知無不「研」|一文讀懂RNA pull down

2020-12-05 蛋白質組學技術交流

RNA與蛋白質的相互作用是細胞生理過程得以實現的決定性因素之一。近年來,隨著技術的改進和新方法的建立,RNA和蛋白質的相互作用研究取得了長足進步。目前科研人員已經鑑定了較多RNA上的蛋白質結合位點,也發現了許多蛋白質中的RNA結合結構域,並對它們的結構特徵進行了比較詳細的研究。這些為最終探明RNA和蛋白質相互作用的分子機制,從而從本質上認識相關的細胞生理過程打下了堅實的基礎。

RNA pull-down作為研究RNA與蛋白互作的核心技術,已成為研究焦點。RNA pull down是使用體外轉錄法標記生物素RNA探針,然後與胞漿蛋白提取液孵育,形成RNA-蛋白質複合物。該複合物可與鏈黴親和素標記的磁珠結合,從而與孵育液中的其他成分分離。複合物洗脫後,通過WB實驗檢測特定的RNA結合蛋白是否與RNA相互作用,或者結合MS篩選RNA結合的未知蛋白。

(圖片來源於https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1596086144&ver=2491&signature=hzHhXJa1Y9zfIfsop8dfex102z*onK8Er65*dwvfNBGTIdDx7gwjAvWyAVqjYH3qmBEDYJGO8bdCQtPsVNrnAF1BznSRuIGKZozI23XKrgUJTCjaKf*x*M8YJLbsAUIQ&new=1)

RNA pull down技術應用

癌症腫瘤相關調控機制研究LncRNA發揮功能的方式很廣,可以與蛋白、DNA和RNA相互作用,參與多種生物學過程的調控。主要包括基因組表觀遺傳修飾、調控轉錄後翻譯、發揮ceRNA、增強子RNA作用等,從而對細胞的增殖、分化、遷移、凋亡、免疫等發揮調控作用。 lncRNA能夠通過對腫瘤細胞糖代謝、穀氨醯胺代謝和脂類代謝途徑中的關鍵環節進行調節,導致腫瘤細胞對葡萄糖攝取增加、穀氨醯胺分解增強及脂質生成增加,從而促進腫瘤的發生和發展。目前,大多數lncRNA在腫瘤細胞能量代謝中的功能和調控機制尚不完全清楚,進一步認識和了解腫瘤細胞中與lncRNA相關的能量代謝異常表現出的惡性生物學行為,將有助於為腫瘤的診斷和治療提供有效的證據及新的思路和途徑。 環狀RNA(circular RNA,circRNA)是近來研究很熱門的一種特殊的長鏈非編碼RNA。研究發現,circRNA 在人體細胞中廣泛表達,在轉錄後水平具有調控基因表達的重要功能,並且參與多種腫瘤和其他疾病的病理發展過程。 circRNA大多由外顯子序列組成,呈閉合環狀結構,性質穩定,高度保守性,通過微小RNA「海綿」作用調控靶基因表達,與腫瘤的發生、發展相關。這些特性使circRNA有潛力成為腫瘤新型分子診斷標誌物。通過競爭性與腫瘤相關微小RNA的結合,可以開發針對circRNA分子靶點的靶向治療藥。因此,circRNA在腫瘤轉化醫學研究中意義巨大。多種人類疾病研究 RBPs在轉錄後水平參與調控mRNA穩定性、LncRNA活性、應激、腫瘤發生發展、細胞凋亡等眾多生物學過程,且與諸多人類疾病密切相關。因此,對RBPs-RNAs相互作用網絡的研究和鑑定有重要意義。但由於RBPs作用方式複雜、功能多樣性、作用空間位置多樣化等原因,對其開展精確研究一直是一個重大挑戰。RNA領域,尤其是非編碼RNA研究的快速發展,催生了多種RBPs-RNAs相互作用鑑定技術。

RNA pull- down實驗常見問題

RNA結合蛋白的親和力不夠

可能的原因:1)結合緩衝環境沒有優化;2)裂解不完全;3)磁珠用量不足;4) RNA探針用量不足解決方案:1)優化孵育時間、溫度、鹽濃度等條件;2)增加裂解液和蛋白上樣量的比例;3)增加裂解液;4)增加磁珠或探針用量;5)確定生物素和漣黴親和素效率 RNA結合蛋白沒有結合

可能的原因:1)靶蛋白量不足;2)緩衝體系不對;3)RNA探針和蛋白的親和力本來就低解決方案:1)增加上樣蛋白量;2) 應用低鹽體系;3)加入交聯試劑WB信噪比高

可能的原因:1)陽性信號率低;2)一抗效率低;3)蛋白沒有充分沽解解決方案:1)增加抗的量;2)用敏感度的化學發光液;3)用細胞裂解液預孵-抗;4)增加樣品的量;5) 確定有沒有其他可能的結合情況;6)增加裂解液用量 結合的非特異性高

可能的原因:1)緩衝環境沒有優化;2)緩衝環境嚴謹性低;3)樣品沒有裂解完全和裂解體系沒有優化 解決的方案:1)優化孵育時間溫度鹽濃度等條件;2)使用嚴謹性高的緩衝體系;3)調低RNA探針和樣品的比例;4)提高裂解液的量

案例展示

案例一題目:The STAT3-Binding Long Noncoding RNA lnc-DC Controls Human Dendritic Cell Differentiation小結:RNA pull-down設置實驗組及反義鏈對照組,銀染找出差異條帶進行膠條質譜鑑定,分析結果篩選得到STAT3蛋白,進一步通過RIP-qPCR反向驗證,證實STAT3蛋白可以與lnc-DC結合。

Lnc-DC pull-down 銀染檢測及RIP驗證Lnc-DC與STAT3互作

案例二題目:The long noncoding RNA THRIL regulates TNFα expression through its interaction with hnRNPL小結:先用Linc1992全長進行RNA pull-down實驗,通過WB檢測手段分析四個意向蛋白中篩選得到一個差異蛋白α-hnRNPL,通過分段RNA pull-down及WB分析核心結合區域,主要是Linc1992的1-699和1406-2012區域,通過RIP-qPCR反向驗證,證明α-hnRNPL蛋白可以與Linc1992結合。

Linc1992 pull down-WB篩選差異蛋白同時結合RIP驗證Linc1992與α-hnRNPL 互作

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