Artykuł metodologiczny

Technika spektroskopii dichroizmu kołowego do badania interakcji DNA-białko

2.4K wyświetleń

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

Źródło: Arya, V., et al. Spektroskopia CD do badania interakcji DNA-białko. J. Vis. Exp. (2022).

Ten film demonstruje technikę spektroskopii dichroizmu kołowego (CD) do badania zmian konformacyjnych zachodzących w DNA w obecności białka remodelującego chromatynę zależnego od ATP. Zmiany w widmach CD mierzone w obecności i braku hydrolizy ATP wskazują na znaczenie ATP w zdolności przebudowywacza do indukowania zmian konformacyjnych w związanym DNA.

Protokół

1. Stężenie robocze składników reakcji

  1. Przygotować stężenia robocze do CD na świeżo i przechowywać je w temperaturze 4 °C przed rozpoczęciem reakcji.
    nuta: Dla opisanych w pracy reakcji CD stężenia robocze składników są następujące: Bufor fosforanu sodu (pH 7,0) 1 mM, ATP 2 mM, DNA 500 nM, Białko 1 μM, MgCl2 10 mM, EDTA 50 mM, ADAADiN 5 μM.

2. Wybór i przygotowanie kuwet CD

  1. Zbieraj widma CD w przezroczystych kuwetach kwarcowych. Używaj kuwet prostokątnych lub cylindrycznych.
    nuta: Do wszystkich reakcji opisanych w pracy użyto kuwety kwarcowej CD (objętość nominalna 0,4 ml, długość drogi 1 mm).
  2. Użyj roztworu do czyszczenia kuwety, aby wyczyścić kuwetę. Dodać 1% roztwór do czyszczenia kuwety w wodzie, aby uzyskać 400 μl roztworu, wlać go do kuwety i inkubować w temperaturze 37 °C przez 1 godzinę.
  3. Umyj kuwetę kilkakrotnie wodą, aby ją wyczyścić. Wykonaj skan wody lub bufora w kuwecie, aby sprawdzić, czy jest czysta.
    nuta: Woda lub bufor muszą dawać odczyt w zakresie od 0 do 1 mdeg.

3. Przygotowanie białek i oligonukleotydów DNA

  1. Utrzymuj objętość białka poniżej 50 μl w reakcji, aby zminimalizować ilości składników buforowych, które czasami powodują powstawanie niejednoznacznych pików. Utrzymuj białko na lodzie przez cały czas trwania eksperymentu, aby uniknąć degradacji.
  2. Używaj oligonukleotydów DNA oczyszczonych przez PAGE w reakcjach.
    nuta: W opisanych tu reakcjach DNA wykorzystano zarówno w formie natywnej, jak i chłodzonej termicznie (szybko chłodzonej (FC) i wolno chłodzonej (SC)). Szybkie chłodzenie sprzyja wiązaniom wewnątrzcząsteczkowym w DNA, dając więcej struktur drugorzędowych. W przeciwieństwie do tego, powolne chłodzenie sprzyja wiązaniom międzycząsteczkowym w DNA, co skutkuje mniejszą liczbą struktur drugorzędowych.
  3. W celu szybkiego schłodzenia należy podgrzać DNA w temperaturze 94 °C przez 3 minuty na bloku grzewczym i natychmiast schłodzić je na lodzie. W przypadku powolnego chłodzenia należy ogrzewać DNA w temperaturze 94 °C przez 3 minuty i pozostawić do ostygnięcia do temperatury pokojowej z szybkością 1 °C na minutę.

4. Ustawianie eksperymentów kontrolnych do rejestrowania widm linii bazowej

  1. Utrzymuj objętość reakcji na poziomie 300 μl we wszystkich reakcjach. Ustaw łącznie 5 reakcji wyjściowych w probówkach wirówkowych o pojemności 1,5 ml, jedna po drugiej, w następujący sposób: i) Bufor + Woda; ii) Bufor + MgCl2 + ATP + Woda; iii) Bufor + MgCl2 + ATP + Białko + Woda; iv) iii + EDTA lub ADAADiN; v) Bufor + Białko + Woda.

5. Konfiguracja eksperymentów do nagrywania widm płyt CD

  1. Ustaw w sumie 5 reakcji, jedna po drugiej, w probówkach wirówkowych o pojemności 1,5 ml w następujący sposób: i) Bufor + DNA + Woda; ii) Bufor + DNA + MgCl2 + ATP + Woda; iii) Bufor + DNA + MgCl2 + ATP + Białko + Woda; iv) iii + EDTA lub ADAADiN; v) Bufor + DNA + Białko + Woda.

6. Skanowanie nagrań

  1. Włącz gaz i włącz spektrometr CD.
  2. Włączyć lampę po 10-15 minutach. Włączyć łaźnię wodną i ustawić temperaturę oprawki na 37 °C.
  3. Otwórz oprogramowanie CD spectrum.
    1. Ustaw temperaturę na 37 °C.
    2. Ustaw zakres długości fali na 180 - 300 nm.
    3. Ustaw czas na punkt na 0,5 s.
    4. Ustaw numer skanowania na 5.
    5. Kliknij Pro-Data Viewer, utwórz nowy plik i zmień jego nazwę, podając szczegółowe informacje o eksperymencie i dacie.
  4. Utrzymuj wszystkie składniki reakcyjne na lodzie, aby uniknąć degradacji. Przygotować linie podstawowe i reakcje, jedna po drugiej, w probówkach wirówkowych i wymieszać je przez pipetowanie. Ostrożnie przenieś mieszaninę reakcyjną do kuwety, upewniając się, że nie ma pęcherzyków powietrza.
  5. W przypadku przeprowadzania eksperymentu w czasie, należy inkubować reakcje w temperaturze 37 °C przez wymagany czas i wykonać skanowanie. Dodaj EDTA do buforu zawierającego DNA, ATP, Mg+2 i białko, aby zatrzymać hydrolizę ATP.
  6. Zwiększ stężenie EDTA i czas jego inkubacji, aby całkowicie zahamować aktywność ATPazy.
  7. Odejmij linie podstawowe od odpowiednich reakcji w oprogramowaniu (np. odejmij reakcję 1 od linii podstawowej 1). Wygładź dane w oprogramowaniu widma CD lub w oprogramowaniu do tworzenia wykresów danych. Wykreśl dane w oprogramowaniu do drukowania danych.
    nuta: Odjęcie linii podstawowych od odpowiednich reakcji da widma netto CD tylko DNA.

7. Analiza i interpretacja danych

  1. Użyj wzoru podanego przez równanie (1), aby przeliczyć wartości uzyskane w milistopniach na średnią eliptyczność pozostałości.
    figure-protocol-1
    Tutaj S to sygnał CD w milistopniach, c to stężenie DNA w mg / ml, mRw to średnia masa pozostałości, a l to długość drogi w cm.
  2. Narysuj wykres w odniesieniu do długości fali i średniej eliptyczności pozostałości za pomocą oprogramowania do wykreślania danych i przeanalizuj piki.
  3. Aby wykreślić wykres, wybierz średnią eliptyczność pozostałości na osi Y i długość fali na osi X i wykreśl wykres prostoliniowy.
    nuta: Ten wykres dostarczy charakterystycznych pików różnych form DNA. Formy DNA odpowiadające pikom można zidentyfikować na podstawie istniejącej literatury.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Sól disodowa adenozyno5′-trifosforanu (hydratSigmaaldrichA2383
Płyta CD Kuweta kwarcowaSTARNA21-Q-1
Spektrometr CD Chirascan V100Fotofizyka stosowanaNiedostępne
EDTA Sól disodowa dwuwodnaSpółka SRLNumer katalogowy: 43272
Roztwór czyszczący Hellmanex IIIHellma (Piekielna)9-307-011-4-507
Chlorek magnezu sześciowodnyFisher naukowyZobacz materiał M33-500
Fosforan sodu dwuzasadowy bezwodnyFisher naukowyZobacz materiał S374-500
Sodu fosforan jednozasadowy jednowodnyFisher naukowyS369-500
Czytnik mikropłytek Synergy HTBioTekNiedostępne
Baza TrisFisher naukowyZobacz materiał BP152-500
) (wersja angielska)

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

ATP zale ny remodeler chromatynykonformacja p tli z ody kanaliza widm CDkuwety kwarcoweodejmowanie linii bazowejzakres d ugo ci fal 180 300 nmkompleks jon w magnezuchelatowanie EDTA

Powiązane artykuły