Method Article
هنا ، نصف مقايسة Ago2-miRNA-co-IP المصممة لتحديد مجموعة نشطة من miRNAs المحددة التي يسببها TGF-β1 في خلايا CFBE41o- الظهارية للقصبات الهوائية البشرية. يوفر هذا الاختبار معلومات وظيفية حول تجنيد miRNA في مجمع الإسكات الناجم عن الحمض النووي الريبي ، والذي تم تحديده كميا بواسطة qRT-PCR باستخدام بادئات miRNA محددة ومجسات التحلل المائي TaqMan.
الحمض النووي الريبي الصغير (mi) عبارة عن RNAs قصيرة غير مشفرة تتوسط تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi) بواسطة آليات ما بعد النسخ. يتم تجنيد miRNAs محددة في مركب الإسكات الناجم عن الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي (RISC). Argonaute2 (Ago2) ، وهو مكون أساسي في RISC ، يسهل ارتباط miRNA بالموقع المستهدف على mRNA ، متبوعا بشق miRNA-mRNA المزدوج مع نشاط نوكلياز داخلي. يتم التوسط في RNAi بواسطة مجموعة محددة من miRNAs التي تم تجنيدها في RISC ، وبالتالي يشار إليها باسم التجمع الوظيفي. تتأثر المستويات الخلوية للعديد من miRNAs بعامل النمو المحول للسيتوكين -β1 (TGF-β1). ومع ذلك ، لا يعرف سوى القليل عما إذا كان TGF-β1 يؤثر على التجمعات الوظيفية لهذه miRNAs. تم تصميم مقايسة Ago2-miRNA-co-IP ، التي تمت مناقشتها في هذه المخطوطة ، لفحص تأثيرات TGF-β1 على تجنيد miRNAs في RISC ويساعد على تحديد ما إذا كانت التغييرات في مستويات miRNA الخلوية ترتبط بالتغيرات في التجمعات الوظيفية المرتبطة ب RISC. المبادئ العامة للفحص هي كما يلي. يتم تحلل الخلايا المستنبتة المعالجة ب TGF-β1 أو التحكم في السيارة ويتم ترسيب Ago2 الذاتي بجسم مضاد مضاد ل Ago2 ، ويتم عزل miRNAs النشطة المعقدة ب Ago2 باستخدام مجموعة فحص الترسيب المناعي RISC (RIP). يتم تحديد miRNAs من خلال تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي الكمي (qRT-PCR) باستخدام بادئات حلقية جذعية خاصة ب miRNA أثناء النسخ العكسي ، متبوعة ب PCR باستخدام بادئات أمامية وعكسية خاصة ب miRNA ، ومجسات التحلل المائي TaqMan.
تحويل عامل النمو β1 (TGF-β1) هو سيتوكين متعدد الوظائف يمكنه تغيير التعبير عن العديد من الحمض النووي الريبي الصغير (mi)1،2،3. لا يرتبط المستوى الخلوي الكلي ل miRNA معين بإمكاناته المثبطة لأنه يتم دمج جزء معين فقط من miRNA في مركب الإسكات الناجم عن الحمض النووي الريبي (RISC) لأداء تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi) 3. ما يصل إلى 10٪ فقط من كل miRNA مرتبط ب RISC ويشارك في RNAi4،5. بعد ذلك ، تتضمن عملية RNAi ربط miRNA المرتبط ب RISC بتسلسل (تسلسلات) التعرف على mRNA المستهدف 6. يتأثر ارتباط RISC بتوافر mRNA المستهدف وتكامل miRNA لموقع الارتباط ، وعادة ما يكون موجودا في منطقة 3 'غير مترجمة (UTR) من mRNA4. تم تصميم مقايسة Argonaute2-miRNA-co-immunoprecipitation (Ago2-miRNA-co-IP) ، الموصوفة في هذه المخطوطة ، لفحص تأثير TGF-β1 على تجنيد miRNAs محددة إلى RISC من خلال اكتشاف الاختلافات في miRNAs المرتبطة ب RISC بعد علاج TGF-β1 ، مقارنة بالتحكم في المركبة. يعد فحص المجموعة الوظيفية المرتبطة ب RISC لميرنا مرنا معينا أكثر إفادة حول تأثيرات miRNA من فحص المستوى الخلوي الكلي ل miRNA. يتكون RISC من بروتينات تقوم بمسح موقع الارتباط على mRNA المستهدف وتشق الإرسال المزدوج miRNA-mRNA. Argonaute2 (Ago2) هو المكون الرئيسي ل RISC. من بين الأشكال الإسوية الخمسة Ago (Ago1-Ago5) ، Ago2 هو الوحيد الذي لديه نشاط نوكلياز داخلي ويشارك في RNAi في الخلايا البشرية7،8،9،10. مركب Ago2-miRNA-RISC هو الوحدة الوظيفية لقمع mRNA بعد النسخ بوساطة miRNA11. يمثل miRNA المرتبط ب Ago2 الحالة الأصلية ل miRNA استجابة للإشارات داخل الخلايا أو خارج الخلية. وبالتالي ، فإن الترسيب المناعي ل Ago2 الداخلي يوفر فرصة ممتازة للكشف عن الجزء النشط المرتبط ب RISC لميرنا معين بالإضافة إلى التقييم الوظيفي لأهدافه. يتفوق هذا الاختبار على سحب الحمض النووي الريبي المرسال المستهدف الداخلي مع محاكاة miRNA البيوتينيل بسبب الكفاءة غير المتوقعة للامتصاص الخلوي لجزيئات الحمض النووي البيوتينيل وتأثيراتها خارج الهدف.
تم تحسين مقايسة Ago2-miRNA-co-IP ، التي تمت مناقشتها في هذه المخطوطة ، لتحديد تأثيرات TGF-β1 على تجنيد RISC ل miRNAs في الخلايا الظهارية CFBE41o- الظهارية للقصبات الهوائية البشريةالخالدة 3. تم استخدام مكونات مجموعة اختبار RIP لإجراء اختبار Ago2-miRNA-co-IP مع تعديلات في البروتوكول المقدم من الشركة المصنعة. تم استخدام طريقة فصل لعزل الحمض النووي الريبي الصغير والكبير ، حيث تم استخدام الحمض النووي الريبي الصغير لتحديد كمية miRNA بمساعدة تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي الكمي (qRT-PCR) باستخدام بادئات حلقية جذعية خاصة ب miRNA أثناء النسخ العكسي ، متبوعة ب PCR باستخدام بادئات أمامية وعكسية خاصة ب miRNA ، ومجسات التحلل المائي TaqMan.
1. التحضير قبل التجربة
2. الترسيب المناعي ل Ago2
3. عزل الحمض النووي الريبي
4. القياس الكمي ل miRNA عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي الكمي (qRT-PCR)
لقد أظهرنا سابقا أن TGF-β1 زاد من إجمالي المستويات الخلوية ل miR-145-5p و miR-143-5p و miR-154-5p miRNAs في خلايا CFBE41o-3. بعد ذلك ، استخدمنا مقايسة Ago2-miRNA-co-IP لتوضيح التأثيرات الوظيفية ل TGF-β1 على هذه miRNAs. تمت دراسة تجنيد RISC ل miR-145-5p و miR-143-5p و miR-154-5p في خلايا CFBE41o التي تعبر بثبات عن منظم التوصيل عبر الغشاء من النوع البري (WT) - التليف الكيسي (CFTR) أو CFTR الطافرة مع حذف فينيل ألانين في موضع 508 (F508del) -CFTR14،15. تمت معالجة ثقافات واجهة الهواء والسائل لخلايا WT- أو F508del-CFBE41o- باستخدام TGF-β1 أو مركبة لمدة 24 ساعة. تم تحلل الخلايا وتم ترسيب Ago2 الداخلي واكتشافه عن طريق النشاف الغربي باستخدام الجسم المضاد أحادي النسيلة الأولي للفأر المضاد ل Ago2 عند تخفيف 1: 3000 متبوعا بالجسم المضاد الثانوي للفجل الحار بيروكسيداز المضاد. تم إجراء القياس الكمي لترسيب المناعة Ago2 عن طريق قياس الكثافة باستخدام ImageJ مع التعرضات ضمن النطاق الديناميكي الخطي للفيلم. تم حساب وفرة Ago2 المترسب المناعي بعد طرح الخلفية والتطبيع إلى WCL Ago2. تم الكشف عن الترسيب المناعي المشترك ل miR-145-5p و miR-143-5p و miR-154-5p مع Ago2 بواسطة qRT-PCR باستخدام بادئات حلقية جذعية خاصة ب miRNA لإعداد (كدنا) ، متبوعا ب PCR مع البادئات الأمامية والعكسية الخاصة ب miRNA ، ومجسات التحلل المائي TaqMan. تم حساب المتوسط بين المجموعات عن طريق اختبار t الطالب ثنائي الذيل. يتم تقديم البيانات كمتوسط ± SEM. كانت وفرة بروتين Ago2 وكفاءته في الترسيب المناعي متشابهة في TGF-β1 أو خطوط الخلايا المعالجة بالمركبات (الشكل 1أ - 1 ج). كان miR-145-5p و miR-143-5p موجودين في المجمعات المناعية المشتركة مع Ago2 في الخلايا التي تعبر عن WT- و F508del-CFTR (الشكل 1D-1E). زاد TGF-β1 من الترسيب المناعي المشترك ل miR-145-5p و miR-143-5p مع Ago2 في كلا خطي الخلايا ، مقارنة بالتحكم في السيارة. miR-154-5p مناعي مشترك مع Ago2 ولكن TGF-β1 لم يؤثر على وفرة تجمع miR-154-5p النشط ، مقارنة بالتحكم في السيارة (الشكل 1F). مجتمعة ، توضح النتائج المذكورة أعلاه أن TGF-β1 يمكن أن يزيد من إجمالي مستوى miRNA الخلوي دون التأثير على مجموعته الوظيفية. زاد اختبار Ago2-miRNA-co-IP من فهمنا للتأثيرات المميزة ل TGF-β1 على miRNAs.
الشكل 1. ملخص لمقايسة Ago2-miRNA-co-IP التي تظهر أن TGF-β1 توسط في التوظيف الانتقائي لمركبات miRNAs محددة إلى RISC في خلايا WT- و F508del-CFBE41o-. (أ) تم ترسيب Ago2 الذاتي (IP) من محللات الخلية الكاملة (WCL) لخلايا CFBE41o التي تعبر عن WT- أو F508del-CFTR مع الجسم المضاد المضاد ل Ago2 أو IgG2 غير المناعي (عنصر تحكم سلبي) وتم اكتشافه بواسطة النشاف الغربي (WB). يظهر WB تمثيلي من الخلايا التي تعبر عن WT-CFTR. يتم تمييز النطاق غير المحدد في عينات IP بعلامة النجمة. صور WB التمثيلية (B) وملخص البيانات (C) تبين أن TGF-β1 لم يكن له أي تأثير على وفرة Ago2 في WCL ولم يغير كفاءة Ago2 IP. (D-F) بيانات qRT-PCR توضح الملكية الفكرية المشتركة ل miRNAs مع Ago2 الذاتية. تم طرح قيم Ct ل miR-145 (miR-145-5p) في الخلايا المعالجة بالمركبات من قيم Ct ل miR-145 في الخلايا المعالجة ب TGF-β1 لتوليد ΔCts. تم تحديد تغيير الطية (FC) في مستوى miR-145 بين العينات باستخدام المعادلة 2−ΔCt وتم التعبير عنها ك Log2 FC مقابل السيارة. زاد TGF-β1 من miR-145 (D) و miR-143 (miR-143-5p) (E) المشترك IP مع Ago2 في خلايا WT- و F508del-CFBE41o- ولم يؤثر على بروتوكول الإنترنت المشترك ل miR-154 (miR-154-5p) (F). أشرطة الخطأ ، S.E.M. N = 10 / مجموعة. * ص < 0.05. (هذا رقم تمثيلي مقتبس من مخطوطة منشورةسابقا 3). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
تم تصميم مقايسة Ago2-miRNA-co-IP للتحقيق في المجموعة النشطة من miRNAs استجابة لمعالجة TGF-β1. تعتبر miRNAs النشطة أو المرتبطة ب RISC مهمة لفهم إمكاناتها المثبطة ل mRNAالمستهدف 4. أظهر Panshin et al. مؤخرا أن كفاءة الترسيب المناعي ل Ago2 و miRNAs قد تعتمد على البروتوكول16. هناك العديد من الاختلافات بين البروتوكول هنا والبيانات المنشورة أعلاه. تم تحسين البروتوكول هنا لخلايا CFBE41o. على النقيض من ذلك ، درس Panshin et al. Ago2 IP في خلايا البلازما البشرية أو HEK293. لقد أرسبنا مناعة Ago2 مع الفأر أحادي النسيلة ، الأجسام المضادة Ago2 المضادة للإنسان ، الفئة الفرعية IgG2 ، مقترنة بخرز بروتين G agarose. استخدم Panshin et al. الجسم المضاد متعدد النسيلة المضاد ل Ago2 مترافق مع حبات البروتين A agarose ، والتي يمكن أن تحفز التباين بين تجمعات miRNA المترسبة المناعية16. لا ترتبط حبات البروتين A بجميع فئات IgG البشرية بكفاءة مثل Protein G17. لقد تحكمنا في الفئة الفرعية IgG2 من الجسم المضاد ل Ago2 باستخدام التحكم السلبي IgG2 غير المحدد. باستخدام نفس بروتوكول IP ، قمنا بفحص تأثيرات TGF-β1 على تجمع miRNA المرتبط ب RISC.
أدخلنا العديد من التعديلات على مجموعة مقايسة RIP لتحسين الترسيب المناعي وعزل الحمض النووي الريبي لدراسة تجنيد RISC المستحث عن TGF-β1 ل miRNAs. أولا ، استخدمنا كمية أكبر من PBS للغسيل الكامل لبروتين G agarose حبة. ثانيا ، قمنا بتقليل كمية الجسم المضاد ل Ago2 ومخزن الغسيل بنسبة 50٪ لتقليل التكلفة. ثالثا ، قمنا بتنفيذ جميع الخطوات عند درجة حرارة باردة موحدة وأضفنا المخزن المؤقت للتحلل البارد مباشرة على الخلايا. رابعا ، لم نقم بعزل الحمض النووي الريبي قبل الترسيب المناعي لقياس miRNA لأننا نشرنا بالفعل البيانات المتعلقة بتعبير miRNA في محللة الخلية الكاملة لخلايا CFBE41o-3. يمكن استخدام طرق أخرى ، مثل الترسيب المناعي لبروتين ربط الحمض النووي الريبي القائم على الخرز المغناطيسي لفحص الرنا المرسال. ومع ذلك ، لا يمكن للطرق القائمة على الخرزة المغناطيسية أن تستهدف على وجه التحديد مكون RISC ، وبالتالي قد لا تكون مناسبة لتقييم المجموعة النشطة من miRNAs.
نود أن نسلط الضوء على العديد من الشروط الحاسمة لنجاح اختبار Ago2-miRNA-co-IP. يعد الاقتران الفعال للجسم المضاد ل Ago2 مع حبات البروتين G agarose الخطوة الأولى الحاسمة بعد ذلك ، فإن الخطوة التالية هي الخطوة التالية هي السحب الفعال ل Ago2 من WCL مع الجسم المضاد المضاد ل Ago2 الثابت. تحتوي الخلايا المحللة على حطام ، يجب إزالته بكفاءة من خلال الطرد المركزي لمنع التداخل مع السحب Ago2. يجب توخي الحذر أثناء جمع المادة الطافية المحتوية على محللة الخلية حتى لا تخرج الحبيبات المحتوية على الحطام الخلوي وتختلط مع المادة الطافية. تعد خطوة التطهير المسبق قبل الترسيب المناعي ضرورية أيضا لإزالة أي ارتباط غير محدد للبروتينات بالخرز الفارغ (الخرز غير المقترن بالجسم المضاد). يجب تحديد اختيار عزل الحمض النووي الريبي قبل الترسيب المناعي وفقا للتجربة. تم حذف عزل الحمض النووي الريبي قبل الترسيب المناعي وهنا قمنا بفحص تأثير TGF-β1 على تجنيد RISC ل miRNAs. يوفر miRNA FC المناعي المشترك بعد العلاج ب TGF-β1 مقابل التحكم في السيارة دليلا مقنعا على تجنيد TGF-β1 ل miRNAs في RISC. تلعب درجة حرارة العمل دورا حاسما ويجب تنفيذ جميع الخطوات أثناء الترسيب المناعي ل Ago2 على الجليد أو عند 4 درجات مئوية لتجنب تدهور أو تمسخ البروتينات والحمض النووي الريبي المرتبط ب RISC. يجب تنفيذ جميع الخطوات الإضافية التي تنطوي على شطف الحمض النووي الريبي من الخرز عند درجة حرارة مماثلة لأن نشاط RNase ، وهو إنزيم موجود في كل مكان ومسؤول عن التحلل السريع للحمض النووي الريبي ، هو الأمثل في درجة حرارة الغرفة. يوصى بشدة باستخدام بيئة خالية من RNase ، بما في ذلك المعدات والنصائح والأنابيب والماصات وسطح المقعد. يجب ممارسة ارتداء قفازات النتريل الخالية من المسحوق والخالية من المسحوق ، والتي يتم تغييرها بشكل متكرر ، خلال كل خطوة. يوصى بتخزين الحمض النووي الريبي على الفور عند -80 درجة مئوية بعد الشطف. يمكن أن يسبب التلوث بخرز الاغاروز مشاكل أثناء تحضير الحمض النووي (كدنا) وقد يؤثر على القياس الكمي النسبي للميرنا المرسال أو الرنا المرسال أثناء qRT-PCR. تتطلب زراعة الخلايا اهتماما خاصا ويجب مراقبتها بعناية. يجب طلاء أطباق زراعة الأنسجة بالكولاجين لزيادة التصاق الخلايا وتعزيز تمايز الخلايا الظهارية. أجرينا اختبار Ago2-miRNA-co-IP في نموذج خلية CFBE41o.
يتمثل قيود البروتوكول في أنه حساس للغاية للتباين في عدد الخلايا المستخدمة. يجب التحكم بدقة في عدد الخلية ويجب تحسين الترسيب المناعي Ago2 وفقا لمدخلات الخلية لمنع تشبع Ago2 المترسب المناعي باستخدام miRNAs. في المستقبل ، يمكن أن يكون الاختبار قابلا للتطبيق في العديد من الإعدادات التجريبية ، مثل ضربة قاضية للجينات وفحص المجموعة النشطة من miRNAs في نماذج الأمراض المختلفة. يمكن تحسين الاختبار للاستخدام مع نماذج الخلايا الظهارية وغير الظهارية الأخرى ، بما في ذلك الخلايا الأولية أو النماذج الحيوانية.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصلحة مالية متنافسة ، وليس لديهم ما يكشفون عنه.
نشكر جون ويكفيلد من شركة Tranzyme، Inc. (برمنغهام ، أل) الذي أنشأ خلايا CFBE41o ، وجي بي كلانسي من CFFT الذي قدم الخلايا. تم تمويل هذا البحث من قبل منح المعاهد الوطنية للصحة R01HL144539 و R56HL127202 (إلى AS-U.) ، ومنحة مؤسسة التليف الكيسي SWIATE18G0.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
100 mM dNTPs (with dTTPs) | Applied Biosystems | 4366596 | |
10x Reverse Transcription Buffer (RT Buffer) | Applied Biosystems | 4366596 | |
2-propanol | Fisher BioReagents | BP2618-1 | |
2x Laemmli Sample Buffer | Bio-Rad | 1610737 | |
7300 Real Time PCR System | Applied Biosystems | 4345240 | |
Anti-Ago2 antibody (anti-EIF2C2), mouse monoclonal against human Ago2 | Medical & Biological Laboratories Co. Ltd | RN003M | |
Bovine Albumin Fraction V (7.5% solution) | Thermo Scientific | 15260037 | |
Collagen I (Purecol-Type I Bovie collagen solution) | Advanced Biometrix | 50005-100mL | |
DL-Dithiothreitol (DTT) | Sigma | 646563-.5ML | |
DTT | Sigma-Aldrich | 646563 | |
Ethanol | Deacon Laboratories | 64175 | |
Fetal Bovine Serum | ATLANTA Biologicals | S10350 | |
Goat Anti-Mouse IgG | Bio-Rad | 1706516 | |
L-glutamine (200 mM Solution; 29.20 mg/mL) | Corning | 25-005-Cl | |
Mini cell scrapers United Biosystems | Thermo Fisher | MCS-200 | |
Minimal Essential Medium | Thermo Fisher Scientific | 11095-080 | |
miRNA specific stem looped RT primers | Applied Biosystems | 4427975 | |
Mouse IgG2 control | Dako, Glostrup, Denmark | A0424 | |
MultiScribe Reverse Transcriptase, 50 U/µL | Applied Biosystems | 4366596 | |
Nano Drop ND-1000 Spectrophotometer | NanoDrop Technologies, Inc. | E112352 | |
Nuclease-free water | Ambion | AM9937 | |
Opti-MEM (1x) Reduced Serum Medium | Gibco by Life Technologies | 11058-021 | |
PBS | Gibco | 14190250 | |
Penicillin-streptomycin, Sterile | Sigma-Aldrich | P0781 | |
Pierce Protease Inhibitor Tablets, EDTA-Free | Thermo Scientific | A32955 | |
Protein G agarose beads (Pierce Protein G Plus Agarose) | Thermo Scientific | 22851 | |
Puromycin | InvivoGen | ant-pr-1 | |
RiboCluster Profiler RIP-Assay Kit for microRNA | Medical & Biological Laboratories Co. Ltd | RN1005 | |
RNase Inhibitor, 20 U/µL | Applied Biosystems | 4366596 | |
TaqMan 2x Universal PCR master mix without AmpErase UNG | Applied Biosystems | 4427975 | |
TaqMan miRNA single tube Assay (20x) containing miRNA specific forward/reverse primers and probe | Applied Biosystems | 4427975 (assay ID #002278, #002146, and #000477) | |
TGF-beta1 | Sigma | T1654 | |
Transwell filters (24 mm) | Corning Life Sciences Plastic | 3412 | |
Veriti 96 Well Thermal Cycler (Model:9902) | Applied Biosystems | 4375786 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved