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A técnica de espectroscopia de dicroísmo circular para estudar as interações DNA-proteína

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8 de julho de 2025

Neste artigo

Resumo

Fonte: Arya, V., et al. Espectroscopia de CD para estudar as interações DNA-proteína. J. Vis. Exp. (2022).

Este vídeo demonstra a técnica de espectroscopia de dicroísmo circular (CD) para estudar as alterações conformacionais que ocorrem no DNA na presença de proteína de remodelação da cromatina dependente de ATP. As mudanças nos espectros de CD medidas na presença e ausência de hidrólise de ATP indicam a importância do ATP na capacidade do remodelador de induzir mudanças conformacionais no DNA ligado.

Protocolo

1. Concentração de trabalho dos componentes da reação

  1. Preparar as concentrações de trabalho dos tampões para CD e mantê-las a 4 °C antes de estabelecer as reacções.
    nota: Para as reações de CD descritas neste artigo, as concentrações de trabalho dos componentes são as seguintes: Tampão fosfato de sódio (pH 7,0) 1 mM, ATP 2 mM, DNA 500 nM, Proteína 1 μM, MgCl2 10 mM, EDTA 50 mM, ADAADiN 5 μM.

2. Escolha e preparação de cubetas de CD

  1. Colete espectros de CD em cubetas de quartzo de alta transparência. Use cubetas retangulares ou cilíndricas.
    nota: Uma cubeta de quartzo CD (volume nominal de 0,4 mL, comprimento do trajeto de 1 mm) foi usada para todas as reações descritas neste trabalho.
  2. Use uma solução de limpeza de cuvete para limpar a cubeta. Adicione a solução de limpeza de cubeta a 1% em água para fazer 400 μL da solução, despeje na cubeta e incube a 37 ° C por 1 h.
  3. Lave a cubeta com água várias vezes para limpá-la. Faça uma varredura da água ou tampão na cubeta para verificar se está limpa.
    nota: A água ou tampão deve fornecer uma leitura na faixa de 0 a 1 mdeg.

3. Preparação de proteínas e oligonucleotídeos de DNA

  1. Mantenha o volume da proteína abaixo de 50 μL na reação para minimizar as quantidades dos componentes tampão que às vezes causam a formação de picos ambíguos. Mantenha a proteína no gelo durante todo o experimento para evitar qualquer degradação.
  2. Utilizar oligonucleotídeos de DNA purificados por PAGE nas reações.
    nota: Nas reações aqui descritas, o DNA foi usado tanto na forma nativa quanto na forma resfriada a quente (resfriamento rápido (FC) e resfriamento lento (SC)). O resfriamento rápido promove a ligação intramolecular no DNA, produzindo mais estruturas secundárias. Em contraste, o resfriamento lento promove a ligação intermolecular no DNA, resultando em menos estruturas secundárias.
  3. Para um resfriamento rápido, aqueça o DNA a 94 °C por 3 min no bloco de aquecimento e resfrie-o imediatamente no gelo. Para arrefecimento lento, aquecer o ADN a 94 °C durante 3 min e deixá-lo arrefecer até à temperatura ambiente a uma taxa de 1 °C por minuto.

4. Configurando experimentos de controle para registrar os espectros da linha de base

  1. Mantenha o volume de reação em 300 μL em todas as reações. Configure um total de 5 reações basais em tubos de centrífuga de 1,5 mL, uma a uma, da seguinte forma: i) Tampão + Água; ii) Tampão + MgCl2 + ATP + Água; iii) Tampão + MgCl2 + ATP + Proteína + Água; iv) iii + EDTA ou ADAADiN; v) Tampão + Proteína + Água.

5. Configurando os experimentos para gravar espectros de CD

  1. Configure um total de 5 reações, uma a uma, em tubos de centrífuga de 1,5 mL da seguinte forma: i) Tampão + DNA + Água; ii) Tampão + DNA + MgCl2 + ATP + Água; iii) Tampão + DNA + MgCl2 + ATP + Proteína + Água; iv) iii + EDTA ou ADAADiN; v) Tampão + DNA + Proteína + Água.

6. Gravação de digitalização

  1. Ligue o gás e ligue o espectrômetro de CD.
  2. Ligue a lâmpada após 10-15 min. Ligue o banho-maria e ajuste a temperatura do suporte para 37 °C.
  3. Abra o software de espectro de CD.
    1. Defina a temperatura para 37 °C.
    2. Defina a faixa de comprimento de onda em 180 - 300 nm.
    3. Defina o tempo por ponto para 0.5 s.
    4. Defina o número de digitalização como 5.
    5. Clique em Pro-Data Viewer, crie um novo arquivo e renomeie-o com detalhes sobre o experimento e a data.
  4. Mantenha todos os componentes da reação no gelo para evitar qualquer degradação. Faça as linhas de base e reações, uma a uma, em tubos de centrífuga e misture-os por pipetagem. Transfira a mistura de reação para a cubeta com cuidado, certificando-se de que não haja bolhas de ar.
  5. Se estiver realizando um experimento de curso de tempo, incube as reações a 37 ° C pelo tempo necessário e faça a varredura. Adicione EDTA ao tampão contendo DNA, ATP, Mg + 2 e proteína para interromper a hidrólise do ATP.
  6. Aumente a concentração de EDTA e seu tempo de incubação para inibir completamente a atividade da ATPase.
  7. Subtraia as linhas de base das reações correspondentes no software (por exemplo, subtraia a reação 1 da linha de base 1). Suavize os dados no software de espectro de CD ou no software de plotagem de dados. Plote os dados no software de plotagem de dados.
    nota: Subtraindo as linhas de base das reações correspondentes, obteremos os espectros de CD líquido apenas de DNA.

7. Análise e interpretação dos dados

  1. Use a fórmula dada pela eq (1) para converter os valores obtidos em miligraus para a elipticidade média do resíduo.
    figure-protocol-1
    Aqui, S é o sinal de CD em miligraus, c é a concentração de DNA em mg/mL, mRw é a massa média do resíduo e l é o comprimento do caminho em cm.
  2. Plote um gráfico em relação ao comprimento de onda e à elipticidade média do resíduo usando o software de plotagem de dados e analise os picos.
  3. Para plotar o gráfico, selecione a elipticidade média do resíduo no eixo Y e o comprimento de onda no eixo X e plote um gráfico em linha reta.
    nota: Este gráfico fornecerá os picos característicos de diferentes formas de DNA. As formas de DNA correspondentes aos picos podem ser identificadas usando a literatura existente.

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Divulgações

Não há conflitos de interesse declarados.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Adenosina 5′-trifosfato dissódico sal hidratadoSigmaaldrichResposta A2383
Cubeta de quartzo CDSTARNA21-Q-1
Espectrômetro de CD Chirascan V100Fotofísica AplicadaNão disponível
EDTA Sal Dissódico Di-hidratadoSRLNº 43272
Solução de limpeza Hellmanex IIIHellma9-307-011-4-507
Cloreto de magnésio hexahidratadoFisher científicoM33-500
Fosfato de sódio dibásico anidroFisher científicoS374-500
Fosfato de Sódio Monobásico MonohidratadoFisher científicoS369-500
Leitor de microplacas Synergy HTBioTekNão disponível
Base TrisFisher científicoBP152-500

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