São apresentados aqui protocolos para ensaios bioquímicos in vitro usando rótulos de biotina que podem ser amplamente aplicáveis para o estudo de interações ácido proteína-nucleico.
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Artigo de método
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São apresentados aqui protocolos para ensaios bioquímicos in vitro usando rótulos de biotina que podem ser amplamente aplicáveis para o estudo de interações ácido proteína-nucleico.
As interações ácido proteína-nucleico desempenham papéis importantes em processos biológicos como transcrição, recombinação e metabolismo do RNA. Métodos experimentais para estudar interações ácido proteína-nucleico requerem o uso de etiquetas fluorescentes, isótopos radioativos, ou outros rótulos para detectar e analisar moléculas alvo específicas. A biotina, uma etiqueta de ácido nucleico não radioativo, é comumente usada em ensaios de deslocamento de mobilidade eletroforético (EMSA), mas não tem sido empregada regularmente para monitorar a atividade protéica durante os processos de ácido nucleico. Este protocolo ilustra a utilidade da rotulagem da biotina durante reações enzimáticas in vitro, demonstrando que esta etiqueta trabalha bem com uma escala de ensaios bioquímicos diferentes. Especificamente, em alinhamento com os achados anteriores usando radioisótopos 32P-rotulados substratos, é confirmado via biotina-rotulada EMSA que MEIOB (uma proteína especificamente envolvida na recombinação meiótica) é uma proteína de ligação de DNA, que MOV10 (um O RNA helicase) resolve biotina-etiquetou estruturas do duplex do RNA, e isso MEIOB Cleaves biotina-etiquetou o ADN single-encalhado. Este estudo demonstra que a biotina é capaz de substituir 32P em vários ensaios bioquímicos relacionados ao ácido nucleico in vitro.
As interações ácido proteína-nucleico estão envolvidas em muitos processos celulares essenciais, como reparo de DNA, replicação, transcrição, processamento de RNA e tradução. Interações protéicas com seqüências de DNA específicas dentro da cromatina são necessárias para o controle apertado da expressão gênica no nível transcricional1. A regulamentação pós-transcripcional precisa de inúmeras codificadores e RNAs não codificantes requer interações extensas e complicadas entre qualquer proteína e RNA2. Essas camadas de mecanismo regulador de expressão gênica compreendem uma cascata de eventos intermoleculares dinâmicos, que são coordenados por interações de fatores de transcrição/epigenética ou proteínas de ligação de RNA com seus alvos de ácido nucleico, bem como interações proteína-proteína. Para dissecar se proteínas in vivo estão direta ou indiretamente associadas a ácidos nucleicos e como tais associações ocorrem e culminam, ensaios bioquímicos in vitro são conduzidos para examinar a afinidade vinculativa ou atividade enzimática de proteínas de interesse em substratos projetados de DNA e/ou RNA.
Muitas técnicas foram desenvolvidas para detectar e caracterizar complexos ácidos-proteicos nucleicos, incluindo o ensaio de deslocamento de mobilidade eletroforético (EMSA), também denominado ensaio de retardação de gel ou ensaio de desvio de banda3,4,5 . EMSA é um método bioquímico versátil e sensível que seja amplamente utilizado estudando o emperramento direto das proteínas com ácidos nucleico. A EMSA conta com a mudança eletroforética em gel em bandas, que são rotineiramente visualizadas usando quimioluminescência para detectar rótulos de biotina6,7, a fluorescência das etiquetas de fluoróforo8,9, ou por autoradiografia das etiquetas radioactivas 32P10,11. Outros fins de estudos bioquímicos são a identificação e caracterização da atividade de processamento de ácido nucleico de proteínas, tais como reações à base de nuclease para avaliar os produtos de clivagem de substratos de ácido nucleico12, 13 anos de , 14 e ensaios de desenrolamento de estrutura de DNA/RNA para avaliação das atividades de helicase15,16,17.
Em tais ensaios de atividade enzimática, os ácidos nucleicos com rótulo radioisótopo ou fluoróforo são freqüentemente usados como substratos devido à sua alta sensibilidade. A análise de radiografias de reações enzimáticas que envolvem os radiofármacos 32P etiquetados foi encontrada para ser sensível e reprodutível18. No entanto, em um número crescente de laboratórios no mundo, o uso de radioisótopos é restrito ou mesmo proibido devido aos riscos de saúde associados à exposição potencial. Além das preocupações com biossegurança, outras desvantagens são o necessário equipamento necessário para conduzir o trabalho com radioisótopos, necessária licença de radioatividade, meia-vida curta de 32P (cerca de 14 dias), e deterioração gradual da qualidade da sonda devido a Radiolise. Assim, métodos não-isotópicas alternativos foram desenvolvidos (ou seja, a rotulagem da sonda com fluoróforos possibilita a detecção por imagens fluorescentes19). No entanto, um sistema de imagem de alta resolução é necessário ao usar sondas com rótulo cDNAs. A biotina, uma etiqueta comumente usada, se liga prontamente a macromoléculas biológicas, como proteínas e ácidos nucleicos. O sistema de biotina-streptavidin Opera eficientemente e melhora a sensibilidade da deteção sem aumentar o fundo não-específico20,21. Além da EMSA, a biotina é amplamente utilizada para a purificação de proteínas e o RNA pull-down, entre outros22,23,24.
Este protocolo utiliza com sucesso os ácidos nucleicos rotulados com biotina como substratos para ensaios bioquímicos in vitro que incluem a EMSA, além de reações enzimáticas em que a biotina não foi comumente utilizada. O domínio MeioB OB é construído e dois mutantes (truncamento e mutação de ponto) são expressos como proteínas de fusão GST25,26,27, bem como a proteína de fusão de bandeira recombinante do mouse MOV1016. Este relatório destaca a eficácia deste protocolo combinado para a purificação da proteína e ensaios biotina-etiquetados para finalidades experimentais variadas.
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1. preparação de proteínas
2. preparação de ácido nucleico
3. ensaios bioquímicos in vitro
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A estrutura proteica do MEIOB e os constructos de expressão utilizados neste estudo estão ilustrados na Figura 1A. As dobras do OB em MEIOB são estruturas barril-como compactas que podem reconhecer e interagir com os ácidos nucleicos single-encalhado. Um dos domínios do OB (AA 136-307, construção A) liga o ADN encalhado único (ssDNA), a proteína truncada (truncamentos do AA 136-178, a construção C) e o formulário do mutante do ponto (mutação de R235A, construção E) de MEIOB ...
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A investigação de interações ácido proteína-nucleico é fundamental para a nossa compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes a diversos processos biológicos. Por exemplo, o MeioB é uma proteína específica do testis essencial para a meiose e fertilidade em mamíferos25,26,27. MeioB contem um domínio do OB que se ligue ao ADN single-encalhado e exiba 3 ' a 5 ' a atividade26do de, que se relaciona diret...
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Nenhum conflito de interesses é declarado.
Agradecemos P. Jeremy Wang (Universidade da Pensilvânia) por edições e discussões úteis. Agradecemos também a Sigrid Eckardt pela edição de idiomas. K. Z. foi apoiado pela chave nacional R & D programa da China (2016YFA0500902, 2018YFC1003500) e National natural Science Foundation da China (31771653). L. Y. foi apoiado pela Fundação Nacional de ciências naturais da China (81471502, 31871503) e programa inovador e empreendedor da província de Jiangsu. J. N. foi apoiado pelo Zhejiang Medical Science and Technology Project (2019KY499). M. L. foi apoiado por concessões da Fundação Nacional da ciência natural de China (31771588) e do plano do Talent da juventude 1000.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Equipment | |||
| Centrifuge | Eppendorf, Alemanha | 5242R | |
| Sistema de imagem quimioluminescente | Tanon, China | 5200 | |
| Sonifer digital | Branson, EUA | BBV12081048A | 450 Watts; 50/60 HZ |
| Mata-borrão eletroforético semi-seco | Hoefer, EUA | TE77XP | |
| Revólver de Tubo | Cristal, EUA | 3406051 | |
| Reticulador de luz UV | UVP, EUA | CL-1000 | |
| Materiais | |||
| Amicon Ultra-4 Filtro Centrífugo | Milipore, EUA | UFC801096 | 4 ml/10 K |
| Thermo Scientific, EUA | TG263940A | ||
| Prato de cultura tratado com TC | Corning, EUA | 430167 | 100 mm |
| Prato de Cultura Tratado com TC | Corning, EUA | 430597 | 150 mm |
| Tubos de microtubos | AXYGEN, EUA | MCT-150-C | 1.5 mL |
| Tubos | Corning, EUA | 430791 | 15 mL |
| Reagentes < / strong > | |||
| ampicilina | SunShine Bio, China | 8h288h28 | |
| Anti-FLAG M2 contas magnéticas | Sigma, EUA | M8823 | |
| ATP | Thermo Scientific, EUA | 591136 Kit de | |
| desenvolvimento de cor de fosfatase alcalina BCIP / NBT | Beyotime, China | C3206 | |
| CelLyticTM< / sup> M Cell Lysis Reagente | Sigma, USA | 107M4071V | |
| ClonExpress II kit de clonagem de uma etapa | Vazyme, China | C112 | |
| Thermo Scientific, EUA | T1269950 | ||
| dNTP | Sigma-Aldrich, EUA | DNTP100-1KT | |
| DMEM | Gibco, EUA | 10569044 | |
| tampão DPBS | Gibco, EUA | 14190-136 | |
| EDTA | Invitrogen, EUA | AM9260G | 0,5 M |
| Coquetel de inibidores de protease livre de EDTA | Roche, EUA | 04693132001 | |
| Kit de plasmídeo Maxi EndoFree | Vazyme, China | DC202 | |
| FastPure Gel Mini Kit | de Extração de DNA Vazyme, China | DC301-01 | |
| FBS | Gibco, EUA | 10437028 | |
| FLAG peptídeo | Sigma, EUA | F4799 | |
| Glicerol | Sigma, EUA | SHBK3676 | |
| GST Bulk Kit | GE Healthcare, EUA | 27-4570-01 | |
| Buffer HEPES | Sigma, EUA | SLBZ2837 | 1 M |
| IPTG | Thermo Scientific, EUA | 34060 | |
| KoAc | Sangon Biotech, China | 127-08-02 | |
| Reagente de Transfecção Lipofectamin 3000 | Thermo Scientific, EUA | L3000001 | |
| MgCl2 | Invitrogen, EUA | AM9530G | 1 M |
| NaCl | Invitrogen, EUA | AM9759 | 5 M |
| NP-40 | Amresco, EUA | M158-500ML | |
| Opti-MEM medium | Gibco, EUA | 31985062 | |
| PBS | Gibco, EUA | 10010023 | Inibidor de RNase PH 7.4 |
| Promega, EUA | N251B | ||
| Estreptavidina fosfatase alcalina | Promega, EUA | V5591 | |
| TBE | Invitrogen, EUA | 15581044 | |
| Tampão Tris-HCI | Invitrogen, EUA | 15567027 | 1 M, PH 7.4 |
| Tris-HCI Buffer | Invitrogen, EUA | 15568025 | 1 M, PH 8.0 |
| Tween-20 | Sangon Biotech, China | A600560 |
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