RNA pull-down 是检测目的RNA结合蛋白质的核心技术之一。它通过将已知序列的RNA标记并固定在珠子上,从细胞裂解物中富集与之结合的蛋白质,再通过Western Blot或质谱鉴定。本文系统介绍RNA pull-down的实验原理、两种研究基本思路,以及高碘酸盐耦联法、生物素-磁珠耦联法和免疫沉淀法(RIP)的详细实验流程,供大家参考。
RNA沉降(Pull down)主要是检测蛋白质与RNA之间的相互作用。首先把已知序列的RNA做好标记(例如biotin),依靠这个标记将RNA固定到某珠子(Beads)上,再和含有蛋白质的物质,例如细胞裂解物共孵育,之后去掉未与RNA作用的上清。收集从珠子上洗下来的蛋白质,如果蛋白质是未知的,则要去作质谱鉴定;如果想知道是不是某蛋白质,则要作Western Blot鉴定。
核心逻辑:已知RNA序列 → 标记并固定在珠子上 → 与细胞裂解物孵育 → 洗去未结合蛋白 → 收集结合蛋白 → Western Blot鉴定已知蛋白 / 质谱鉴定未知蛋白。
视频讲解
研究蛋白质与RNA之间的相互作用,大致有两种思路:
适合已知RNA找蛋白的场景。通过生物素标记或高碘酸盐耦联,将目标RNA固定在珠子上,从裂解物中捕获结合蛋白。
适合已知蛋白找RNA的场景(即RIP实验)。通过特异性抗体富集目标蛋白,再提取与之结合的RNA,利用QT-PCR等方法检测。
①RNA-高碘酸盐反应
500 pmol RNA(100个碱基的RNA 15 μg,25个碱基的RNA 4 μg);40 μL 1 mol/L CH3COONa pH=5.0;20 μL 0.1 mol/L高碘酸盐(溶于水且新鲜配制);补水至400 μL。
室温,置于旋转仪上孵育1 h(反应管外包铝箔纸)。
加80 μL 1 mol/L CH3COONa(pH=5.0),再加1 mL 100%无水乙醇,-20℃,静置1 h。在此期间,开始准备珠子。
4℃,12000 r/min,10 min,70%乙醇洗一次后干燥;将干燥好的RNA沉淀用100 μL CH3COONa(0.1 mol/L)重悬。
②准备珠子
将100 μL乙二酸去异烟肼琼脂糖珠(含50%上清)在10 mL离心管中洗涤,10 mL 0.1 mol/L CH3COONa(pH 5.0)洗3次,每次4℃,3000 r/min,5 min,弃上清。
用200 μL 0.1 mol/L CH3COONa(pH=5.0)重悬样品。
③RNA-珠子结合反应
将之前准备好的300 μL珠子加入高碘酸盐处理好的RNA中。
4℃置于旋转仪上避光结合过夜(反应管外包裹铝箔纸)。
4℃,3000 r/min,5 min,去上清,用1 mL 2 mol/L NaCl洗2次,然后将样品移至1.5 mL EP管,4℃,3000 r/min,5 min,弃上清。
④接下来,可选方案1或方案2。
a. 洗RNA结合的珠子
| HEPES | 40 μL |
| KCl | 2 mL |
| EDTA | 4 μL |
| DTT | 20 μL |
| 甘油 | 1.2 mL |
| 酶抑制剂 | 20 μL |
b. RNA-Protein结合反应
300 μL缓冲液D;100 μL目的蛋白(10-15 μg/μL);肝素(100 μg/μL储存液稀释至终浓度0.5-2.5~5.0 μg/μL);加酶抑制剂,按1:1000加;补水至500 μL。
摇晃混匀。旋转仪上孵育4 h(4℃)。
4℃,3000 r/min,5 min,尽可能弃去上清。1 mL缓冲液D洗3次,每次置于旋转仪上5 min,去上清。
加入50 μL 2×SDS上样缓冲液,煮样10 min,行Western Blot。
a. 洗RNA结合的Beads
| HEPES | 5 mmol/L |
| MgCl2 | 1 mmol/L |
| 乙酸镁 | 0.8 mmol/L |
b. RNA-蛋白质结合反应
50 μL 10×结合缓冲液;100 μL目的蛋白(10-15 μg/μL);100 μL结合了RNA的珠子;肝素(100 μg/μL储存液稀释至终浓度0.5-2.5~5.0 μg/μL);加酶抑制剂,按1:1000加;补水至500 μL。
轻轻摇晃离心管,于旋转仪上孵育30 min,室温。
4℃,3000 r/min,5 min,尽可能弃去未结合的蛋白混合物。Buffer B洗5次(1 mL),4℃,3000 r/min,5 min,弃上清。
加入50 μL 2×SDS上样缓冲液,煮样,行Western Blot。
方案选择建议:方案1使用缓冲液D,适合大多数常规RNA-蛋白结合实验;方案2使用缓冲液B(低离子强度),结合时间更短(30 min),适合结合动力学较快或结合较弱的RNA-蛋白互作。
(1)实验原理
使用体外转录法标记生物素RNA探针,然后与胞浆蛋白提取液孵育,形成RNA-蛋白质复合物。该复合物可与链酶亲和素标记的磁珠结合,从而与孵育液中的其他成分分离。复合物洗脱后,通过Western Blot实验检测特定的RNA结合蛋白是否与RNA相互作用。
核心优势:生物素-链霉亲和素结合是目前已知最强的非共价相互作用之一(Kd ~10-15 M),结合速度快、特异性高,且链霉亲和素磁珠封闭充分、背景低,是目前RNA pull-down最常用的方法。
(2)需要的试剂
亮抑酶酞,抑酶酞,胃酶抑素,HEPES等。
(3)实验步骤
100 mm培养皿(6×106细胞),去培养基 → PBS洗2次 → 沉淀用0.5 mL胰蛋白酶消化,加入PBS 2 mL,反复吹打收集细胞,转移至EP管,3000 r/min离心2 min,弃上清,PBS重复洗1次。加入100 μL缓冲液A,吸打混匀,冰浴15 min。加入缓冲液A(含2.5% NP40)12.5 μL,轻缓颠倒混匀6次,4℃,4000 r/min离心5 min,上清用于胞浆蛋白分析。
Promega试剂盒,Maxiscript T7 Kit,#1312。
a. 205 mmol/L NTP Mix。
b. 体外转录反应。
c. 探针纯化。
a. 珠子处理。
b. Pull-down。
c. 煮样,行Western Blot。
当研究目标是"某个已知蛋白结合了哪些RNA"时,就需要采用免疫沉淀策略(RIP)。
6盘10 cm皿已经长满的细胞。
DEPC处理的PBS洗3遍,10 mL/遍。最后用4 mL PBS刮下细胞,并将细胞吹散。
将细胞转移至5 mL离心管中,2000 r/min离心5 min,弃上清。
加入2 mL(根据细胞量确定)免疫共沉淀缓冲液,吹匀细胞。冰上裂解20~30 min,期间用1 mL枪和2.5 mL注射器将细胞裂解液吹散,使反应充分进行。
将细胞裂解液转移至2个2 mL EP管中,12000 r/min最高转速离心20 min,离心后取上清。
取100 μL珠子于1.5 mL EP管中。用免疫共沉淀buffer洗3遍,再加入100 μL免疫共沉淀缓冲液,将珠子均匀悬浮其中。
将准备好的beads与第(5)步中的上清混合,4℃旋转1 h。
离心后,吸出液体,将液体平均分到2个EP管中,分别加入4 μg抗体和Normal IgG,并都加入2 μL RNase抑制剂,混匀,4℃,旋转过夜。
准备100 μL珠子,方法同(6),加入5 μL RNase抑制剂(可选)。
将(9)中的珠子每管加入26 μL。4℃反应1.5 h。
用免疫共沉淀缓冲液洗珠子,洗5遍。
Trizol提取RNA,用于后续QT-PCR或测序检测。
RIP关键控制点:①全程使用DEPC处理耗材和RNase抑制剂,防止RNA降解;②设置Normal IgG对照,排除非特异性结合;③预清除步骤不可省略,可显著降低背景;④抗体用量需根据抗体效价优化,一般1-4 μg/反应。
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