MyoD 是一种肌原转录因子,具有很强的诱导许多完全分化非肌肉细胞系的肌原转分化的能力。这种转分化所涉及的表观遗传机制在很大程度上是未知的。在这里,我们描述了一种双亲和纯化方法,然后进行质谱分析,以详尽地表征 MyoD 伴侣。
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MyoD 是一种肌原转录因子,具有很强的诱导许多完全分化非肌肉细胞系的肌原转分化的能力。这种转分化所涉及的表观遗传机制在很大程度上是未知的。在这里,我们描述了一种双亲和纯化方法,然后进行质谱分析,以详尽地表征 MyoD 伴侣。
骨骼肌终末分化开始于多能中胚层前体细胞向成肌细胞的承诺。这些细胞具有仍然增殖的能力,或者它们可以分化和融合成多核肌管,其中,还maturate形成肌纤维。骨骼肌终末分化是由多种转录因子的协调动作协调,特别是肌肉调节因子或回收设施的成员(MyoD的,肌细胞生成素,Myf5的,和MRF4),也称为成肌的bHLH转录因子家族。这些因素精心转录调控网络中的染色质重塑复合物合作,以实现骨骼肌肉发生。在这方面,MyoD基因被认为是引发肌肉终末分化的主生肌转录因子。这个概念是由MyoD的与非肌肉细胞转化成骨骼肌细胞的能力增强。在这里,我们描述了用于识别MyoD的一种方法为了阐明参与骨骼肌终端分化的不同因素以详尽的方式蛋白伙伴。长期目的是了解参与骨骼肌基因的调控, 即 ,MyoD的目标的表观遗传机制。 MyoD的伙伴通过从耦合到质谱(MS)表征的异源系统中,随后有关伙伴的骨骼肌终末分化过程中的作用的验证使用串联亲和纯化(TAP-标记)标识。先天性肌无力,肌强直性营养不良,横纹肌肉瘤和缺陷在肌肉再生:生肌因子,或它们的异常调节异常的形式,与许多肌肉障碍相关联。因此,生肌因素提供潜在治疗靶点池肌肉疾病,既涉及导致疾病本身和再生机制,可以提高疾病的治疗机制。因此,详细understan由生肌因素控制分子间相互作用和基因计划的鼎是有效治疗的合理设计是必不可少的。
真核多细胞生物是由不同的器官和组织。各功能性组织具有特定的基因图案表达,这是在各个分化步骤中确定。细胞分化涉及特定基因的活化,维持它们的表达,并且通常沉默一组基因,例如那些参与细胞增殖的。骨骼肌分化,或成肌,因而是一个多步骤的过程,与中胚层干细胞的确定为成肌细胞开始,然后导致这些成肌成第一单核,然后多核,肌管的终端分化。因此,成肌细胞被"确定"的细胞,其仍然能够增殖,但他们致力于骨骼肌谱系,因此可以单独使用分化成期间胚胎发育或成年肌肉再生的骨骼肌细胞。骨骼肌终端的过程不同entiation由特定遗传程序,与来自成肌细胞前体细胞的细胞周期,导致的增殖相关的基因,如E2F靶基因1明确沉默永久退出开始协调。实际上,终端分化的过程中,成肌细胞增殖阻滞是之前的骨骼肌特异性基因表达和成肌细胞的融合成肌管2的关键步骤。这样的程序允许成年肌肉干细胞,也称为卫星细胞,在以下骨骼肌损伤再生过程来区分。
哺乳动物肌形成是严重依赖于一个家庭生肌碱性螺旋-环-螺旋(bHLH结构)转录因子的MyoD,Myf5的,MRF4和肌细胞生成素,经常被称为家庭的骨骼肌确定因素或回收设施(肌肉调节因子3)3。他们每个人都在扮演着规范和DIF至关重要的作用骨骼肌细胞的ferentiation和具有特定的表达图案4 5-7 Myf5的和MyoD的活化构成了承诺细胞生肌谱系的决定性步骤,和肌细胞生成素的后续表达触发肌形成与骨骼肌特异基因,如MCK(肌肉肌酸激酶)的活化。生肌的bHLH转录因子与从先前无声轨迹8在肌肉的基因的激活MEF2家族的成员进行合作。它们也刺激骨骼肌基因的转录与普遍存在的bHLH蛋白,E12和E47,已知为E蛋白,其在各个基因调控区8结合所谓的E-盒异二聚体。捻,ID(分化抑制剂)等因素负调节这一过程中,通过与MyoD的对于E蛋白结合8竞争。
MyoD的是引发肌肉终末分化9视为主要参与者因为它具有诱导在许多完全分化非肌肉系统10-13一个生肌判定/分化(反分化)方案的能力。事实上,MyoD的强制表达诱导不同的细胞类型,甚至没有从另一个胚胎起源12衍生的转分化。例如,MyoD的可肝细胞,成纤维细胞,黑素细胞,神经母细胞,以及脂肪细胞转化成肌样细胞。的MyoD的反式分化行动涉及的生肌遗传方案的在非肌肉环境中的异常活化(特别是它的靶基因),伴随的原始遗传程序(尤其是增殖基因)的沉默。
在增殖成肌细胞,MyoD的表达,但不能激活其靶基因甚至当它结合到他们的启动子14-16。因此,对于MyoD的在未分化的成肌细胞不断表达的需求仍然相当埃卢西伯。 MyoD的抑制可能因镇压染色质修饰酶的招聘其靶基因在激活染色质重塑酶14,17加载之前增殖成肌细胞。例如,在增殖成肌细胞,MyoD的与转录共阻遏KAP-1,组蛋白脱乙酰酶(HDACs)和压制性赖氨酸甲基转移(KMTs),包括组蛋白H3赖氨酸9或H3K9和H3K27 KMTs相关联,并且积极地抑制其靶基因的表达通过建立本地镇压染色质结构14,17。重要的是,最近的一份报告指出,MyoD的本身由H3K9 KMT G9A从而抑制其反式激活活性16的直接甲基化。
参与非肌肉细胞的MyoD的这种转分化的表观遗传机制在很大程度上是未知的。值得注意的是,一些细胞系是对MyoD的诱导转分化抗性。因此,在HeLa细胞中,MyoD的或者是不活动的,或甚至还不如阻遏,而不是转录激活功能,由于缺乏染色质重塑复杂SWI / SNF 18 BAF60C亚基的表达。因此,这种模式可以选择,以更好地表征的MyoD诱导基因抑制的机制。它也适合于测定的MyoD在其靶位点以诱导压制性染色质环境及其关联伙伴,因此揭开MyoD的依赖性压制性机制在增殖成肌细胞微调终末分化的能力。
在这里,我们通过使用耦合到质谱(MS)表征串联亲和纯化(TAP-标签)描述的MyoD伙伴的标识的协议。使用的HeLa-S3稳定表达的Flag-HA-的MyoD的许可来获得足够的材料来净化从分馏核提取物MyoD的。在异源系统的MyoD伙伴的识别随后validati在一个相关的系统。
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1.接种HeLa-S3核盐可提取与染色质结合组分的制备
2.蛋白质复合物纯化
注:进中从每个细胞系(HeLa细胞-S3标示-HA-MyoD的和控制,HEL平行提取A-S3标志-HA)。
3.质谱分析
注:以下步骤应与质谱设施,将进行分析讨论。
4.数据分析
注意:这是用于分析的一般指导。确切的步骤,将取决于被MS设施提供的数据的特定模式用于执行分析( 例如,21,22)。
5.确认通过Western blot鉴定交互件
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理解的MyoD活性的调节,我们进行使用生化纯化的MyoD复合物的详尽描述,根据的MyoD的双重标记的形式,随后通过质谱法(MS)的免疫纯化。表达旗HA-MyoD的标记和表达旗HA许可证控制细胞系使用的HeLa-S3细胞,以获得足够的材料通过执行旗HA-MyoD的双亲和纯化,净化MyoD的复杂。
我们分级细胞提取物到细胞质和细胞核分数,然后再分次核分数盐提取(核盐萃取,SE)和丰富的核小体(核小体富集,NE)分数。从这些分离核级分( 图1,表1和2)的TAP-标签纯化允许解开具有相对低的从头伙伴当在一个特定的亚核车厢本地化undance。此外,这种战略被利用来发现与 DNA结合(NE)的MyoD绑定(SE)的合作伙伴,以获取有关MyoD的活性调控的见解。
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该方法允许详尽的鉴定转录因子的MyoD的合作伙伴。它揭示了MyoD的来诱导分化,即接种HeLa-S3细胞性异源系统MyoD的合作伙伴。因此,根据定义,确定MyoD的合作伙伴普遍表达。这些包括一般和序列特异性转录因子,染色质修饰酶,RNA加工蛋白质激酶( 表1和2)。自的HeLa-S3细胞对MyoD的诱导转分化抗性,MyoD的活动主要是压制性以及所识别的伙伴可能是MyoD的辅阻遏。这是通过Id蛋白( 表1和2,图2),已知抑制MyoD的反式激活能力8的存在,突出显示。重要的是,这种压制性的状态对应于成肌细胞增殖的MyoD的状态。事实上,我们证实CBFβ,一个MyoD的那MyoD的相互作用由所描述的方法鉴定的伙伴,可以在增殖C2C12细胞进行检测,但是,当细胞发生分化( 见图3D)被丢失。然而,要注意的是的呈现方法的主要限制之一是缺乏的MyoD共活化剂的识别是重要的。一致,用已知的MyoD共活化剂,如组蛋白的这种方法无乙酰
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作者没有什么可透露的。
Ait-Si-Ali 实验室的工作得到了法国肌病治疗协会 (AFM-Téléthon) 的支持;国家癌症研究所 (INCa);Agence Nationale de la Recherche (ANR)、癌症研究基金会协会 (Fondation ARC);Groupement des Entreprises Françaises pour la Lutte contre le Cancer (GEFLUC);法国国家科学研究中心(CNRS);巴黎狄德罗大学和"我是谁?卓越实验室 #ANR-11- LABX-0071 由法国政府通过其"未来投资"计划资助,该计划由 ANR 根据 #ANR-11-IDEX-0005-01 资助。EB 得到了 INCa 赠款的支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 细胞系 | |||
| HeLa-S3 | ATCC | CCL-2.2 | |
| C2C12 | ATCC CRL-1772 | ||
| 设备 | |||
| Spinner | 康宁 | 778531 | |
| 均质器: Dounce 均质机 | Wheaton | 432-1273 和 432-1271 | |
| 旋转器搅拌装置 | Bellco | 778531 | |
| Sonicator | Diagenode | UCD 200 | |
| 血细胞计数器 | Marienfeld Superior | 640610 | |
| 低结合管 | Sorenson | 27210 | |
| 空离心柱 | Bio-Rad | 7326204 | |
| 试剂 | |||
| SDS-聚丙烯酰胺 4-12% 凝胶 | Life technologies | NP0336BOX | |
| 4x 上样缓冲液 | Life technologies | NP0007 | |
| 10x还原剂 | Life technologies | NP0004 | |
| 银染套件 | Life technologies | A8592 | |
| 离心过滤装置,10K | Millipore | UFC501024 | |
| 蛋白 G 琼脂糖珠 | Sigma-Aldrich | P4691 | |
| 蛋白 A/G 填料 | Thermo Scientific | 53132 | |
| Flag 填料(抗 Flag M2-琼脂糖亲和凝胶) | Sigma-Aldrich | A2220 | |
| HA 填料(单克隆抗 HA 琼脂糖) | Sigma-Aldrich | A2095 | |
| MNase | Sigma-Aldrich | N3755 | |
| Flag free 肽 (DYKDDDDK) | Ansynth Service BV | 定制合成 | 悬液浓度高达 4 mg/ml,溶于 50 mM 中Tris-HCl,pH 7.8 |
| HA free peptide (YPYDVPDYA) | Ansynth Service BV | Custom synthesis | 悬于 50 mM Tris-HCl,pH 7.8 中高达 4 mg/ml |
| 基于二辛可宁酸的蛋白质检测试剂盒:BCA 试剂盒 | Thermo Scientific | 23225 | |
| 蛋白酶抑制剂 | Sigma-Aldrich | S8830 | |
| 基于鲁米诺的增强化学发光 (ECL) HRP 底 | Life technologies | 34075 | |
| BSA | Sigma-Aldrich | A9647 | |
| 剪切鲑鱼精子 DNA(来自鲑鱼睾丸的脱氧核糖核酸钠盐) | Sigma-Aldrich | D1626 | |
| 精胺四盐 | Sigma-Aldrich | S1141 | |
| 亚精胺 | Sigma-Aldrich | S0266 | |
| 甘油 | Sigma-Aldrich | G5516 | |
| PBS | Sigma-Aldrich | D8537 | |
| MOPS运行缓冲液 | Life technologies | NP0001 | |
| DMEM(高葡萄糖) | Sigma-Aldrich | D0822 | 热 在37 °C 使用前 |
| 胰蛋白酶-EDTA(0.05% 酚红 | Life technologies | 25300-054 | |
| 血清 | GE 医疗保健生命科学 | PAA A15-102 | 每批血清都必须首先对您的细胞进行测试。 |
| 青霉素和链霉素 | Life technologies | 15140-122 | |
| 台盼蓝溶液,0.4% | Life technologies | 15250-061 | |
| 水(无菌过滤) | Sigma-Aldrich | W3500 | |
| 抗体 | |||
| HA 来自大鼠 (12CA5) | 氏 | 11583816001 | |
| 标志 | Sigma-Aldrich | A8592 | |
| MyoD | Santa Cruz | sc-32758 | 用于蛋白质印迹 |
| MyoD | Santa Cruz | SC-760 | 用于免疫沉淀和蛋白质印迹 |
| CBFβ | Santa Cruz | FL-182 | |
| HP1alpha | Euromedex | 2HP2G9 | |
| HP1beta | Euromedex | 1MOD1A9AS | |
| HP1gamma | Euromedex | 2MOD1GC | |
| Suv39h1 | Cell Signaling Technology | 8729 | |
| BAF47 | BD Biosciences 612111 | ||
| Myf5 | Santa Cruz | SC-302 | |
| 微管蛋白 | Sigma-Aldrich | T9026 | |
| 肌动蛋白 | Sigma-Aldrich | A5441 | |
| IgG 小鼠 | Santa Cruz | SC-2025 | |
| IgG 兔 | Santa Cruz | SC-2027 | |
| 山羊抗大鼠 -HRP | Sigma-Aldrich | A9037 | |
| 山羊抗兔 -HRP | Sigma-Aldrich | A6154 | |
| 山羊抗小鼠 -HRP | Sigma-Aldrich | A4416 |
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