Summary

Genom çapında modülasyon mikroRNA ve mRNA'ların B hücreleri indüklenen geçirmek sınıf--düğme DNA rekombinasyon ve Plazma hücre farklılaşması içinde analiz HDAC inhibitörü-aracılı

Published: September 20, 2017
doi:

Summary

Epigenetik faktörler gen ekspresyonu modüle ve B hücre işlevi düzenleyen genetik programlarla etkileşim kurabilirsiniz. İçinde vitro B hücreli stimülasyon, qRT-PCR ve yüksek-den geçerek mikroRNA-sıra ve mRNA-sıra yaklaşımlar birleştirerek, B hücreleri miRNA ve gen ifadesinde epigenetik modülasyon analiz edebiliriz.

Abstract

Antikor yanıt somatik Hipermutasyon (SHM), sınıf-anahtarı DNA rekombinasyon (CSR) ve Plazma hücre farklılaşma da dahil olmak üzere birkaç kritik B hücre-içsel süreçleri gerçekleştirilir. Son yıllarda epigenetik değişiklikler veya faktörlere Histon deasetilasyonu ve mikroRNA (miRNAs), B hücreli genetik programlar şekil antikor yanıt,’epigenetik faktörler disfonksiyon neden tespit edilmiştir iken etkileşimde gösterilmiştir antikor yanıt. B hücreleri epigenetik modülatörler cevaben genom çapında miRNA ve mRNA ifade analiz B hücreli işlev ve antikor yanıtı epigenetik Yönetmeliği anlamak için önemlidir. Burada, biz KSS ve Plazma hücre farklılaşması geçmesi B hücreleri inducing, Histon deacetylase (HDAC) inhibitörleri (HDIs) ile bu B hücreleri tedavi ve mRNA ve mikroRNA ifade analiz için bir protokol göstermek. Bu protokol için doğrudan yeni nesil mRNA sıralama (mRNA-seq) ve miRNA-seq teknolojileri, nasıl yapılacağını eşleme okur genom ve nicel ters transkripsiyon (qRT) kullanarak Tamamlayıcı DNA (cDNA) dizileri analiz-PCR. Bu yaklaşımlar ile CSR ve Plazma hücre farklılaşması geçmesi indüklenen B hücrelerde HDI, epigenetik bir regülatör, seçmeli olarak miRNA ve mRNA ifade modüle ve CSR ve Plazma hücre farklılaşması değiştirir, tanımladınız.

Introduction

Epigenetik işaretleri veya DNA metilasyonu, Histon ardından değişiklikler ve kodlamayan RNA’ların (mikroRNA’lar da dahil olmak üzere), gibi faktörler, hücre işlevi gen ifade1değiştirerek modüle. Epigenetik değişiklikler immünglobulin sınıf–düğme DNA rekombinasyon (CSR), somatik Hipermutasyon (SHM) ve bellek B hücreleri veya plazma hücreleri antikor ve antikor böylece oransal, farklılaşma gibi B lenfosit fonksiyon düzenleyen yanıt-e doğru2,3. CSR ve SHM eleştirel Etkinleştirme indüklenen sitidin birdeaminaz (yardım, Aicdakodlanmış), son derece B hücreleri T-bağımlı ve T-bağımsız antijenleri4yanıt indüklenen olduğu gerektirir. Sınıf-açık/hypermutated B hücreleri daha fazla 1 (Blimp1, Prdm1kodlanmış)5plazma hücrelerine antikorlar olgunlaşma B lenfosit kaynaklı protein eleştirel bağımlı bir biçimde büyük miktarda salgılar ayırt etmek. B hücreleri anormal epigenetik değişiklikleri Alerjik reaksiyon veya otoimmünite1,4yol açabilir anormal antikor/antikor yanıt neden olabilir. Nasıl epigenetik faktörleri anlama, miRNAs gibi B hücre içsel modüle gen ekspresyonu sadece aşı geliştirme için önemli değildir, ama aynı zamanda potansiyel anormal antikor/antikor yanıt mekanizmaları ortaya çıkarmak için önemlidir.

Histon asetilasyon ve deasetilasyonu değişimleri genellikle Histon asetiltransferaz (şapka) ve Histon deacetylase (HDAC) tarafından katalize Histon proteinleri üzerinde lizin arasında vardır. Bu değişiklikler Kromatin artan veya azalan erişilebilirlik kurşun ve daha fazla izin vererek veya bağlama transkripsiyon faktörleri veya proteinler DNA ve tadilat gen ifade5,6, için 7 , 8. HDAC inhibitörleri (HDI) bir sınıf HDACs fonksiyonu ile müdahale bileşikleri vardır. Burada, HDI (VPA) iç gen ifade profil B hücreleri ve onun mekanizma HDAC Yönetmeliği gidermek için kullanılan.

miRNAs çeşitli aşamalarından oluşturulan küçük, kodlamayan RNA’ların yaklaşık 18-22 nükleotid uzunluğunda vardır. miRNA ana bilgisayar genlerin transkripsiyonu ve saç tokası birincil mikroRNA (PRI-miRNAs) oluşturur. Onlar nerede PRI-miRNAs daha da habercisi miRNAs (pre-miRNAs) işlenir sitoplazma, ihraç edilmektedir. Son olarak, olgun miRNAs pre-miRNAs bölünme meydana gelir. miRNAs onların hedef mRNA’ların6,7‘ nin 3’ Çevrilmeyen bölgesi içindeki tamamlayıcı dizileri tanıdım. Çoğu susturmak aracılığıyla miRNAs yayılması, farklılaşma ve Apoptozis10,11gibi hücresel aktivite düzenleyen. Birden fazla miRNAs aynı mRNA hedefleyebilir ve bir tek miRNA potansiyel olarak birden çok mRNA’ların hedefleyebilirsiniz beri miRNA ifade profil bireysel değerini ve miRNAs toplu etkisini anlamak için bir içerik görünümünü olması önemlidir. miRNAs B-hücre gelişimi ve periferik farklılaşma, hem de B hücreli sahne özgü farklılaşma, antikor yanıt ve otoimmünite1,4,9dahil olduğu gösterilmiştir. 3′ UTR’nin Aicda ve Prdm1, miRNAs8tarafından hedeflenen birkaç doğrulanmış veya tahmin edilen evrimsel korunmuş siteleri vardır.

Epigenetik modülasyon Histon sonrası transkripsiyon değişiklik ve miRNAs, dahil olmak üzere, hücre tipi ve hücre sahne özel düzenleme desen gen ifade9görüntüleyin. Burada, HDI aracılı modülasyon miRNA ve mRNA ifade, CSR ve Plazma hücre farklılaşması tanımlamak için yöntemleri açıklanmaktadır. Bunlar B hücreleri CSR ve Plazma hücre farklılaşması geçmesi için ikna için protokol B hücreleri HDI ile tedavi etmek için; ve qRT-PCR, miRNA-seq ve mRNA seq10,11,12,8,13tarafından miRNA ve mRNA ifade analiz etmek için.

Protocol

protokol kurumsal hayvan bakımı ve kullanımı Komiteler San Antonio, Teksas Sağlık Bilimleri Merkezi Üniversitesi hayvan bakımı kuralları izler. 1. CSR, Plazma hücre farklılaşma ve HDI tedavi için fare B hücre stimülasyon dalak hücre süspansiyonlar hazırlanması Not: laminar akış kukuIeta fare hariç tüm adımları uygulayın ötenazi ve diseksiyonu. Belirli patojen-Alerjik C57BL/6J fare (8-12 hafta-in yaş) CO 2 inhal…

Representative Results

Bizim iletişim kuralını kullanarak saf LPS ile yerleştirilen B hücreleri (3 µg/mL) ve Il-4 (5 ng/mL) CSR Igg1 için % 30-40 ve Plazma hücre farklılaşma ~ 96 h neden olabilir için. Plazma hücre farklılaşması % ~ 2’ye düştü iken HDI (500µM VPA) ile tedavi sonrası CSR Igg1 için 10- Için azalmıştır (şekil 1). CSR HDI aracılı inhibisyonu daha düşük sayıda sonrası rekombinasyon Iμ-Cγ1 ve olgun VHDJHtarafından doğr…

Discussion

Bu iletişim kuralı B hücre sınıf anahtarlama ve Plazma hücre farklılaşması ikna etmek için kapsamlı yaklaşım sağlar; epigenetik modülatörler tarafından Yani HDI etkisini analiz etmek; ve bu hücreler HDI etkisini mRNA ve miRNA ifadesine algılamak için. Bu yaklaşımların çoğu insan B hücreli işlev ve mRNA/miRNA ifade epigenetik faktör etkisini analiz etmek için kullanılabilir. QRT-PCR ve mRNA-seq/miRNA-seq yaklaşımlar fareler gibi HDIs epigenetik modülatörler ile tedavi dan izole B hücrele…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu eser NIH hibe AI 105813 ve AI 079705 (PC için) tarafından desteklenen, Lupus araştırma hedef tanımlama Lupus Grant ALR 295955 (PC için) için İttifak ve artrit Ulusal Araştırma Vakfı araştırma (HZ) verin. TS desteklenen Pediatri Tıp Merkezi, ikinci Xiangya hastane, Merkezi Güney üniversite, Changsha, Çin, tarafından Xiangya-UT okul tıp San Antonio tıbbi öğrenci ziyaret programı bağlamında.

Materials

C57BL/6 mice Jackson Labs 664
Corning cellgro RPMI 1640 Medium (Mod.) 1X with L-Glutamine (Size: 6 x 500mL; With L-Glutamine) Fisher Scientific MT 10-040-CV 
FBS Hyclone SH300
HyClone Antibiotic Antimycotic Solution 100 mL Fisher Scientific – Hyclone SV3007901 
β-Mercaptoethanol Fisher Scientific 44-420-3250ML
Falcon Cell Strainers Fisher Scientific 21008-952  
Trypan Blue Stain 0.04% GIBCO/Life Technologies/Inv 15250
ACK Lysis Buffer  Fisher Scientific BW10-548E 
Hausser Scientific Bright-Line Counting Chamber Fisher Scientific 02-671-51B
EasySep Magnet Stem Cell Technologies 18000
Falcon Round-Bottom Polystyrene Tubes with Cap Fisher Scientific 14-959-1A
EasySep Mouse B cell Isolation Kit Stem Cell Tech 19854
BD Needle Only 18 Gauge 1.5 inch SHORT BEVEL 100/box  BD Biosciences  305199
PE/Cy7 anti-mouse CD138 (Syndecan-1) Antibody BioLegend  142513 (25 ug)
PE-Cy7 B220 antibody BioLegend 103222
7-AAD (1 mg) Sigma Aldrich A9400-1MG
APC anti-mouse/human CD45R/B220 antibody Biolegend 103212
Mouse APC-IgG1 200 µg Biolegend 406610
FITC anti-mouse IgM Antibody Biolegend 406506
FITC anti-mouse/human CD45R/B220 Antibody Biolegend 103206
PE Anti-Human/Mouse CD45R (B220) (RA3-6B2) Biolegend 103208
HBSS 1X Fisher Scientific MT-21-022-CM
Bovine Serum Albumin, Fraction V, Heat Shock Treated  Fisher Scientific BP1600-100
LPS 25mg (Lipopolysaccharides from Escherichia coli 055:B5) Sigma Aldrich L2880-25MG
Recombinant mouse IL-4 (carrier-free) BioLegend 574302 (size: 10 ug)
Valproic acid sodium salt Sigma Aldrich P4543
SterilGARD e3 Class II Type A2 Biosafety Cabinet The Baker Company SG404
Large-Capacity Reach-In CO2 Incubator  Thermo Scientific 3950
Isotemp Digital-Control Water Baths: Model 205 Fisher Scientific 15-462-5Q
5mL Round Bottom Polystyrene Test Tube Fisher Scientific  14-959-5
Corning CentriStar 15ml Centrifuge Tubes  Fisher Scientific  05-538-59A
1.7 mL Microtube, clear Genesee 22-282
Higher-Speed Easy Reader Plastic Centrifuge Tubes 50ml Fisher Scientific 06-443-18
ELMI SkySpin CM-6MT ELMI CM-6MT
Rotor 6M ELMI 6M
Rotor 6M.06 ELMI 6M.06
Drummond Portable Pipet-Aid XP Pipet Controller Drummond Scientific 4-000-101
25 mL serological pipette tips Fisher Scientific 89130-900
10 mL serological pipette tips Fisher Scientific 89130-898
5 mL serological pipette tips Fisher Scientific 898130-896
48-well plates Fisher Scientific 07-200-86
Allegra 6 Benchtop Centrifuge, Non-Refrigerated Beckman Coulter 366802
GH-3.8A Rotor, Horizontal, ARIES Smart Balance Beckman Coulter 366650
Allegra 25R Benchtop Centrifuge, Refrigerated Beckman Coulter 369434
TA-15-1.5 Rotor, Fixed Angle Beckman Coulter 368298
Fisher Scientific AccuSpin Micro 17 Fisher Scientific 13-100-675
Fisher Scientific Analog Vortex Mixer  Fisher Scientific 02-215-365
miRNeasy Mini Kit (50) Qiagen 217004
Direct-zol RNA MiniPrep kit Zymo Research R2050
Chloroform (Approx. 0.75% Ethanol as Preservative/Molecular Biology) Fisher Scientific BP1145-1
Rnase-Free Dnase set (50) QIAGEN 79254
NanoDrop 2000 Spectrophotometers Thermo Scientific ND-2000
Superscript III First-strand Synthesis System RT-PCR Invitrogen 175013897
iTaq Universal SYBR Green Supermix Bio-rad  172-5121
Fisherbrand 96-Well Semi-Skirted PCR Plates, case of 25 Fisher 14-230-244
Microseal 'B' Adhesive Seals Bio-Rad MSB-1001
MyiQ Optics Module Bio-Rad 170-9744
iCycler Chassis Bio-Rad 170-8701
Optical Kit Bio-Rad 170-9752
BD LSR II Flow Cytometry Analyzer BD Biosciences
FACSDiva software BD Biosciences
FlowJo 10 BD Biosciences
2100 Bioanalyzer Agilent Technologies G2943CA
S200 Focused-ultrasonicator Covaris S200
SPRIworks Fragment Library System I for Illumina Beckman Coulter A288267
cBot Cluster Generation Station illumina SY-312-2001
HiSeq 2000 Genome Sequencer Illumina SY-401-1001
TruSeq RNA Library Prep Kit v2 Illumina RS-122-2001
TruSeq Small RNA Library Prep Kit Illumina RS-200-0012
NEXTflex Illumina Small RNA Sequencing Kit v3 Bioo Scientific 5132-05
2200 TapeStation Agilent G2964AA

References

  1. Allis, C. D., Jenuwein, T. The molecular hallmarks of epigenetic control. Nat Rev Genet. 17, 487-500 (2016).
  2. Li, G., Zan, H., Xu, Z., Casali, P. Epigenetics of the antibody response. Trends Immunol. 34, 460-470 (2013).
  3. Zan, H., Casali, P. Epigenetics of Peripheral B-Cell Differentiation and the Antibody Response. Front Immunol. 6, 631 (2015).
  4. Xu, Z., Zan, H., Pone, E. J., Mai, T., Casali, P. Immunoglobulin class-switch DNA recombination: induction, targeting and beyond. Nat. Rev. Immunol. 12, 517-531 (2012).
  5. Nutt, S. L., Hodgkin, P. D., Tarlinton, D. M., Corcoran, L. M. The generation of antibody-secreting plasma cells. Nat. Rev. Immunol. 15, 160-171 (2015).
  6. Bartel, D. P. MicroRNAs: target recognition and regulatory functions. Cell. 136, 215-233 (2009).
  7. Fabian, M. R., Sonenberg, N., Filipowicz, W. Regulation of mRNA translation and stability by microRNAs. Annu. Rev. Biochem. 79, 351-379 (2010).
  8. White, C. A., et al. Histone deacetylase inhibitors upregulate B cell microRNAs that silence AID and Blimp-1 expression for epigenetic modulation of antibody and autoantibody responses. J Immunol. 193, 5933-5950 (2014).
  9. Farh, K. K., et al. Genetic and epigenetic fine mapping of causal autoimmune disease variants. Nature. 518, 337-343 (2015).
  10. Nagalakshmi, U., Waern, K., Snyder, M. RNA-Seq: a method for comprehensive transcriptome analysis. Curr Protoc Mol Biol. , 11-13 (2010).
  11. Martin, J. A., Wang, Z. Next-generation transcriptome assembly. Nat Rev Genet. 12, 671-682 (2011).
  12. Luo, S. MicroRNA expression analysis using the Illumina microRNA-Seq Platform. Methods Mol. Biol. 822, 183-188 (2012).
  13. Shen, T., Sanchez, H. N., Zan, H., Casali, P. Genome-wide analysis reveals selective modulation of microRNAs and mRNAs by histone deacetylase inhibitor in B cells induced to uUndergo class-switch DNA recombination and plasma cell differentiation. Front. Immunol. 6, 627 (2015).
  14. Trapnell, C., et al. Differential gene and transcript expression analysis of RNA-seq experiments with TopHat and Cufflinks. Nat Protoc. 7, 562-578 (2012).
  15. Kin, T., et al. fRNAdb: a platform for mining/annotating functional RNA candidates from non-coding RNA sequences. Nucleic Acids Res. 35, D145-D148 (2007).
  16. Agarwal, V., Bell, G. W., Nam, J. W., Bartel, D. P. Predicting effective microRNA target sites in mammalian mRNAs. Elife. 4, (2015).
  17. Griffiths-Jones, S., Saini, H. K., van Dongen, S., Enright, A. J. miRBase: tools for microRNA genomics. Nucleic Acids Res. 36, D154-D158 (2008).
  18. Anders, G., et al. doRiNA: a database of RNA interactions in post-transcriptional regulation. Nucleic Acids Res. 40, D180-D186 (2012).

Play Video

Cite This Article
Sanchez, H. N., Shen, T., Garcia, D., Lai, Z., Casali, P., Zan, H. Genome-wide Analysis of HDAC Inhibitor-mediated Modulation of microRNAs and mRNAs in B Cells Induced to Undergo Class-switch DNA Recombination and Plasma Cell Differentiation. J. Vis. Exp. (127), e55135, doi:10.3791/55135 (2017).

View Video