Tutaj prezentujemy metodę ekspresji acetylowanych białek histonowych za pomocą ekspansji kodu genetycznego i składania odtworzonych nukleosomów in vitro.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy metodę ekspresji acetylowanych białek histonowych za pomocą ekspansji kodu genetycznego i składania odtworzonych nukleosomów in vitro.
Acetylowane białka histonowe mogą być łatwo wyrażane w Escherichia coli, kodując zmutowaną, specyficzną dla N ε-acetylo-lizyny (AcK) syntetazę tRNA (MmAcKRS1) i jej pokrewne tRNA (tRNAPyl) do łączenia odtworzonych mononukleosomów z specyficznymi dla miejsca acetylowanymi histonami. MmAcKRS1 itRNA Pyl dostarczają AcK do bursztynowego miejsca mutacji w wybranym mRNA podczas translacji w Escherichia coli. Technika ta była szeroko stosowana do włączania AcK w miejscach lizyny H3. Syntetaza pirolizylo-tRNA (PylRS) może być również łatwo ewoluowana w celu włączenia innych niekanonicznych aminokwasów (ncAA) w celu modyfikacji lub funkcjonalizacji białek specyficznych dla miejsca. Tutaj szczegółowo opisujemy metodę włączania AcK przy użyciu systemu MmAcKRS1 do histonu H3 i integracji acetylowanych białek H3 z odtworzonymi mononukleosomami. Acetylowane odtworzone mononukleosomy mogą być stosowane w testach biochemicznych i wiążących, określaniu struktury i nie tylko. Otrzymywanie zmodyfikowanych mononukleosomów ma kluczowe znaczenie dla projektowania eksperymentów związanych z odkrywaniem nowych oddziaływań i zrozumieniem epigenetyki.
WykorzystaliśmyPylRS i tRNA Pyl do syntezy i montażu odtworzonych mononukleosomów z acetylowanymi histonami specyficznymi dla danego miejsca. PylRS okazał się nieoceniony jako narzędzie do rozszerzania kodu genetycznego do produkcji białek z modyfikacjami potranslacyjnymi (PTM) i został genetycznie wyewoluowany w celu włączenia około 200 różnych ncAA. PylRS zawiera bursztynowy kodon stop, usuwając konkurencję z innymi aminokwasami podczas translacji. PylRS został po raz pierwszy odkryty w archeonach metanogennych i od tego czasu jest wykorzystywany w biologii chemicznej do włączania nowych reaktywnych grup chemicznych do białek1,2.
MmAcKRS1 powstał z Methanosarcina mazei PylRS i jest często używany w naszym laboratorium do syntezy acetylowanych białek3,4,5,6. MmAcKRS1 dostarcza AcK do bursztynowego miejsca mutacji w wybranym mRNA podczas translacji w Escherichia coli. Technika ta była wcześniej stosowana do włączania AcK w miejscach lizyny histonu H3 K4, K9, K14, K18, K23, K27, K36, K56, K64 i K79 w celu zbadania aktywności sirtuiny 1, 2, 6 i 7 na acetylowanych mononukleosomach sup<="xref">4,5,6. Tutaj szczegółowo opisujemy tę metodę ekspresji acetylowanych histonów i odtwarzania acetylowanych nukleosomów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Budowa plazmidu
2. Ekspresja acetylowanego białka histonowego
3. Ekspresja białka histonowego typu dzikiego
4. Przygotowanie DNA 601
UWAGA: Poprzednio zaprojektowana zoptymalizowana sekwencja DNA do kierowania pozycjonowaniem nukleosomów jest składana z oktamerów histonowych, aby wytworzyć mononukleosom z wysoką wydajnością. Ta sekwencja jest określana jako DNA 601 lub sekwencja Widoma. Sekwencja ta stała się standardową sekwencją DNA do badań in vitro nukleosomów od testów przebudowy chromatyny do pomiarów pojedynczych cząsteczek10.
5. Montaż oktamera histonu
6. Montaż nukleosomów
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dimery, tetramery i oktamery można ocenić, przeprowadzając elektroforezę na żelu SDS PAGE 12% (Rysunek 1 oraz Rysunek 2). Tutaj widać, że niektóre acetylowane tetramery mają niższą wydajność niż inne (Rysunek 1). W rzeczywistości, im bliżej regionu rdzeniowego, tym niższa obserwowana wydajność. Najprawdopodobniej wynika to z faktu, że acetylacja utrudnia składanie tetrameru w miarę zbliżania się do r...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Niezbędne jest przestrzeganie tego protokołu w każdym szczególe podczas eksperymentu. Nukleosomy nie są zbyt stabilne i wiele prób i błędów włożono w określenie tego protokołu. Kluczowe jest usuwanie osadów na każdym etapie (lub zawsze, gdy jest obserwowane), ponieważ cząstki stałe mogą łatwo zakłócać procesy montażu. Próbki histonów należy zawsze przechowywać na lodzie. Jeśli nukleosomy są przechowywane w temperaturze 4 °C zbyt długo, mogą ulec spontanicznemu rozkładowi. Pamiętaj, aby sprawdzić wszystkie próbki za pomoc...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Żaden z autorów nie ma sprzecznych interesów finansowych, które mógłby zadeklarować.
Chcielibyśmy podziękować Dr. Wesleyowi Wangowi za stworzenie podstaw dla tego protokołu i jego cenne wsparcie. Ta praca była częściowo wspierana przez National Institutes of Health (Granty R01GM127575 i R01GM121584) oraz Welch Foundation (Grant A-1715).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,5 M TE Bufor | NA | NA 0,5 M NaCl, 20 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7,8 | |
| 1 M TE Bufor | NA | NA 1 M NaCl, 20 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7,8 | |
| 100x TE | |||
| 2 M TE Bufor | NA | NA | 2 M NaCl, 20 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7,8 |
| 20 mM TE Bufor | NA | NA 20 mM NaCl, 20 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7,8 | |
| 6 M GuHCl | 6M chlorek guanidyny, 20 mM Tris, 500 mM NaCl, pH 8,0 | ||
| Bufor do płukania kolumny | NA NA NA | 6 M mocznik, 500 mM NaCl, 20 mM Tris, 20 mM imidazol pH 7,8 | |
| Bufor elucyjny | NA | NA | |
| Pompa do transportu chemikaliów o zmiennym przepływie | Fischer Scientific | 15-077-67 | |
| Proteaza | |||
| Bufor do lizy histonów | NA | NA 60 | mM Tris, 100 mM NaCl, 0,5% Triton-X100 (v/v), 1 mM PMSF pH 8,0 |
| Ni-NTA Żywica | 6 M mocznik, 500 mM NaCl, 20 mM Tris, 250 mM imidazol, pH 7,8 | ||
| PCR Zestaw do czyszczenia | Epokowe godziny życia | 2360050 | |
| Bufor do przemywania peletów | NA | NA 60 | mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8,0 |
| petDUET-His-SUMO-TEV-H4 | |||
| petDUET-His-TEV-H2A | |||
| petDUET-His-TEV-H2B | |||
| petDUET-His-TEV-H3 | |||
| pEVOL-AckRS | Addgene | 137976 | |
| pGEM-3z/601 | Addgene | 26656 | |
| Bufor magazynujący | NA | NA 20 | mM NaCl, 20 mM Tris, 20 mM NaCl, 1 mM EDTA, 20% glicerolu, pH 7,8 |
| Termocykler |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.