Nature子刊:研究lncRNA功能的新方法

【字体: 时间:2014年09月03日 来源:生物通

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  2011年,斯坦福大学的Howard Chang教授开发了ChIRP技术,该技术可以在全基因组范围内鉴定RNA与染色质的互作,被不同领域的研究者们广泛采用。最近,Chang和同事对ChIRP进行了改造,发布了称为dChIRP(domain-specific ChIRP)的新技术。据介绍,该技术可以在天然环境下剖析lncRNA不同结构域的功能。相关论文发表在近期的Nature Biotechnology杂志上。

  

生物通报道:长非编码RNAlncRNA)是长达两百个核苷酸以上的转录本。虽然lncRNA没有编码任何蛋白质,但它们在不同组织和发育阶段的表达依然具有特异性,这说明lncRNA具有重要的生物学意义。细胞中绝大多数lncRNA位于细胞核,它们对应的DNA区域有的与蛋白编码基因重叠,有的位于基因间或者内含子中。在测序技术的帮助下,人们已经发现了数千种lncRNA,但这些lncRNA的生物学功能依然还是个谜。

众所周知,要了解一个分子的功能,可以去找它的搭档。2011年,斯坦福大学的Howard Chang教授开发了ChIRP技术(chromatin isolation by RNA purification),该技术可以在全基因组范围内鉴定RNA与染色质的互作,被不同领域的研究者们广泛采用。

只有在结构域的水平上进行研究,才能够深入理解lncRNA的功能。问题是人们一直没有找到合适的方法。

最近,Chang和同事对ChIRP进行了改造,发布了称为dChIRPdomain-specific ChIRP)的新技术。据介绍,该技术可以在天然环境下剖析lncRNA不同结构域的功能。相关论文发表在近期的Nature Biotechnology杂志上。

研究人员首先设计了生物素化的反义寡核苷酸池,来靶标lncRNA的特定结构域。随后,他们通过交联保护了细胞中的lncRNA互作,并利用超声处理可lncRNA片段化,形成结构域大小的片段。(延伸阅读:从互作揭开lncRNA的秘密

研究人员将生物素化的寡核苷酸添加到不同的染色质样本中,使它们发生杂交。最后通过链霉亲和素磁珠,将lncRNA结构域连同它的互作搭档一起纯化出来。对这些纯化产物进行分析(WB、逆转录定量PCR、定量PCR或者测序),就可以鉴定RNA-蛋白、RNA-RNARNA-染色质的互作。

研究团队使用dChIRP技术研究了一种称为roX1lncRNA,这是雄性果蝇剂量补偿效应所需的lncRNA。雄性果蝇只有一个X染色体,其上的基因会出现加倍表达,这种现象就称为剂量补偿效应。这项研究揭示了roX1功能域的组成结构,向人们展示了由三个不同结构域组成的三指手掌结构。其中的三个指状结构域负责与染色质互作,是功能独立的RNA亚单位。

dChIRP无疑将成为研究lncRNA功能的又一个实用工具。

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:

Revealing long noncoding RNA architecture and functions using domain-specific chromatin isolation by RNA purification

 

Little is known about the functional domain architecture of long noncoding RNAs (lncRNAs) because of a relative paucity of suitable methods to analyze RNA function at a domain level. Here we describe domain-specific chromatin isolation by RNA purification (dChIRP), a scalable technique to dissect pairwise RNA-RNA, RNA-protein and RNA-chromatin interactions at the level of individual RNA domains in living cells. dChIRP of roX1, a lncRNA essential for Drosophila melanogaster X-chromosome dosage compensation, reveals a 'three-fingered hand' ribonucleoprotein topology. Each RNA finger binds chromatin and the male-specific lethal (MSL) protein complex and can individually rescue male lethality in roX-null flies, thus defining a minimal RNA domain for chromosome-wide dosage compensation. dChIRP improves the RNA genomic localization signal by >20-fold relative to previous techniques, and these binding sites are correlated with chromosome conformation data, indicating that most roX-bound loci cluster in a nuclear territory. These results suggest dChIRP can reveal lncRNA architecture and function with high precision and sensitivity.

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