RNA结合蛋白与RNA互作鉴定技术

RNA结合蛋白（RNA binding proteins,RBPs）通过与RNA相互作用,广泛参与到RNA的剪切、转运、编辑、胞内定位及翻译调控等过程中。RNA领域尤其是非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）研究的快速发展,催生了多种RBPs RNAs相互作用鉴定技术。这些技术反之又推动了 RNA领域的研究进程。本文对紫外交联免疫沉淀（ultraviolet crosslinking and immunoprecipitation,CLIP）,CLIP cDNA文库高通量测序 (high-throughput sequencing of CLIP cDNA library,HITS-CLIP),光活化核苷增强的CLIP(photoactivatable-ribonucleoside-enhanced crosslinking and immunoprecipitation,PAR-CLIP),单核苷酸分离CLIP (individual nucleotide resolution CLIP,iCLIP),TRIBE (targets of RNA-binding protein identified by editing),RNA 标记,相互作用组捕获(interactome capture,IC) 和SerIC (serial RNA interactome capture)等RBPs-RNAs相互作用鉴定技术的基本原理和优缺点以及应用进行综述。     

蛋白质-RNA相互作用鉴定技术研究进展

RNA结合蛋白(RNA binding protein, RBP)是基因表达调控的关键因子，参与包括蛋白质复合物的协调与稳定、RNA的加工与成熟以及mRNA的转运、稳定、翻译和降解等重要的细胞生物学过程。而RBP和RNA之间的相互作用可以在它们各自的生物学过程中起到重要作用。因此，快速、准确检测RBP-RNA相互作用的技术对研究RBP和RNA的功能至关重要。对近些年发展起来的RNA纯化的染色质分离（chromatin isolation by RNA purification，ChIRP）、RNA靶标的捕获杂交分析（capture hybridization analysis of RNA targets，CHART）、三分子荧光互补技术（trimolecular fluorescence complementation，TriFC）、RNA免疫共沉淀(RNA immunoprecipitation, RIP)、紫外交联免疫沉淀(UV-crosslinking and immunoprecipitation，CLIP)、RNA Pull-down和RNA电泳迁移分析等主要RBP-RNA相互作用鉴定技术的基本原理和优缺点以及应用进行了综述，旨在为新型技术的发现提供新的思路。     

GoldCLIP: Gel-omitted Ligation-dependent CLIP

Protein–RNA interaction networks are essential to understand gene regulation control.Identifying binding sites of RNA-binding proteins(RBPs) by the UV-crosslinking and immunoprecipitation(CLIP) represents one of the most powerful methods to map protein–RNA interactions in vivo. However, the traditional CLIP protocol is technically challenging, which requires radioactive labeling and suffers from material loss during PAGE-membrane transfer procedures. Here we introduce a super-efficient CLIP method(Gold CLIP) that omits all gel purification steps. This nonisotopic method allows us to perform highly reproducible CLIP experiments with polypyrimidine tract-binding protein(PTB), a classical RBP in human cell lines. In principle, our method guarantees sequencing library constructions, providing the protein of interest can be successfully crosslinked to RNAs in living cells. Gold CLIP is readily applicable to diverse proteins to uncover their endogenous RNA targets.     

Genome-wide Mapping of Cellular Protein–RNA Interactions Enabled by Chemical Crosslinking

RNA–protein interactions influence many biological processes. Identifying the binding sites of RNA-binding proteins（RBPs） remains one of the most fundamental and important challenges to the studies of such interactions. Capturing RNA and RBPs via chemical crosslinking allows stringent purification procedures that significantly remove the non-specific RNA and protein interactions. Two major types of chemical crosslinking strategies have been developed to date, i.e., UV-enabled crosslinking and enzymatic mechanism-based covalent capture. In this review, we compare such strategies and their current applications, with an emphasis on the technologies themselves rather than the biology that has been revealed. We hope such methods could benefit broader audience and also urge for the development of new methods to study RNA RBP interactions.     

运用紫外交联免疫沉淀技术构建RNA结合蛋白的靶基因文库

紫外交联免疫沉淀(crosslinking-immunoprecipitation,CLIP)是一种研究RNA结合蛋白的技术,它通过特异性抗体富集靶RNA片段,然后逆转录构建cDNA文库,最后进行高通量测序。它可以在基因组水平上全景式研究靶RNA的特点,为揭示该蛋白生物学功能与分子功能提供新的依据。本研究针对一个已知的RNA结合蛋白MOV10(moloney leukemia virus 10),通过CLIP技术构建cDNA文库,然后小规模克隆后测序,得到小部分靶RNA信息,并利用RNA免疫沉淀技术(RNA-immunoprecipitation,RIP)进行验证。测序提示MOV10结合mRNA,而其中有部分是其已知靶标。说明该文库可以用于后续深度测序,为研究该蛋白在精子发生领域内的功能和机制奠定基础。     

紫外交联合并串联亲和纯化高效鉴定蛋白复合物组分的RNA结合活性

RNA结合蛋白在RNA的生成与代谢中发挥着重要作用.我们在近年报道的PAR-CLIP(photoactivatableribonucleoside-enhanced crosslinking and immunoprecipitation)技术的基础上建立了一套快速、有效鉴定RNA结合蛋白的实验方法:以串联亲和纯化替代一步免疫沉淀获得高纯度蛋白-RNA复合物;将Sypro Ruby蛋白染色与RNA放射自显影相结合判断复合物中哪种或哪些组分为RNA结合蛋白,该方法命名为紫外交联合并的串联亲和纯化(cross-linkingand tandem affinity purification,CLiTAP).运用该方法对布氏锥虫的三种锌指蛋白ZC3H7、ZC3H34和ZC3H5进行分析,发现ZC3H7作为帽结合蛋白复合物的核心组分具有很强的RNA结合能力;ZC3H34结合RNA能力较弱,但其互作蛋白具有强的RNA结合活性;相比之下,ZC3H5及其复合物组分皆无RNA结合活性.这些结果表明,CLiTAP与蛋白质鉴定方法相结合,能够有效鉴定靶蛋白复合物中的RNA结合蛋白种类,也为进一步定位RNA结合位点、研究RNA结合蛋白的结构及作用机制奠定了基础.     

紫外交联免疫沉淀技术原理及其应用

紫外交联免疫沉淀（UV cross-linking immunoprecipitation,CLIP）技术最初建立于2003年。通过紫外交联、免疫沉淀、逆转录及后续的高通量测序等步骤,可在全转录组范围鉴定特定RNA结合蛋白（RNA-binding proteins,RBP）的靶标RNA序列和结合位点。在近20年的应用过程中,该技术被不断改进和完善,可操作性、实验结果的准确性都有所提升,技术的应用范围也有所拓展。本文对CLIP技术的基本原理、实验方法、实际应用进行介绍,着重比较几种主流CLIP技术的异同,并对如何选择具体的技术路线提出建议。     

RNA病毒反向遗传操作技术研究进展

近年来,在分子病毒学研究领域兴起一门新型技术,即病毒的全长感染性cDNA克隆技术,是一种反向遗传操作技术(reverse genetics),通常被称为"病毒拯救(the rescue of virus)",它解决了对RNA病毒基因组难以操作这一困扰研究者多年的难题.从cDNA克隆拯救出负链RNA全病毒是20世纪90年代分子病毒学研究领域最振奋人心的突破之一,它开启了人们对病毒基因组进行人工操作和详细了解病毒基因及其产物功能的大门.该技术发展迅速,倍受国内外研究者关注[1-5].     

RNA研究相关技术及其应用

RNA技术可以分为RNA基础研究相关的技术、RNA应用相关的技术和RNA的生物信息学技术。RNA基础研究相关技术包括RNA分离纯化和鉴定技术、RNA与其他生物大分子相互作用技术、RNA高级结构的研究技术和其他相关RNA技术;RNA应用相关技术则包括用于生产其他产品的RNA技术和直接用于药物开发的RNA技术;RNA的生物信息学技术则有各种数据库、非编码RNA的预测、RNA二级结构预测和各种设计软件。本文简略介绍了上述各类RNA技术的原理及其国内外研究进展,从而有助于对RNA领域有关技术方面有一较全面的了解。     

利用CLIP技术研究蛋白质和RNA的相互作用

紫外交联免疫共沉淀(CLIP)技术能揭示RNA结合蛋白质在体内的RNA结合位点。将讨论该技术的基本原理和一些新的发展,这些新发展显著地提高了技术的特异性、灵敏度和应用范围。     

高通量RNA甲基化测序数据处理与分析研究进展

随着高通量测序技术快速发展,Me RIP-seq(methylated RNA immunoprecipitation sequencing)测序技术开启了RNA表观遗传学研究新局面,能够在全基因组范围内描述RNA甲基化.从Me RIP-seq高通量数据中挖掘RNA甲基化模式,有助于揭示m RNA甲基化在调控基因表达、剪切等方面所发挥的潜在功能,有效指导癌症的干预治疗.本文从Me RIP-seq测序原理出发,较全面地综述Me RIP-seq数据处理和分析方法研究现状,并对其所面临的计算问题进行讨论和展望.     

长链非编码RNA的作用机制及其研究方法

长链非编码RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)通过多种机制发挥其生物学功能, 这些机制包括基因印记、染色质重塑、细胞周期调控、剪接调控、mRNA降解和翻译调控等。lncRNA通过这些作用机制在不同水平进行基因表达调控。在研究lncRNA功能的过程中, 研究方法的建立和应用起着非常重要的作用。目前用于lncRNA研究的主要方法有：微阵列、转录组测序、Northern印迹、实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应、荧光原位杂交、RNA干扰和RNA结合蛋白免疫沉淀等。文章着重介绍了3种前沿方法, 即：在线快速预测RNA与蛋白质相互作用的catRAPID、RNA纯化的染色质分离(Chromatin isolation by RNA purification, ChIRP)以及非编码RNA沉默与定位分析技术(Combined knockdown and localization analysis of non-coding RNAs, c-KLAN)。     

植物的功能基因组学研究进展 Progress in Functional Genomics in Plants

基因组研究计划包括以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学两方面的内容。目前基因功能鉴定的方法主要有：基因表达的系统分析(SAGE)、cDNA微阵列、DNA(基因)芯片、蛋白组技术以及基于转座子标签和T_DNA标签的反求遗传学技术等。本文对上述各种技术的优缺点以及它们在植物基因功能鉴定中的应用进行了综述。 Abstract: The genome projects comprise the structural genomics focusing on determining the complete sequences of the genome and the functional genomics focusing on elucidating the biological function of genes.The rapidly evolving tools for functional genomics research include Serial Analysis of Gene Expression (SAGE),cDNA microarray,DNA (or gene) chips,proteome project and the reverse genetics technique based on the well-established transposon tagging and T?DNA tagging systems.In this paper,the advantages and disadvantages of such techniques and application of these techniques in plant functional genomics research are reviewed and future prospective are also presented.     

植物的功能基因组学研究进展

基因组研究计划包括以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学两方面的内容。目前基因功能鉴定的方法主要有：基因表达的系统分析(SAGE)、cDNA微阵列、DNA(基因)芯片、蛋白组技术以及基于转座子标签和T_DNA标签的反求遗传学技术等。本文对上述各种技术的优缺点以及它们在植物基因功能鉴定中的应用进行了综述。 Abstract: The genome projects comprise the structural genomics focusing on determining the complete sequences of the genome and the functional genomics focusing on elucidating the biological function of genes.The rapidly evolving tools for functional genomics research include Serial Analysis of Gene Expression (SAGE),cDNA microarray,DNA (or gene) chips,proteome project and the reverse genetics technique based on the well-established transposon tagging and T?DNA tagging systems.In this paper,the advantages and disadvantages of such techniques and application of these techniques in plant functional genomics research are reviewed and future prospective are also presented.     

3′-poly(A)~-病毒RNA的大分子cDNA的合成和克隆

为了合成3′端无poly(A)的病毒RNA(登革热病毒Ⅱ)的3′区的长的cDNA,我们用RNA连接酶,把3′端被pCp封闭了的poly(A)<50bp连在病毒RNA的3′端,构成一个病毒RNA-poly(A)-pCp型模板,可用oligo(dT_(10-12))作引物,再用Watson和Jackson(1985)的RNase H代替硷降解法来合成cDNA。结果获得了≥5kb的cDNA。重组克隆的鉴定证明这个大分子cDNA确是病毒RNA 3′区的拷贝。这将有利于对这类RNA病毒基因组的结构-功能分析和对病毒cDNA拷贝的感染性的研究。     

鼻咽癌组织的显微切割及其 RNA 线性扩增

从微小体积鼻咽癌活检标本中获取纯净癌细胞一直是鼻咽癌分子生物学研究中的难题 . 为了寻找一种能从鼻咽癌活检组织中获得高纯度、高质量 RNA 来完成 cDNA 微阵列 (cDNA Microarray) 实验的简便实用方法,采用 RNAlater 技术保存鼻咽癌活检组织,显微切割技术来获得高纯度鼻咽癌细胞,利用 RNA 线性扩增技术得到 cDNA 微阵列实验所需 RNA. 结果表明：利用 RNAlater 技术可以很好地保持组织 RNA 的稳定,通过优化显微切割和 RNA 线性扩增的条件获得了 cDNA 微阵列实验所需的高纯度、高质量 RNA.     

RNA和蛋白质的相互作用

RNA与蛋白质的相互作用是许多基本的细胞生理过程得以实现的决定性因素.近年来,随着技术的改进和新方法的建立,RNA和蛋白质的相互作用研究取得了长足进步.目前科研人员已经鉴定了许多RNA上的蛋白质结合位点,也发现了许多蛋白质中的RNA结合结构域,并对它们的结构特征进行了比较详细的研究.这些都为最终探明RNA和蛋白质相互作用的分子机制,从而从本质上认识相关的细胞生理过程打下了坚实的基础.