Chromatine is een dynamische, vloeibare structuur die wordt onderhouden door eiwit-DNA- en eiwit-eiwit-interacties. Zowel histon- als niet-histon-eiwitten zijn betrokken bij het handhaven van de chromatinestructuur. Hoe worden deze interacties gemedieerd en hoe verandert de chromatinestructuur tijdens processen die DNA als substraat betrekken?
Er zijn veel technieken ontwikkeld om licht te werpen op de dynamiek van eiwit-DNA- en eiwit-eiwit-interacties. Deze omvatten zowel biofysische technieken zoals CD-spectroscopie en biochemische methoden zoals gelfiltratie-chromatografie. Deze verzameling belicht enkele van deze technieken die kunnen worden gebruikt om de dynamiek van chromatine-architectuur te onderzoeken.
DNA-integriteit kan worden geanalyseerd door middel van flow cytometry (FACS), en Ling et al.1 pas deze methode aan om functionele defecten bij menselijk sperma te detecteren. De spermafysiologie kan worden beoordeeld door biomarkers zoals DNA-schade, mitochondriale membraanpotentiaal en sperma-apoptose te gebruiken. Ling et al. tonen aan dat FACS gemakkelijk kan worden aangepast om elk van deze parameters te bewaken om de spermafysiologie te beoordelen, waardoor wordt aangetoond dat de techniek een praktische en betrouwbare toolkit is voor de diagnose van mannelijke onvruchtbaarheid.
CD-spectroscopie is mogelijk een van de gemakkelijkste methoden om de conformatie van eiwit en DNA te onderzoeken. Elke conformer van DNA heeft een kenmerkend bandenpatroon. De verandering in het bandenpatroon kan worden gecorreleerd met de verandering in de conformatie van het DNA en dus kan de verschuiving in de DNA-architectuur worden gemonitord in de aanwezigheid van interagerende eiwitten met behulp van een CD-spectrofotometer. Arya et al.2 gebruiken deze techniek om de verandering in het DNA te bestuderen die wordt veroorzaakt door interactie met het ATP-afhankelijke chromatine-remodelleringseiwit, SMARCAL1, in afwezigheid en aanwezigheid van ATP. Ze tonen aan dat de veranderingen in de DNA-structuur kunnen worden gecorreleerd met de transcriptionele activiteit van het eiwit.
Grootte-exclusiechromaatografie en pull-down-assays worden routinematig gebruikt voor het monitoren van eiwit-eiwit-interacties. Nucleosoomassemblage wordt vergemakkelijkt door histon-chaperonen die aan histonen binden. Bobde et al.3 beschrijven methoden en assays die kunnen worden gebruikt om te identificeren of een bepaalde eiwitfunctie een histon-chaperone is of niet.
Hoe onderzoeken we de mechanismen van nucleosoomassemblage in realtime? Enkelmolecuul-beeldvormingstechnieken zoals DNA-gordijn zijn ontwikkeld om het assemblageproces in realtime te visualiseren. DNA-gordijn is een hybride techniek die lipide-vloeibaarheid, microfluidiek en totale interne reflectiemicroscopie combineert om de eiwit-DNA-interactie in realtime te beeldvormen. Kang et al.4 beschrijven DNA-gordijn als een techniek om het mechanisme te bestuderen dat ten grondslag ligt aan de assemblage van de histon-chaperone, Abo1, uit S. pombe. De beschreven technieken bieden een manier om chromatine-dynamica te onderzoeken, die een belangrijke rol spelen bij zowel genomische stabiliteit als de epigenetische regulatie van processen die het genetisch materiaal betrekken.
Traditionele chromatine-immunoprecipitatie (ChIP) vereist specifieke antilichamen voor het eiwit van belang. Vaak zijn de antilichamen niet specifiek genoeg, wat leidt tot vals positieve resultaten, vooral bij het onderzoeken van de bindingsplaatsen van de transcriptiefactoren. Antilichamen zijn ook niet altijd beschikbaar voor eiwitten in alle organismen. Candida albicans is een van die organismen waarvoor geen antilichamen beschikbaar zijn. De Cut and Run-methode omzeilt deze beperkingen door MNase te fuseren met de transcriptiefactor van belang. Qasim et al.5 beschrijven het gebruik van deze methode om de bindingsplaatsen van transcriptiefactoren in C. albicans te bepalen.
De methoden die in deze verzameling worden beschreven, geven een inkijkje in de technieken die beschikbaar zijn voor onderzoekers. Al deze methoden zijn veelzijdig en gemakkelijk aanpasbaar om de vragen te beantwoorden die onderzoekers stellen.