방법 논문

DNA와 염색질 역학

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2022년 8월 17일

1School of Life Sciences, Jawaharlal Nehru University

이 논문에서

초록

논의 된 기사 :

Ling, X. et al. 인간 정자의 기능적 결함을 감지하기 위한 바이오마커의 유세포 분석. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (182), e63790 (2022).

Arya, V., Dutta, A., Muthuswami, R. 단백질-DNA 상호 작용을 연구하기 위한 CD 분광법. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (180), e63147 (2022).

Bobde, C. R. 외. 분석, 풀다운 및 샤페로닝 분석을 사용한 히스톤 샤페론의 체외 특성화. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (178), e63218 (2021).

Kang, Y., Bae, S., An, S., Lee, J. Y. DNA 커튼 기술에 의한 히스톤 조립의 분자 메커니즘 해독. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (181), e63501 (2022).

Qasim, M. N. et al. Candida albicans에서 전사 인자-DNA 결합 상호 작용의 게놈 전체 프로파일링: 포괄적인 CUT&RUN 방법 및 데이터 분석 워크플로우. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (181), e63501 (2022).

사설

염색질은 단백질-DNA 및 단백질-단백질 상호 작용에 의해 유지되는 역동적이고 유동적인 구조입니다. 히스톤 단백질과 비히스톤 단백질 모두 염색질 구조 유지에 관여합니다. 이러한 상호 작용은 어떻게 매개되며 DNA를 기질로 포함하는 과정에서 염색질 구조는 어떻게 변경됩니까?

단백질-DNA의 역학과 단백질-단백질 상호 작용을 밝히기 위해 많은 기술이 개발되었습니다. 여기에는 CD 분광법과 같은 생물물리학적 기술과 겔 여과 크로마토그래피와 같은 생화학적 방법이 모두 포함됩니다. 이 컬렉션은 염색질 구조의 역학을 탐구하는 데 사용할 수 있는 이러한 기술 중 일부를 강조합니다.

DNA 무결성은 유세포 분석법(FACS)으로 분석할 수 있으며 Ling et al.1은 이 방법을 적용하여 인간 정자 기능 결함을 검출합니다. 정자 생리학은 DNA 손상, 미토콘드리아 막 전위 및 정자 세포사멸과 같은 바이오마커를 사용하여 평가할 수 있습니다. Ling et al. FACS는 정자 생리학을 평가하기 위해 이러한 각 매개변수를 모니터링하도록 쉽게 조정할 수 있음을 보여주며, 따라서 이 기술이 남성 불임 진단을 위한 실용적이고 신뢰할 수 있는 툴킷임을 보여줍니다.

CD 분광법은 단백질과 DNA의 형태를 조사하는 가장 쉬운 방법 중 하나일 수 있습니다. DNA의 각 포머에는 시그니처 밴드 패턴이 있습니다. 밴드 패턴의 변화는 DNA 형태의 변화와 상관관계가 있을 수 있으므로 CD 분광 광도계를 사용하여 상호 작용하는 단백질이 있는 상태에서 DNA 구조의 이동을 모니터링할 수 있습니다. Arya et al.2는 이 기술을 사용하여 ATP의 부재 및 존재 하에서 ATP 의존성 염색질 리모델링 단백질 SMARCAL1과의 상호 작용에 의해 유도된 DNA의 변화를 연구합니다. 그들은 DNA 구조의 변화가 단백질의 전사 활성과 상관관계가 있을 수 있음을 보여줍니다.

크기 배제 크로마토그래피 및 풀다운 분석은 단백질-단백질 상호작용을 모니터링하는 데 일상적으로 사용됩니다. 뉴클레오솜 조립은 히스톤에 결합하는 히스톤 샤페론에 의해 촉진됩니다. Bobde et al.3 은 주어진 단백질 기능이 히스톤 샤페론인지 여부를 식별하는 데 사용할 수 있는 방법 및 분석을 설명합니다.

뉴클레오솜 조립의 메커니즘을 실시간으로 어떻게 조사합니까? 조립 과정을 실시간으로 시각화하기 위해 DNA 커튼과 같은 단일 분자 이미징 기술이 개발되었습니다. DNA 커튼은 지질 유동성, 미세유체학 및 전반사 현미경을 결합하여 단백질-DNA 상호 작용을 실시간으로 이미지화하는 하이브리드 기술입니다. Kang et al.4 는 DNA 커튼을 S. pombe 의 히스톤 샤페론인 Abo1의 조립 메커니즘을 연구하는 기술로 설명합니다. 설명된 기술은 유전 물질과 관련된 과정의 게놈 안정성과 후생유전학적 조절 모두에서 중요한 역할을 하는 염색질 역학을 조사하는 방법을 제공합니다.

전통적인 염색질 면역침전(ChIP)에는 관심 단백질에 대한 특이적 항체가 필요합니다. 많은 경우 항체가 충분히 특이적이지 않아 특히 전사 인자의 결합 부위를 조사하는 동안 위양성 결과가 발생합니다. 항체는 또한 모든 유기체의 단백질에 대해 항상 이용 가능한 것은 아닙니다. Candida albicans는 항체를 사용할 수 없는 유기체 중 하나입니다. Cut and Run 방법은 MNase를 관심 있는 전사 인자에 융합하여 이러한 제한을 우회합니다. Qasim et al.5 은 C. albicans에서 전사 인자의 결합 부위를 결정하기 위해 이 방법의 사용을 설명합니다.

이 컬렉션에 설명된 방법은 연구자가 사용할 수 있는 기술을 엿볼 수 있는 방법을 제공합니다. 이러한 모든 방법은 다목적이며 연구자가 묻는 질문을 해결하기 위해 쉽게 조정할 수 있습니다.

공개 사항

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감사의 글

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참고문헌

  1. Ling, X., et al. Flow cytometric analysis of biomarkers for detecting human sperm functional defects. Journal of Visualized Experiments. (182), e63790(2022).
  2. Arya, V., Dutta, A., Muthuswami, R. CD spectroscopy to study protein-DNA interactions. Journal of Visualized Experiments. (180), e63147(2022).
  3. Bobde, C. R., et al. In vitro characterization of histone chaperones using analytical, pull-down and chaperoning assays. Journal of Visualized Experiments. (178), e63218(2021).
  4. Kang, Y., Bae, S., An, S., Lee, J. Y. Deciphering molecular mechanism of histone assembly by DNA curtain technique. Journal of Visualized Experiments. (181), e63501(2022).
  5. Qasim, M. N., et al. Genome-wide profiling of transcription factor-DNA binding interactions in Candida albicans: A comprehensive CUT&RUN method and data analysis workflow. Journal of Visualized Experiments. (181), e63501(2022).

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BiomarkersHuman Sperm DefectsCD SpectroscopyProtein DNA InteractionsHistone ChaperonesAnalytical AssaysPull down AssaysHistone AssemblyDNA Curtain TechniqueTranscription Factor DNA BindingCandida AlbicansCUT RUN MethodData Analysis

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