest on the microRNA transcriptome using publically available data, computational resources and high throughput data from microRNA arrays after transfecting cells with small hairpin (sh)RNA targeting a transcription factor of interest.

Abstract

而蛋白质编码基因的转录调控被广泛研究,知之甚少转录因子如何参与非编码RNA的转录,特别的微RNA。在这里,我们提出了一个战略,研究使用规范公开提供的数据,计算资源和高吞吐量数据的microRNA的转录转录因子的潜在作用。我们使用的H3K4me3的后生签名从ENCODE项目识别微RNA启动子和染色质免疫沉淀(ChIP)-sequencing数据,以确定被富含转录因子结合位点的微RNA启动子。通过转染与shRNA的靶向感兴趣的转录因子和使细胞微RNA阵列感兴趣的细胞中,我们研究这转录因子对微RNA转录的影响。作为一个说明性的例子,我们使用我们的研究STAT3的慢性Ly的微小RNA转录的影响mphocytic性白血病(CLL)细胞。

Introduction

微RNA是内生的小非编码调控RNA,通常在转录后水平起作用的mRNA表达的作为负调节。大约1000非编码20至25个核苷酸长的微小RNA在人类基因组中的1,2-找到。微RNA调节通过微RNA及其互补种子匹配序列,其通常位于3'非翻译区的靶mRNA的(UTR)的种子序列之间规范碱基配对的基因表达。总的来说,微RNA调控的蛋白质编码基因3超过30%,但仅知之甚少从微RNA的DNA的转录。它已被提出,微RNA转录的调节类似于表达4,5。特别是,类似于其在促进蛋白质编码基因的转录活性,转录因子被认为激活微RNA 6的转录。转录因子-MicroRNA相互作用已被报告为基因表达7的调制因子,并且还可以形成反馈和前馈回路。例如,Yamakuchi 报道的反馈环路,其中的p53诱导microRNA34a,表达这反过来又抑制了p53的阻遏SIRT的翻译,并由此提高p53活性8。

而微RNA的转录因子依赖性表达的具体例子,已报道,缺乏其中提供了关于感兴趣的转录因子如何调节微小RNA-转录的表达信息的被接受的方法。本文所提出的协议的目的是提供微小RNA-转录的转录依赖性因子调控的进行了深入的说明。通过结合公开可用的数据,生物信息学工具,并使用微阵列技术,谁遵循这个算法的研究人员将能够捕获基因组规模如何的任何在任何感兴趣的细胞类型的转录因子调节微小RNA-转录的表达和在调节微RNA表达探索转录因子mRNA的推定贡献。

Protocol

1.识别微小RNA基因的启动子转录因子结合位使用数据挖掘方法使用美国加州大学圣克鲁兹分校(UCSC)基因组浏览器作为提取DNA元素(ENCODE)项目的百科全书的一部分生成染色质免疫沉淀(芯片)测序数据。 打开在UCSC基因组浏览器表浏览器。 使用以下规格提取表:类群:(哺乳动物),基因组(人),大会:(Feb2009(GRch37 / hg18)),组(监管),跟踪(TxnFactorChIP),表(weE…

Representative Results

STAT3是其通常导致具有抗凋亡和增殖作用12个基因的转录的转录因子。无论是STAT3也影响了非编码RNA的转录,目前尚不得而知。在所有CLL细胞STAT3是丝氨酸残基707组成10,13磷酸化。磷酸STAT3梭到细胞核,与DNA结合,并激活已知由酪氨酸pSTAT3的在其他细胞类型10激活的基因。因为CLL特征是微小RNA网络14的全球解除管制,我们推测,丝氨酸pSTAT3的的…

Discussion

蛋白质编码基因的RNA聚合酶II-依赖性转录背后的机制已被广泛研究。而这些元素组成只有1% -人类基因组的2%,从ENCODE项目证据表明,人类基因组的80%以上的可经历转录17和什么调节非编码DNA元件的转录在很大程度上仍然未知6

几项研究,表明聚合酶II也负责的一些非编码蛋 ​​白的基因,包括微RNA 6的转录,导致我们开发出从公共可用的资源,?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项研究是由来自全球CLL研究基金会的资助。得克萨斯大学MD安德森癌症中心的大学是由美国国立卫生研究院的部分通过一个癌症中心支援津贴(P30CA16672)的支持。

Materials

Lipofectamin 2000 Life Technologies 11668027
0.45 um syringe filter  Thermo Scientific (Nalgene) 190-2545
Amicon ultracentrifugal filter device with threshold of 100kDa  Merck Millipore
Polybrene  Merck Millipore TR-1003-G
TRIzol reagent  Life Tachnologies (Invitrogen) 15596-026
293 Cell line human Sigma-Aldrich 85120602

References

  1. Bentwich, I., et al. Identification of hundreds of conserved and nonconserved human microRNAs. Nat Genet. 37, 766-770 (2005).
  2. Hata, A. Functions of microRNAs in cardiovascular biology and disease. Annu Rev Physiol. 75, 69-93 (2013).
  3. Bartel, D. P. MicroRNAs: target recognition and regulatory functions. Cell. 136, 215-233 (2009).
  4. Piriyapongsa, J., Jordan, I. K., Conley, A. B., Ronan, T., Smalheiser, N. R. Transcription factor binding sites are highly enriched within microRNA precursor sequences. Biol Direct. 6, 61 (2011).
  5. Rozovski, U., et al. Signal transducer and activator of transcription (STAT)-3 regulates microRNA gene expression in chronic lymphocytic leukemia cells. Mol Cancer. 12, 50 (2013).
  6. Turner, M. J., Slack, F. J. Transcriptional control of microRNA expression in C. elegans: promoting better understanding. RNA Biol. 6, 49-53 (2009).
  7. Cui, Q., Yu, Z., Pan, Y., Purisima, E. O., Wang, E. MicroRNAs preferentially target the genes with high transcriptional regulation complexity. Biochem Biophys Res Commun. 352, 733-738 (2007).
  8. Yamakuchi, M., Lowenstein, C. J. MiR-34, SIRT1 and p53: the feedback loop. Cell Cycle. 8, 712-715 (2009).
  9. Baer, C., et al. Extensive promoter DNA hypermethylation and hypomethylation is associated with aberrant microRNA expression in chronic lymphocytic leukemia. Cancer Res. 72, 3775-3785 (2012).
  10. Hazan-Halevy, I., et al. STAT3 is constitutively phosphorylated on serine 727 residues, binds DNA, and activates transcription in CLL cells. Blood. 115, 2852-2863 (2010).
  11. Melo, S. A., et al. A TARBP2 mutation in human cancer impairs microRNA processing and DICER1 function. Nat Genet. 41, 365-370 (2009).
  12. Akira, S. Functional roles of STAT family proteins: lessons from knockout mice. Stem Cells. 17, 138-146 (1999).
  13. Frank, D. A., Mahajan, S., Ritz, J. B lymphocytes from patients with chronic lymphocytic leukemia contain signal transducer and activator of transcription (STAT) 1 and STAT3 constitutively phosphorylated on serine residues. J Clin Invest. 100, 3140-3148 (1997).
  14. Calin, G. A., et al. MicroRNA profiling reveals distinct signatures in B cell chronic lymphocytic leukemias. Proc Natl Acad Sci U S A. 101, 11755-11760 (2004).
  15. Consortium, E. P. A user’s guide to the encyclopedia of DNA elements (ENCODE). PLoS biology. 9, e1001046 (2011).
  16. Miranda, K. C., et al. A pattern-based method for the identification of MicroRNA binding sites and their corresponding heteroduplexes. Cell. 126, 1203-1217 (2006).
  17. Consortium, E. P. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome. Nature. 489, 57-74 (2012).
  18. Lau, J. C., Hanel, M. L., Wevrick, R. Tissue-specific and imprinted epigenetic modifications of the human NDN gene. Nucl Acids Res. 32, 3376-3382 (2004).
  19. Corcoran, D. L., et al. Features of mammalian microRNA promoters emerge from polymerase II chromatin immunoprecipitation data. PLoS One. 4, e5279 (2009).
  20. Bhattacharyya, M., Feuerbach, L., Bhadra, T., Lengauer, T., Bandyopadhyay, S. MicroRNA transcription start site prediction with multi-objective feature selection. Stat Appl Genet Mol Biol. 11, (2012).
check_url/53300?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Rozovski, U., Hazan-Halevy, I., Calin, G., Harris, D., Li, P., Liu, Z., Keating, M. J., Estrov, Z. Describing a Transcription Factor Dependent Regulation of the MicroRNA Transcriptome. J. Vis. Exp. (112), e53300, doi:10.3791/53300 (2016).

View Video