Name: detecting protein-dna binding by emsa
Uploaded: 2023-04-30T06:31:38.000Z
Duration: 6 min 57 s
Channel: JoVE

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-1.

electrophoretic-mobility-shift-assay-emsa

Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA)

Test przesunięcia ruchliwości elektroforetycznej (EMSA) jest procedurą biochemiczną stosowaną do wyjaśnienia wiązania między białkami a kwasami nukleinowymi. W tym teście miesza się znakowany radioaktywnie kwas nukleinowy i badane białko. Wiązanie określa się za pomocą elektroforezy żelowej, która rozdziela składniki na podstawie masy, ładunku i konformacji. 
Ten film przedstawia koncepcje EMSA i ogólną procedurę, w tym przygotowanie żelu i białka, wiązanie, elektroforezę i wykrywanie. Zastosowania omówione w tym filmie obejmują analizę enzymów remodelujących chromatynę, zmodyfikowany EMSA, który obejmuje biontinylację, oraz badanie miejsc wiązania regulatorów odpowiedzi bakteryjnej.

test przesunięcia ruchliwości elektroforetycznej (emsa)

Test przesunięcia ruchliwości elektroforetycznej (EMSA) jest procedurą biochemiczną stosowaną do wyjaśnienia wiązania między białkami a kwasami nukleinowymi. W tym teście miesza się znakowany radioaktywnie kwas nukleinowy i badane białko. Wiązanie określa się za pomocą elektroforezy żelowej, która rozdziela składniki na podstawie masy, ładunku i konformacji. 
Ten film przedstawia koncepcje EMSA i ogólną procedurę, w tym przygotowanie żelu i białka, wiązanie, elektroforezę i wykrywanie. Zastosowania omówione w tym filmie obejmują analizę enzymów remodelujących chromatynę, zmodyfikowany EMSA, który obejmuje biontinylację, oraz badanie miejsc wiązania regulatorów odpowiedzi bakteryjnej. 
<div class="chapter_text" id="script_0">
EMSA, test przesunięcia ruchliwości elektroforetycznej, znany również jako test przesunięcia żelu, jest wszechstronną i czułą procedurą biochemiczną. EMSA wyjaśnia wiązanie między białkami a kwasami nukleinowymi poprzez wykrycie przesunięcia prążków w elektroforezie żelowej. 
W tym filmie opisano zasady działania EMSA, przedstawiono ogólną procedurę i omówiono niektóre zastosowania. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_1">
Replikacja, transkrypcja i naprawa DNA, a także przetwarzanie RNA to kluczowe procesy biochemiczne. Wszystkie obejmują wiązanie między białkami a kwasami nukleinowymi. Wiele poważnych chorób i zaburzeń wiąże się z modyfikacjami tego wiązania. EMSA to technika jakościowego określania, czy określone białko wiąże się z określonym kwasem nukleinowym. Najpierw kwas nukleinowy jest znakowany, zwykle radioaktywnym fosforem-32, w celu utworzenia sondy. Następnie białko testowe i sondę kwasu nukleinowego miesza się. Kiedy białko wiąże się z sondą kwasu nukleinowego, powstały kompleks ma większą masę i inną konformację niż sam kwas nukleinowy. 
Po związaniu kompleksy są analizowane za pomocą elektroforezy żelowej. W tej technice pole elektryczne zmusza makrocząsteczki do migracji przez matrycę żelową. Komponenty rozdzielają się na podstawie masy, ładunku i konformacji. Elektroforeza może oddzielić kompleksy białko-DNA od niezwiązanych sond. Ponieważ mają różne masy i konformacje, będą migrować przez żel w różnym tempie i oddzielać się. Separacja jest łatwa do wykrycia dzięki obecności radioaktywnego fosforu i dowodzi, że białko skutecznie wiąże się z danym kwasem nukleinowym. Aby zweryfikować identyfikację białka, "test supershift" wykorzystuje przeciwciało o znanym powinowactwie do białka. Ma to dodatkową zaletę w postaci dalszego przesuwania złożonego, zwiększania rozdzielczości. 
Teraz, gdy poznaliśmy zasady, zobaczmy to w laboratorium. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2">
Aby rozpocząć procedurę, białko musi zostać wyizolowane. Aby to zrobić, stosuje się techniki biologii molekularnej do ekspresji białka w komórkach, a następnie oczyszczania. 
Kwas nukleinowy jest amplifikowany i znakowany w celu utworzenia sondy. Znakowanie odbywa się poprzez inkubację przez 10 minut z dCTP zawierającym radioaktywny fosfor-32. Wymagany jest stół warsztatowy odporny na promieniowanie i sprzęt ochronny. 
Następnie przygotowuje się żel. Żel musi być niedenaturacyjny, aby zapobiec zmianie konformacji białka i potencjalnemu odłączeniu się od sondy podczas elektroforezy. Żele poliakrylamidowe mają pory o długości od 5 do 20 nm i są przydatne w przypadku krótkich sond o długości do 100 par zasad. Żele agarozowe mają rozmiary porów 70-700 nm i są przydatne w przypadku większych sond. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_3">
Mając teraz przygotowaną sondę białka i kwasu nukleinowego, przystępujemy do wiązania. Przygotowuje się roztwór buforowy TRIS i dodaje białko oraz sondę. pH powinno być zbliżone do warunków fizjologicznych, a stężenie soli wystarczające, aby zapobiec tworzeniu się słabych wiązań białka z niedocelowymi kwasami nukleinowymi. Reakcja trwa 20-30 minut w temperaturze 4 °C.
Kolejnym krokiem jest elektroforeza. Stosuje się bufor o niskiej sile jonowej i pH podobnym do stosowanego w reakcji wiązania. Daje to "efekt klatki", który stabilizuje kompleksy, zwiększa mobilność i zmniejsza wytwarzanie ciepła. Po elektroforezie składniki żelu przenoszone są na bibułę filtracyjną. W ciemnym pomieszczeniu bibuła filtracyjna jest następnie naświetlana folią. Jeśli białko zwiąże się z sondą, w transferze będą widoczne dwa odrębne znakowane regiony. Jeden reprezentujący kompleks, a drugi reprezentujący sondę niezwiązaną. Rozdzielenie pokazuje, że białko pomyślnie związało się z kwasem nukleinowym. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_4">
Teraz, gdy widzieliśmy już podstawową procedurę, przyjrzyjmy się niektórym aplikacjom. 
Chromatyna to ciasno upakowany kompleks DNA i białek znajdujących się w komórkach eukariotycznych. Enzymy przebudowujące chromatynę modyfikują strukturę, aby otworzyć DNA na transkrypcję. Ponieważ zmienia to ruchliwość kompleksu, EMSA może być wykorzystana do zbadania aktywności wiązania enzymu. 
Alternatywne podejście do znakowania wykorzystuje interakcję między DNA a enzymem metylotransferazy. Kofaktor może być zmodyfikowany tak, aby trwale wiązał się z DNA za pośrednictwem metylotransferazy. Zamiast znakować fosforem-32, kofaktor jest sprzężony z biotyną, co jest korzystne, ponieważ nie jest radioaktywny. Ponieważ kofaktor jest specyficzny dla miejsca w swoim przyłączeniu, jest istotny dla genotypowania, wykrywania metylacji i dostarczania genów. Biotynilowane kwasy nukleinowe są wykrywane za pomocą fluorescencji ultrafioletowej. 
Kiedy bodźce środowiskowe aktywują kinazy histydynowe, "regulator odpowiedzi" ulega fosforylacji. To z kolei wiąże się z DNA, wpływając na transkrypcję, która może być badana przez EMSA. Na przykład wykazano, że regulator odpowiedzi w Desulfovibrio vulgaris wiąże się z genem będącym przedmiotem zainteresowania. EMSA wykorzystano do sprawdzenia, czy wiązanie miało miejsce. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_5">
Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat testu przesunięcia mobilności elektroforetycznej. Powinieneś teraz zrozumieć jego zasady działania, etapy procedury i główne parametry operacyjne. 
Dzięki za oglądanie! 
</div>

Test przesunięcia ruchliwości elektroforetycznej (EMSA)

The electrophoretic mobility shift assay (EMSA) is a biochemical procedure used to elucidate binding between proteins and nucleic acids. In this assay a ...

EMSA, test przesunięcia ruchliwości elektroforetycznej, znany również jako test przesunięcia żelu, jest wszechstronną i czułą procedurą biochemiczną. EMSA wyjaśnia wiązanie między białkami a kwasami nukleinowymi poprzez wykrycie przesunięcia prążków w elektroforezie żelowej. W tym filmie opisano zasady działania EMSA, przedstawiono ogólną procedurę i omówiono niektóre zastosowania. Replikacja, transkrypcja i naprawa DNA, a także przetwarzanie RNA to kluczowe procesy biochemiczne. Wszystkie obejmują wiązanie między białkami a kwasami nukleinowymi. Wiele poważnych chorób i zaburzeń wiąże się z modyfikacjami tego wiązania. EMSA to technika jakościowego określania, czy określone białko wiąże się z określonym kwasem nukleinowym. Najpierw kwas nukleinowy jest znakowany, zwykle radioaktywnym fosforem-32, w celu utworzenia sondy. Następnie białko testowe i sondę kwasu nukleinowego miesza się. Kiedy białko wiąże się z sondą kwasu nukleinowego, powstały kompleks ma większą masę i inną konformację niż sam kwas nukleinowy. Po związaniu kompleksy są analizowane za pomocą elektroforezy żelowej. W tej technice pole elektryczne zmusza makrocząsteczki do migracji przez matrycę żelową. Komponenty rozdzielają się na podstawie masy, ładunku i konformacji. Elektroforeza może oddzielić kompleksy białko-DNA od niezwiązanych sond. Ponieważ mają różne masy i konformacje, będą migrować przez żel w różnym tempie i oddzielać się. Separacja jest łatwa do wykrycia dzięki obecności radioaktywnego fosforu i dowodzi, że białko skutecznie wiąże się z danym kwasem nukleinowym. Aby zweryfikować identyfikację białka, "test supershift" wykorzystuje przeciwciało o znanym powinowactwie do białka. Ma to dodatkową zaletę w postaci dalszego przesuwania złożonego, zwiększania rozdzielczości. Teraz, gdy poznaliśmy zasady, zobaczmy to w laboratorium. Aby rozpocząć procedurę, białko musi zostać wyizolowane. Aby to zrobić, stosuje się techniki biologii molekularnej do ekspresji białka w komórkach, a następnie oczyszczania. Kwas nukleinowy jest amplifikowany i znakowany w celu utworzenia sondy. Znakowanie odbywa się poprzez inkubację przez 10 minut z dCTP zawierającym radioaktywny fosfor-32. Wymagany jest stół warsztatowy odporny na promieniowanie i sprzęt ochronny. Następnie przygotowuje się żel. Żel musi być niedenaturacyjny, aby zapobiec zmianie konformacji białka i potencjalnemu odłączeniu się od sondy podczas elektroforezy. Żele poliakrylamidowe mają pory o długości od 5 do 20 nm i są przydatne w przypadku krótkich sond o długości do 100 par zasad. Żele agarozowe mają rozmiary porów 70-700 nm i są przydatne w przypadku większych sond. Mając teraz przygotowaną sondę białka i kwasu nukleinowego, przystępujemy do wiązania. Przygotowuje się roztwór buforowy TRIS i dodaje białko oraz sondę. pH powinno być zbliżone do warunków fizjologicznych, a stężenie soli wystarczające, aby zapobiec tworzeniu się słabych wiązań białka z niedocelowymi kwasami nukleinowymi. Reakcja przebiega przez 20-30 minut w temperaturze 4 °C.Kolejnym krokiem jest elektroforeza. Stosuje się bufor o niskiej sile jonowej i pH podobnym do stosowanego w reakcji wiązania. Daje to "efekt klatki", który stabilizuje kompleksy, zwiększa mobilność i zmniejsza wytwarzanie ciepła. Po elektroforezie składniki żelu przenoszone są na bibułę filtracyjną. W ciemnym pomieszczeniu bibuła filtracyjna jest następnie naświetlana folią. Jeśli białko zwiąże się z sondą, w transferze będą widoczne dwa odrębne znakowane regiony. Jeden reprezentujący kompleks, a drugi reprezentujący sondę niezwiązaną. Rozdzielenie pokazuje, że białko pomyślnie związało się z kwasem nukleinowym. Teraz, gdy widzieliśmy już podstawową procedurę, przyjrzyjmy się niektórym aplikacjom. Chromatyna to ciasno upakowany kompleks DNA i białek znajdujących się w komórkach eukariotycznych. Enzymy przebudowujące chromatynę modyfikują strukturę, aby otworzyć DNA na transkrypcję. Ponieważ zmienia to ruchliwość kompleksu, EMSA może być wykorzystana do zbadania aktywności wiązania enzymu. Alternatywne podejście do znakowania wykorzystuje interakcję między DNA a enzymem metylotransferazy. Kofaktor może być zmodyfikowany tak, aby trwale wiązał się z DNA za pośrednictwem metylotransferazy. Zamiast znakować fosforem-32, kofaktor jest sprzężony z biotyną, co jest korzystne, ponieważ nie jest radioaktywny. Ponieważ kofaktor jest specyficzny dla miejsca w swoim przyłączeniu, jest istotny dla genotypowania, wykrywania metylacji i dostarczania genów. Biotynilowane kwasy nukleinowe są wykrywane za pomocą fluorescencji ultrafioletowej. Kiedy bodźce środowiskowe aktywują kinazy histydynowe, ?regulator odpowiedzi? jest fosforylowany. To z kolei wiąże się z DNA, wpływając na transkrypcję, która może być badana przez EMSA. Na przykład regulator odpowiedzi? Wykazano, że Desulfovibrio vulgaris wiąże się z genem będącym przedmiotem zainteresowania. EMSA wykorzystano do sprawdzenia, czy wiązanie miało miejsce. Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat testu przesunięcia mobilności elektroforetycznej. Powinieneś teraz zrozumieć jego zasady działania, etapy procedury i główne parametry operacyjne. Dzięki za oglądanie!

Education

JoVE Science Education

Chemistry

Chemia

Biochemistry

Biochemia

detecting protein-dna binding by emsa

Electrophoretic mobility shift assay, or EMSA, is a biochemical method used to detect binding between proteins and nucleic acids. It is also called a gel shift assay. The test compares how a labeled nucleic acid moves through a gel before and after it binds a protein.

EMSA is used to see whether a specific protein binds to a specific nucleic acid. First, the nucleic acid is labeled to make a probe. The transcript describes radioactive phosphorus-32 as a common label. The probe is then mixed with the test protein, and any binding changes the size and shape of the complex.

The bound and unbound molecules are then separated by gel electrophoresis. An electric field pulls macromolecules through a gel matrix. They separate by mass, charge, and conformation. Protein-DNA complexes move differently from free probe, so the shifted band shows that binding occurred. A supershift assay can also confirm the protein’s identity. In that step, an antibody with known affinity binds the protein and shifts the complex even further.

The lab procedure begins by isolating the protein. Molecular biology methods are used to express the protein in cells and then purify it. The nucleic acid is amplified and labeled to form the probe. Because phosphorus-32 is radioactive, a radiation-safe workbench and protective equipment are required during labeling.

The gel must be non-denaturing so the protein does not change conformation or fall off the probe during electrophoresis. Polyacrylamide gels have pore sizes of about 5 to 20 nm and are used for short probes up to 100 base pairs long. Agarose gels have larger pores, about 70 to 700 nm, and are used for larger probes. After the protein and probe are ready, they are mixed in TRIS buffer for binding.

The binding reaction uses a pH close to physiological conditions. The salt concentration must be high enough to reduce weak, non-target binding. The reaction runs for 20 to 30 min at 4 °C. Electrophoresis is then done in a buffer with low ionic strength and a similar pH. This creates a caging effect that helps stabilize complexes, increases mobility, and reduces heat generation.

After the gel runs, the components are transferred onto filter paper. The paper is exposed to film in a dark room. If binding occurred, two labeled regions appear: one for the protein-nucleic acid complex and one for the unbound probe. That separation shows the protein successfully bound the nucleic acid.

EMSA is useful in several research areas. Chromatin-remodeling enzymes can be studied because they change chromatin structure and affect DNA mobility. A modified EMSA can use biotinylated nucleic acids instead of radioactive labels. This approach is site-specific and useful for genotyping, methylation detection, and gene delivery. It is also detected through ultraviolet fluorescence.

The assay can also help study bacterial response regulators. When environmental stimuli activate histidine kinases, a response regulator becomes phosphorylated and binds DNA to affect transcription. The transcript gives an example from Desulfovibrio vulgaris, where EMSA was used to confirm binding to a gene of interest. EMSA therefore provides a sensitive way to study protein-nucleic acid interactions and their role in DNA replication, transcription, repair, and RNA processing.

Detecting Protein-DNA Binding by EMSA

dialysis: diffusion based separation

Dialysis for Buffer Exchange in Biochemistry

Dialysis is a common biochemistry technique for buffer exchange and desalting. It separates molecules by diffusion through a semipermeable membrane, which lets small molecules pass while holding larger biomolecules inside the sample. The membrane is the key part of the setup. Its pores create a molecular weight cutoff, so a membrane such as a 10 kDa membrane usually keeps molecules larger than 10 kilodaltons inside. This cutoff is not exact, because membranes have a range of pore sizes.

enzyme assays and kinetics

Measuring Enzyme Reaction Rates

Enzyme reaction rates can be measured with assays that track how substrate or product levels change over time. Enzymes are proteins, or sometimes RNAs, that speed up chemical reactions by lowering the activation energy needed to start them. They act on a specific substrate and help form a product that supports life processes. Enzymatic reactions are often described in three steps. First, the substrate binds to the enzyme active site and forms an enzyme-substrate complex. That complex can fall...

maldi-tof mass spectrometry

How MALDI-TOF Reads Biomolecules

MALDI-TOF mass spectrometry reads biomolecules by using a laser, a matrix, and a time-of-flight analyzer. MALDI, or matrix-assisted laser desorption ionization, helps fragile molecules keep their structure while they are moved into the mass analyzer. The analyzer then separates compounds based on size and charge. In MALDI, the sample is mixed into a matrix, usually an organic compound with aromatic and conjugated double bonds. A laser pulse strikes the spot, and the matrix absorbs most of the...

tandem mass spectrometry

Tandem Mass Spectrometry for Biomolecule Analysis

Tandem mass spectrometry is used to isolate a biomolecule and break it into smaller pieces so its makeup can be studied. Because biomolecules often have large, complex structures, it can be hard to identify their molecular composition and sequence from a single measurement. By linking mass spectrometers in series, the technique first selects one ion and then analyzes the fragments it produces. The process starts with an ion source that converts the sample into ions. A mass analyzer then...

protein crystallization

Protein Crystals for Structure Analysis

Protein crystals help scientists study protein structure and function. A crystal is a solid lattice made from purified protein molecules. These crystals are useful in structural biology because they reveal details that methods like mass spectrometry and SDS-PAGE cannot show on their own. Protein crystallization is paired with recombinant protein expression and x-ray diffraction to support this work. The process starts with a large amount of very pure protein. Researchers often make that...

chromatography-based biomolecule purification methods

chromatography-based-biomolecule-purification-methods

Protein Purification with SEC and IMAC

Protein purification with size-exclusion chromatography and affinity chromatography helps isolate biomolecules from complex mixtures. These methods are common in biochemistry because purified samples are needed before a biomolecule’s properties and activity can be studied. The video focuses on the principles behind size-exclusion chromatography, affinity chromatography, and immobilized metal affinity chromatography, or IMAC. Size-exclusion chromatography, or SEC, separates molecules by size. A...

two-dimensional gel electrophoresis

Protein Mapping with 2D Gel Electrophoresis

Protein mapping with 2D gel electrophoresis separates complex protein mixtures across two steps. The method combines isoelectric focusing, or IEF, with sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, or SDS-PAGE. Together, these methods can resolve thousands of biomolecules from a single sample by their isoelectric point and molecular weight. The first dimension is IEF. Each protein has an isoelectric point, or pI, which is the pH where its net charge is zero. Proteins are loaded...

metabolic labeling

Tracking Cell Chemistry with Metabolic Labels

Metabolic labeling tracks cell chemistry by using chemical analogs that cells take up and build into biomolecules. These labels help scientists follow biochemical changes and modifications inside cells. The labeled products can then be studied with tools such as SDS-PAGE and NMR to learn more about metabolic pathways. Several labeling strategies are shown here. Isotopic labeling uses analogs that match the natural molecule but contain uncommon isotopes, such as carbon-13 and nitrogen-15 in an...

electrophoretic mobility shift assay (emsa)

Electrophoretic mobility shift assay, or EMSA, is a biochemical method used to detect binding between proteins and nucleic acids. It is also called a gel shift assay. The test compares how a labeled nucleic acid moves through a gel before and after it binds a protein. EMSA is used to see whether a specific protein binds to a specific nucleic acid. First, the nucleic acid is labeled to make a probe. The transcript describes radioactive phosphorus-32 as a common label. The probe is then mixed...

photometric protein determination

Measuring Protein Concentration with Absorbance

Measuring protein concentration with absorbance is a key step in many biochemical assays. Photometric methods use the fact that samples with more light-absorbing material transmit less light. Because concentration and absorption are directly related, this makes it possible to measure an unknown sample. The core idea comes from the Beer-Lambert Law. This law states that the concentration of a light-absorbing species is proportional to its absorbance. The video also introduces the Bradford assay...

density gradient ultracentrifugation

Sucrose Gradient Separation in an Ultracentrifuge

Sucrose gradient separation in an ultracentrifuge is a lab method for isolating cell parts and biomolecules. It uses differences in density to make particles sink or rise in a liquid. A high-speed ultracentrifuge speeds up this process so components can be separated without destroying them. The basic idea starts with a suspension, which is particles mixed in a liquid solvent. Particles that are denser than the solvent sediment, while less dense particles float. A rotor inside the...

co-immunoprecipitation and pull-down assays

co-immunoprecipitation-and-pull-down-assays

Protein Interaction Capture Methods in Cells

Co-immunoprecipitation and pull-down assays are laboratory methods used to capture stable protein-protein interactions. Protein-protein interactions help control many biological functions, but many of them have not yet been identified. These assays are related to immunoprecipitation, which isolates a target protein from a mixed sample using an antibody. In co-immunoprecipitation, or CoIP, an antibody binds the target protein, and that protein is already attached to another protein that the...

reconstitution of membrane proteins

Membrane Proteins in Liposome Models

Membrane proteins can be moved into liposome models so their function can be studied outside a cell. Reconstitution means restoring an isolated biomolecule to a working form. For membrane proteins, that usually means placing a purified protein into an artificial lipid membrane. Cell membranes are made mainly of phospholipids and membrane proteins. The phospholipids form a bilayer with hydrophilic phosphate heads facing water and hydrophobic fatty acid tails facing inward. Some membrane...

f&#246;rster resonance energy transfer (fret)

FRET as a Molecular Ruler in Cells

Föster resonance energy transfer, or FRET, is a way to study close-range biochemical interactions using light-emitting molecules. A donor fluorophore can pass energy to an acceptor fluorophore when their emission and absorption spectra overlap. This transfer happens only when the pair is very close together, usually within 10 nm. Because FRET depends on distance, it is often called a molecular or spectroscopic ruler. The strength of the signal is measured as FRET efficiency, which describes...

surface plasmon resonance (spr)

SPR Biosensors for Tracking Binding Kinetics

Surface plasmon resonance, or SPR, is a way to track biomolecular binding on a label-free biosensor. It is used to measure molecular affinity, kinetics, specificity, and concentration. The method works with a thin metal layer on a prism, where changes in reflected light reveal interactions in real time. SPR sensors use a thin layer of a noble metal on the face of a prism. Light is reflected from the prism-metal interface into a photodetector. At one specific angle, called the surface plasmon...

biochemistry

This collection presents commonly used purification methods, such as affinity chromatography, as well as analytical methods, like MALDI-TOF. In addition, the videos showcase methods for assessing biomolecule interaction and function, such as co-immunoprecipitation and metabolic labeling.

Learn how EMSA detects protein-DNA binding with labeled probes, gel electrophoresis, and band shifts. See the steps and common applications.

Detecting Protein-DNA Binding by EMSA | JoVE K12

matter-and-energy-in-organisms-and-ecosystems

Matter and Energy in Organisms and Ecosystems

HS-LS1-6.

Inheritance and Variation of Traits

HS-LS3-1.

Earth and Space Sciences

Human Sustainability

HS-ESS3-3.

Overview

Principles of EMSA

Protein and Gel Preparation

Binding, Electrophoresis, and Detection

Applications

Summary

Characteristics of Life

Biology is a natural science that studies life and living organisms, including their structure, function, development, interactions, evolution, ...

https://cloudfront.jove.com/files/media/science-education/science-education-thumbs/10647.jpg

Cell Structure

Background
Cells represent the most basic biological units of all organisms, whether it be simple, single-celled organisms like bacteria, or large, ...

Visualizing Onion and Cheek Cells
ExpandImmediately before the experiment, wash and peel onion bulbs for the class.
Remove the entire brown outer skin and ...

Visualizing Onion and Human Cells
ExpandIn this experiment you will prepare different types of cells from a plant and animal, onion and human ...

What are Cells?

Cell Diversity

The concept of a cell started with microscopic observations of dead cork tissue by Robert Hooke in 1665. Hooke coined the term &#34;cell&#34; based on the ...

Cytoplasm

The cytoplasm consists of organelles and a framework of protein scaffolds called the cytoskeleton suspended in an aqueous solution, the cytosol. The ...

The Nucleus

The nucleus is a membrane-bound organelle that acts as a control center in a eukaryotic cell. It contains chromosomal DNA, which controls gene expression ...

The Central Dogma

The DNA Helix

Nucleic Acids

DNA as a Genetic Template

Structure of a Gene

A gene is the fundamental unit of heredity. Every individual has two copies of each gene, one inherited from each parent. Although most people contain the ...

Chromosome Structure

Base-pairing and DNA Repair

What is Gene Expression?

A gene is a stretch of DNA that serves as the blueprint for functional RNAs and proteins. Since DNA is comprised&#160; of nucleotides and proteins are ...

RNA Structure

The basic structure of RNA consists of a string of ribonucleotides attached by phosphodiester bonds. Although most RNA is single-stranded, it can form ...

Types of RNA

Three main types of RNA are involved in protein synthesis: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). These RNAs perform diverse ...

Transcription

Transcription is the synthesis of RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene sequence. ...

Translation

Translation is the process of synthesizing proteins from the genetic information carried by messenger RNA (mRNA). Following transcription, it constitutes ...

Ribosomes

Ribosomes translate genetic information encoded by messenger RNA (mRNA) into proteins. Both prokaryotic and eukaryotic cells have ribosomes. Cells that ...

Protein and Protein Structures

Proteins: From Genes to Degradation

From DNA to Protein

The flow of genetic information in cells from DNA to mRNA to protein is described by the central dogma, which states that genes specify the sequence of ...

Protein Folding

Proteins are chains of amino acids linked together by peptide bonds. Upon synthesis, a protein folds into a three-dimensional conformation, critical to ...

An Overview of Gene Expression

Gene expression is the complex process where a cell uses its genetic information to make functional products. This process is regulated at multiple ...

an-introduction-to-caenorhabditis-elegans

An Introduction to Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is a microscopic, soil-dwelling roundworm that has been powerfully used as a model organism since the early 1970&rsquo;s.  It was ...

An Overview of Genetic Analysis

An organism&#8217;s physical traits, or phenotype, are a product of its genotype, which is the combination of alleles (gene variants) inherited from its ...

An Introduction to Cell Death

Necrosis, apoptosis, and autophagic cell death are all manners in which cells can die, and these mechanisms can be induced by different stimuli, such as ...

An Overview of Genetic Engineering

Genetic engineering &#8211; the process of purposefully altering an organism&#8217;s DNA &#8211; has been used to create powerful research tools and model ...

An Introduction to Cell Division

Cell division is the process by which a parent cell divides and gives rise to two or more daughter cells. It is a means of reproduction for single-cell ...

An Overview of Genetics and Disease

Many human diseases are associated with mutations or variations in genetic sequences. Some of these genetic variants are heritable, passed down from ...

an-introduction-to-cellular-and-molecular-neuroscience

An Introduction to Cellular and Molecular Neuroscience

Cellular and molecular neuroscience is one of the newest and fastest growing subdisciplines in neuroscience. By investigating the influences of genes, ...

Annexin V and Propidium Iodide Labeling

Staining with annexin V and propidium iodide (PI) provides researchers with a way to identify different types of cell death&#8212;either necrosis or ...

an-introduction-to-developmental-genetics

An Introduction to Developmental Genetics

Development is the complex process through which a single-celled embryo transforms into a multicellular organism. Developmental processes are guided by ...

Bacterial Transformation: Electroporation

The term &#x201C;transformation&#x201D; refers cellular ingestion of foreign DNA.  In nature, transformation can occur in certain types of bacteria.  In ...

an-introduction-to-molecular-developmental-biology

An Introduction to Molecular Developmental Biology

Molecular signals play a major role in the complex processes occurring during embryonic development. These signals regulate activities such as cell ...

bacterial-transformation-the-heat-shock-method

Bacterial Transformation: The Heat Shock Method

Transformation is the process that occurs when a cell ingests foreign DNA from its surroundings. Transformation can occur in nature in certain types of ...

an-introduction-to-saccharomyces-cerevisiae

An Introduction to Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae (commonly known as baker&rsquo;s yeast) is a single-celled eukaryote that is frequently used in scientific research.  S. ...

Cell Cycle Analysis

Cell cycle refers to the set of events through which a cell grows, replicates its genome, and ultimately divides into two daughter cells through the ...

An Introduction to Transfection

Transfection is the process of inserting genetic material, such as DNA and double stranded RNA, into mammalian cells. The insertion of DNA into a cell ...

Chromatin Immunoprecipitation

Histones are proteins that help organize DNA in eukaryotic nuclei by serving as &#8220;scaffolds&#8221; around which DNA can be wrapped, forming a complex ...

An Overview of Epigenetics

Since the early days of genetics research, scientists have noted certain heritable phenotypic differences that are not due to differences in the ...

community-dna-extraction-from-bacterial-colonies

Community DNA Extraction from Bacterial Colonies

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - The University of Arizona
Demonstrating Author: Luisa Ikner
Traditional methods of analysis ...

Cytogenetics

Cytogenetics is the field of study devoted to chromosomes, and involves the direct observation of a cell&#8217;s chromosomal number and structure, ...

embryonic-stem-cell-culture-and-differentiation

Embryonic Stem Cell Culture and Differentiation

Culturing embryonic stem (ES) cells requires conditions that maintain these cells in an undifferentiated state to preserve their capacity for self-renewal ...

DNA Gel Electrophoresis

DNA gel electrophoresis is a technique used for the detection and separation of DNA molecules. An electric field is applied to a gel matrix comprised of ...

Enzyme Assays and Kinetics

Enzyme kinetics describes the catalytic effects of enzymes, which are biomolecules that facilitate chemical reactions necessary for living organisms. ...

DNA Ligation Reactions

In molecular biology, ligation refers to the joining of two DNA fragments through the formation of a phosphodiester bond.  An enzyme known as a ligase ...

explant-culture-for-developmental-studies

Explant Culture for Developmental Studies

Explant culture is a technique in which living cells or tissues are removed from an embryo for continued development outside of the organism. This ex vivo ...

DNA Methylation Analysis

Methylation at CpG dinucleotides is a chemical modification of DNA hypothesized to play important roles in regulating gene expression. In particular, the ...

Expression Profiling with Microarrays

Microarrays are important tools for profiling gene expression, and are based on complementary binding between probes that are attached to glass chips and ...

Density Gradient Ultracentrifugation

Density gradient ultracentrifugation is a common technique used to isolate and purify biomolecules and cell structures. This technique exploits the fact ...

F&#246;rster Resonance Energy Transfer (FRET)

F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) is a phenomenon used to investigate close-range biochemical interactions. In FRET, a donor photoluminescent ...

detecting-environmental-microorganisms-with-polymerase-chain-reaction

Detecting Environmental Microorganisms with the Polymerase Chain Reaction and Gel Electrophoresis

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - Arizona University
Demonstrating Author: Bradley Schmitz
Polymerase chain reaction (PCR) is ...

Gel Purification

Gel purification is used to recover DNA fragments after electrophoretic separation. DNA recovery from an agarose gel includes three basic steps: binding, ...

Detecting Reactive Oxygen Species

Reactive oxygen species are chemically active, oxygen-derived molecules capable of oxidizing other molecules. Because of their reactive nature, there are ...

Construct an explanation based on evidence for how the structure of DNA determines the structure of proteins which carry out the essential functions of life through systems of specialized cells.

Detecting Protein-DNA Binding by EMSA

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards