Summary

MRNA Interactome Capture fra Plant Protoplasts

Published: July 28, 2017
doi:

Summary

Her presenterer vi en interaktiv fangstprotokoll anvendt på Arabidopsis thaliana leaf mesophyll protoplaster. Denne metoden baserer seg kritisk på in vivo UV-kryssbinding og muliggjør isolering og identifisering av plante-mRNA-bindende proteiner fra et fysiologisk miljø.

Abstract

RNA-bindende proteiner (RBP) bestemmer skjebnen til RNA. De deltar i alle RNA-biogenesebaner og bidrar spesielt til post-transkriptionell genregulering (PTGR) av messenger-RNA (mRNA). I de siste årene har en rekke mRNA-bundne proteomer fra gjær og pattedyrcellelinjer blitt isolert med suksess ved bruk av en ny metode kalt "mRNA interaktiv fangst", som muliggjør identifisering av mRNA-bindende proteiner (mRBPs) Direkte fra et fysiologisk miljø. Metoden består av in vivo ultraviolett (UV) tverrbinding, nedtrekking og rensing av messenger ribonukleoproteinkomplekser (mRNPs) ved oligo (dT) perler, og den påfølgende identifikasjon av de tverrbundne proteiner ved massespektrometri (MS). Svært nylig, ved å anvende den samme metoden, har flere plante-mRNA-bundet proteomer blitt rapportert samtidig fra forskjellige Arabidopsis- vevskilder: etiolerte frøplanter, bladvev,Blad mesofyll protoplaster og dyrkede rotceller. Her presenterer vi den optimaliserte mRNA interaktive oppsamlingsmetoden for Arabidopsis thaliana leaf mesophyll protoplaster, en celletype som tjener som et allsidig verktøy for eksperimenter som inkluderer ulike cellulære analyser. Betingelsene for optimal proteinutbytte inkluderer mengden av startvev og varigheten av UV-bestråling. I det mRNA-bundne proteomet som er oppnådd fra et mediumskalaforsøk (10 7 celler), ble RBPer som var kjent for å ha RNA-bindingsevne, funnet å være overrepresentert, og mange nye RBP ble identifisert. Eksperimentet kan skaleres opp (10 9 celler), og den optimaliserte metoden kan brukes på andre plantecelletyper og arter for å isolere, katalogisere og sammenligne mRNA-bundet proteomer i planter.

Introduction

Eukaryoter bruker flere RNA biogenese regulatoriske veier for å opprettholde cellulære biologiske prosesser. Blant de kjente typene RNA er mRNA meget variert og bærer kodingskapasiteten til proteiner og deres isoformer 1. PTGR-banen styrer skjebnen til pre-mRNAs 2 , 3 . RBP fra forskjellige genfamilier styrer reguleringen av RNA, og i PTGR styrer bestemte mRBPs mRNA gjennom direkte fysiske interaksjoner, og danner funksjonelle mRNP'er. Derfor er identifisering og karakterisering av mRBP og deres mRNPs avgjørende for å forstå reguleringen av cellulær mRNA-metabolisme 2. I de siste tre tiårene har ulike in vitro- metoder – inkludert RNA-elektroforetisk mobilitetsforskyvning (REMSA) -analyser, systematisk utvikling av ligander ved eksponensielle anrikningsanalyser (SELEX) basert på bibliotek-avledede konstruksjoner, RNA Bind-n-Seq (RBNS), radioaktivt merket eller kvantitativtFluorescens-RNA-bindingsanalyser, røntgenkrystallografi og NMR-spektroskopi 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 – har blitt anvendt mye på studier av RBP, hovedsakelig fra pattedyrceller. Resultatene av disse studiene av pattedyr-RBP kan søges via den RNA-bindende Protein DataBase (RBPDB), som samler de publiserte observasjonene 10 .

Selv om disse in vitro- tilnærmingene er kraftige verktøy, bestemmer de de bundne RNA-motivene fra et gitt RNA-basseng av sekvenser og er derfor begrenset i deres evne til å oppdage nye mål-RNAer. Det samme gjelder for beregningsstrategier for å forutsi genomgående RBP, som er basert på bevaring av proteinsekvens og struktur 15 . For å overvinne dette, har en ny eksperimentell metode haS er etablert som muliggjør identifisering av RNA-motivene som en RBP av interesse interagerer med, samt for bestemmelsen av den nøyaktige bindingsstedet. Denne metoden, kalt "tverrbinding og immunutfelling" (CLIP), består av in vivo UV-kryssbinding etterfulgt av immunutfelling 11 . Tidlige studier har vist at fotoaktivering av DNA- og RNA-nukleotider kan forekomme ved eksitasjon UV-bølgelengder større enn 245 nm. Reaksjonen gjennom tymidin synes å være favorisert (rang i rekkefølge av redusert fotoreaktivitet: dT> dC> rU> rC, dA, dG) 12 . Ved bruk av UV-lys med en bølgelengde på 254 nm (UV-C) ble det observert at kovalente bindinger mellom RNA-nukleotider og proteinrester opprettes når det er bare noen få Ångstrømmer (Å). Fenomenet kalles derfor "nellengde" tverrbinding av RNA og RBP. Dette kan følges av en streng rensingsprosedyre Kostbar med liten bakgrunn 13 , 14 .

En strategi som er komplementær til CLIP, er å kombinere in vivo UV-kryssbinding med proteinidentifikasjon for å beskrive landskapet av RBP. Et antall slike genome-brede mRNA-bundet proteomer er blitt isolert fra gjærceller, embryonale stamceller (ESC'er) og humane cellelinjer ( dvs. HEK293 og HeLa) ved hjelp av denne nye eksperimentelle tilnærming, kalt "mRNA interactome capture" 18 , 19 , 20 , 21 . Metoden består av in vivo UV-kryssbinding etterfulgt av mRNP-rensing og MS-basert proteomikk. Ved å anvende denne strategien har mange nye "måneskinnende" RBP som inneholder ikke-kanoniske RBDer blitt oppdaget, og det har blitt klart at flere proteiner har RNA-bindende kapasiteter enn tidligere antatt"> 15 , 16 , 17. Bruken av denne metoden tillater nye applikasjoner og muligheten til å svare på nye biologiske spørsmål ved undersøkelse av RBP. For eksempel har en nylig studie undersøkt bevaring av det mRNA-bundet proteomet (kjernen RBP Proteom) mellom gjær og humane celler 22 .

Plant RBP har allerede blitt funnet å være involvert i vekst og utvikling ( f.eks . I post-transkripsjonell regulering av blomstringstid, sirkadisk klokke og genuttrykk i mitokondrier og kloroplaster) 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 . Videre antas de å utføre funksjoner i de cellulære prosessene som reagerer på abiotiske påkjenninger ( f.eks. Kaldt, tørke, saLinity og abscisic acid (ABA)) 31 , 32 , 33 , 34 . Det er mer enn 200 forutsagte RBP-gener i Arabidopsis thaliana- genomet, basert på RNA-anerkjennelsesmotiv (RRM) og K homologi (KH) domenesekvensmotiv; I ris har omtrent 250 blitt notert 35 , 36 . Det er bemerkelsesverdig at flere forutsagte RBPs synes å være unik for planter (f.eks ingen metazo ortologer til omtrent 50% av forventet Arabidopsis RBPs inneholdende et domene RRM) 35, hvilket antyder at mange kan tjene til nye funksjoner. Funksjonene til de fleste spådde RBP er fortsatt ukarakterisert 23 .

Isoleringen av mRNA-bundet proteomer fra Arabidopsis- etiolerte frøplanter, bladvev, dyrkede rotceller og blad mesofyllprotoplaster ved bruk avMRNA interactome capture er nylig rapportert 38 , 39 . Disse studiene viser det sterke potensialet for systematisk katalogisering av funksjonelle RBP i planter i nær fremtid. Her presenterer vi en protokoll for mRNA interaktiv fangst fra planteprotoplaster ( dvs. celler uten cellevegger). Arabidopsis thaliana leaf mesophyll protoplaster er den viktigste typen av bladcelle. De isolerte protoplastene tillater optimal tilgang av UV-lys til cellene. Denne celletypen kan brukes i analyser som forbigående uttrykker proteiner for funksjonell karakterisering 40 , 41 . Videre har protoplasting blitt anvendt på flere andre plantecelletyper og arter 42 , 43 , 44 ( f.eks. Petersson et al ., 2009; Bargmann og Birnbaum, 2010; og Hong et al ., 2012).

<P class = "jove_content"> Metoden omfatter totalt 11 trinn ( Figur 1A ). Arabidopsis leaf mesophyll protoplaster isoleres først (trinn 1) og blir deretter UV-bestrålet for å danne tverrbundne mRNP'er (trinn 2). Når protoplaster lyseres under denatureringsbetingelser (trinn 3), frigjøres de tverrbundne mRNPene i lys / bindingsbuffer og trekkes ned av oligo-d (T) 25 perler (trinn 4). Etter flere runder med strenge vasker renses mRNPene og analyseres videre. De denaturerte peptider av mRBPs fordøyes av proteinase K før de tverrbundne mRNAene renses og RNA-kvaliteten er verifisert av qRT-PCR (trinn 5 og 6). Etter RNase-behandling og proteinkonsentrasjon (trinn 7) styres proteinkvaliteten ved SDS-polyakrylamidgelelektroforese (SDS-PAGE) og sølvfarging (trinn 8). Forskjellen i proteinbåndsmønstre kan enkelt visualiseres mellom en tverrbundet prøve (CL) og en ikke-tverrbundet prøve (ikke-CL;Den negative kontrollprøven fra protoplaster som ikke er utsatt for UV-bestråling). Identifikasjonen av proteiner oppnås gjennom MS-basert proteomikk. Proteinene fra CL-prøven separeres ved endimensjonal polyakrylamidgelelektroforese (1D-PAGE) for å fjerne mulig bakgrunnsforurensning, "in-gel digereres" til korte peptider ved anvendelse av trypsin og renses (trinn 9). Nano reversfase væskekromatografi koblet til massespektrometri (nano-LC-MS) tillater bestemmelse av mengden av endelige proteiner i det mRNA-bundne proteomet (trinn 10). Til slutt karakteriseres de identifiserte mRBPene og katalogiseres ved hjelp av bioinformatisk analyse (trinn 11).

Protocol

1. Arabidopsis Leaf Mesophyll Protoplast Isolasjon MERK: Arabidopsis leaf mesophyll protoplaster er i det vesentlige isolert som beskrevet av Yoo et al ., 2007, med flere modifikasjoner 40 . Vekst av planter Soak ca 200 Arabidopsis thaliana Col-0 økotype frø i sterilisert vann i 2 dager ved 4 ° C i mørket for stratifisering. MERK: Dette antallet frø er nok for en ikke-CL-prøve og en …

Representative Results

Vi observerte en karakteristisk halo som omgir perlepellet i CL-prøven, i vaske trinn 4.3 med vaskebuffer 2 ( figur 1B ). Selv om det ikke er blitt undersøkt, kan dette fenomenet sannsynligvis forklares av forstyrrelsen av tverrbundne mRNP-komplekser med perleaggregering under magnetisk fangst, hvilket forårsaker et mer diffust aggregat å danne. Det indikerer at oligo-d (T) 25 perlefangst var effektiv 14 . <p class=…

Discussion

Vi har med suksess anvendt mRNA interactome capture, utviklet for gjær og humane celler, til planteblad mesofyll protoplaster. Blad mesofyllceller er den viktigste typen bakkevev i plantebladene. Den største fordelen med denne metoden er at den bruker in vivo tverrbinding for å oppdage proteiner fra et fysiologisk miljø.

I denne protokollen presenterer vi hovedsakelig en rekke optimerte eksperimentelle forhold ( f.eks. Antall protoplaster som skal brukes som utgangsmate…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi anerkjenner laboratoriet av prof. Joris Winderickx, som ga UV-tverrbindingsapparatet utstyrt med den konvensjonelle UV-lampen. KG støttes av KU Leuvens forskningsfond og anerkjenner støtte fra FWO-stipend G065713N.

Materials

REAGENTS
0.8 M Mannitol Sigma M1902-500G Primary isotonic Enzyme solution &
MMg solution
2M KCl MERCK Art. 4935 Primary isotonic Enzyme solution &
W5 buffer
0.2 M MES (pH 5.7)
(4-morpholineethanesulfonic acid)
Sigma-aldrich M2933 Primary isotonic Enzyme solution,
W5 buffer &
MMg solution,
Filtration sterilization
Cellulase R10 Yakult Pharmaceutical Industry Co., Ltd. CELLULASE
“ONOZUKA”
R-10, 10 g
Final isotonic enzyme solution
Macerozyme R10 Yakult Pharmaceutical Industry Co., Ltd. MACEROZYME R-10, 10g Final isotonic enzyme solution
10% (w/v) BSA
(Bovine Serum Albumin)
Sigma-aldrich A7906-100G Final isotonic enzyme solution &
Filtration sterilization
1M CaCl2 Chem-Lab NV CL00.0317.1000 Final isotonic enzyme solution,
W5 buffer &
Digestion buffer
1M NaCl Fisher Chemical S/3160/60 W5 buffer
2M MgCl2 Sigma M8266-100G MMg solution
1M LiCl
(Lithium Chloride)
Acros 199885000 Lysis/binding buffer,
Wash buffer 1,
Wash buffer 2 &
Low salt buffer
5% (w/v) LiDS
(Lithium Dodecyl Sulphate)
Sigma-aldrich L4632-25G Lysis/binding buffer,
Wash buffer 1 &
Filtration sterilization
1M DTT
(Dithiothreitol)
Thermo Fisher Scientific
Wash buffer 1 &
Wash buffer 2
307866 Lysis/binding buffer,
1M Tris-HCl (pH 7.5) (Tris(hydroxymethyl)aminomethane, Hydrochloric acid S.G. (HCl)) Acros &
Fisher Chemical
167620010 &
H/1200/PB15
Lysis/binding buffer,
Wash buffer 1,
Wash buffer 2,
Low salt buffer &
Elution buffer
0.5 M EDTA (pH 8.0) (Ethylenediaminetetraacetic acid) Sigma-aldrich ED-500G Lysis/binding buffer,
Wash buffer 1,
Wash buffer 2,
Low salt buffer &
Elution buffer
Tween 20 MERCK 8.22184.0500 Regeneration of oligo-d(T)25 beads
0.1 M NaOH VWR PROLABO CHEMICALS 28244.295 Regeneration of oligo-d(T)25 beads
1X PBS (pH 7.4)
(Phosphate Buffered Saline)
containing
(NaCl; KCl; Na2HPO4; KH2PO4)
Fisher Chemical, MERCK,
Sigma-aldrich & SAFC
S/3160/60,
Art. 4935,
71640-250G &
60230
Regeneration of oligo-d(T)25 beads
Proteinase K solution (2 μg/μL) Thermo Fisher Scientific 11789020 Protein digestion
Loading dye Invitrogen LC5925 SDS-PAGE
qPCR master mix Promega A6001 qRT-PCR assay
RNase Cocktail Thermo Fisher Scientific AM2286 RNA digestion
Methanol Sigma-aldrich 322415 Gel fixation and gel destaining
Acetic acid Sigma-aldrich 537020 Gel fixation and gel destaining
Coomassie Brilliant Blue R-250 Thermo Fisher Scientific 20278 Gel staining
1M NH4HCO3
(Ammonium bicarbonate)
 
Sigma-aldrich 09830-500G Gel hydration &
Digestion buffer
CH3CN
(Acetonitrile)
Sigma-aldrich 34851-100ML Gel dehydration &
Peptide dissolving solution
IAA
(Iodoacetic acid)
Sigma-aldrich I4386-10G Alkylating agent
TFA
(Trifluoroacetic acid)
Sigma-aldrich 302031-10X1ML Peptide dissolving solution
FA
(Formic acid)
Sigma-aldrich 06554-5G Peptide extraction
Trypsin solution (6 ng/μL) Promega V5280 Digestion buffer
Name Company Catalog Number Comments
EQUIPMENT
Soil Peltracom LP2D Plant growth
Vermiculite 3 Sibli AS 05VERMICULIET Plant growth
Petri dish (150 x 20 mm) Sarstedt 82.1184.500 Carrier for protoplast suspension
0.22 μm filter Millipore SE2M229104 Homogenization of final isotonic enzyme solution
Razorblade Agar Scientific T585 Rosette leaf strips
35-75 μm nylon mesh SEFAR NITEX 74010 Protoplast suspension filtration
50 mL round bottom tubes Sigma-aldrich T1918-10EA Carrier for protoplast suspension
Hemocytometer
(Bürker hemocytometer)
MARIENFELD 650030 Protoplast cell counting
UV crosslinking apparatus
(HL-2000 HybriLinker)
UVP, LLC UVP95003101 in vivo UV crosslinking
UV lamp
(Sankyo-Denki G8T5)
SANKYO
DENKI
SD G8T5 in vivo UV crosslinking
50 mL glass syringe FORTUNA Optima Z314560 Homogenization of protoplast lysate
Narrow needle (0.9 x 25 mm) Becton Dickinson microlance 3 2021-04 Homogenization of protoplast lysate
Rotator Model L26 Labinco BV 26110912 Sample incubation by rotating
Oligo-d(T)25 magnetic beads
(5 mg/mL)
New England BioLabs S1419S mRNPs and mRNAs binding and pull-down
Magnetic rack Invitrogen CS15000 mRNPs and mRNAs binding and pull-down
Centrifugal filter units
(Amicon Ultra-4 centrifugal filter units)
EMD Millipore UFC800308 mRBP concentration
Pierce Silver Stain Kit Thermo Fisher Scientific 24612 Silver-staining assay
RNA purification kit
(InviTrap Spin Plant RNA Mini Kit)
STRATEC Molecular 1064100300 RNA purification
Spectrophotometer device (NanoDrop 1000 Spectrophotometer) Thermo Fisher Scientific ND-1000 RNA quality and quantity
Real-Time PCR cycler
(StepOne Real-Time PCR cycler)
Thermo Fisher Scientific 4376600 cDNA quantification
µ-C18 columns
(Millipore Zip Tip µ-C18 columns)
Sigma-aldrich 720046-960EA Peptide purification
Mass spectrometer
(Q Exactive Hybrid Quadrupole-Orbitrap Mass Spectrometer)
Thermo Fisher Scientific IQLAAEGAAPFALGMAZR Mass spectrometry-based proteomics
Liquid chromatography instrument (Ultimate 3000 ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC) instrument) Thermo Fisher Scientific ULTIM3000RSLCNANO Mass spectrometry-based proteomics
C18 column
(Easy Spray Pepmap RSLC C18 column)
Thermo Fisher Scientific ES800 Mass spectrometry-based proteomics
C18 precolumn
(Acclaim Pepmap 100 C18 precolumn)
Thermo Fisher Scientific 160321 Mass spectrometry-based proteomics
Name Company Catalog Number Comments
Primers for qRT-PCR assay Sequences
UBQ10 mRNA
(Li et al., 2014)
Fw: AACTTTGGTGGTTTGTGTTTTGG
Rv: TCGACTTGTCATTAGAAAGAAAGAGATAA
18S rRNA
(Durut et al., 2014)
Fw: CGTAGTTGAACCTTGGGATG
Rv: CACGACCCGGCCAATTA

References

  1. Jankowsky, E., Harris, M. E. Specificity and nonspecificity in RNA-protein interactions. Nat Rev Mol Cell Biol. 16 (9), 533-544 (2015).
  2. Glisovic, T., Bachorik, J. L., Yong, J., Dreyfuss, G. RNA-binding proteins and post-transcriptional gene regulation. FEBS Lett. 582 (14), 1977-1986 (2008).
  3. Gerstberger, S., Hafner, M., Tuschl, T. A census of human RNA-binding proteins. Nat Rev Genet. 15 (12), 829-845 (2014).
  4. Lin, Q., Taylor, S. J., Shalloway, D. Specificity and determinants of Sam68 RNA binding. Implications for the biological function of K homology domains. J Biol Chem. 272 (43), 27274-27280 (1997).
  5. Deo, R. C., Bonanno, J. B., Sonenberg, N., Burley, S. K. Recognition of polyadenylate RNA by the poly(A)-binding protein. Cell. 98 (6), 835-845 (1999).
  6. Kattapuram, T., Yang, S., Maki, J. L., Stone, J. R. Protein kinase CK1 alpha regulates mRNA binding by heterogeneous nuclear ribonucleoprotein c in response to physiologic levels of hydrogen peroxide. J Biol Chem. 280 (15), 15340-15347 (2005).
  7. Patel, G. P., Ma, S., Bag, J. The autoregulatory translational control element of poly(A)-binding protein mRNA forms a heteromeric ribonucleoprotein complex. Nucleic Acids Res. 33 (22), 7074-7089 (2005).
  8. Song, J. K., McGivern, J. V., Nichols, K. W., Markley, J. L., Sheets, M. D. Structural basis for RNA recognition by a type II poly(A)-binding protein. Proc Natl Acad Sci USA. 105 (40), 15317-15322 (2008).
  9. Lambert, N., Robertson, A., Jangi, M., McGeary, S., Sharp, P. A., Burge, C. B. RNA Bind-n-Seq: quantitative assessment of the sequence and structural binding specificity of RNA binding proteins. Mol Cell. 54 (5), 887-900 (2014).
  10. Cook, K. B., Kazan, H., Zuberi, K., Morris, Q., Hughes, T. R. RBPDB: a database of RNA-binding specificities. Nucleic Acids Res. 39, D301-D308 (2011).
  11. Konig, J., Zarnack, K., Luscombe, N. M., Ule, J. Protein-RNA interactions: new genomic technologies and perspectives. Nat Rev Genet. 13 (2), 77-83 (2012).
  12. Hockensmith, J. W., Kubasek, W. L., Vorachek, W. R., von Hippel, P. H. Laser cross-linking of nucleic acids to proteins. Methodology and first applications to the phage T4 DNA replication system. J Biol Chem. 261 (8), 3512-3518 (1986).
  13. Pashev, I. G., Dimitrov, S. I., Angelov, D. Crosslinking proteins to nucleic acids by ultraviolet laser irradiation. Trends Biochem Sci. 16 (9), 323-326 (1991).
  14. Castello, A., et al. System-wide identification of RNA-binding proteins by interactome capture. Nat Protoc. 8 (3), 491-500 (2013).
  15. Nagy, E., Rigby, W. F. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase selectively binds AU-rich RNA in the NAD(+)-binding region (Rossmann fold). J Biol Chem. 270 (6), 2755-2763 (1995).
  16. Hentze, M. W., Preiss, T. The REM phase of gene regulation. Trends Biochem Sci. 35 (8), 423-426 (2010).
  17. Nicholls, C., Li, H., Liu, J. P. GAPDH: a common enzyme with uncommon functions. Clin Exp Pharmacol Physiol. 39 (8), 674-679 (2012).
  18. Baltz, A. G., et al. The mRNA-bound proteome and its global occupancy profile on protein-coding transcripts. Mol Cell. 46 (5), 674-690 (2012).
  19. Castello, A., et al. Insights into RNA Biology from an Atlas of Mammalian mRNA-Binding Proteins. Cell. 149 (6), 1393-1406 (2012).
  20. Kwon, S. C., et al. The RNA-binding protein repertoire of embryonic stem cells. Nat Struct Mol Biol. 20 (9), 1122-1130 (2013).
  21. Mitchell, S. F., Jain, S., She, M., Parker, R. Global analysis of yeast mRNPs. Nat Struct Mol Biol. 20 (1), 127-133 (2013).
  22. Beckmann, B. M., et al. The RNA-binding proteomes from yeast to man harbour conserved enigmRBPs. Nat Commun. 6 (10127), 1-9 (2015).
  23. Bailey-Serres, J., Sorenson, R., Juntawong, P. Getting the message across: cytoplasmic ribonucleoprotein complexes. Trends Plant Sci. 14 (8), 443-453 (2009).
  24. Quesada, V., Macknight, R., Dean, C., Simpson, G. G. Autoregulation of FCA pre-mRNA processing controls Arabidopsis flowering time. EMBO J. 22 (12), 3142-3152 (2003).
  25. Lim, M. H., et al. A new Arabidopsis gene, FLK, encodes an RNA binding protein with K homology motifs and regulates flowering time via FLOWERING LOCUS C. Plant Cell. 16 (3), 731-740 (2004).
  26. Hornyik, C., Terzi, L. C., Simpson, G. G. The spen family protein FPA controls alternative cleavage and polyadenylation of RNA. Dev Cell. 18 (2), 203-213 (2010).
  27. Stern, D. B., Goldschmidt-Clermont, M., Hanson, M. R. Chloroplast RNA metabolism. Annu Rev Plant Biol. 61, 125-155 (2010).
  28. Schmal, C., Reimann, P., Staiger, D. A circadian clock-regulated toggle switch explains AtGRP7 and AtGRP8 oscillations in Arabidopsis thaliana. PLoS Comput Biol. 9 (3), e1002986 (2013).
  29. Staiger, D. RNA-binding proteins and circadian rhythms in Arabidopsis thaliana. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 356 (1415), 1755-1759 (2001).
  30. Fischer, B., et al. NovoHMM: a hidden Markov model for de novo peptide sequencing. Anal Chem. 77 (22), 7265-7273 (2005).
  31. Kwak, K. J., Kim, Y. O., Kang, H. Characterization of transgenic Arabidopsis plants overexpressing GR-RBP4 under high salinity, dehydration, or cold stress. J Exp Bot. 56 (421), 3007-3016 (2005).
  32. Raab, S., Toth, Z., de Groot, C., Stamminger, T., Hoth, S. ABA-responsive RNA-binding proteins are involved in chloroplast and stromule function in Arabidopsis seedlings. Planta. 224 (4), 900-914 (2006).
  33. Liu, H. H., et al. Molecular cloning and characterization of a salinity stress-induced gene encoding DEAD-box helicase from the halophyte Apocynum venetum. J Exp Bot. 59 (3), 633-644 (2008).
  34. Wang, S. C., Liang, D., Shi, S. G., Ma, F. W., Shu, H. R., Wang, R. C. Isolation and Characterization of a Novel Drought Responsive Gene Encoding a Glycine-rich RNA-binding Protein in Malus prunifolia (Willd.) Borkh. Plant Mol Biol Report. 29 (1), 125-134 (2011).
  35. Lorkovic, Z. J., Barta, A. Genome analysis: RNA recognition motif (RRM) and K homology (KH) domain RNA-binding proteins from the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nucleic Acids Res. 30 (3), 623-635 (2002).
  36. Ambrosone, A., Costa, A., Leone, A., Grillo, S. Beyond transcription: RNA-binding proteins as emerging regulators of plant response to environmental constraints. Plant Science. 182, 12-18 (2012).
  37. Frank, A., Pevzner, P. PepNovo: de novo peptide sequencing via probabilistic network modeling. Anal Chem. 77 (4), 964-973 (2005).
  38. Marondedze, C., Thomas, L., Serrano, N. L., Lilley, K. S., Gehring, C. The RNA-binding protein repertoire of Arabidopsis thaliana. Sci Rep. 6 (29766), 1-13 (2016).
  39. Reichel, M., et al. In Planta Determination of the mRNA-Binding Proteome of Arabidopsis Etiolated Seedlings. Plant Cell. 28 (10), 2435-2452 (2016).
  40. Yoo, S. D., Cho, Y. H., Sheen, J. Arabidopsis mesophyll protoplasts: a versatile cell system for transient gene expression analysis. Nat Protoc. 2 (7), 1565-1572 (2007).
  41. Niu, Y., Sheen, J. Transient expression assays for quantifying signaling output. Methods Mol Biol. 876, 195-206 (2012).
  42. Petersson, S. V., et al. An auxin gradient and maximum in the Arabidopsis root apex shown by high-resolution cell-specific analysis of IAA distribution and synthesis. Plant Cell. 21 (6), 1659-1668 (2009).
  43. Bargmann, B. O., Birnbaum, K. D. Fluorescence activated cell sorting of plant protoplasts. J Vis Exp. (36), (2010).
  44. Hong, S. Y., Seo, P. J., Cho, S. H., Park, C. M. Preparation of Leaf Mesophyll Protoplasts for Transient Gene Expression in Brachypodium distachyon. J Plant Biol. 55 (5), 390-397 (2012).
  45. Li, Y., Van den Ende, W., Rolland, F. Sucrose Induction of Anthocyanin Biosynthesis Is Mediated by DELLA. Mol Plant. 7 (3), 570-572 (2014).
  46. Durut, N., et al. A duplicated NUCLEOLIN gene with antagonistic activity is required for chromatin organization of silent 45S rDNA in Arabidopsis. Plant Cell. 26 (3), 1330-1344 (2014).
  47. Han, Y. H., Ma, B., Zhang, K. Z. SPIDER: Software for protein identification from sequence tags with De Novo sequencing error. J Bioinform Comput Biol. 3 (3), 697-716 (2005).
  48. Han, X., He, L., Xin, L., Shan, B., Ma, B. PeaksPTM: Mass spectrometry-based identification of peptides with unspecified modifications. J Proteome Res. 10 (7), 2930-2936 (2011).
  49. Zhang, J., et al. PEAKS DB: de novo sequencing assisted database search for sensitive and accurate peptide identification. Mol Cell Proteomics. 11 (4), 010587 (2012).
  50. Zhang, Z., et al. UV crosslinked mRNA-binding proteins captured from leaf mesophyll protoplasts. Plant Methods. 12 (42), 1-12 (2016).
  51. Zhang, Y., et al. Integrative genome-wide analysis reveals HLP1, a novel RNA-binding protein, regulates plant flowering by targeting alternative polyadenylation. CellRes. 25 (7), 864-876 (2015).
  52. Steen, H., Jensen, O. N. Analysis of protein-nucleic acid interactions by photochemical cross-linking and mass spectrometry. Mass Spec Rev. 21 (3), 163-182 (2002).
  53. Miller, C., et al. Dynamic transcriptome analysis measures rates of mRNA synthesis and decay in yeast. Mol Syst Biol. 7 (458), 1-13 (2011).
  54. Eng, J., McCormack, A. L., Yates, J. R. An approach to correlate tandem mass spectral data of peptides with amino acid sequences in a protein database. J Am Soc Mass Spectrom. 5 (11), 976-989 (1994).
  55. Perkins, D. N., Pappin, D. J. C., Creasy, D. M., Cottrell, J. S. Probability-based protein identification by searching sequence databases using mass spectrometry data. Electrophoresis. 20 (18), 3551-3567 (1999).
check_url/56011?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Zhang, Z., Boonen, K., Li, M., Geuten, K. mRNA Interactome Capture from Plant Protoplasts. J. Vis. Exp. (125), e56011, doi:10.3791/56011 (2017).

View Video