21世纪初,随着微小RNA(miRNA)和长链非编码RNA(lncRNA)的发现,RNA研究领域迎来了新的热潮,RNA结合蛋白(RBPs)在RNA调控中的关键作用也进一步凸显出来。然而,传统方法难以直接捕获RNA与蛋白的动态结合。为此,借鉴了ChIP和Co-IP基于抗原-抗体特异性结合原理的RIP(RNA免疫沉淀)技术应运而生,它将目标锁定在RNA-蛋白复合物上。
RIP技术主要有两种应用方向。
其一,是以特定的RNA结合蛋白为中心,通过免疫沉淀筛选与该蛋白相互作用的RNA分子,从而揭示其潜在的RNA靶标。
其二,是用于验证已知的RNA与蛋白之间的相互作用,通常与RNA pull-down技术相结合。在RNA pull-down实验中,以感兴趣的RNA为中心,筛选与其结合的蛋白,而RIP则从反向角度验证RNA与蛋白的相互作用,为RNA-蛋白互作的研究提供有力支持。
其原理与ChIP相似,通过特异性抗体将细胞内与目标RBP结合的RNA-蛋白复合物免疫沉淀。具体步骤为:先用特异性抗体与目标RBP结合形成复合物,再加入结合了二抗的磁珠捕获复合物,使其结合到磁珠上。随后通过磁力分离并洗涤,去除杂质,得到纯化的与目标蛋白结合的RNA。最后提取RNA,反转录为cDNA,通过定量PCR或高通量测序等技术进行分析。
通常来说,RIP免疫沉淀的实验方案需要设置三组,即实验组(IP)、阴性对照组(IgG)、输入对照组(Input Control)。
输入对照(Input Control):在实验开始时,取一部分细胞裂解液作为输入对照,不进行免疫沉淀,直接用于后续的RNA提取和分析。这个对照可以评估实验过程中RNA的损失情况,以及提供一个全细胞RNA的背景水平,用于比较免疫沉淀后富集的RNA量。
阴性对照抗体:使用非特异性抗体或无关蛋白的抗体作为阴性对照,例如使用IgG作为对照抗体进行免疫沉淀。这样可以验证富集的RNA是否与目标RNA有特异性相互作用,排除非特异性结合的影响。
细胞培养与收集:选择合适的细胞系进行培养,确保细胞处于对数生长期且状态良好。收集一定数量的细胞(通常至少需要25×10⁶个细胞),以保证足够的RNA和蛋白质用于后续实验。
细胞裂解:使用含有核糖核酸酶抑制剂的裂解液裂解细胞,释放细胞内容物。裂解过程中适当震荡有利于细胞充分裂解。
实验组(IP)设置:将裂解液与特异性针对目标RNA结合蛋白的抗体混合,使抗体与蛋白-RNA复合物结合。同时,设置使用阴性对照抗体的裂解液作为对照组。
RNA提取:从免疫沉淀复合物中提取RNA,确保RNA的完整性和纯度。通常使用TRIzol或类似试剂进行提取。
测序准备与分析:对提取的RNA进行文库构建,并进行高通量测序。测序后,通过生物信息学工具将测序数据与参考基因组或RNA数据库进行比对,识别并统计与目标蛋白结合的RNA序列。
数据质控与结果分析:检查测序数据的质量,包括测序深度、覆盖度及测序错误率等。使用实时荧光定量PCR(qPCR)等方法验证富集的RNA是否包含目标RNA,确保实验成功和结果可靠性。
1.以感兴趣的蛋白为中心筛选与之结合的RNA
SRSF6-regulated alternative splicing that promotes tumour progression offers a therapy target for colorectal cancer(IF=14.028)
在结直肠癌(CRC)的研究中,科学家们发现剪接因子SRSF6在CRC进展中扮演着关键角色。
研究者们首先对311份CRC样本以及癌症基因组图谱和基因表达综合数据库进行了全面分析,发现SRSF6在CRC样本中经常上调,并且与预后不良相关。为了探究SRSF6的功能,他们在体外和体内进行了功能分析,发现SRSF6能够促进CRC细胞的增殖和转移。接下来,作者通过RIP-seq鉴定SRSF6调控的可变剪切(AS)及其结合位点,揭示SRSF6在CRC样本中上调,并与不良预后相关,在体外和体内促进增殖和转移。鉴定出SRSF6调控的AS靶标,并揭示SRSF6结合位点。SRSF6通过直接结合到其23号外显子位点来调控ZO-1异常剪接,从而作为癌基因发挥作用。
图1:RIP-seq鉴定SRSF6调控的RNA结合motif
2. 验证RNA和蛋白的结合
Long noncoding RNA MEG3 induces cholestatic liver injury by interaction withPTBP1 to facilitate shp mRNA decay.(IF=14.679)
在研究长链非编码RNA MEG3在胆汁淤积性肝损伤中的作用时,研究者首先认识到胆汁酸代谢失调会导致胆汁淤积性肝损伤,而MEG3此前被证实是潜在的肿瘤抑制因子,但其在肝脏中的基本功能尚不清楚。
为了探究MEG3在肝脏中的作用,研究者使用RNA pull-down结合质谱技术,筛选出与MEG3结合的RNA结合蛋白PTBP1,并利用RIP技术进行验证。接着,通过生物信息学分析预测PTBP1在小异二聚体伴侣(SHP)编码区(CDS)内的结合位点,SHP是胆汁酸生物合成的关键抑制因子。在肝细胞癌细胞中强制表达MEG3,发现其可引导并促进PTBP1与Shp CDS的结合,导致Shp mRNA的衰变。在小鼠肝脏中瞬时过表达MEG3 RNA,引起了Shp mRNA快速降解和胆汁淤积性肝损伤,同时伴随胆汁酸稳态的破坏、肝酶升高以及胆汁酸合成酶和代谢基因的失调。进一步研究表明,SHP通过抑制MEG3启动子的cAMP反应元件结合蛋白(CREB)反式激活,从而抑制MEG3基因的转录。在人类纤维化和肝硬化肝脏中,MEG3和PTBP1的表达被激活。综上所述,MEG3通过作为引导RNA支架募集PTBP1,破坏Shp mRNA的稳定性,进而引起胆汁淤积,而SHP则以反馈调节的方式抑制CREB介导的MEG3表达激活。
图2.探究MEG3与PTBP1蛋白互作
RIP WB检测:
图1 western blot蛋白检测
Fig.1western blot Protein detection
Lane M:PageRuler™ Plus 预染蛋白分子量标准(从上到下:250,130,100,70,55,35,25,15,10)
Lane 1:IP
Lane 2:IgG
Lane 3:Input
RIP WB检测:
图2 western blot蛋白检测
Fig.2western blot Protein detection
Lane M:PageRuler™ Plus 预染蛋白分子量标准(从上到下:250,130,100,70,55,35,25,15,10)
Lane 1:IP
Lane 2:IgG
Lane 3:Input