Name: Reconstituição de Nucleosomes com Histones irmã diferencialmente Isotope-rotulados (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 26 s
Description: Aprenda a reconstituir nucleossomos com histonas irmãs diferencialmente marcadas com isótopos para mapear modificações pós-traducionais simultaneamente. Este método combina reconstituição padrão com purificação por afinidade.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

O autor agradece o Dr. Philipp Selenko (FMP-Berlim) para fornecer espaço de wet-lab e infra-estrutura para realizar experimentos e Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) para financiar o trabalho através de uma bolsa de investigação (LI 2402 / 2-1).

1. Reconstituição de Nucleosomes com diferencialmente Isotope marcado (e assimetricamente Modificada) Irmã Histones NOTA: O protocolo atual descreve a reconstituição dos nucleossomos com diferencialmente H3 histona marcada com isótopos. Para este fim, foram utilizados dois conjuntos de histona H3; um N-15 foi rotulado e continha uma 6xHis-tag no terminal-N e a segunda foi de 13 C-rotulado e continha o péptido Strep (WSHPQFEK) fundido na extremidade N-terminal. Ambas as marcas foram separados a partir da sequência nativa H3 com um local de reconhecimento para proteases do tabaco Etch Vírus (TEV). Para preparar nucleossomos adicionais assimetricamente modificados, uma das duas piscinas H3 está incluído numa forma premodified. Premodification de uma piscina de histona pode ser realizado fazendo reagir o histona marcada com isótopos de interesse com o respectivo enzima de modificação de histona na presença do necessário para cada tipo de co-factores de reacção / vc 1 doadores6. O posicionamento eficiente da respectiva PTM pode ser avaliada por espectroscopia de RMN ou espectrometria de massa. As quantidades de histonas / ADN são utilizados aqui recomendações em bruto para se obter uma preparação nucleossoma com uma concentração aproximada de 10 | iM (medida como concentração de ADN, a 260 nm) .Este rendimento final é suficiente para registar os espectros de RMN de boa qualidade com tempos de aquisição relativamente curtos. <ol><li> A reconstituição de um octâmero histona com diferencialmente histona H3 (e assimetricamente modificado) marcada com isótopo NOTA: Recombinante proteínas histona podem ser produzidos em quantidades em mg BL21 (DE3) pLysS 14. Para obter histonas marcados com isótopos, o mesmo protocolo de expressão / purificação é seguido com a excepção de usar para o crescimento bacteriano num meio mínimo contendo 15 NH 4 Cl e / ou C-Glicose 13, como fontes de azoto e de carbono, para 15 N ou 13 respecti-rotulagem Cvely. histonas purificados são extensivamente dialisadas contra 5 mM β-mercaptoetanol e armazenado liofilizado antes da utilização. <ol><li> Dissolve-se alíquotas de histona liofilizadas, contendo ~ 5 mg de cada histona em 1 ml de tampão de revelação (M guanidínio-HCl 7, Tris 20 mM pH 7,5, DTT 10 mM). Incluem ambos os tipos de histona H3. Misturar por pipetagem e não vortex. Manter os tubos em gelo durante 30 min para permitir desdobramento completo. </li><li> Determinar a concentração exacta de cada histona através da medição da absorvância a 280 nm contra tampão de desdobramento e utilizando coeficientes de extinção calculado com a ferramenta ProtParam do portal ExPASy. 15 </li><li> Misturar as histonas nucleares para proporções equimolares, tendo em mente para incluir 50% de cada um dos dois conjuntos de histona H3. Comece usando todo o conteúdo da histona menos concentrado e adicionar todos os outros em conformidade. </li><li> Ajustar a concentração final de proteína de aproximadamente 1 mg / mL utilizando tampão de desdobramento. </li><li> transfer-se a mistura para uma membrana de diálise de corte de 6 kDa-e dializar contra a 1-2 L de tampão de redobragem arrefecido (Tris 10 mM, pH 7,5, NaCl 2 M, EDTA 1 mM, DTT 2 mM) a 4 ° C. Mudar o tampão de pelo menos uma vez após a diálise prosseguiu por um período mínimo de 3 h. Realizar uma final de diálise O / N a 4 ° C. </li><li> Recolher o material dialisado e remover quaisquer precipitados por centrifugação numa microcentrífuga durante 5 min a 4 ° C em velocidade máxima (normalmente nenhuma precipitação deve ser observado). Determinar a concentração octâmero através da medição da absorvância a 280 nm. Nos cálculos, usar os coeficientes de extinção das histonas adicionados, mantendo em mente para cada valor duplo. </li><li> Concentra-se para um volume final de ~ 2 ml utilizando uma unidade de filtração centrífuga de 10 kDa-corte. Recalcular concentração octamer e perda estimativa. Neste ponto, uma concentração octâmero entre 50 - devem ser obtidas 100 uM. </li><li> Ligue a coluna de filtração em gel (indicado na tabela de materiais) para umSistema de FPLC e equilibrar-se com 2 volumes de coluna (CV) de 0,22-filtrada e desgaseificada de redobragem tampão a um caudal de 1 mL / min e um limite da pressão de 0,5 MPa. NOTA: O gel de filtração deve ser executado no quarto frio ou em um armário de frio. </li><li> Injectar material concentrado utilizando uma taxa de fluxo de 1 mL / min e recolher 1,0 - 1,5 mL fracções. </li><li> Siga o perfil cromatográfico e observar histona octamer eluição a ~ 65 - 68 mL. NOTA: Um pequeno ombro do pico de eluição e um pico a ~ 80 mL indica a existência de tetrâmeros H3-H4 livres e dímeros H2A-H2B, respectivamente. </li><li> Executar 20 uL de cada fracção recolhida num gel de SDS-PAGE a 18%. NOTA: Diluir as amostras por um factor de pelo menos 2 com água antes de os colocar no gel para reduzir a concentração elevada de sal e, assim, evitar distorções. O mesmo aplica-se para as análises de SDS-PAGE de amostras subsequentes no tampão de redobragem. </li><li> Piscina fra relevanteCÇÕES contendo octï¿½eros puros julgados pela distribuição igual dos 4 histonas no gel corado e determinar a concentração de antes (passo 1.1.7). </li><li> Conectar um 1 ml de Ni-NTA de (tabela de materiais) para um sistema de FPLC e equilibrar-se com 10 CV de 0,22 um filtrado e desgaseificado redobragem tampão a um caudal de 1 mL / min. NOTA: A cromatografia de Ni-NTA devem ser realizados na câmara fria ou num armário frio. </li><li> Passe o octâmero purificada através de Ni-NTA utilizando uma taxa de fluxo de 1 mL / min. </li><li> Recolha de fluxo e manter as amostras para a análise de SDS-PAGE / WB (20 mL e 4 mL, respectivamente). Subsequentemente, lavagem da coluna com 10 CV de tampão de redobragem ou até que um sinal de linha de base é atingido. </li><li> Eluir com 10 CV de tampão de redobragem contendo imidazole 250 mM, utilizando uma taxa de fluxo de 1 mL / min. Manter as amostras de SDS-PAGE análise / WB (20 mL e 4 mL, respectivamente). </li><li> Equilibrar a coluna de afinidade de 1 mL de ACestreptavidina ommercial (Tabela de Materiais) com tampão de redobramento 10 CV contendo imidazol 250 mM usando uma configuração de fluxo de lote / gravidade. NOTA: Este passo cromatograf ico deve ser realizada no ambiente frio. </li><li> Passa de Ni-NTA de eluição através da coluna de afinidade de estreptavidina comercial. </li><li> Recolha fluxo através e manter as amostras de SDS-PAGE análise / WB (20 mL e 4 mL, respectivamente). Subsequentemente, lava-se com 10 CV de tampão de re-enrolamento. </li><li> Eluir com 10 CV de tampão de redobragem contendo destiobiotina 2,5 mM. Manter as amostras para a análise de SDS-PAGE / WB (20 e 4 mL, respectivamente). </li><li> Medir a concentração de octâmero, adicionar 10 vezes menos protease de TEV e deixar reacção prosseguir durante a noite a 4 ° C num tubo de plástico de centrífuga padrão. NOTA: A quantidade necessária de TEV para obter a digestão completa (remoção das etiquetas de afinidade) depende da origem (construção) e sobre a actividade (feito recentemente, TEV recombinante é maisactiva em comparação com o armazenado durante períodos prolongados a - 80 ° C). Tente inicialmente adição de 10 vezes menos TEV em comparação com o octâmero (avaliado em termos de concentração de proteína) e ajustar em conformidade. </li><li> Entrada para a digestão eficiente executando 20 uL da mistura anterior e depois disso TEV num gel de SDS-PAGE a 18%. Se a digestão não está completa, adicione mais TEV protease e continuar a incubação por mais 3-4 h. </li><li> Diálise da amostra contra redobrando buffer usando uma membrana de diálise 50 kDa-corte para remover TEV protease e ajustar composição do tampão. </li><li> Concentra-se o octâmero assimétrica purificado utilizando uma unidade de corte de 10 kDa-centrífuga de filtro (da mesma unidade de filtro a partir do passo 1.1.7 pode também ser usado) até um volume de 1,0-2,0 mL. Medir a concentração final. De qualquer utilização logo após a reconstituição dos nucleossomas para ajustar ou a 50% (v / v) de glicerol para armazenar a -20 ° C durante períodos mais longos. Neste ponto e esperando a perda de pelo menos 70% durante os passos anteriores, The octâmero concentração deve estar na gama de 20 - 50 um. </li></ol></li><li> reconstituição nucleosome <ol><li> Se octâmero foi armazenada em 50% glicerol, dializar durante a noite a 4 ° C contra o tampão de re-enrolamento antes de prosseguir com a reconstituição nucleossoma. </li><li> Ajuste de ADN (contendo uma sequência de nucleossomas posicionamento) concentração de sal para NaCl a 2 M, utilizando uma solução stock de 5 M de NaCl. NOTA: O ADN purificado quer isolado depois da purificação de um plasmídeo que contém várias cópias da sequência desejada ou sintetizados por amplificação por PCR deve ser armazenado concentrada para ~ 50 uM em água ou um tampão de Tris-EDTA padrão. </li><li> Misture e octâmero de ADN utilizando a razão óptima determinada a partir de um teste em pequena escala. Utilize tampão de re-enrolamento para ajustar o volume final de ~ 3,0 mL. Sempre adicionar o octâmero última para evitar qualquer possibilidade de misturar o octâmero e o ADN a &lt;concentrações de 2 M de sal. <ol><li> Execute inicial pequeno-screconstituições ale para determinar o octâmero: rácio de DNA que leva a rendimentos óptimos de nucleossomas. Para isso, reúnem três reacções de 0.9: 1.0 e 1.0: 1.0 e 1.1: 1.0: ADN octâmero proporções em um volume entre 50-100 mL. Tipicamente, usar uma concentração de 5 uM de ADN. </li><li> Continuar com a reconstituição, tal como descrito abaixo (passos 1.2.4-1.2.8) e, no final, estimar a quantidade de nucleossomas solúveis reconstituído qualidade boa e por medição da concentração de ADN a 260 nm e por execução de um gel de ADN-PAGE nativa 6% , corado com brometo de etídio, respectivamente (Figura 5A). </li></ol></li><li> Transferir a mistura para uma membrana de diálise de corte de 6 kDa-e dializar contra um tampão de L de redobragem durante a noite a 4 ° C. </li><li> Reduzir a concentração de sal do tampão de diálise de um modo passo a passo a partir de 2, a 0,85, 0,64, e 0,2 M de NaCl, respectivamente. Mantenha a amostra em cada tampão durante pelo menos 3 h. Às vezes precipitado é formado depois da última transição. Neste caso continue diálise como planeado e remover o precipitado por centrifugação microcentrífuga no final do passo seguinte. </li><li> Transferência de membrana de diálise numa proveta com 1 L de tampão de ensaio (25 mM de NaH 2 PO 4 / Na 2 HPO 4 a pH 6,8, NaCl 25 mM, DTT 2 mM) e continuar a diálise O / N a 4 ° C. </li><li> Recolha de amostra, remover qualquer precipitado formado no passo 1.2.5 por centrifugação numa microcentrífuga durante 5 min a 4 ° C no máximo de velocidade e concentrado utilizando uma unidade de filtro de centrífuga de 30 kDa-corte para um volume final de ~ 300 mL. </li><li> Medir a concentração de ADN, a 260 nm, correr num gel de 18% de proteína SDS-PAGE (4 mL de amostra) e um gel de 6% de ADN-PAGE nativa (0,2 uL de amostra) e amostra armazenar a 4 ° C durante várias semanas. A concentração final deverá estar na gama de 10-20 pM. </li></ol></li></ol> 2. Análise de RMN de reacções de modificação nos dois Histones irmã NOTA: Atribuição de2D espectros de 1 H-15 N correlação das caudas das histonas nucleossomais podem ser encontradas em referências 16, 17, 18. Além disso, as atribuições de canais x grupos de lisinas, serinas e treoninas na 2D 1 H- 13 C espectros de correlação podem ser encontrados em 16 de referência. <ol><li> Configuração e registo de espectros de referência NMR NOTA: Os ensaios enzimáticos foram realizados utilizando 140 mL da amostra de nucleossoma em tampão de ensaio para um tubo de RMN de 3 mm a 300 K. diferentes tubos de RMN com outros volumes de amostra podem também ser usados. A temperatura acima mencionada é adequado obter boa qualidade 1 H- 15 N correlação espectros das caudas das histonas nucleossomais e boas atividades enzimáticas. 2D-SOFAST-HMQC 1H-15N HSQC e 2D-1 H- 13 C espectros foram registados, respectivamente, com uma configuração de Tchapéu confere tempos de aquisição similares. Os parâmetros de aquisição típicos são transientes com 128 1,024 (1 H) x 128 (15 N) pontos complexos e 32 transientes com 1,024 (1 H) x 64 (13 C) pontos complexos para os dois tipos diferentes de espectros de correlação. Para ambos os espectros 2D, o tempo de aquisição foi de ~ 30 min. <ol><li> Definir 300 K como a temperatura da amostra no espectrômetro. Adicionar 10% de D 2 O (v / v) para a amostra a ser utilizada para o bloqueio de frequência espectrómetro. </li><li> Colocar a amostra no espectrómetro e realizar operações básicas (bloqueio, tuning, calços). Além disso, determinar comprimentos de pulsação óptimo e os parâmetros gerais de aquisição. </li><li> Ficha 1D e 2D 1 H- 15 N e 1 H- 13 C espectros de referência. </li><li> Processo de espectros de referência e assegurar que os sinais a serem utilizados para o mapeamento das reacções de modificação são bem resolvida e tem boas intensidades. </li><li> Recuperar amostra e transferir it para um tubo de microcentrífuga. </li></ol></li><li> Configuração da reacção enzimática, monitorização RMN e análise quantitativa <ol><li> Copiar e organizar uma série de 2D intercalados 1 H- 15 N e 1 H- 13 C espectros. Alvo para um tempo total de aquisição de várias horas e ajustar em conformidade, de uma nova execução com base nas taxas enzimáticas obtidas a partir da primeira reacção. </li><li> Adicionar à amostra os co-factores necessários para o respectivo tipo de reacção de modificação (1 mM de ATP / 2 mM de MgCl2 para a fosforilação, 1 mM de acetil-CoA para a acetilação, o SAM 1 mM para a metilação, etc.). </li><li> Adicionar a enzima de interesse, misture por pipetagem, transferir a amostra de volta no tubo de RMN e, posteriormente, o espectrómetro (executar essas operações rapidamente). NOTA: Se não há dados sobre a actividade enzimática esperado, ajustar o substrato-enzima a razão molar de 10: 1. Realizar um primeiro ensaio de funcionamento e ajustar em conformidade paraa execução real. </li><li> Executar uma shimming automática rápido e usar o resto dos parâmetros a partir dos espectros de referência. </li><li> Inicia-se a série de 2D intercalada 1 H- 15 N e 1 H- 13 C espectros. </li><li> Seguir o progresso da reacção em tempo real e parar de aquisição, quando a reacção atinge conclusão ou de um nível desejado. </li><li> espectros processo como antes, com exatamente os mesmos parâmetros. </li><li> Repita a corrida inteira usando uma ordem de aquisição diferentes para os dois tipos de espectros de correlação. Se no primeiro experimento uma correlação 1 H- 15 N foi o primeiro da série, começar agora com uma correlação 1 H- 13 C. Por esta e tendo o mesmo tempo de aquisição para ambos os espectros, é possível traçar e comparar reacções PTM em ambas as histonas isotopicamente marcados diferencialmente sobre a mesma escala de tempo. Além disso, é possível calcular as médias e barras de erro trama. NOTA: A thorough descrição das metodologias de análise do sinal de NMR e subsequente quantificação de reacções enzimáticas pode ser encontrada aqui 19. </li><li> Seleccionar sinais de RMN a partir de cada espectro de RMN tempo-curso que relatam a progressão da reacção e calcular as suas intensidades de sinal relativas, utilizando um software de visualização e de análise para os espectros de RMN. Faça isso por sinais que relatam o não modificado, bem como o estado modificado. Extrair níveis de modificação. </li><li> Traçar os valores calculados de níveis de modificação contra o tempo de reacção. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Hansen, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conformational+Dynamics+of+the+Chromatin+Fiber+in+Solution%3A+Determinants%2C+Mechanisms%2C+and+Functions%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biophys.+Biomol.+Struct%22%5BJournal%5D)">Conformational Dynamics of the Chromatin Fiber in Solution: Determinants, Mechanisms, and Functions.</a> Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 31, 361-392 (2002).</li>
<li>Clapier, C. R., Cairns, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Biology+of+Chromatin+Remodeling+Complexes%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biochem%22%5BJournal%5D)">The Biology of Chromatin Remodeling Complexes.</a> Annu. Rev. Biochem. 78, 273-304 (2009).</li>
<li>Musselman, C. A., Lalonde, M., Cote, J., Kutateladze, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perceiving+the+epigenetic+landscape+through+histone+readers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Struct.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Perceiving the epigenetic landscape through histone readers.</a> Nat. Struct. Mol. Biol. 19 (12), 1218-1227 (2012).</li>
<li>Suganuma, T., Workman, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Signals+and+Combinatorial+Functions+of+Histone+Modifications%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Signals and Combinatorial Functions of Histone Modifications.</a> Annu. Rev. Biochem. 80, 473-499 (2011).</li>
<li>Lee, J. S., Smith, E., Shilatifard, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Language+of+Histone+Crosstalk%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">The Language of Histone Crosstalk.</a> Cell. 142 (5), 682-685 (2010).</li>
<li>Liokatis, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphorylation+of+histone+H3+Ser10+establishes+a+hierarchy+for+subsequent+intramolecular+modification+events%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Struct.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Phosphorylation of histone H3 Ser10 establishes a hierarchy for subsequent intramolecular modification events.</a> Nat. Struct. Mol. Biol. 19 (8), 819-823 (2012).</li>
<li>Voigt, P., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23021224">Asymmetrically Modified Nucleosomes.</a> Cell. 151 (1), 181-193 (2012).</li>
<li>Egelhofer, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+assessment+of+histone-modification+antibody+quality%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Struct.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">An assessment of histone-modification antibody quality.</a> Nat. Struct. Mol. Biol. 18 (1), 91-93 (2011).</li>
<li>Huang, H., Lin, S., Garcia, B. A., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Proteomic+Analysis+of+Histone+Modifications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Quantitative Proteomic Analysis of Histone Modifications.</a> Chem. Rev. 115 (6), 2376-2418 (2015).</li>
<li>Liokatis, S., Dose, A., Schwarzer, D., Selenko, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Detection%2C+of+Protein+Phosphorylation+and+Acetylation+by+High-Resolution+NMR+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Detection, of Protein Phosphorylation and Acetylation by High-Resolution NMR Spectroscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (42), 14704-14705 (2010).</li>
<li>Binolfi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+repair+of+oxidation-damaged+%CE%B1-synuclein+fails+to+target+C-terminal+modification+sites%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Intracellular repair of oxidation-damaged α-synuclein fails to target C-terminal modification sites.</a> Nat. Commun. 7, 10251(2016).</li>
<li>Schanda, P., Kupce, E., Brutscher, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SOFAST-HMQC+experiments+for+recording+two-dimensional+heteronuclear+correlation+spectra+of+proteins+within+a+few+seconds%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomol.+NMR%22%5BJournal%5D)">SOFAST-HMQC experiments for recording two-dimensional heteronuclear correlation spectra of proteins within a few seconds.</a> J. Biomol. NMR. 33 (4), 199-211 (2005).</li>
<li>Theillet, F. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+signaling%2C+post-translational+protein+modifications+and+NMR+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomol.+NMR%22%5BJournal%5D)">Cell signaling, post-translational protein modifications and NMR spectroscopy.</a> J. Biomol. NMR. 54 (3), 217-236 (2012).</li>
<li>Dyer, P. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstitution+of+Nucleosome+Core+Particles+from+Recombinant+Histones+and+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Enzymol%22%5BJournal%5D)">Reconstitution of Nucleosome Core Particles from Recombinant Histones and DNA.</a> Methods Enzymol. 375, 23-43 (2004).</li>
<li>Artimo, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ExPASy+%3ASIB+bioinformatics+resource+portal%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">ExPASy :SIB bioinformatics resource portal.</a> Nucleic Acids Res. 40 (W1), 597-603 (2012).</li>
<li>Liokatis, S., klingberg, R., Tan, S., Schwarzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differentially+Isotope-Labeled+Nucleosomes+to+Study+Asymmetric+Histone+Modification+Crosstalk+by+Time-Resolved+NMR+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Differentially Isotope-Labeled Nucleosomes to Study Asymmetric Histone Modification Crosstalk by Time-Resolved NMR Spectroscopy.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 55 (29), 8262-8265 (2016).</li>
<li>Stützer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulations+of+DNA+Contacts+by+Linker+Histones+and+Post-translational+Modifications+Determine+the+Mobility+and+Modifiability+of+Nucleosomal+H3+Tails%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Cell%22%5BJournal%5D)">Modulations of DNA Contacts by Linker Histones and Post-translational Modifications Determine the Mobility and Modifiability of Nucleosomal H3 Tails.</a> Mol. Cell. 61 (2), 247-259 (2016).</li>
<li>Zhou, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Histone+H4+K16Q+Mutation%2C+an+Acetylation+Mimic%2C+Causes+Structural+Disorder+of+Its+N-terminal+Basic+Patch+in+the+Nucleosome%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Histone H4 K16Q Mutation, an Acetylation Mimic, Causes Structural Disorder of Its N-terminal Basic Patch in the Nucleosome.</a> J. Mol. Biol. 421 (1), 30-37 (2012).</li>
<li>Theillet, F. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Site-specific+NMR+mapping+and+time-resolved+monitoring+of+serine+and+threonine+phosphorylation+in+reconstituted+kinase+reactions+and+mammalian+cell+extracts%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Site-specific NMR mapping and time-resolved monitoring of serine and threonine phosphorylation in reconstituted kinase reactions and mammalian cell extracts.</a> Nat. Protoc. 8 (7), 1416-1432 (2013).</li>
<li>Lowary, P. T., Widom, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+DNA+sequence+rules+for+high+affinity+binding+to+histone+octamer+and+sequence-directed+nucleosome+positioning%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">New DNA sequence rules for high affinity binding to histone octamer and sequence-directed nucleosome positioning.</a> J. Mol. Biol. 276 (1), 19-42 (1998).</li>
<li>Hackenberger, C. P., Schwarzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemoselective+ligation+and+modification+strategies+for+peptides+and+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Chemoselective ligation and modification strategies for peptides and proteins.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 47 (52), 10030-10074 (2008).</li>
<li>Theillet, F. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Site-specific+mapping+and+time-resolved+monitoring+of+lysine+methylation+by+high-resolution+NMR+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Site-specific mapping and time-resolved monitoring of lysine methylation by high-resolution NMR spectroscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (18), 7616-7619 (2012).</li>
<li>Lechner, C. C., Agashe, N. D., Fierz, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traceless+Synthesis+of+Asymmetrically+Modified+Bivalent+Nucleosomes%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Traceless Synthesis of Asymmetrically Modified Bivalent Nucleosomes.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 55 (8), 2903-2906 (2016).</li>
<li>Bernstein, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bivalent+chromatin+structure+marks+key+developmental+genes+in+embryonic+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">A bivalent chromatin structure marks key developmental genes in embryonic stem cells.</a> Cell. 125 (2), 315-326 (2006).</li>
</ol>

O autor não tem nada a divulgar.

Para a reconstituição nucleossomo, o protocolo atual utiliza um modelo de DNA longo de 165 pb contendo o 601-Widom sequência posicionamento nucleosome 20, mas o desempenho semelhante é esperado usando vários comprimentos de modelos de DNA. O protocolo foi projetado e ao serviço que utilizam tipos assimétricos de histona H3. Com o mesmo princípio, o método pode ser aplicado também a outras histonas nucleares e, adicionalmente, pode ser utilizado para reconstituir os complexos que transportam duas ...

ADN eucariótico está firmemente embalados dentro de núcleos celulares em cromatina. O bloco de construção fundamental da cromatina é a partícula de núcleo que contém nucleossoma ~ 147 pb de ADN envolvida em torno de um complexo octamï¿½ica constituído por duas cópias de cada um dos quatro histonas nucleares (H3, H4 e H2A, H2B). proteínas histona abrigar uma variedade de modificações pós-traducionais (PTMs). Estas substituições covalentes induzir alterações na estrutura da cromatina, tanto directamente ao afectar a química física do sistema e, indirectamente, através do recrutamento de actividades de remodelação da cromatina 1, 2, 3. Por esses meios, PTMs histonas controlar a acessibilidade da cromatina e, portanto, regular todas as funções celulares 4 baseados em DNA. PTMs são instalados por sistemas de enzimas de modificação de histonas principalmente sobre os segmentos do terminal N não estruturados (caudas) de histo núcleo incorporou-nucleossomanes. Devido aos muitos locais de modificação no relativamente curta sequência de caudas das histonas, PTMs influenciam uns aos outros através da indução ou bloqueando reações posterior modificação, um efeito conhecido como modificação cross-talk 5. Devido à arquitectura geral simétrica do nucleossoma, reacções de modificação e os mecanismos de diafonia foram pensados ​​para ocorrer de forma semelhante para as duas cópias de cada histona nucleossomal (histonas irmã). Este conceito foi recentemente desafiado e posteriormente refutadas. Particularmente, in vitro ensaios enzimáticos sobre peptídeos cauda H3 histonas livre e em nucleossomos demonstraram que um conjunto de quinases H3 introduzido fosforilação de forma assimétrica 6. Adicionalmente, análise por LC-MS / MS com base em afinidade de purificação revelado a existência de nucleossomas assimetricamente metilada-H3 em vários tipos de células eucarióticas 7. Assim, nucleossomas assimetricamente modificados constituem novas espécies, eferramentas são necessárias para desvendar os mecanismos que controlam a sua formação e para analisar os efeitos crosstalk que esta assimetria pode exercer. Comumente, Western Blotting (WB) e análise de espectrometria de massa (MS) foram utilizados para detectar PTMs histonas. Apesar de sua fácil aplicação, WB sofre de problemas de especificidade / reatividade cruzada. Em cima disso, é incapaz de realizar a análise multi-PTM simultânea e quantificação direta das reações de modificação 8. Por outro lado, a análise MS emprega instrumentação sofisticada que requer a formação de alto nível, mas proporciona uma elevada especificidade, assim como o mapeamento simultâneo e quantificação de múltiplos PTMs 9. &#160; No entanto, ambos os métodos são perturbadores e os complexos são dissociados nucleossomais antes da análise, dando origem a uma mistura de histonas e / ou péptidos derivados de histona. Esta manipulação remove a capacidade de distinguir independentereacções de modificação que ocorrem em cada um dos dois histonas irmã e para relatar o status de modificação específicos de cópia das histonas nucleossomais. Ressonância Magnética Nuclear (RMN) nuclear evoluiu como um método alternativo para mapear reacções PTM. NMR é sem interrupções e, portanto, permite o monitoramento de eventos da PTM de uma forma em tempo real em misturas reconstituídos, e até mesmo em células intactas 10, 11. O desenvolvimento de rotinas para aquisição de dados rápida, bem como para o mapeamento de alta resolução com base em 2D métodos de correlação hetero-nuclear de amostras com isótopos marcado (15 N e / ou 13 C) 12 permitiram o mapeamento simultânea de diferentes tipos de PTMs, tais como serina / treonina / fosforilação da tirosina, lisina acetilação / metilação, arginina e metilação 13. Dependendo da PTM sob investigação, 15 N- ou 13 C-rotulagem protocols pode ser utilizado para marcar a proteína de grupo funcional que serve como um repórter modificação. Por conseguinte, o mapeamento PTM pode ser realizada seguindo o deslocamento do desvio químico característico do grupo funcional correspondente &quot;sensing&quot; a alteração no ambiente químico. Na maioria dos casos, ambos os grupos NH e CH químicas pode ser usada para informar a evolução da PTM de interesse. O protocolo atual descreve a geração de nucleossomos contendo histonas irmã marcados com isótopos de forma diferenciada. Ela combina a flexibilidade da espectroscopia de RMN para mapear PTMs usando tanto um H- 15 N e 1 H- 13 C espectros de correlação com a utilização de diferentes marcadores de afinidade da proteína para a purificação dos complexos de histona reconstituídos seleccionados. Notadamente, o protocolo emprega duas piscinas diferentes de uma histona especial para reconstituição nucleossomo. Estas piscinas são diferencialmente marcado com isótopo (com um <suP&gt; 15 N, o outro com 13 C), e eles são fundidos com um poli-histidina e uma etiqueta de afinidade estreptavidina, respectivamente. Um esquema de purificação por afinidade em tandem com Ni-NTA e cromatograf ia à base de estreptavidina inicialmente utilizado por Voigt et al. 7 é empregue para purificar homólogos de espécies assimétrica simétrico (Figura 1A). Octï¿½eros histonas assimétricos são utilizados posteriormente para reconstituir complexos nucleossomais equivalentes (Figura 1B), utilizando o método de diálise sal padrão 14. Além disso, através do mesmo procedimento e por ter uma das piscinas histona pré-modificados, um PTM pode ser incorporado de forma assimétrica para os nucleossomas resultantes. A reacção destes substratos com as enzimas modificadoras de histonas e subsequente RMN-mapeamento de eventos de modificação de permitir a caracterização dos mecanismos de diafonia, tanto em cis-(cópia histona premodified) e na trans-(unmodificópia Ed histona) (Figura 1C).

<table><tbody><tr><td>Aplicação de HCl de Guanidínio</td><td></td><td>A14199</td> Use Tris&nbsp; <td>Gu-HCl de alta qualidade</td></tr><tr><td></td><td>Roth</td><td>4855.2</td><td></td></tr><tr><td>DTT</td><td>Applichem</td><td>A1101</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>VWR produtos químicos</td><td>27810.364</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Roth</td><td>8043.2</td><td></td></tr><tr><td>Na2H2PO4</td><td>Applichem</td><td>A1046</td><td></td></tr><tr><td>NaH2PO4</td><td>Applichem</td><td>A3902</td><td></td></tr><tr><td>Imidazol</td><td>Applichem</td><td>A1073</td><td></td></tr><tr><td>d-Desthiobiotin</td><td>Sigma</td><td>D1411</td><td></td></tr><tr><td>Ni-NTA Superflow</td><td>Qiagen</td><td>1034557</td><td></td></tr><tr><td>Strep-Tactin Superflow</td><td>IBA</td><td>2-1207-001</td><td></td></tr><tr><td>Anticorpo de sonda His</td><td>Santa Cruz</td><td>sc-8036</td><td></td></tr><tr><td>HRP conjugado com estreptococo</td><td>IBA</td><td>2-1502-001</td><td></td></tr><tr><td>Hi-Load 16/600 Superdex 200 pg</td><td>GE Healthcare</td><td>28-9893-35</td><td></td></tr><tr><td>6 - 8 kDa membrana de diálise</td><td>Spectrumlabs</td><td>spectra/por 1, 132650</td><td></td></tr><tr><td>50 kDa membrana de diálise</td><td>Spectrumlabs</td><td>spectra/por 7, 132129</td><td></td></tr><tr><td>10 kDa unidade de filtro centrífugo</td><td>Merck Millipore</td><td>UFC901024</td><td></td></tr><tr><td>30 kDa filtro centrífugo unidade</td><td>Merck Millipore</td><td>UFC903024</td><td></td></tr><tr><td>Espectrômetro de RMN em estado de solução&nbsp;</td><td></td><td></td><td>frequência de operação de pelo menos 500 MHz, equipada com uma criossonda de ressonância tripla</td></tr><tr><td><forte>Nome do tampão</forte></td><td><forte>Componente</forte></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tampão de desdobramento</td><td>7 M Guanidínio HCl</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>20 mM Tris, pH 7,5</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>10 mM Tampão</td> de redobramento DTT <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>10 mM Tris, pH 7,5</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>2 M NaCl</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>1 mM EDTA</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>2 mM DTT</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tampão de ensaio</td><td>25 mM Na2H2PO4, pH 6,8</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>25 mM NaCl</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>2 mM DTT</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

reconstituição de nucleosomes com histones irmã diferencialmente isotope-rotulados

Reconstitution of Nucleosomes with Differentially Isotope-labeled Sister Histones

nucleossomos assimetricamente modificados contêm as duas cópias de uma histona (histonas irmã) decorados com conjuntos distintos de modificações pós-traducionais (PTMS). Eles são recém-espécie identificada com meios desconhecidos de estabelecimento e implicações funcionais. métodos analíticos correntes são insuficientes para detectar a ocorrência específica contra cópia de PTMs sobre as histonas nucleossomais irmã. Este protocolo apresenta um método bioquímico para a reconstituição in vitro de nucleossomas contendo histonas irmã isotopicamente marcados diferencialmente. O complexo gerado também pode ser assimetricamente modificada, após a inclusão de uma piscina histona premodified durante a redobragem de subcomplexos histonas. Estas preparações nucleossomos assimétricos podem estar prontamente reagiu com enzimas modificadoras de histonas para estudar modificação mecanismos de cross-talk impostas pela PTM assimetricamente pré-incorporados usando espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). Em particular, as reacções de modificaçãoEm tempo real pode ser mapeado de forma independente nas duas histonas irmã através da realização de diferentes tipos de experiências de correlação de RMN, adaptados para o respectivo tipo de isótopos. Esta metodologia proporciona os meios para estudar os mecanismos de diafonia que contribuem para a formação e propagação de padrões PTM assimétricos em complexos nucleossomais.

Octamï¿½ica espécies correctamente redobradas são isolados após uma corrida de reconstituição a mistura através de uma coluna de filtração em gel (Figura 2). A piscina octamï¿½ica reconstituído contendo os três tipos diferentes de octâmeros é submetido ao esquema de purificação por afinidade em tandem. As amostras são recolhidas a partir de todas as etapas e analisadas por SDS-PAGE e subsequentemente WB. A verificação da correcta execução do protocolo que resulta no isol...

Este protocolo descreve a reconstituição de nucleossomas contendo histonas irmã isotopicamente marcados diferencialmente. Ao mesmo tempo, nucleossomas assimetricamente pós-translacionalmente modificados pode ser gerado após o uso de uma cópia da histona premodified. Estas preparações podem ser prontamente usadas para estudar os mecanismos de modificação de diafonia, simultaneamente em ambas as histonas irmã, utilizando espectroscopia de RMN de alta resolução.

Reconstituição de Nucleosomes com Histones irmã diferencialmente Isotope-rotulados

Asymmetrically modified nucleosomes contain the two copies of a histone (sister histones) decorated with distinct sets of Post-translational Modifications ...

O objetivo geral deste protocolo bioquímico é gerar nucleossomos com histonas irmãs marcadas isotopicamente de forma diferencial, para uso no mapeamento de modificações pós-traducionais simultaneamente em ambas as histonas irmãs. O objetivo geral deste protocolo bioquímico é gerar nucleossomos com histonas irmãs marcadas isotopicamente de forma diferencial para uso no mapeamento de modificações pós-traducionais simultaneamente em ambas as histonas irmãs.Este método, em combinação com técnicas de alta resolução para mapear modificações pós-traducionais, como na espectrometria de massas, aborda questões fundamentais na biologia da cromatina, como quais mecanismos contribuem para a formação de nucleossomos simetricamente modificados? A principal vantagem desta técnica é que ela pode ser facilmente implementada em um laboratório de bioquímica, pois combina protocolos padrão de reconstituição de nucleossomos com metodologias comuns de purificação de proteínas. Duas pools de histona H3 serão utilizadas para a reconstituição do octâmero.H3 marcado com nitrogênio-15 que contém uma etiqueta de polihistidina no terminal amino e H3 marcado com carbono-13 que contém uma etiqueta de afinidade p

reconstitution-nucleosomes-with-differentially-isotope-labeled-sister

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Bioquímica

Nós descrevemos um conjunto de ensaios para analisar os níveis de expressão de histonas linker H1. mRNA de genes H1 individuais são quantitativamente medido por acaso a transcrição reversa com base iniciador seguido por PCR em tempo real, enquanto que a quantificação de proteína de histonas H1 é conseguido através da análise por HPLC.

Análise de Expressão de mamíferos Linker-histona Subtipos

Neste vídeo, demonstramos técnicas de microscopia de força atômica de lapso de tempo de alta velocidade, AFM, para estudar a dinâmica dos complexos de nucleossomos. À medida que a ponta do AFM varre a superfície do nucleossomo, ela detecta alterações na altura do nucleossomo e registra o desdobramento do DNA ao longo do tempo.

Microscopia de Força Atômica de Lapso de Tempo de Alta Velocidade para Capturar a Dinâmica do Nucleossomo

Um método é apresentado para a reconstituição do modelo matrizes nucleossomais de histonas centrais recombinantes e de DNA em tandem repetido posicionamento nucleosome. Nós também descrevem como experimentos de velocidade de sedimentação na ultracentrífuga analítica, e microscopia de força atômica (AFM) são usados ​​para monitorar o grau de saturação disposição nucleosomal após a reconstituição.

Assembleia da nucleosomal Arrays de recombinantes Núcleo Histones e Nucleosome Posicionamento DNA

Ao combinar nativa e reticulação da cromatina imunoprecipitação com alta resolução de Espectrometria de Massa, ChroP abordagem permite a dissecar a arquitectura proteómica composto de histonas modificações, variantes e proteínas não-histonic sinergia na cromatina domínios funcionalmente distintos.

A Abordagem ChroP Combina chip e Espectrometria de Massa dissecar proteômica Paisagens Locus específicas da cromatina

Aqui descrevemos ensaios bioquímicos que podem ser usados para caracterizar enzimas de remodelação da cromatina dependentes de ATP por suas habilidades de 1) catalisar o deslizamento do nucleossomo dependente de ATP, 2) envolver-se com substratos de nucleossomos e 3) hidrolisar ATP de maneira dependente de nucleossomo ou DNA.

Os ensaios bioquímicos para analisar as actividades de ATP-dependente cromatina remodelação Enzimas

Aqui, apresentamos um protocolo de caracterização de partículas nucleossoma no nível do único-molécula usando microscopia estático e Time-Lapse de força atômica (AFM), técnicas de imagem. O método de superfície functionalization descrito permite a captura da estrutura e dinâmica dos nucleosomes em alta resolução em nanoescala.

Sondando a estrutura e a dinâmica de Nucleosomes usando imagem de microscopia de força atômica

A ubiquitinação é uma modificação pós-translacional que desempenha papéis importantes em processos celulares e é fortemente coordenada pela deubiquitinação. Os defeitos em ambas as reações fundamentam patologias humanas. Nós fornecemos protocolos para a realização de ubiquitinação e reação de deubiquitinação in vitro usando componentes purificados.

Ensaios de Ubiquitinação e Deubiquitinação in vitro de histonas Nucleossomal

Aqui apresentamos um método para expressar proteínas histonas acetiladas usando expansão de código genético e montar nucleososomos reconstituídos in vitro.

Site Lysine Acetilation specific de Histones para Reconstituição Nucleososome usando Expansão do Código Genético em Escherichia coli

Este protocolo descreve em detalhes a preparação de complexos nucleossômicos usando dois métodos de preparação de amostras para congelamento de grades de TEM.

Preparação de Partículas Nucleares Complexadas com Fatores de Reparo de DNA para Determinação Estrutural por Microscopia Crio-Eletrônica

Este artigo apresenta um procedimento experimental detalhado para reconstituir amarras de DNA contendo nucleossomos para microscopia de força correlativa e fluorescência de molécula única. Além disso, descreve vários experimentos a jusante que podem ser conduzidos para visualizar o comportamento de ligação de proteínas que interagem com a cromatina e analisar mudanças nas propriedades físicas dos nucleossomos.

Montagem de nucleossomos in situ para microscopia de força correlativa e fluorescência de molécula única

Variantes genéticas no Membro da Família Spindlina 4 (SPIN4) humano foram recentemente identificadas em pacientes com crescimento ósseo, um novo distúrbio do desenvolvimento. Um protocolo e novos resultados descrevendo a identificação bioquímica de histonas modificadas no contexto de nucleossomos como substratos de ligação ao SPIN4 são apresentados.

Identificação de histonas modificadas como substratos de ligação do membro humano da família spindlina 4 (SPIN4) por matrizes peptídicas e pulldown nativo de nucleossomos

Aprenda a reconstituir nucleossomos com histonas irmãs diferencialmente marcadas com isótopos para mapear modificações pós-traducionais simultaneamente. Este método combina reconstituição padrão com purificação por afinidade.

Reconstituição de Nucleosomes com Histones irmã diferencialmente Isotope-rotulados

Explorar mais vídeos