نحن تصف طريقة لمراقبة حقيقية تكرار وقت جزيئات الحمض النووي الفردية بوساطة بروتينات للنظام عاثية تكرارها.
مقالة منهجية
نحن تصف طريقة لمراقبة حقيقية تكرار وقت جزيئات الحمض النووي الفردية بوساطة بروتينات للنظام عاثية تكرارها.
نحن تصف طريقة لمراقبة حقيقية تكرار وقت جزيئات الحمض النووي الفردية بوساطة بروتينات للنظام عاثية تكرارها. تم تعديل خطي λ الحمض النووي لديهم البيوتين على نهاية واحدة حبلا ، وشاردة digoxigenin على الطرف الآخر من نفس حبلا. ويرد في نهاية biotinylated إلى ساترة الزجاج functionalized ونهاية digoxigeninated إلى حبة صغيرة. تجميع هذه الحبال حبة الحمض النووي على سطح خلية تدفق يسمح ليتم تطبيقها على تدفق الصفحي لممارسة القوة اسحب على حبة. نتيجة لذلك ، ويمتد على مقربة من الحمض النووي وموازية لسطح ساترة في القوة التي يحددها معدل التدفق (الشكل 1). ويتم قياس طول الحمض النووي عن طريق رصد موقف حبة. وتستخدم طول الخلافات بين الحمض النووي المفرد الذين تقطعت بهم السبل ، ومضاعفة للحصول على معلومات في الوقت الحقيقي على النشاط المتماثل من البروتينات عند مفترق الطرق. قياس موقف يسمح حبة التحديد الدقيق لمعدلات وprocessivities من الحمض النووي الفك والبلمرة (الشكل 2).
1. الحمض النووي المتماثل قالب
الحمض النووي للتفاعل هي DNA λ خطي تعديلها من قبل من الصلب [أليغنوكليوتيد] لتشكيل الشوكة تكرارها. بالإضافة إلى ذلك ، تعلق البيوتين إلى نهاية واحدة حبلا من الحمض النووي λ ، وتعلق شاردة digoxigenin إلى الطرف الآخر من نفس حبلا 1.
المواد : الجراثيم λ الحمض النووي ، [أليغنوكليوتيد] : biotinylated ذراع الشوكة (A : 5' - البيوتين AAAAAAAAAAAAAAAAGAGTACTGTACGATCTAGCATCAATCACAGGGTCAGGTTCGTTATTGTCCAACTTGCTGTCC - 3 ') ، ذراع λ - التكميلية شوكة (B : 5' - GGGCGGCGACCTGGACAGCAAGTTG GACAATCTCGTTCTATCACTAATTCACTAATGCAGGGAGGATTTCAGATATGGCA - 3') ، تفرع التمهيدي (C : 5 ' - 3 - TGCCATATCTGAAATCCTCCCTGC ') ، في نهاية digoxigenin λ - التكميلية (D : 5' - AGGTCG CCGCCCAAAAAAAAAAAA - digoxigenin - 3') ، يغاز DNA T4 ، T4 كيناز عديد النوكليوتيد ، وكتلة حرارية.
2. الخرز
functionalized والخرز مع جزء فاب مع خصوصية لdigoxigenin. يمكن ثم يعلقونها على القالب 2 تناسخ الدنا.
المواد : Tosyl الخرز تفعيلها ، α - digoxigenin فاب شظية ، والاحتياطي : 0.1 M H3BO3 الرقم الهيدروجيني 9.5 ، B الاحتياطي : 0.1 M PBS الرقم الهيدروجيني 7.4 ، 0.1 ٪ ث / ت جيش صرب البوسنة ، العازلة C : 0.2 M - تريس حمض الهيدروكلوريك 8.5 درجة الحموضة (25 درجة C) ، 0.1 ٪ ث / ت جيش صرب البوسنة ، فاصل المغناطيسي ، الدوار.
3. Functionalized Coverslips
السماح للمرفق من الحمض النووي للساترة الزجاج ، والزجاج functionalized لأول مرة مع aminosilane ، الذي يقترن ثم إلى جزيئات PEG biotinylated. طلاء هذا يساعد على الحد من التفاعلات غير محددة من الحمض النووي والبروتينات المتماثل مع سطح 3،4.
المواد : coverslips زجاج الجرار يلطخ ، 3 - aminopropyltriethoxysilane ، استر ميثوكسي - PEG5k - NHS ، البيوتين PEG5k NHSester ، الأسيتون ، KOH 1M ، والإيثانول ، فرن sonicator باث ،
4. تدفق غرفة التحضير
يتم إجراء التجربة باستخدام غرفة تدفق بسيطة شيدت مع ساترة functionalized ، الشريط على الوجهين ، وشريحة الكوارتز الأنبوب. غرفة واحدة مستعدة لتدفق كل تجربة واحدة جزيء 2،4.
المواد : الشريط على الوجهين ، شفرة الحلاقة ، مرر الكوارتز مع ثقوب للأنابيب الإيبوكسي السريعة الجافة ، ساترة Functionalized ، streptavidin حل (25 ميكرولتر من 1 ملغ / مل في برنامج تلفزيوني) ، الأنابيب ، ومنع العازلة (5X : 20 ملم تريس الحموضة 7.5 ، 2 مم EDTA ، 50 مم كلوريد الصوديوم ، و 0.2 ملغ / مل جيش صرب البوسنة ، 0.005 ٪ توين - 20) ، عازلة العمل (1X : 20 ملم ، تريس حمض الهيدروكلوريك درجة الحموضة 7.5 ، 2 مم EDTA ، 50 مم كلوريد الصوديوم).
5. المفرد جزيء المتماثل التجربة
مرة واحدة وقد تم إعداد قالب الحمض النووي والخرز functionalized ، وغرفة تدفق مستعد ، يمكن إجراء تجربة أحادية الجزيء.
المواد : أعدت غرفة التدفق ، وحجب العازلة (5X : 20 ملم ، تريس حمض الهيدروكلوريك درجة الحموضة 7.5 ، 2 مم EDTA ، 50 مم كلوريد الصوديوم ، 1 ملغ / مل جيش صرب البوسنة ، 0.025 ٪ توين - 20) ، عازلة العامل (1X : 20 ملم ، تريس حمض الهيدروكلوريك الرقم الهيدروجيني 7.5 ، 2 مم EDTA ، 50 مم كلوريد الصوديوم) ، ومخازن T7 المتماثل مع أو بدون 10MM MgCl 2 (1X : 40 مم ، تريس حمض الهيدروكلوريك درجة الحموضة 7.5 ، K - 50 ملي الغلوتامات ، EDTA 2 ملم ، و 100 ميكروغرام / مل جيش صرب البوسنة ، و 10 ملي DTT و 600 ميكرومتر dNTPs) ، والبروتينات النسخ المتماثل ، المجهر الضوئي المقلوب مع الهدف 10X ، كاميرا CCD ، مغناطيس دائم الأرضية النادرة ، ومضخة الحقن ، airspring ، منار الألياف ، والكمبيوتر مع برنامج الحصول على الصور.
6. ممثل النتائج
في تجربة ناجحة يجب أن تكون قادرة على مراقبة أكثر من 100 في وقت واحد الخرز ( الرائد حبلا التوليف ). وينبغي أن تسفر هذه التجربة الرائدة التي تعرض العديد من آثار تركيب الحمض النووي حبلا.
تحليل البيانات :
من أجل قياس معدلات وprocessivities من الحمض النووي الفك والبلمرة ، لا بد من تحديد دقيق للمواقع الخرز. يمكنك تحقيق ذلك من خلال تركيب هذه المواقف مع وظائف غاوسي 2 الأبعاد. ويمكن بعد ذلك يتم استخراج المسارات التي تتبع موقف حبة في كل الإطار باستخدام برنامج تتبع (على سبيل المثال DiaTrack). أنت الآن على استعداد لرسم تصور مسارات بواسطة حبة موقف بوصفها وظيفة من الوقت باستخدام أي رسم ذلكftware (مثل المنشأ). للحصول على بيانات أسعار ، وصالح المؤامرات مع الانحدار الخطي وحساب المنحدر. لprocessivity ، وتحديد الطول الإجمالي من الحمض النووي من البداية الى النهاية لحدث تقصير (الشكل 3). سيكون كل من هذه الأرقام تحتاج إلى تحويلها إلى basepairs. لتحويل الحركة إلى حبة basepairs ، تحتاج أولا لقياس طول جزيء الحمض النووي λ امتدت على رد فعل معدل التدفق. ومن المعروف منذ مدة من الحمض النووي λ (48502 سنة مضت) ، يمكنك معايرة عدد من أزواج القاعدة / بكسل في القوة التجريبية. لزيادة الدقة ، وطرح من آثار الفائدة تتبع خط الأساس لحبة الحبل الذي لا يمكن تغييره إنزيمي. الجمع بين جميع القياسات واحد وسعر قطعة والتوزيعات processivity. احتواء البيانات باستخدام وظائف والتمويه واحد الأسي ، على التوالي (الشكل 3).

الشكل 1. احدة جزيء الإعداد التجريبية. (أ) تعلق على الوجهين λ الحمض النووي (48.5 كيلوبايت) على سطح الخلية عبر تدفق 5 'نهاية واحدة حبلا باستخدام التفاعل streptavidin البيوتين ، و3' مرفقة نهاية حبلا نفسه باستخدام حبة digoxigenin مكافحة digoxigenin التفاعل. وشكلت لتكرار معبي الشوكة في نهاية المقابلة لحبة للسماح التحميل من بوليميريز. (ب) وامتدت الخرزة الدنا التجميعات باستخدام التدفق الصفحي من العازلة والتقط باستخدام المجهر واسعة المجال البصري. من خلال تتبع مواقف الخرز مع مرور الوقت ، مع الحفاظ على قوة ثابتة وتمتد ، ويمكن رصد أطوال يبني الحمض النووي. (ج) لمحة تمديد ssDNA (دائرة شغلها) وdsDNA (دائرة مفتوحة) في إطار قوات منخفضة. طول خط متقطع يظهر البلورات من الحمض النووي DS - λ كاملا ، و 16.3 ميكرون. الفرق كبير بين ssDNA في طول وdsDNA على القوات حول PN 3 يسمح الملاحظة المباشرة للتحويلات بين SS - dsDNA والتي رصد التغيرات في طول الحمض النووي. التصور المتزامن لأعداد كبيرة من الحمض النووي إلى جانب الخرز يسمح لدراسة replisomes فردية كثيرة في تجربة واحدة.

الشكل 2 بروتينات الجراثيم T7 المتماثل : بوليميريز الحمض النووي (المعقدة وgp5 thioredoxin) والحمض النووي helicase (gp4) توليف حبلا الحمض النووي الرائدة في حضور deoxyribonucleotides والمغنيسيوم. ويرافق هذه العملية من خلال تقصير حبلا الحمض النووي متخلفة بسبب اللف. تحويل dsDNA تغييرات في الموقف ssDNA للحبة. قياس موقف يسمح حبة التحديد الدقيق لمعدل وprocessivity من تكرار الحمض النووي.

الشكل 3. مثال نموذجي للبيانات من جزيء واحد الرائدة في الجديلة تجربة التوليف. Processivity من تكرار الحمض النووي يساوي طولها الإجمالي من الحمض النووي من البداية الى النهاية لحدث تقصير. يتم الحصول على معدل تكرار الحمض النووي عن طريق تركيب مؤامرة مع الانحدار الخطي وحساب المنحدر. معدل معارض أقحم processivity والتوزيعات التي تم الحصول عليها من خلال الجمع بين البيانات من عدد من القياسات. تم تركيب البيانات باستخدام وظائف والتمويه واحد الأسي ، على التوالي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
من المهم التأكد من أن قوة السحب التي تمارس على تدفق الصفحي الخرز التي لا تؤثر على الأنشطة الأنزيمية للبروتينات تكرارها. على سبيل المثال ، قوة PN 3 الذي يتوافق مع معدل تدفق 0.012 مل / دقيقة لا تؤثر على تكرار حبلا الحمض النووي الرائدة. ومع ذلك فإنه لا يؤثر على الأنشطة الأنزيمية التي تحدث أثناء تركيب الحمض النووي منسقة ، وبالتالي له أن ينخفض إلى 1.5 PN. يمكن أن تكون قوة السحب السيطرة عليها بسهولة من خلال تغيير معدل التدفق أو عرض القناة تدفق 5.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد ساعد تطور الحمض النووي التي تمتد مقايسة بلايني بول جونغ بونغ لي ، وسمير حمدان. ويؤيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح لتشارلز ريتشاردسون (GM54397) ، وأنطوان فان Oijen (GM077248).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| العاثية &# 955; DNA | New England Biolabs | N3011L | |
| DNA Oligonucleotides | تقنيات الحمض النووي | ||
| T4 DNA Ligase | New England Biolabs | M0202L | |
| T4 Polynucleotide Kinase | New England Biolabs | M0201L | |
| & alpha - digoxigenin | Fab Roche Group | 11214667001 | |
| Tosyl Activated Beads | Invitrogen | 142-03 | |
| فاصل مغناطيسي | Invitrogen | Dynal MPC | |
| 3-aminopropyl-triethoxysilane | Sigma-Aldrich | A3648 | يمكن استخدام aminosilanes الأخرى أو مزجها مع silanes التفاعلية غير الأمين للأسطح المتناثرة يمكن |
| Succinimidyl propionate PEG | Nektar | PEGs المماثلة من Nanocs و CreativePEGWorks وما إلى ذلك. | |
| يمكن شراء PEGs المماثلة من Biotin-PEG-NHS | Nektar | من Nanocs و CreativePEGWorks وما إلى ذلك. | |
| شريط على الوجهين | Grace Bio-Lab Inc. | SA-S-1L | 100 μ م سماكة |
| شريحة كوارتز | زجاج تقني | 20 مم (عرض) × 50 مم (طول) × 1 مم (ارتفاع) | حجم ليناسب الغطاء. حفر ثقوب مع لقم الثقب ذات الطرف الماسي (DiamondBurs.net)أنابيب |
| البولي إيثيلين | BD Biosciences | 427416 | 0.76 مم ID ، 1.22 OD يمكن استبدال الأنابيب ذات الحجم الآخر. |
| ستربتافيدين | سيجما ألدريتش | S4762 | اصنع محلول 1 مجم / مل ، 25 μ ؛ L aliquots في PBS درجة الحموضة 7.3 |
| مزيج محلول ثلاثي الفوسفات منقوص الأكسجين ريبونوكليوتيد نيو | إنجلاند Biolabs | N0447 | |
| المجهر البصري المقلوب مع 10X Objective | Olympus Corporation | Olympus IX-51 | |
| مغناطيس الأرض النادرة الدائم | الواردات الوطنية | www.rare-earth-magnets.com | |
| كاميرا CCD | QImaging | Rolera-XR Fast 139 | |
| مضخة حقنة | هارفارد جهاز | 11 بلس | تعمل في وضع إعادة التعبئة لتسهيل تغييرات الحل |
| ألياف الإضاءة | Thorlabs Inc. | OSL1 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن