Кіріспе

Молекулалық биологияда қолданылатын әдіс. Крос-байланыс және иммунопреципитация (CLIP немесе CLIP seq) – молекулалық биологияда қолданылатын әдіс, ол транскриптомдық деңгейде ақуыздардың РНК-мен байланысатын орындарын анықтау үшін ультракүлгін сәулелендіру арқылы кросс-байланысты иммунопреципитациямен біріктіреді, соның арқасында пост-транскрипциялық реттеу желілерін түсінуге мүмкіндік береді. CLIP эндогенді ақуыздарға қарсы антиденелермен, немесе FLAG, V5, HA сияқты кең таралған пептидтік таңбалармен, немесе аффиндік тазарту арқылы қолданылуы мүмкін, бұл модельдік организмдерді немесе тиісті антиденелері жоқ RBP-ларды зерттеуге мүмкіндік береді.

Жұмыс ағыны

CLIP ультрафиолет сәулесін (УФ) қолданып, РНК-белок кешендерін тірі жасушаларда (in vivo) байланыстыру арқылы басталады. УФ сәулесіне ұшырағанда, жақын орналасқан (бірнеше ангстремдей қашықтықта) белоктар мен нуклеин қышқылдары арасында ковалентті байланыстар қалыптасады. Байланысқан жасушалар лизделеді, РНК фрагменттерге бөлінеді және қажетті белок иммунопреципитация арқылы бөліп алынады. Кері транскрипция үшін РНК адаптерлері 3' ұштарына қосылады, ал РНК фрагменттері гель электрофорезі және мембранаға трансфер арқылы еркін РНК-дан бөлінгеннен кейін РНК-белок кешендерін талдауға мүмкіндік беретіндей таңбаланады. Содан кейін протеиназа K ферментімен қорыту арқылы байланысқан РНК-дан белок алынып тасталады, байланысқан жерде бірнеше аминқышқылдары қалады. Бұл көбінесе байланысқан нуклеотидтегі кДНК-ның уысуына (truncation) әкеледі, бұл әдістің ажыратымдылығын арттыру үшін iCLIP сияқты түрлерінде пайдаланылады. КДНК RT-ПТР арқылы синтезделеді, одан кейін жоғары өтімді секвенирлеу жүргізіледі, содан кейін оқылымдар транскриптомға қайта карталанады және өзара әрекеттесу орындарын зерттеу үшін басқа да есептеу талдаулары жасалады.

eCLIP

eCLIP (көбейтілген кросс-байланыс және иммуно-жауын-шашын, одан кейін жоғары өнімділікпен тізбектеу) РНК транскриптомдық кеңістігіндегі RBP байланыс орындарын анықтау үшін де қолданылады. eCLIP, iCLIP-ті жақсарту мақсатымен, тазартылған РНК фрагменттерін кДНК кітапханасына айналдыру тиімділігін арттыру үшін әзірленген. Ол жарияланғанда, eCLIP осы тиімділікті 1000 еседен астам арттыратыны хабарланды, бұл ПТР дубликат молекулаларының қажетсіз тізбектелуін ғана емес, сонымен қатар CLIP процедурасы кезіндегі эксперименттік сәтсіздіктерді де айтарлықтай азайтады. Сонымен қатар, eCLIP-тегі амплификация енді РНК секвенциялаумен салыстыруға болады, бұл жұпталған кіріс бақылауларына қарсы қатаң сандық нормалауға (рибосомалық және басқа да көп таралған РНК-дағы фонды жою үшін), сондай-ақ пиктер мен үлгілер арасындағы сандық салыстыруға, аллельге тән байланысты немесе жағдайлар арасындағы РНК байланысының айырмашылықтарын анықтауға мүмкіндік береді. Басқа CLIP әдістеріндей, eCLIP тірі жасушалардағы UV кросс-байланысын пайдалана отырып, ковалентті байланысқан RBP-РНК өзара әрекеттесулеріне негізделген. Жасушалар лизденіп, РНК шектеулі РНазамен фрагменттеледі. Содан кейін белгілі бір RBP (және оған байланысқан РНК) мақсатты RBP-ні танитын антидене арқылы иммунопреципитацияланады. 3' РНК адаптері қосылғаннан кейін, иммунопреципитацияланған материал (және жұпталған кіріс үлгісі) денатурациялық белок гельдерінде жүргізіліп, нитроцеллюлоза мембранасына көшіріледі. Мембранадан белсенің мөлшері 75 кДа-ға дейінгі аймақ кесіліп, РНК-ны босату үшін протеиназа K-мен өңделеді. Тазалаудан кейін РНК екінші адаптер қосылғанда ssДНК-ға кері транскрипцияланады. Екінші адаптерді сДНК-ға қосу арқылы eCLIP iCLIP сияқты қысқартылған сДНК-ны анықтай алады, соның арқасында РНК-протеин өзара әрекеттесу орындарын жоғары ажыратымдылықпен зерттеуге болады. Жоғары өнімді секвенциялау үшін жеткілікті материал алу үшін ПТР күшейтілімі қолданылады. eCLIP микроРНК мақсаттарын анықтау және m6A сияқты РНК модификацияларын профильдеу үшін де қолданылуы мүмкін. eCLIP деректер жиынтығы 150-ден астам RBP үшін коммерциялық түрде қол жетімді антиденелермен жасалған.

CLIP-тің басқа әдістері

sCLIP (simple CLIP) – кіріс РНК-ның аз мөлшерін қажет ететін және иммунопреципитацияланған РНК-ны радиомаркалаудан босататын әдіс. Бұл әдіс иммунопреципитацияланған РНК-ның сызықтық күшейтілуіне негізделген, бұл кіріс материалдың мөлшерін едәуір азайтуға және бірнеше тазарту қадамдарын жоюға қарамастан, секвенирлеу кітапханасының күрделілігін арттырады. Сонымен қатар, бұл әдіс жоғары сезімталдықтағы биотинге негізделген таңбалау техникасын қолдану арқылы радиобелгісіз иммунопреципитацияланған РНК-ны визуализациялауға мүмкіндік береді. Бұл әдіс биоинформатикалық платформамен бірге биомедициналық ғылымда РНК-белок интерактомаларын терең зерттеу үшін жасалған, онда бастапқы материалдың мөлшері көбінесе шектеулі (мысалы, құнды клиникалық үлгілерде). Жеке нуклеотидтік ажыратымдылықты сақтайтын, бірақ бастапқы iCLIP әдісінен бір немесе бірнеше қадамдармен ерекшеленетін қосымша iCLIP нұсқалары да әзірленді. Оларға iCLIP2, irCLIP, iiCLIP және iCLIP1.5 жатады. CLIP-тің модификациясы ретінде метилденген РНК орындары мутантты фермент немесе модификацияға тән антиденелерді қолдану арқылы miCLIP немесе m6A CLIP деп аталатын әдістермен анықталды. Кейбір қадамдарды оңтайландыру қиын және олардың тиімділігі көбінесе төмен болады. Мысалы, РНКазамен (RNase) шамадан тыс кесу анықталған байланыс орындарының санын азайтады, сондықтан оны оңтайландыру қажет. Кроссбайланыс тиімділігі де әртүрлі белоктарда әртүрлі болады, сондай-ақ кроссбайланыс орындарының нуклеотидтік бейімділігі туралы хабарламалар бар, мысалы, тірі жасушаларда және in vitro жағдайында белок-РНК кешендерін зерттеген кезде байытылған кроссбайланыс орындары мен мотивтерді салыстыру арқылы, бірақ байытылған мотивтерді анықтау үшін мұндай бейімділікті азайту әдістері әзірленуде. TargetScan-нан алынған есептеу арқылы болжамдалған miRNA нысаналары miRNA нысаналарын анықтауда CLIP-ке ұқсас, бұл оның қолданыстағы болжамдарға қатысты тиімділігі туралы сұрақтар тудырады. CLIP әдістері иммунопреципитацияға негізделгендіктен, кейбір жағдайларда кроссбайланған РНК антидене эпитоптарымен өзара әрекеттесуге әсер етуі мүмкін. Соңында, маңызды айырмашылықтар байқалды. Сондықтан, бастапқы CLIP нәтижелеріне жасуша ішіндегі РНК-белок байланыс орындарының өзара әрекеттесуін толық зерттеу үшін қосымша есептеу талдаулары қажет.