Cette méthode est conçue pour suivre la formation de domaines de chromatine à médiation PRC2 dans les lignées cellulaires, et la méthode peut être adaptée à de nombreux autres systèmes.
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Article de méthode
Cette méthode est conçue pour suivre la formation de domaines de chromatine à médiation PRC2 dans les lignées cellulaires, et la méthode peut être adaptée à de nombreux autres systèmes.
L'organisation et la structure des domaines de chromatine sont uniques aux lignées cellulaires individuelles. Leur mauvaise réglementation pourrait entraîner une perte de l'identité cellulaire et/ou de la maladie. Malgré d'énormes efforts, notre compréhension de la formation et de la propagation des domaines de la chromatine est encore limitée. Les domaines de chromatine ont été étudiés dans des conditions d'état stable, qui ne sont pas propices à suivre les événements initiaux pendant leur établissement. Ici, nous présentons une méthode pour reconstruire inducibly les domaines de chromatine et suivre leur reformation en fonction du temps. Bien que, d'abord appliqué au cas de la formation de domaine de chromatine répressive à médiation PRC2, il pourrait être facilement adapté à d'autres domaines de chromatine. La modification et/ou la combinaison de cette méthode avec la génomique et les technologies d'imagerie fournira des outils précieux pour étudier en détail l'établissement des domaines de la chromatine. Nous croyons que cette méthode va révolutionner notre compréhension de la façon dont les domaines de chromatine se forment et interagissent les uns avec les autres.
Les génomes eucaryotes sont très organisés et les changements dans l'accessibilité de la chromatine contrôlent directement la transcription des gènes1. Le génome contient des types distincts de domaines de chromatine, qui sont en corrélation avec l'activité transcriptionnelle et le calendrier de réplication2,3. Ces domaines de chromatine varient en taille de quelques kilobases (kb) à plus de 100 kb et sont caractérisés par un enrichissement dans les modifications histone s'agit de distincts4. Les questions centrales sont les suivantes : comment ces domaines sont-ils formés et comment se propagent-ils ?
L'un des domaines de chromatine les plus bien caractérisés est favorisé par l'activité du complexe répressif Polycomb 2 (PRC2). PRC2 est un complexe multi-subunit composé d'un sous-ensemble du Groupe Polycomb (PcG) de protéines5,6, et catalyse le mono-, di- et trimethylation de lysine 27 de l'histone H3 (H3K27me1/me2/me3)7,8, 9,10. H3K27me2/me3 sont associés à un état de chromatine répressif, mais la fonction de H3K27me1 n'est pas claire6,11. L'un des composants de base de PRC2, le développement embryonnaire ectoderm (EED), se lie au produit final de la catalyse PRC2, H3K27me3, à travers sa cage aromatique et cette caractéristique se traduit par la stimulation allostérique de PRC212,13. L'activité enzymatique PRC2 est cruciale pour préserver l'identité cellulaire pendant le développement car l'expression inappropriée de certains gènes développementaux qui sont contre-indiqués pour une lignée spécifique, serait préjudiciable5,6 . Par conséquent, démêler les mécanismes par lesquels PRC2 favorise la formation de domaines répressifs de chromatine chez les mammifères est d'une importance fondamentale pour comprendre l'identité cellulaire.
Tous les systèmes expérimentaux antérieurs conçus pour étudier la formation de domaine de chromatine, y compris les domaines de chromatine à médiation PRC2, ont été exécutés dans des conditions d'état stable, qui sont incapables de suivre les événements qui se déroulent de la formation de domaine de chromatine dans Cellules. Ici, nous présentons un protocole détaillé pour générer un système cellulaire inductible qui surveille le recrutement initial et la propagation des domaines de chromatine. Plus précisément, nous nous concentrons sur le suivi de la formation de domaines de chromatine répressive à médiation PRC2 qui comprennent H3K27me2/3. Ce système qui peut capturer les détails mécanistes de la formation de domaine de chromatine, pourrait être adapté pour intégrer d'autres domaines de chromatine, tels que les domaines largement étudiés comprenant soit H2AK119ub ou H3K9me. Combinée à la génomique et aux technologies d'imagerie, cette approche a le potentiel de répondre avec succès à diverses questions clés en biologie de la chromatine.
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Génération de MESC de sauvetage EED inductibles
1. Culture cellulaire
2. Génération de cils EED knock-out (KO) mESCs
3. Ingénierie de l'EED KO mESCs pour héberger Cre-ERT2 base d'expression EED inductible
4. Suite à la nucléation et à la diffusion de l'activité PRC2 sur la chromatine
5. Suivi de l'émergence et de la croissance des foyers H3K27me3 dans les noyaux du MES
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Un régime général du système de sauvetage conditionnel
La figure 1 montre le schéma de ciblage pour sauver conditionnellement les cellules EED KO avec WT ou cage-mutant (Y365A) EED qui est exprimé à partir du locus EED endogène. Après avoir éliminé EED, une sous-unité centrale de PRC2 essentielle à sa stabilité et à son activité enzymatique, une cassette dans l'intron suivant l'exon 9 de l'EED est introduite (Figure 1). La cassette se compose...
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Une approche puissante pour comprendre les détails mécanistes lors de la formation d'un domaine de chromatine donnée, est d'abord perturber le domaine, puis suivre sa reconstruction en cours au sein des cellules. Le processus peut être interrompu à tout moment pendant la reconstruction pour analyser en détail les événements en cours. Les études antérieures sur les domaines de chromatine n'ont pas été en mesure de résoudre de tels événements car ils ont été effectués dans des conditions d'état stable (par exemple, en comp...
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D.R. est co-fondateur de Constellation Pharmaceuticals et Fulcrum Therapeutics. Les auteurs déclarent qu'ils n'ont pas d'intérêts contradictoires.
Nous remercions les Drs L. Vales, D. Ozata et H. Mou pour la révision du manuscrit. Le Laboratoire D.R. est soutenu par le Howard Hughes Medical Institute et les National Institutes of Health (R01CA199652 et R01NS100897).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| (Z)-4-Hydroxytamoxifène (5 mg) | Sigma | H7904-5MG | Pour l’induction de l’expression de l’EED |
| Solution aqueuse de paraformaldéhyde à 16 % (10x10 ml) | Microscopie électronique Sciences | 15710 | Pour l’immunofluorescence |
| 2-mercaptoéthanol | LifeTechnologies | 21985-023 | Pour la culture de mESC |
| de gélatine à 2 % | Sigma | G1393-100ml | Pour mESC culture |
| Accutase 500 ML | Innovative Cell Tech/FISHER | AT 104-500 | Pour la culture mESCs |
| Alexa Fluor 594 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) | Jackson immunoresaerch | 711-585-152 | Pour l’immunofluorescence |
| Aqua-Mount Montage Medium | FISHER/VWR | 41799-008 | Pour l’immunofluorescence |
| CHAMBRE SLD TC PRMA 8-CHM 16 PK | Fisher Sci | 177445PK | Pour l’immunofluorescence |
| DAPI (4',6-Diamidino-2-Phénylindole, Dichlorhydrate) - 10 mg | Life Tech | D1306 | Pour l’inhibiteur d’immunofluorescence |
| ERK, PD0325901 | Stemgent | 04-0006 | Pour la culture de mESCs |
| ESGRO Souris recombinante LIF Protein | Millipore/Fisher | ESG1107 | Pour la culture de mESCs |
| FBS Stem Cell Qualified | Atlanta | S10250 | Pour la culture de mESCs |
| Gibson Assembly Master Mix | NEB | E2611L | Pour le clonage de matrice donneuse |
| Inhibiteur de GSK3, CHIR99021 | Stemgent | 04-0004 | Pour la culture de mESCs |
| H3K27me2 (D18C8) Signalisation cellulaire de lapin mAB | 9728S | Anticorps pour ChIP-seq | |
| H3K27me3 | Signalisation cellulaire | 9733S | Anticorps pour ChIP-seq |
| Histone H2Av anticorps (pAb) | Motif actif | 39715 | Contrôle du pic pour ChIP-seq |
| Knockout DMEM | Invitrogen | 10829-018 | Pour la culture de mESCs |
| L-glutamine | Sigma | G7513 | Pour la culture de mESCs |
| Lipofectamine 2000 | LifeTech | 11668019 | Pour la transfection |
| MangoTaq DNA Polymerase | Bioline | BIO-21079 | Pour le génotypage PCR |
| Sérum d’âne normal (10 mL) | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | Pour l’immunofluorescence |
| Pénicilline-Streptomycine | Sigma/Roche | P0781 | Pour la culture de mESCs |
| pSpCas9(BB)-2A-GFP (PX458) | Addgene | 48138 | Pour le clonage d’ARNg Solution d’extraction d’ADN |
| QuickExtract | Lucigen | QE0905T | Pour le génotypage PCR |
| Triton X-100 | Sigma | T8787-250ML | |
| Kit de clonage PCR Zero Blunt | Thermo Fisher | K270020 | Pour le clonage de modèles de donneurs |
| Primers/gBlocks | |||
| EED-KO-gRNA-1 | Sequence : ctctggctactgtcaactag. Les ARNg s’apparient pour knock-out EED dans C57BL/6 ESCs pour les systèmes i-WT-r et i-MT-r. | ||
| Séquence EED-KO-gRNA-2 | : TAGGCTATGACGCAGCTCAG. Les ARNg s’apparient pour neutraliser l’EED dans les ESC C57BL/6 pour les systèmes i-WT-r et i-MT-r. | ||
| par l’EED-gRNA | : atggcaccccgaaattagaa. gRNA et donneur pour générer le système i-WT-r dans le contexte EED-KO. | ||
| i-WT-r Donor | https://benchling.com/s/seq-l2LLlWNEnLrfGXcbdCxI. gRNA et Donor pour générer le système i-WT-r dans le contexte EED-KO. | ||
| par l’EED-gRNA | : atggcaccccgaaattagaa. gRNA et donneur pour générer le système i-WT-r dans le contexte EED-KO. | ||
| i-MT-r Donor | https://benchling.com/s/seq-n8eiZCB2XAkOuzzpv6qM. gRNA et Donor pour générer le système i-MT-r dans le contexte EED-KO. | ||
| Genotyping Primers | |||
| Gnt-EED-KO-FW-1 | Séquence : ctgtaggctgccatctgtga. L’allèle de type sauvage produira un produit de 1,9 kb. L’allèle knockout produira un produit de 200 pb. | ||
| Gnt-EED-KO-REV-1 | Séquence : agccagggctacacagagaa. L’allèle de type sauvage produira un produit de 1,9 kb. L’allèle knockout produira un produit de 200 pb. | ||
| Inducible_Genotype-FW-1 | Séquence : tgcagtgaaacaaatttggaa. Lorsque la casette est insérée, les amorces produiront 1863 pb. L’allèle de type sauvage produira un produit de ~200 pb. | ||
| Inducible_Genotype-REV-1 | Séquence : gagaggggtggcactgtaaa. Lorsque la casette est insérée, les amorces produiront 1863 pb. L’allèle de type sauvage produira un produit de ~200 pb. | ||
| Inducible_Genotype-FW-2 | Séquence : ccccctctttctctctctttttttct. Lorsque la casette est insérée, les amorces produiront 3200 pb. L’allèle de type sauvage produira un produit de 1560 pb. | ||
| Inducible_Genotype-REV-2 | Séquence : atgcctgggtgaatgaaaaa. Lorsque la casette est insérée, les amorces produiront 3200 pb. L’allèle de type sauvage produira un produit de 1560 pb. |
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