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瑞兴生物RXBio

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互作组 · RNA 结合蛋白

eCLIP-seq 增强型 CLIP 测序

RNA 结合蛋白(RBP)结合在 RNA 的哪个碱基上,决定了这个蛋白是调控剪接、稳定性还是翻译。传统 CLIP 里,逆转录一走到交联位点就停下来,这些"断在半路上"的 cDNA 反而被当作废片段丢掉。eCLIP 把它们接上接头、建成文库,于是交联位点本身变成了可读的信号——RBP 的结合位置精确到单个碱基。

  • 单碱基分辨率
  • SMInput 阴性对照
  • 全转录组 RBP 图谱
  • 自主优化建库
  • 组织 / 细胞均可
单碱基分辨率交联位点即测序信号,不做区间推测
SMInput对照大小匹配 Input 去除系统背景噪音
≥10⁸ 细胞组织送样量见送样表;IP 抗体 ≥40 µg
8–12周样本合格后含建库测序与结题报告
01

技术简介

RNA 结合蛋白(RBP)在 RNA 生命周期的每一步都在场:剪接、切割、加尾、稳定、定位、编辑、翻译。RBP 与 RNA 的结合是转录组和蛋白质组调控的关键节点,功能一旦缺失就会引发多种疾病。要研究 RBP,首先得知道它在细胞里到底结合在哪些 RNA 的哪些位置上。

2009 年,加州大学圣地亚哥分校 Gene W. Yeo 团队发表 CLIP-seq,在人胚胎干细胞中画出剪接调控因子 FOX2 的 RNA 图谱,奠定了这一类方法的基础。CLIP 的思路是用紫外交联把 RBP-RNA 瞬间"钉"在一起,再用抗体把蛋白拉下来,顺带把它结合的 RNA 一起带出来测序。

2016 年,Nature Methods 报道了 eCLIP(enhanced CLIP)的改进:逆转录酶通常在 RNA-RBP 交联位点终止,eCLIP 在逆转录之后把单链 DNA adapter 连到 cDNA 片段的 3′ 端,用逆转录引物和 adapter 引物做 PCR——那些在交联位点中断的 RNA 分子由此完整保留下来,交联位点直接转化为单碱基分辨率的结合信号。同时引入大小匹配的 Input(SMInput)作为阴性对照,系统性压低背景。武汉瑞兴自主优化了 eCLIP 的 RNA 建库策略,提升两端接头连接效率、简化操作步骤,提高文库构建成功率。

CLIP 方法学源头:Yeo, G., Coufal, N., Liang, T. et al. An RNA code for the FOX2 splicing regulator revealed by mapping RNA-protein interactions in stem cells. Nat Struct Mol Biol 16, 130–137 (2009). doi 10.1038/nsmb.1545。

02

技术优势

高分辨率

交联位点在文库里留下可读的截断信号,RBP 结合位置达到单碱基分辨率,不必再靠峰区间中心去推测。对研究蛋白在特定碱基上的识别(如 m6A 阅读器在 DRACH motif 上的结合)尤其关键。

高信噪比

用大小匹配的 Input 样本作阴性对照:Input 与 IP 样本的 RNA 片段长度分布一致,能有效扣除实验流程本身带来的系统背景,让留下来的峰更接近真实结合事件。

流程简单、成功率高

瑞兴生物对建库步骤做了优化,减少反应与漂洗次数,提高两端接头连接效率和文库构建成功率;实验全程可提供 IP 前预实验,降低抗体不识别导致的空跑风险。

适用面广

凡是能拿到合格 IP 抗体的 RBP 都可以做;细胞与组织均可送样,植物样本需提前沟通多糖多酚对 IP 的影响。可与 RNA-seq 数据联合,回答"结合了之后表达有没有变"。

03

技术原理

eCLIP 的关键在于把"逆转录在交联位点终止"这个原本的缺陷变成信号。紫外交联让 RBP 与它结合的 RNA 形成共价键;裂解、片段化后用抗体免疫沉淀,RBP 带着结合位点附近的 RNA 片段一起被留下。

逆转录时,酶沿着 RNA 走到被交联蛋白挡住的位点就停下——这条 cDNA 的 3′ 端,恰好就是 RBP 在 RNA 上的结合位置。eCLIP 在这些中断 cDNA 的 3′ 端连一段单链 DNA adapter,再用逆转录引物与 adapter 引物扩增,把中断片段完整收进文库。测序后 reads 的 5′ 端在基因组上的分布,就是 RBP 结合位点的分布。

配套的 SMInput(size-matched input)对照取与 IP 样本片段长度一致的 Input 建库,用于估计每个位点"只是因为丰度高或片段偏好而被抓到的概率",扣除后再调用结合峰。

04

实验流程

1

UV 交联

活细胞 254 nm 紫外照射,RBP 与 RNA 形成共价键,固定瞬时互作

2

裂解细胞

温和裂解保持 RBP-RNA 复合物完整,去蛋白酶抑制剂外的常规处理

3

RNA 片段化

限量 RNase 把 RNA 切成适合免疫沉淀的长度

4

免疫共沉淀

靶蛋白抗体沉淀 RBP-RNA 复合物,洗涤去除非特异结合

5

NuPAGE 胶电泳

按片段大小分离,回收目标区间,进一步压低背景

6

RNA 提取

从胶条中回收 RNA,去除蛋白与染料

7

RNA 建库

逆转录 + ssDNA adapter 连接 + PCR,构建测序文库

eCLIP-seq 实验流程:UV 交联、细胞裂解、RNA 片段化、免疫共沉淀、NuPAGE 胶电泳、RNA 提取、RNA 建库七个步骤
eCLIP-seq 实验流程:交联 → 裂解 → 片段化 → IP → 电泳 → 提取 → 建库
05

样本要求

抗体是本项目最关键的一项——建议先提供抗体说明书或已有 IP/IF 数据,由我方评估后再下单。

样本类型要求说明
抗体IP 级 ≥40 µg 或按说明书(一般 ≥40 µL)需确认抗体能识别天然构象靶蛋白;不识别时建议换抗体或改做标签系统
细胞≥1×10⁸ 个活细胞状态良好、无污染;组织取目标区域,避免坏死与钙化部分
细胞干体积≥100 µL
动物组织 · 心、脑、肾、肺≥500 mg新鲜组织取样后立即液氮速冻,−80 ℃ 保存,干冰运输;避免反复冻融
动物组织 · 肝、脾、胃≥500 mg
动物组织 · 皮肤、血管、软骨、骨等坚韧组织≥1000 mg
植物组织≥2 g选健康幼嫩组织;70% 酒精冲洗表面后液氮速冻,干冰运输
两个容易踩的坑:① UV 交联必须在裂解前完成,样本寄到时若已冻存,我方会在收样当天确认状态并安排复交联评估;② IP 抗体效价差异极大,同样的抗体在 WB 上好用不代表 IP 能用,建议预留 2–3 周做抗体预实验。完整版要求以最新版《送样规范》为准,寄样前可先与技术顾问确认。
06

分析内容

标准分析 STANDARD

  1. 数据质控与文库评估MultiQC 汇总;碱基质量、GC 含量、有效长度、cDNA 文库 PCR 重复率
  2. 比对与去冗余unique / multiple、splice / nonsplice、sense / antisense 分类统计,rmdup 后进入后续分析
  3. 基因组分布与覆盖度5′UTR / 3′UTR / CDS / 非编码外显子 / 内含子 / 基因间区占比;转录单元与基因体各切 100 bin 的覆盖曲线
  4. TSS / TTS 与样本关系reads 在 TSS、TTS、起始与终止密码子附近的分布;样本相关性热图与聚类
  5. 结合峰识别与统计ABLIRC 与 PureCLIP 双策略,以 Input 为背景;输出峰数、峰内 reads 数、关联基因数
  6. 峰宽度、峰分布与重叠分析峰长度直方图与基因组功能区域注释;两次重复间的峰重叠 Venn,再取 ABLIRC 与 PureCLIP 的交集
  7. Motif 富集峰内序列基序富集,反推 RBP 识别特征
  8. 峰相关基因富集GO 三类(BP / CC / MF)与 KEGG 通路,取显著条目展示

高级分析 ADVANCED

  1. 组间差异结合分组比较结合强度,定位处理前后变化的位点
  2. 与 RNA-seq 联合结合峰 × 表达变化,区分直接与间接调控
  3. 交联位点单碱基解析由 crosslink 位点堆叠精修结合坐标
  4. 剪接调控分析结合峰与可变剪接事件的对应关系
  5. 多 RBP 整合多个 RBP 结合图谱叠加,看协同与竞争
07

应用案例

案例一
IF 32.1 Nature Methods · 方法学

Robust transcriptome-wide discovery of RNA-binding protein binding sites with enhanced CLIP (eCLIP)

用增强型 CLIP 在全转录组范围稳健发现 RNA 结合蛋白结合位点

期刊:Nature Methods(IF 32.1,2024 JCR) · 发表时间:2016 年
阅读原文:doi.org/10.1038/nmeth.3810

研究发现:这是 eCLIP 的方法学论文。作者把原本会被丢弃的"逆转录在交联位点中断"的 cDNA 通过 3′ 端 ssDNA adapter 连接回收进文库,使交联位点成为可读信号;同时用大小匹配的 Input 作对照控制系统背景。在多个 RBP 上的重复实验显示,eCLIP 的信噪比和可重复性明显优于常规 CLIP,并已在 ENCODE 项目中用于大规模绘制人类 RBP 结合图谱。

案例二
IF 16.6 Molecular Cell · TOP1 与 RNA

RNA interacts with topoisomerase I to adjust DNA topology

RNA 与拓扑异构酶 I 相互作用以调节 DNA 拓扑结构

期刊:Molecular Cell(IF 16.6,2024 JCR) · 发表时间:2024 年
阅读原文:doi.org/10.1016/j.molcel.2024.07.032

样本与方法:人细胞系;作者将 eCLIP 测序与体外 RNA 结合实验结合,鉴定拓扑异构酶 I(TOP1)结合的 RNA。
研究发现:TOP1 能与 RNA 结合,且结合的 RNA 大部分是携带蛋白质合成信息的 mRNA。结合 DNA 超螺旋实验、单分子磁性镊子实验与测序分析,作者证明 RNA 与 TOP1 的催化活性相互拮抗,RNA 聚合酶 II 可激活转录过程。该研究首次把 TOP1 界定为 RNA 结合蛋白,提出"RNA 调节 TOP1 介导的 DNA 松弛"这一新机制,为理解转录中 RNA 与 DNA 的相互作用提供了新视角。

08

常见问题

eCLIP-seq、CLIP-seq、RIP-seq 怎么选?
三者的共同点是"用抗体把 RBP 拉下来,看它带着什么 RNA"。差别在细节:RIP-seq 不做交联,操作最简单,得到的是 RBP 结合的较长 RNA,但无法定位具体结合位点;CLIP-seq 加了紫外交联,分辨率提升但背景较高;eCLIP-seq 进一步把交联位点本身变成可读信号,并配 SMInput 对照,达到单碱基分辨率、信噪比最好。要精确到碱基、要做差异结合,选 eCLIP。
没有 IP 级的抗体怎么办?
eCLIP 的成败几乎全押在抗体上。可以先做两件事:① 提供抗体说明书或已有的 IP/IF/ChIP 数据,我们评估表位是否在天然构象下暴露;② 若内源抗体确实不可用,可考虑构建带标签(如 GFP、Flag、HA)的稳系细胞,用标签抗体做 IP。免疫沉淀级抗体一般建议 ≥40 µg,具体以说明书为准。
一定要送活细胞吗?冻存组织可以吗?
可以送组织。冻存组织需液氮速冻后 −80 ℃ 保存、干冰运输,我方收样后会评估 RNA 完整性再决定是否复交联。需要注意的是交联必须在裂解前完成,冻存样本无法补做活细胞状态的 UV 交联,因此组织类样本建议在取样当地按规范速冻,并提前告知物种与组织类型。
需要多少生物学重复?测序量多大?
建议 IP 与 Input 各 2 个重复(共 4 个文库),便于做差异结合统计。单文库测序量约 3 G 原始数据,含重复方案合计约 12 G。只做结合位点普查、不做组间比较时,1+1 也可以出结果,但结论只能描述"这个 RBP 结合在哪些位点"。
项目周期多久?
样本与抗体评估合格后,eCLIP 为 8–12 周,含建库测序与结题报告、不含抗体。抗体购买与预 IP 一般额外 1–2 周与 2–3 周,可按项目节奏并行安排。
数据能和其他组学联合分析吗?
这是最常见也最有价值的用法。与 RNA-seq 联合可以判断"结合变化是否带来表达变化";与 m6A-meRIP-seq 或 miRNA 数据联合可以解析修饰层面的调控;多个 RBP 的 eCLIP 图谱叠加,能看出同一段 RNA 上不同蛋白的协同或竞争关系。联合分析按需求定制,请在项目启动时一并提出。
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