Gentranskription durch Umleiten zellulären Maschinerie mit chemischen epigenetische Modifikatoren zu unterdrücken

Anna M. Chiarella; Tiffany A. Wang; Kyle V. Butler; Jian Jin; Nathaniel A. Hathaway

doi:10.3791/58222

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Methodenartikel

Gentranskription durch Umleiten zellulären Maschinerie mit chemischen epigenetische Modifikatoren zu unterdrücken

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DOI:

10.3791/58222

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20. September 2018

Anna M. Chiarella¹ , Tiffany A. Wang² , Kyle V. Butler³ , Jian Jin³ , Nathaniel A. Hathaway⁴

¹Chemical Biology and Medicinal Chemistry, Center for Integrative Chemical Biology and Drug Discovery, Curriculum in Genetics and Molecular Biology, University of North Carolina, ²College of Arts and Sciences, Chemical Biology and Medicinal Chemistry, Center for Integrative Chemical Biology and Drug Discovery, University of North Carolina, ³Chemical Biology and Drug Discovery, Pharmacological Sciences and Oncological Sciences, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, ⁴Chemical Biology and Medicinal Chemistry, Center for Integrative Chemical Biology and Drug Discovery, Curriculum in Genetics and Molecular Biology, Lineberger Comprehensive Cancer Center, University of North Carolina

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Verordnung der Chromatin-Umgebung ist ein wesentlicher Prozess erforderlich für die ordnungsgemäße Genexpression. Hier beschreiben wir eine Methode zur Steuerung der Genexpression durch die Rekrutierung von Chromatin-modifizierende Maschinen Gen-spezifischen und reversibel.

Zusammenfassung

Regulierung von Chromatin Verdichtung ist ein wichtiger Prozess, der Gen-Expression in den höheren Eukaryotes regelt. Obwohl Chromatin Verdichtung und Genregulation Ausdruck allgemein bei vielen Krankheiten gestört werden, hat eine Locus-spezifische, endogene und reversible Methode zu studieren und steuern diese Wirkmechanismen gefehlt. Um dieses Problem zu beheben, haben wir entwickelt und neue gen-regulierende bifunktionelle Moleküle gekennzeichnet. Ein Bestandteil der bifunktionelle Molekül bindet an ein DNA-Protein-Anker, so dass es zu einem Allel-Spezifische Locus eingestellt werden. Die andere Komponente greift körpereigene zelluläre Chromatin-modifizierende Maschinen, Rekrutierung dieser Proteine zu einem gen des Interesses. Diese kleinen Moleküle, genannt chemischen epigenetische Modifikatoren (CEMs), sind in der Lage, Genexpression und die Chromatin-Umwelt in einer Dosis-abhängigen und reversible Weise zu kontrollieren. Hier zeigen wir ein CEM-Konzept und seine Anwendung auf die Genexpression und Histon Schweif Acetylierung auf ein grün fluoreszierendes Protein (GFP) Reporter am Oct4 Locus in embryonalen Stammzellen der Maus (mESCs) zu verringern. Wir charakterisieren die Führung CEM (CEM23) mit Fluoreszenz-Mikroskopie, Durchflusszytometrie und Chromatin Immunopräzipitation (ChIP), gefolgt von einer quantitativen Polymerasekettenreaktion (qPCR). Während die Kraft dieses Systems auf die Oct4 Locus, konzeptionell nachgewiesen wird, die CEM-Technologie ist modular aufgebaut und kann in andere Zelltypen und an anderen genomic Loci angewendet werden.

Einleitung

Chromatin besteht aus DNA umwickelt Octamer histonproteine, die das Kern-Nukleosom-Teilchen bilden. Regulierung von Chromatin Verdichtung ist ein wesentlicher Mechanismus für korrekte DNA-Reparatur, Replikation und Ausdruck¹^,²^,³. Ein Weg in die Zellen der Verdichtung zu kontrollieren ist durch das Hinzufügen oder Entfernen von verschiedenen Post-translationalen Histon-Tail-Modifikationen. Zwei solche Modifikationen umfassen (1) Lysin Acetylierung, die am häufigsten im Zusammenhang mit Genaktivierung ist, und (2) Lysin-Methylierung, die Genaktivierung oder Unterdrückung, je na....