光活性化近接依存性RNAラベリングを用いた空間トランスクリプトームのマッピング

Mapping spatial transcriptome with light-activated proximity-dependent RNA labeling.

• Pengchong Wang
• Wei Tang
• Zeyao Li
• Zhongyu Zou
• Ying Zhou
• Ran Li
• Tianyu Xiong
• Jianbin Wang
• Peng Zou

抄録

真核生物の細胞内では、RNA分子は高度にコンパートメント化されており、その局在はその機能と密接に関連している。RNAターゲティングの重要性にもかかわらず、トランスクリプトームの空間的な構成に関する我々の現在の知識は、分析ツールの不足により制限されている。本研究では、生細胞内のRNAを高い空間特異性で標識するためのケミカルバイオロジー的アプローチを開発した。CAP-seqと呼ばれる我々の方法は、RNA核酸塩基の光活性化、近接性依存性の光酸化を利用しており、これはその後、アフィニティー精製を介して濃縮され、ハイスループットシーケンシングによって同定される可能性があります。この手法を用いて、小胞体やミトコンドリアを含む様々な細胞内コンパートメントに近接した局所的なトランスクリプトームを調べている。その結果、リボソーム蛋白質や酸化的リン酸化経路蛋白質をコードするメッセンジャーRNAがミトコンドリア外膜に多く存在することを発見した。CAP-seqは、その特異性と使いやすさから、多くの生物系で空間的なトランスクリプトームを調査するための一般的な手法です。

RNA molecules are highly compartmentalized in eukaryotic cells, with their localizations intimately linked to their functions. Despite the importance of RNA targeting, our current knowledge of the spatial organization of the transcriptome has been limited by a lack of analytical tools. In this study, we develop a chemical biology approach to label RNAs in live cells with high spatial specificity. Our method, called CAP-seq, capitalizes on light-activated, proximity-dependent photo-oxidation of RNA nucleobases, which could be subsequently enriched via affinity purification and identified by high-throughput sequencing. Using this technique, we investigate the local transcriptomes that are proximal to various subcellular compartments, including the endoplasmic reticulum and mitochondria. We discover that messenger RNAs encoding for ribosomal proteins and oxidative phosphorylation pathway proteins are highly enriched at the outer mitochondrial membrane. Due to its specificity and ease of use, CAP-seq is a generally applicable technique to investigate the spatial transcriptome in many biological systems.