Summary

Quantitativa, in tempo reale Analisi dell'attività riparazione per escissione Base in lisati cellulari Utilizzando Molecular Beacons Lesione specifici

Published: August 06, 2012
doi:

Summary

Noi descriviamo un metodo per la determinazione quantitativa, misurazione in tempo reale di DNA glicosilasi e attività di endonucleasi di AP in lisati cellulari nucleari. Il test produce tassi di attività DNA Repair suscettibili di analisi cinetica ed è adattabile per la quantificazione delle attività di riparazione del DNA nei tessuti e lisati tumorali o con le proteine ​​purificate.

Abstract

Noi descriviamo un metodo per la determinazione quantitativa, misurazione in tempo reale di DNA glicosilasi e attività di endonucleasi di AP in lisati cellulari nucleari di base utilizzando escissione riparazione (BER) segnali molecolari. Il substrato (beacon) è costituito da un deoxyoligonucleotide contenente una singola lesione base con un 6-carbossifluoresceina (6-FAM) porzione coniugata alla estremità 5 'e una frazione DABCYL coniugato all'estremità 3' dell'oligonucleotide. Il faro BER molecolare è 43 basi di lunghezza e la sequenza è progettato per favorire la formazione di una forcina struttura con 13 nucleotidi nel ciclo e 15 coppie di basi in 1,2 stelo. Quando ripiegato in questa configurazione il 6-FAM frazione viene bloccata mediante DABCYL in un modo non fluorescente tramite trasferimento di energia di risonanza Förster (FRET) 3,4. La lesione è posizionato in modo tale che in seguito alla rimozione lesione base e scissione filamento il restante 5 oligonucleotide base contenente il 6-FAM frazione viene rilasciato dallo stelo. Rilasciare undistacco dalle nd (DABCYL) risultati quencher in un aumento di fluorescenza che è proporzionale al livello di riparazione del DNA. Con la raccolta di più letture dei valori di fluorescenza, valutazione in tempo reale dell'attività BER è possibile. L'impiego di standard quantitativa PCR in tempo reale strumenti consente l'analisi simultanea di numerosi campioni. La progettazione di questi fari BER molecolari, con una lesione singola base, è suscettibile di analisi cinetica, la quantificazione BER e convalida inibitore ed è adattabile per la quantificazione dell'attività riparazione del DNA in tessuto e lisati cellulari tumorali o con proteine ​​purificate. L'analisi dell'attività BER in lisati tumorali o tessuto aspira utilizzando questi segnali molecolari può essere applicabile a misurazioni biomarker funzionali. Inoltre, l'analisi dell'attività BER con proteine ​​purificate utilizzando questo saggio quantitativo fornisce una rapida, ad alta capacità metodo per la scoperta e la convalida di inibitori BER.

Protocol

1. Beacon Progettazione Molecolare 1,1 Progettazione e ordinare il vostro segnale molecolare Il design del faro molecolare deve considerare quanto segue: Abbiamo buoni risultati con il 43-mer oligonucleotidi di DNA. Il contenuto di GC deve essere> 32%. Escludere una base di G al 5 '. Richiesta 6-FAM (6-carbossifluoresceina) coniugazione sulla estremità 5 'e DABCYL come 3' modifica. La posizione della lesi…

Discussion

Ci sono più di 600 citazioni usando 'faro molecolare' il termine per rilevare e quantificare molecole di numerose attività enzimatiche, inclusa l'attività elicasi 6, attività di DNA polimerasi 7,8, l'attività del DNA ligasi 9, l'attività della telomerasi 10, l'attività del DNA fotoliasi 11 e DNA / RNA ibridi 12, tra molti altri. Oltre all'uso di segnali molecolari per la misurazione delle attività di riparazione del DNA…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato supportato anche da finanziamenti della Fondazione Pittsburgh e il National Institutes of Health (NIH) [GM087798; CA148629; ES019498] per RWS. Il supporto per lo strumento UPCI lentivirale è stata fornita RWS mediante la concessione di supporto Cancer Center dal National Institutes of Health [P30 CA047904]. Il sostegno è stato fornito anche dalla University of Pittsburgh Dipartimento di Farmacologia & Chemical Biology al DS. Il sostegno è stato fornito anche da ESTRO a CV.

Materials

Name of the reagent Company Catalog number Comments
Potassium Chloride Fisher P217-500 Molecular grade
EDTA Fisher BP120-500  
Glycerol Fisher BP229-1 Molecular grade
DTT Fisher BP172-5  
HEPES- Solution Invitrogen 15630  
HEPES-Salt Sigma H4034-500G  
Potassium Hydroxide Sigma 17-8  
0.22μM filter Nalgene 167-0020  
Slide-A-Lyzer Dialysis Products Pierce 66373 MW 7000
Syringe Fisher 309659  
Needle Fisher 305196  
1.5 mL Microcentrifuge Tubes Fisher 05-408-129 Black
15 mL Falcon Tubes Fisher 352097  
NucBuster Protein Extraction Kit Calbiochem 71183  
PBS Invitrogen 14190  
Molecular Beacons IDT    
BioRad Protein assay dye reagent concentrate BioRad Cat# 500-0006  

References

  1. Mutamba, J. T. XRCC1 and base excision repair balance in response to nitric oxide. DNA Repair (Amst). 10, 1282-1293 (2011).
  2. Tang, J. B. N-methylpurine DNA glycosylase and DNA polymerase beta modulate BER inhibitor potentiation of glioma cells to temozolomide. Neuro-oncology. 13, 471-486 (2011).
  3. Clegg, R. M. Fluorescence resonance energy transfer and nucleic acids. Methods Enzymol. 211, 353-388 (1992).
  4. Yaron, A., Carmel, A., Katchalski-Katzir, E. Intramolecularly quenched fluorogenic substrates for hydrolytic enzymes. Anal. Biochem. 95, 228-235 (1979).
  5. Kreklau, E. L. A novel fluorometric oligonucleotide assay to measure O( 6)-methylguanine DNA methyltransferase, methylpurine DNA glycosylase, 8-oxoguanine DNA glycosylase and abasic endonuclease activities: DNA repair status in human breast carcinoma cells overexpressing methylpurine DNA glycosylase. Nucleic Acids Res. 29, 2558-2566 (2001).
  6. Belon, C. A., Frick, D. N. Monitoring helicase activity with molecular beacons. BioTechniques. 45, 433-442 (2008).
  7. Ma, C. Real-time monitoring of DNA polymerase activity using molecular beacon. Anal. Biochem. 353, 141-143 (2006).
  8. Summerer, D., Marx, A. A molecular beacon for quantitative monitoring of the DNA polymerase reaction in real-time. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 41, 3620-3622 (2002).
  9. Liu, L. Using molecular beacon to monitor activity of E. coli DNA ligase. The Analyst. 130, 350-357 (2005).
  10. Xiao, Y. Catalytic beacons for the detection of DNA and telomerase activity. J. Am. Chem. Soc. 126, 7430-7431 (2004).
  11. Kundu, L. M., Burgdorf, L. T., Kleiner, O., Batschauer, A., Carell, T. Cleavable substrate containing molecular beacons for the quantification of DNA-photolyase activity. Chembiochem : a European journal of chemical biology. 3, 1053-1060 (2002).
  12. Sokol, D. L., Zhang, X., Lu, P., Gewirtz, A. M. Real time detection of DNA.RNA hybridization in living cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 11538-11543 (1998).
  13. Yang, X., Tong, C., Long, Y., Liu, B. A rapid fluorescence assay for hSMUG1 activity based on modified molecular beacon. Molecular and cellular probes. 25, 219-221 (2011).
  14. Mirbahai, L. Use of a molecular beacon to track the activity of base excision repair protein OGG1 in live cells. DNA Repair (Amst). , (2009).
  15. Maksimenko, A. A molecular beacon assay for measuring base excision repair activities. Biochem. Biophys. Res. Commun. 319, 240-246 (2004).

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Cite This Article
Svilar, D., Vens, C., Sobol, R. W. Quantitative, Real-time Analysis of Base Excision Repair Activity in Cell Lysates Utilizing Lesion-specific Molecular Beacons. J. Vis. Exp. (66), e4168, doi:10.3791/4168 (2012).

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