La cromatina consiste en ADN envuelto alrededor de las proteínas de octámero de histonas que forman la partícula núcleo del nucleosoma. Regulación de la compactación de la cromatina es un mecanismo esencial para adecuada ADN reparación, replicación y expresión1,2,3. Una forma en la que las células controlan el nivel de compactación es a través de la adición o eliminación de varias modificaciones de cola post-traduccionales de la histona. Dos tales modificaciones incluyen acetilación de la lisina (1), que es más comúnmente asociada con la activación del gen, y la metilación de la lisina (2), que puede estar asociada con activación de gen o represión, dependiendo del contexto del aminoácido. La adición de las marcas de la acetilación y la metilación es catalizada por las histonas acetiltransferasas (HATs) e histona metiltransferasas (HMTs), respectivamente, mientras que la eliminación de la marca se hace por histona deacetilasas (HDAC) e histona demetilasas (HDMs ), respectivamente de4,5. Aunque la existencia de estas proteínas ha sido conocida durante décadas, muchos mecanismos de maquinaria como modificadores de la cromatina obras para regular adecuadamente la expresión de genes quedan por definirse. Procesos de regulación de la cromatina son normales en muchas enfermedades humanas, nueva visión mecanicista podría conducir a futuras aplicaciones terapéuticas.
La cromatina en vivo (CiA) es una técnica recientemente descrita que utiliza un inductor químico de proximidad (CIP) para controlar la contratación de maquinaria modificadores de la cromatina a un locus específico6. Esta tecnología se ha utilizado para el estudio de una lista creciente de la dinámica de la cromatina, como modificación de las histonas proteínas, remodeladores de cromatina y transcripción factores6,7,8,9. Cromatina basada en CIP inmovilización de proteínas expresadas exógenamente ha también se ha extendido más allá de la CiA para modular lugares geométricos genéticos no modificado por uso con una proteína desactiva agrupadas regularmente otro corto palindrómico repite CRISPR (dCas9) 10 , 11. en el sistema CiA, troncales han sido modificados para expresar un gen reportero GFP en el locus Oct4 , una zona altamente expresa y estrictamente regulado del genoma mESC. Anteriormente, este sistema se ha aplicado para describir la contratación dependiente de la dosis y reversible de la proteína exógena expresada de la heterocromatina 1 (HP1), una enzima que se une de H3K9me3 y propaga represivas marcas (por ejemplo, H3K9me3) y ADN la metilación6. Para lograr este tipo de estrategia de reclutamiento, las troncales se infectan con un plásmido que expresa una proteína de unión a FK506 (FKBP) ligada a un Gal4, que es un ancla de ADN-proteína que se une a una matriz de Unión Gal4 aguas arriba de la reportera GFP. Las células también están infectadas con un dominio de FKBP-rapamicina-obligatorio (FRB) conectado a HP1. Cuando las troncales son expuestos a concentraciones nanomolar baja del CIP, rapamicina, FRB y FKBP, se reunió en el lugar de destino. Dentro de días de tratamiento de rapamicina, se reprime la expresión del gen objetivo, evidenciada por citometría de flujo y microscopía de fluorescencia, y la acetilación de las histonas está disminuida, de viruta y secuenciación de bisulfito. Mientras que el desarrollo y validación de este enfoque han sido significativos avances en el campo de la investigación de la cromatina y la regulación, una desventaja es la necesaria expresión exógena de modificadores de la cromatina maquinaria.
Para que la tecnología basada en el reclutamiento de sólo endógenas enzimas fisiológicamente relevantes y hacer un sistema más modular, había diseñado y caracterizado nuevos moléculas bifuncionales, denominadas CEMs (figura 1)12. Uno de los componentes de las CEMs incluye FK506 que, similar a la rapamicina, se une firmemente y específicamente a FKBP. Así, los CEMs todavía serán reclutados para el locus Oct4 en las troncales de la CiA. El otro componente de las CEMs es una molécula que se une maquinaria endógena modificadores de la cromatina. En un estudio piloto, hemos probado CEMs que contienen inhibidores de las HDACS. Mientras que el concepto de usar un inhibidor para recluta HDAC parece contra-intuitivo, el inhibidor es capaz de reclutar actividad HDAC al gen de interés. Esto se logra mediante (1) reorientar la HDAC al lugar geométrico, liberando la enzima, aumentando la densidad de las HDACs no inhibidas en el área y la inhibición de la HDAC (2) mantener en el lugar geométrico, y reclutamiento de complejos represivos que se unen a las HDACs inhibidas, o (3) una combinación de ambos. En un estudio anterior, demostramos que la CEMs fueron capaces de reprimir con éxito el reportero GFP de forma dosis y tiempo dependiente, así como de una manera que fue rápidamente reversible (es decir, dentro de las 24 horas)12. Nos caracteriza la capacidad de la tecnología CEM presentada aquí a la expresión de genes de control usando microscopía de fluorescencia, citometría de flujo y la capacidad para controlar el ambiente de cromatina mediante qPCR ChIP6. Aquí, describimos un método para el uso y caracterización de los CEMs, que facilitarán la adaptación de este sistema para responder a preguntas adicionales relacionadas con la biología de la cromatina.