La chromatine est composée d’ADN enroulé autour des octamère d’histones qui forment la particule nucleosome de noyau. Régulation de la compaction de la chromatine est un mécanisme essentiel pour bon ADN réparation, réplication et expression1,2,3. Une façon dans lequel les cellules contrôlent le niveau de compactage est par le biais de l’ajout ou la suppression de diverses modifications de queue post-traductionnelles histone. Deux adaptations incluent l’acétylation lysine (1), qui est plus communément associée à l’activation de gènes, et la méthylation de la lysine (2), qui peut être associée à l’activation de gènes ou de répression, selon le contexte de l’acide aminé. L’ajout des marques acétylation et méthylation est catalysée par les histones acétyltransférases (chapeaux) et histone methyltransferases (HMTs), respectivement, alors que la suppression de la marque se faite par les histones désacétylases (HDAC) et histone déméthylases (HDMs ), respectivement de4,5. Bien que l’existence de ces protéines est connu depuis des décennies, bon nombre de mécanismes de machines modifiant la chromatine comment fonctionne à réguler correctement l’expression génique reste à définir. Étant donné que le processus de réglementation de la chromatine sont dysrégulation dans plusieurs maladies humaines, nouvelles perspicacités mécanistes pourraient conduire à des applications thérapeutiques futures.
La chromatine essai in vivo avec (CiA) est une technique récemment décrite qui utilise un inducteur chimique de proximité (CIP) pour contrôler le recrutement de machines modifiant la chromatine à un locus spécifique6. Cette technologie a été utilisée pour étudier une liste croissante de la dynamique de la chromatine, y compris la modification des histones des protéines, des rénovateurs de la chromatine et facteurs de transcription6,7,8,9. Axée sur le pic de la chromatine attacher des protéines exprimées de façon exogène a également été étendue au-delà de CiA pour moduler les loci génétiques non modifiés par usage avec une protéine associée à la cluster régulièrement entrecoupées court palindromique répète CRISPR-désactivée (dCas9) 10 , 11. dans le système de la CiA, les mESCs ont été modifiés pour exprimer un gène rapporteur GFP au locus Oct4 , une zone fortement exprimée et strictement réglementé du génome mESC. Auparavant, ce système a été appliqué pour décrire le recrutement réversible et dose-dépendante de protéine de l’hétérochromatine exogène expresse 1 (HP1), une enzyme qui lie H3K9me3 et propage répressifs marques (par exemple, H3K9me3) et l’ADN 6de méthylation. Pour accomplir ce type de stratégie de recrutement, les mESCs sont infectés par un plasmide qui exprime une protéine liant le FK506 (FKBP) liée à un Gal4, qui est un point d’ancrage d’ADN-protéine qui se lie à un tableau de Gal4-liaison en amont du reporter GFP. Les cellules sont également infectés par un domaine de liaison FKBP-rapamycine (FRB) connecté à HP1. Lorsque les mESCs sont exposés à des concentrations nanomolaires faible du pic, la rapamycine, FRB tant FKBP, sont réunis au locus de la cible. Quelques jours après traitement de la rapamycine, l’expression du gène cible est réprimée, comme en témoigne la fluorescence microscopie et écoulement cytometry et l’acétylation des histones est diminuée, ce qui témoigne de la puce et le séquençage de bisulfite. Le développement et la validation de cette approche ont eu des avancées significatives dans le domaine de la recherche de la chromatine et la réglementation, un inconvénient est l’expression exogène nécessaire modification de la chromatine machines.
Pour rendre la technologie basée sur le recrutement de seulement des enzymes endogènes physiologiquement pertinents et faire un système plus modulaire, nous avons conçu et caractérisé les nouvelles molécules bifonctionnelles, appelés CEMs (Figure 1)12. Une des composantes des CEMs comprennent FK506 qui, semblable à la rapamycine, lie étroitement et spécifiquement à FKBP. Ainsi, la SCE est encore recrutés au locus Oct4 dans les mESCs CiA. L’autre composante de la SCE est une fraction qui lie endogène machines modifiant la chromatine. Dans une étude pilote, nous avons testé les CEMs qui contiennent des inhibiteurs d’HDAC. Alors que le concept d’employer un inhibiteur pour recruter des HDACs semble contre-intuitif, l’inhibiteur est néanmoins capable de recruter activité HDAC pour le gène d’intérêt. Ceci est accompli en (1) redirigeant le HDAC au locus, libérant l’enzyme et augmentant la densité des HDACs non inhibés dans la région et l’inhibition d’HDAC (2) maintien au locus, mais recrutement complexes répressives qui se lient à l’HDAC inhibés, ou (3) une combinaison des deux. Dans une étude précédente, nous avons montré que la SCE était capables de réprimer avec succès le reporter GFP de façon dose - et dépendant du temps, ainsi que d’une manière qui a été rapidement réversible (c.-à-d., dans les 24 heures)12. Nous avons caractérisé la capacité de la technologie CEM présentée ici à l’expression de gène de contrôle à l’aide de la microscopie en fluorescence, cytométrie en flux et la capacité de contrôler l’environnement de la chromatine à l’aide de la puce-qPCR6. Nous décrivons ici une méthode pour l’utilisation et de caractériser les CEMs, qui faciliteront l’adaptation de ce système pour répondre à des questions liées à la biologie de la chromatine.