Isolatie van histone van Sorghum Leaf Tissue voor Top Down Mass Spectrometry Profiling van potentiële epigenetische markers

Mowei Zhou; Shadan  H. Abdali; David Dilworth; Lifeng Liu; Benjamin Cole; Neha Malhan; Amir H. Ahkami; Tanya  E. Winkler; Joy Hollingsworth; Julie Sievert; Jeff Dahlberg; Robert Hutmacher; Mary Madera; Judith  A. Owiti; Kim K. Hixson; Peggy  G. Lemaux; Christer Jansson; Ljiljana Paša-Tolić

doi:10.3791/61707

Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Isolatie van histone van Sorghum Leaf Tissue voor Top Down Mass Spectrometry Profiling van potentiële epigenetische markers

4.3K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/61707

⸱

4 maart 2021

Mowei Zhou¹ , Shadan H. Abdali¹ , David Dilworth² , Lifeng Liu² , Benjamin Cole² , Neha Malhan¹ , Amir H. Ahkami¹ , Tanya E. Winkler¹ , Joy Hollingsworth³ , Julie Sievert³ , Jeff Dahlberg³ , Robert Hutmacher⁴^,⁵ , Mary Madera⁶ , Judith A. Owiti⁶ , Kim K. Hixson¹ , Peggy G. Lemaux⁶ , Christer Jansson¹ , Ljiljana Paša-Tolić¹

¹Environmental Molecular Sciences Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory, ²DOE-Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley Laboratory, ³Kearney Agricultural Research and Extension Center, University of California Agriculture and Natural Resources, ⁴West Side Research and Extension Center, University of California, ⁵Department of Plant Sciences, University of California, Davis, ⁶Department of Plant and Microbial Biology, University of California, Berkeley

In dit artikel

Samenvatting

Het protocol is ontwikkeld om intacte histonen effectief te extraheren uit sorghumbladmaterialen voor profilering van histon post-translationele modificaties die kunnen dienen als potentiële epigenetische markers om droogtebestendige gewassen te helpen.

Samenvatting

Histonen behoren tot een familie van sterk geconserveerde eiwitten in eukaryoten. Ze verpakken DNA in nucleosomen als functionele eenheden van chromatine. Post-translationele modificaties (PTM's) van histonen, die zeer dynamisch zijn en door enzymen kunnen worden toegevoegd of verwijderd, spelen een cruciale rol bij het reguleren van genexpressie. In planten zijn epigenetische factoren, waaronder histon-PTM's, gerelateerd aan hun adaptieve reacties op het milieu. Inzicht in de moleculaire mechanismen van epigenetische controle kan ongekende mogelijkheden bieden voor innovatieve bio-engineeringoplossingen. Hierin beschrijven we een protocol om de kernen te isoleren en histonen te zuiveren uit sorghumbladweefsel. De geëxtraheerde histonen kunnen in hun intacte vormen worden geanalyseerd door top-down massaspectrometrie (MS) in combinatie met online reversed-phase (RP) vloeibare chromatografie (LC). Combinaties en stoichiometrie van meerdere PTM's op dezelfde histon proteoform kunnen gemakkelijk worden geïdentificeerd. Bovendien kan histone tail clipping worden gedetecteerd met behulp van de top-down LC-MS workflow, wat het wereldwijde PTM-profiel van kerntonen oplevert (H4, H2A, H2B, H3). We hebben dit protocol eerder toegepast om histon-PTM's te profileren uit sorghumbladweefsel verzameld uit een grootschalig veldonderzoek, gericht op het identificeren van epigenetische markers van droogtebestendigheid. Het protocol kan mogelijk worden aangepast en geoptimaliseerd voor chromatine immunoprecipatie-sequencing (ChIP-seq), of voor het bestuderen van histon PTM's in vergelijkbare planten.

Inleiding

De toenemende ernst en frequentie van de droogte zal naar verwachting van invloed zijn op de productiviteit van graangewassen¹^,². Sorghum is een graanvoedsel - en energiegewas dat bekend staat om zijn uitzonderlijke vermogen om waterbeperkende omstandigheden te weerstaan³^,⁴. We streven naar mechanistisch begrip van het samenspel tussen droogtestress, plantenontwikkeling en epigenetica van sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] planten. Ons vorige werk heeft sterke verbindingen aangetoond tussen het microbioom van planten en rhizosfeer bij droog....