Jump to content

DRIP-seq

DRIP-seq (DRIP-секвенирование) — это технология полногеномного профилирования типа гибрида ДНК-РНК, называемого « R-петлей ». [ 1 ] DRIP-seq использует независимое от последовательности, но структурно-специфическое антитело ДНК-РНК для иммунопреципитации (DRIP) для захвата R-петлей для массово-параллельного секвенирования ДНК . [ 1 ]

Введение

[ редактировать ]
R-петля и моноклональное антитело S9.6

R-петля представляет собой трехцепочечную структуру нуклеиновой кислоты , которая состоит из гибридного дуплекса ДНК-РНК и смещенной одноцепочечной ДНК (оцДНК). [ 2 ] R-петли преимущественно образуются в богатых цитозином областях генома во время транскрипции. [ 2 ] и известно, что они участвуют в экспрессии генов и переключении классов иммуноглобулинов . [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] Они были обнаружены у самых разных видов, от бактерий до млекопитающих. [ 2 ] Они преимущественно локализованы на CpG-островков промоторах в клетках человека и в областях с высокой степенью транскрипции у дрожжей. [ 1 ] [ 3 ]

В аномальных условиях, а именно повышенном производстве гибридов ДНК-РНК, R-петли могут вызывать нестабильность генома , подвергая одноцепочечную ДНК эндогенным повреждениям, вызванным действием таких ферментов, как AID и APOBEC , или чрезмерным воздействием химически активных видов. [ 4 ] Следовательно, понимание того, где и при каких обстоятельствах в геноме образуются R-петли, имеет решающее значение для лучшего понимания нестабильности генома. Характеристика R-петли изначально ограничивалась подходами, специфичными для локуса. [ 5 ] Однако с появлением массовых технологий параллельного секвенирования , а затем и их производных, таких как DRIP-seq, открылась возможность исследовать целые геномы на наличие R-петлей.

DRIP-seq основан на высокой специфичности и аффинности моноклонального антитела S9.6 (mAb) к гибридам ДНК-РНК различной длины. mAb S9.6 было впервые создано и охарактеризовано в 1986 году и в настоящее время используется для селективной иммунопреципитации R-петлей. [ 6 ] С тех пор его использовали в различных методах иммунопреципитации для характеристики R-петли. [ 1 ] [ 3 ] [ 7 ] [ 8 ] Концепция DRIP-seq аналогична ChIP-секвенированию ; Фрагменты R-петли являются основным иммунопреципитируемым материалом в DRIP-seq.

Использование и текущие исследования

[ редактировать ]

DRIP-seq в основном используется для полногеномного картирования R-петлей. Идентификация мест образования R-петли позволяет изучать разнообразные клеточные события, такие как функция образования R-петли в определенных регионах, характеристика этих областей и влияние на экспрессию генов. Его также можно использовать для изучения влияния R-петлей на другие процессы, такие как репликация и синтез ДНК. Косвенно DRIP-seq можно проводить на мутантных клеточных линиях, дефицитных по генам, участвующим в разрешении R-петли. [ 3 ] Исследования такого типа предоставляют информацию о роли мутировавшего гена в подавлении образования ДНК-РНК и, возможно, о значении R-петлей в нестабильности генома.

DRIP-seq был впервые использован для полногеномного профилирования R-петлей у людей, что показало широко распространенное образование R-петли на промоторах CpG-островков. [ 1 ] В частности, исследователи обнаружили, что образование R-петли связано с неметилированным состоянием CpG-островков.

Позже DRIP-seq был использован для профилирования образования R-петли в сайтах начала и терминации транскрипции в плюрипотентных клетках Ntera2 человека . [ 7 ] В этом исследовании ученые обнаружили, что R-петли на 3'-концах генов могут коррелировать с терминацией транскрипции.

Рабочий процесс DRIP-seq

[ редактировать ]
Рабочий процесс DRIP-seq

Экстракция геномной ДНК

[ редактировать ]

Сначала геномную ДНК (гДНК) экстрагируют из представляющих интерес клеток обработкой протеиназой К с последующей экстракцией фенолом-хлороформом и осаждением этанолом . Дополнительное расщепление зимолиазой необходимо дрожжевым клеткам для удаления клеточной стенки перед протеиназой К. обработкой ГДНК также можно выделить с помощью множества других методов, таких как методы на основе колонок .

Фрагментация геномной ДНК

[ редактировать ]

гДНК обрабатывают нуклеазой S1 для удаления нежелательной оцДНК и РНК с последующим осаждением этанолом для удаления нуклеазы S1. Затем гДНК фрагментируется эндонуклеазой рестрикции , образуя фрагменты двухцепочечной ДНК (дцДНК) разных размеров. Альтернативно, фрагменты гДНК могут быть получены путем обработки ультразвуком .

Иммунопреципитация

[ редактировать ]

Фрагментированную гДНК инкубируют с mAb S9.6, специфичным по структуре ДНК-РНК. Этот шаг уникален для протокола DRIP-seq, поскольку он полностью основан на высокой специфичности и аффинности mAb S9.6 к гибридам ДНК-РНК. Антитело распознает и свяжет эти участки, разбросанные по геному , и будет использовано для иммунопреципитации. Антитела S9.6 связываются с магнитными шариками путем взаимодействия со специфическими лигандами (т.е. белком А или белком G ) на поверхности шариков. Таким образом, фрагменты, содержащие ДНК-РНК, будут связываться с шариками посредством антитела.

Элюирование

[ редактировать ]

Магнитные шарики промывают для удаления любой гДНК, не связанной с шариками, серией промывок, а гибриды ДНК-РНК выделяют элюированием. Для удаления антитела, связанного с гибридами нуклеиновых кислот, проводят обработку протеиназой К с последующей экстракцией фенолом-хлороформом и осаждением этанолом. Это приводит к выделению очищенных гибридов ДНК-РНК разного размера.

Секвенирование

[ редактировать ]

Для массового параллельного секвенирования этих фрагментов иммунопреципитированный материал обрабатывают ультразвуком, выбирают размер и лигируют с адаптерами олигонуклеотидов со штрих-кодом для кластерного обогащения и секвенирования.

Вычислительный анализ

[ редактировать ]

Чтобы обнаружить сайты формирования R-петли, сотни миллионов считываний секвенирования из DRIP-seq сначала выравниваются с эталонным геномом с помощью выравнивателя последовательностей с коротким считыванием , затем вызова пиков, для оценки DRIP можно использовать методы разработанные для ChIP-seq. сигналы. [ 1 ] Если для разных экспериментов DRIP-seq одного и того же образца использовались разные коктейли рестриктаз, то называются консенсусные пики DRIP-seq. [ 7 ] Обычно пики сравнивают с пиками соответствующего образца, обработанного РНКазой H1 , который служит входным контролем. [ 1 ] [ 7 ]

Ограничения

[ редактировать ]

Из-за отсутствия другого метода иммунопреципитации с использованием антител на основе R-петли проверка результатов DRIP-seq затруднена. Однако результаты других методов профилирования R-петли, таких как DRIVE-seq, могут быть использованы для измерения консенсуса.

С другой стороны, DRIP-seq опирается на существующие платформы секвенирования короткого считывания для секвенирования R-петлей. Другими словами, все ограничения, присущие этой платформе, также применимы и к DRIP-seq. В частности, типичные платформы секвенирования с коротким считыванием будут обеспечивать неравномерное покрытие считываний в регионах, богатых GC. Секвенирование длинных R-петлей может представлять собой проблему, поскольку R-петли преимущественно образуются в участках ДНК, богатых цитозином. Более того, регионы, богатые GC, по своей природе имеют тенденцию иметь низкую сложность, из-за чего элайнерам с коротким ридом сложно создавать уникальные выравнивания.

Другие методы профилирования R-петли

[ редактировать ]

Хотя существует несколько других методов анализа и профилирования формирования R-петли, [ 5 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] лишь немногие из них обеспечивают охват и надежность в масштабе всего генома. [ 1 ] [ 3 ]

  • Неденатурирующая бисульфитная модификация и секвенирование . Этот метод состоит из обработки бисульфитом с последующим секвенированием и основан на мутагенном воздействии бисульфита натрия на оцДНК. Хотя этот метод в основном используется для локализации конкретных промоторов CpG-островков, [ 1 ] он использовался для обнаружения R-петлей в незначительном масштабе [ 5 ] и другие хрупкие сайты оцДНК. [ 17 ]
  • Обогащение ДНК:РНК in vitro (DRIVE-seq) : [ 1 ] Этот метод имеет очень схожие принципы с DRIP-seq, за исключением использования эндонуклеазы MBP-RNASEH1 вместо моноклонального антитела S9.6 для восстановления R-петлей. MBP-RNASEH1 представляет собой альтернативу моноклональному антителу S9.6, когда необходим дополнительный анализ захвата, однако сверхэкспрессия этой эндонуклеазы может представлять цитотоксический риск in vivo .
  • Иммунопреципитация ДНК:РНК с последующей гибридизацией на тайлинговом микрочипе (DRIP-чип) : [ 3 ] Этот метод также основан на использовании mAb S9.6. Однако вместо того, чтобы поступать в конвейер секвенирования, иммунопреципитированный материал в DRIP-чипе гибридизуется с микрочипом . Преимущество DRIP-чипа перед DRIP-seq заключается в быстром получении данных. Ограничивающими факторами этого метода являются количество зондов на чип-микрочипах и отсутствие информации о последовательности ДНК.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Джинно, Пенсильвания; Лотт, Польша; Кристенсен, ХК; Корф, Я; Шедин, Ф (30 марта 2012 г.). «Формирование R-петли является отличительной характеристикой неметилированных промоторов CpG-островков человека» . Молекулярная клетка . 45 (6): 814–25. doi : 10.1016/j.molcel.2012.01.017 . ПМК   3319272 . ПМИД   22387027 .
  2. ^ Jump up to: а б с Агилера, А; Гарсиа-Муза, Т. (27 апреля 2012 г.). «Петли R: от побочных продуктов транскрипции к угрозам стабильности генома» . Молекулярная клетка . 46 (2): 115–24. doi : 10.1016/j.molcel.2012.04.009 . ПМИД   22541554 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж Чан, Ю.А.; Аристисабал, MJ; Лу, ПЯ; Ло, З; Хамза, А; Кобор, М.С.; Стерлинг, ПК; Хитер, П. (апрель 2014 г.). «Полногеномное профилирование участков, склонных к гибридизации ДНК:РНК дрожжей, с помощью DRIP-чипа» . ПЛОС Генетика . 10 (4): e1004288. дои : 10.1371/journal.pgen.1004288 . ПМЦ   3990523 . ПМИД   24743342 .
  4. ^ Jump up to: а б Чаудхури, Дж; Тиан, М; Хуонг, К; Чуа, К; Пино, Э; Альт, FW (17 апреля 2003 г.). «Дезаминирование ДНК, направленное на транскрипцию, с помощью фермента диверсификации антител AID». Природа . 422 (6933): 726–30. Бибкод : 2003Natur.422..726C . дои : 10.1038/nature01574 . ПМИД   12692563 . S2CID   771802 .
  5. ^ Jump up to: а б с Ю, К; Шедин, Ф; Се, CL; Уилсон, Т.Э.; Либер, MR (май 2003 г.). «R-петли в областях переключения класса иммуноглобулинов в хромосомах стимулированных В-клеток». Природная иммунология . 4 (5): 442–51. дои : 10.1038/ni919 . ПМИД   12679812 . S2CID   1652440 .
  6. ^ Богуславский, С.Дж.; Смит, Делавэр; Михалак, Массачусетс; Микельсон, Кентукки; Йеле, Колорадо; Паттерсон, WL; Каррико, Р.Дж. (1 мая 1986 г.). «Характеристика моноклональных антител к ДНК-РНК и их применение для иммунодетекции гибридов». Журнал иммунологических методов . 89 (1): 123–30. дои : 10.1016/0022-1759(86)90040-2 . ПМИД   2422282 .
  7. ^ Jump up to: а б с д Джинно, Пенсильвания; Лим, Ю.В.; Лотт, Польша; Корф, Я; Шедин, Ф (октябрь 2013 г.). «Перекос GC на 5'- и 3'-концах человеческих генов связывает образование R-петли с эпигенетической регуляцией и терминацией транскрипции» . Геномные исследования . 23 (10): 1590–600. дои : 10.1101/гр.158436.113 . ПМЦ   3787257 . ПМИД   23868195 .
  8. ^ Скурти-Статаки, К; Праудфут, Нью-Джерси; Громак Н. (24 июня 2011 г.). «Человеческий сенатаксин расщепляет гибриды РНК/ДНК, образующиеся в сайтах пауз транскрипции, чтобы способствовать Xrn2-зависимой терминации» . Молекулярная клетка . 42 (6): 794–805. doi : 10.1016/j.molcel.2011.04.026 . ПМК   3145960 . ПМИД   21700224 .
  9. ^ Эль Хаге, А; французский, SL; Бейер, Алабама; Толлерви, Д. (15 июля 2010 г.). «Потеря топоизомеразы I приводит к блокаде транскрипции, опосредованной R-петлей, во время синтеза рибосомальной РНК» . Гены и развитие . 24 (14): 1546–58. дои : 10.1101/gad.573310 . ПМК   2904944 . ПМИД   20634320 .
  10. ^ Дюкетт, ML; Хубер, доктор медицины; Майзельс, Н. (15 марта 2007 г.). «G-богатые протоонкогены нацелены на нестабильность генома при В-клеточных лимфомах» . Исследования рака . 67 (6): 2586–94. дои : 10.1158/0008-5472.can-06-2419 . ПМИД   17363577 .
  11. ^ Уэртас, П; Агилера, А. (сентябрь 2003 г.). «Котранскрипционно образующиеся гибриды ДНК:РНК опосредуют нарушение элонгации транскрипции и рекомбинацию, связанную с транскрипцией» . Молекулярная клетка . 12 (3): 711–21. doi : 10.1016/j.molcel.2003.08.010 . ПМИД   14527416 .
  12. ^ Дроле, М; Би, Х; Лю, LF (21 января 1994 г.). «Гипернегативная суперспирализация матрицы ДНК во время элонгации транскрипции in vitro» . Журнал биологической химии . 269 ​​(3): 2068–74. дои : 10.1016/S0021-9258(17)42136-3 . ПМИД   8294458 .
  13. ^ Гомес-Гонсалес, Б; Агилера, А. (15 мая 2007 г.). «Действие цитидиндезаминазы, индуцированное активацией, сильно стимулируется мутациями комплекса ТНО» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (20): 8409–14. Бибкод : 2007PNAS..104.8409G . дои : 10.1073/pnas.0702836104 . ЧВК   1895963 . ПМИД   17488823 .
  14. ^ Похйойсмяки, Дж.Л.; Холмс, Дж. Б.; Вуд, СР; Ян, МОЙ; Ясукава, Т; Рейес, А; Бейли, LJ; Клюэтт, Ти Джей; Гоффарт, С; Уиллкокс, С; Ригби, RE; Джексон, AP; Спелбринк, JN; Гриффит, доктор медицинских наук; Крауч, Р.Дж.; Джейкобс, ХТ; Холт, Эй Джей (16 апреля 2010 г.). «Промежуточные продукты репликации митохондриальной ДНК млекопитающих по существу являются дуплексными, но содержат обширные участки гибрида РНК/ДНК» . Журнал молекулярной биологии . 397 (5): 1144–55. дои : 10.1016/j.jmb.2010.02.029 . ПМЦ   2857715 . ПМИД   20184890 .
  15. ^ Мишо, HE; Гомес-Гонсалес, Б; Гжечник, П; Рондон, АГ; Вэй, В; Штайнмец, Л; Агилера, А; Праудфут, Нью-Джерси (7 января 2011 г.). «Дрожжевая хеликаза Sen1 защищает геном от нестабильности, связанной с транскрипцией» . Молекулярная клетка . 41 (1): 21–32. doi : 10.1016/j.molcel.2010.12.007 . ПМК   3314950 . ПМИД   21211720 .
  16. ^ Вахба, Л; Амон, доктор медицинских наук; Кошланд, Д; Вуйка-Росс, М. (23 декабря 2011 г.). «РНКаза H и многочисленные факторы биогенеза РНК взаимодействуют, предотвращая возникновение нестабильности генома гибридами РНК:ДНК» . Молекулярная клетка . 44 (6): 978–88. дои : 10.1016/j.molcel.2011.10.017 . ПМЦ   3271842 . ПМИД   22195970 .
  17. ^ Чан, К; Стерлинг, Дж. Ф.; Робертс, ЮАР; Бхагват, А.С.; Резник, Массачусетс; Горденин Д.А. (2012). «Повреждение оснований одноцепочечной ДНК лежит в основе гипермутативности in vivo, вызванной вездесущим агентом окружающей среды» . ПЛОС Генетика . 8 (12): e1003149. дои : 10.1371/journal.pgen.1003149 . ПМК   3521656 . ПМИД   23271983 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 55972e04339f56fb1f29f320cffcd3fb__1722838200
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/55/fb/55972e04339f56fb1f29f320cffcd3fb.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
DRIP-seq - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)