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Artigo de método

Rotulagem específica de seqüência de ácidos nucléicos e proteínas com Metiltransferases e cofator Analogues

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DOI:

10.3791/52014

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22 de novembro de 2014

 ,  ,  ,  , 

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

DNA e as proteínas são seqüência especificamente marcado com afinidade ou grupos repórter fluorescentes de DNA ou proteína methyltransferases e análogos sintéticos cofactor. Dependendo da especificidade do cofactor de enzimas, aziridina ou duplas análogos de cofactores activados são empregues para marcação de uma ou duas etapas.

Resumo

-Adenosyl S-L-metionina (AdoMet ou SAM) metiltransferases dependentes de (MTAse) catalisam a transferência do grupo metilo de AdoMet activado a posições específicas no ADN, ARN, proteínas e pequenas biomoléculas. Esta reacção de metilação pode ser natural, expandida para uma grande variedade de reacções de alquilação usando análogos sintéticos de cofactor. A substituição do centro reactivo da AdoMet sulfónio com um anel aziridina leva à co-factores que podem ser acoplados com ADN por vários MTases ADN. Estes cofactores de aziridina pode ser equipado com grupos repórter em diferentes posições a porção de adenina e usado para S-specific equence M ethyltransferase- I nduced ing L abel de DNA (DNA de sorriso). Como um exemplo típico, damos um protocolo para a biotinilação de DNA de plasmídeo pBR322 na sequência 5'-ATCG A T-3 'com o ADN MTase M.BseCI e o cofactor aziridina em 6BAzum passo. Extensão do grupo metil ativado com insaturados grupos alquilo resulta em uma outra classe de análogos AdoMet que são utilizados para dirigida por ethyltransferase m T ransferência de A ctivated rupos G (mTAG). Uma vez que as cadeias laterais estendidas são activados pelo centro de sulfónio e a ligação insaturada, estes cofactores são chamados análogos AdoMet dupla activada. Estes análogos não só funcionam como co-factores para MTases ADN, como os cofactores de aziridina, mas também para ARN, proteínas e pequenas MTases molécula. Eles são tipicamente usados ​​para a modificação enzimática da MTAse substratos com grupos funcionais únicos que são marcados com grupos repórter num segundo passo químico. Isso é exemplificado em um protocolo para a rotulagem de fluorescência da proteína histona H3. Um pequeno grupo propargilo é transferido do SeAdoYn cofactor análogo à proteína pela lisina histona H3 4 (H3K4) MTase SET7 / 9 seguido por clique rotulagem dohistona H3 alkynylated com TAMRA azida. Rotulagem MTase mediada com análogos cofactor é uma tecnologia capacitadora para muitas aplicações interessantes, incluindo a identificação e estudo funcional de substratos MTase bem como genotipagem de DNA e detecção de metilação.

Introdução

Rotulagem específica de ácidos nucléicos e proteínas 1,2 3,4 é de grande interesse para caracterizações funcionais, diagnóstico médico e (nano) biotecnologia. Aqui apresentamos um método de marcação enzimática para esses biopolímeros que é baseada no S -adenosyl-l-metionina (AdoMet ou SAM) methyltransferases -dependentes (MTases). Esta classe de enzimas (EC 2.1.1.) Tem como alvo as posições individuais nucleofílicos (azoto, oxigénio, enxofre e átomos de carbono) no interior resíduos específicos de ácidos nucleicos e proteínas e naturalmente transfere o grupo metilo activado da AdoMet cofactor (Figura 1A) 5. Além disso, ....

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Protocolo

1. Instruções Gerais

  1. Aziridina loja cofactor 6BAz (em DMSO) e proteína MTase SET7 / 9 a -80 ° C e todos os outros reagentes, incluindo co-factor activado SeAdoYn dupla e ADN MTase M.BseCI (em glicerol a 50%) à temperatura de -20 ° C.
  2. Determinar a concentração de 6BAz e SeAdoYn via UV / Vis utilizando os coeficientes de extinção ε 269nm (6BAz) = 16,000 centímetros -1 M-1 e ε 260nm (SeAdoYn) = 15,400 centímetros -1 M-1 em água deionizada. Determinar a concentração de MTases pelo ensaio de Bradford ou, se o coeficiente de extinção está disponível, por meio de absorção directa a 280 nm.

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Resultados

Um passo-a Rotulagem de DNA via Aziridine Cofactores

Esta reacção é levada a cabo exemplo com o ADN MTase M.BseCI, que modifica o resíduo de adenina segunda dentro do 5'-ATCG A T-3 'sequência de cadeia dupla e tem um local de reconhecimento no plasmídeo pBR322 (Figura 4A). Para testar rotulagem plasmídeo, pBR322 é desafiado com a endonuclease de restrição (Rease) R.TaqI (5'-TCGA-3 '). R.TaqI tem sete sites na pBR322, um dos quais está incluído no si.......

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Discussão

Rotulagem de uma etapa de DNA com MTases DNA e cofatores aziridina (DNA sorrindo) é um método robusto, mas alguns aspectos devem ser considerados quando se planeja o experimento.

Cofactor aziridina: A concentração 6BAz para marcação de ADN com M.BseCI foi de 60 uM. Ao usar outros MTases DNA a concentração cofator deve ser otimizada, por exemplo, concentrações tão baixas como 20? M têm sido empregadas com o DNA MTase M.TaqI 19. Baixas concentrações 6BAz tem a vant.......

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Divulgações

Os autores divulgam o seguinte interesse financeiro concorrente: E.W. é inventor de patentes relacionadas.

Agradecimentos

Os autores agradecem a Kerstin Glensk por preparar os MTases M.BseCI e Set7/9 e agradecem o financiamento da Iniciativa de Excelência dos Governos Federal e Estadual Alemão e da Universidade RWTH Aachen. Os autores têm o prazer de fornecer 6BAz e SeAdoYn ou outros análogos de cofator para pesquisa colaborativa.

....

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
6BAzSintetizado de acordo com Weinhold et al., Patente número US 8.129.106, publicada em 6 de março de 2012.
β-MercaptoetanolServa28625
Ácido acéticoFisher Scientific10304980
Acrilamida/Bis, 37,5:1Serva10688
UltraPure AgaroseInvitrogen16500100
Persulfato de amônio (APS)Serva13375
Bis-TrisGerbu1304
Ácido bóricoGerbu1115
Azul de bromofenol Na salServa15375
Sulfato de cobre (II)AldrichC1297
ClorofórmioFisher Scientific10020090
Coomassie Brilliant BlueServa17525
EDTA sal dissódicoGerbu1034
EtanolMerck100983
GelRed (10.000x em água)Biotium41003
Glycerol (99.5%)Gerbu2006
FastRuler Low Range DNA LadderThermo ScientificSM1103
Histone H3Plasmídeo de expressão obtido do Dr. Philipp Voigt e do Prof. Danny Reinberg; expressão e isolamento de acordo com T. J. Richmond et al., J. Mol. Biol. 1997, 272, 301-311.
M.BseCIPlasmídeo de expressão obtido do Dr. Michael Kokkinidis; expressão e isolamento de acordo com Kapetaniou et al., Acta Cryst. 2006, F63, 12-14.
MetanolFisher Scientific10675112
Cloreto de Magnésio  hexahidratadoJ.T. Baker4003
MOPSGerbu1081
Cloreto de sódioGerbu1112
tira de pH (Neutralit)Merck1,095,330,001
pBR322Thermo ScientificSD0041
R.TaqI (10 u/µ l)Thermo ScientificER0671
SeAdoYnSintetizado de acordo com Willnow et al., ChemBioChem 2012, 13, 1167-1173.
Set7/9Plasmídeo de expressão obtido do Prof. Danny Reinberg, expressão e isolamento de acordo com D. Reinberg et al., Genes Dev.2002, 16, 479-489.
EstreptavidinGerbu3058
(+)-L-ascorbato de sódioSigma Life ScienceA7631
SDS GranularGerbu1833
hidrogenofosfato dissódicoMerck106.586
TAMRA azidaSintetizado de acordo com a referência 30: Willnow et al., ChemBioChem 2012, 13, 1167-1173.
Tampão TaqI (10x)Thermo ScientificB28
N, N, N ', N'-Tetrametiletilenodiamina (TEMED)Acros Organics42058
Tris-HClGerbu1028
Tris-X (TRIS-base)Gerbu1018
Tris (3-hidroxipropiltriazolil-metil) amina (THPTA)Sigma-Aldrich762342
Solução de

Referências

  1. Gottfried, A., Weinhold, E. Sequence-specific covalent labelling of DNA. Biochem. Soc. Trans. 39, 623-628 (2011).
  2. Zohar, H., Muller, S. J. Labeling DNA for single-molecule experiments: methods of labeling internal specific sequences on double-stranded ....

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Reimpressões e permissões

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