Biz bireysel DNA molekülleri bakteriyofaj çoğaltma sistemi proteinleri aracılığı ile gerçek zamanlı çoğaltma gözlemlemek için bir yöntem açıklanmaktadır.
Yöntem makalesi
Biz bireysel DNA molekülleri bakteriyofaj çoğaltma sistemi proteinleri aracılığı ile gerçek zamanlı çoğaltma gözlemlemek için bir yöntem açıklanmaktadır.
Biz bireysel DNA molekülleri bakteriyofaj çoğaltma sistemi proteinleri aracılığı ile gerçek zamanlı çoğaltma gözlemlemek için bir yöntem açıklanmaktadır. Lineerleştirilmiş λ DNA bir iplikçik sonunda bir biotin, ve aynı iplikli diğer ucunu bir digoxigenin benzer parçaları değiştirilir. Biotinlenmiş sonuna Fonksiyonlu cam lamel ve küçük bir boncuk digoxigeninated sonuna eklenir. Bir akış hücre yüzeyinde bu DNA boncuk hayvan iplerini montaj, laminer akış, boncuk üzerinde sürükleyin kuvvet uygularlar uygulanmasına olanak veriyor. Sonuç olarak, DNA ve paralel akış hızı (Şekil 1) tarafından belirlenen bir kuvvet lamel yüzeye yakın gerilir. DNA uzunluğu boncuk pozisyonunun izlenmesi ile ölçülür. Tek ve çift iplikli DNA arasındaki uzunluk farklılıkları çatal çoğaltma proteinlerin aktivitesini gerçek zamanlı bilgi elde etmek için kullanılmaktadır. Boncuk pozisyon ölçme gevşemek DNA ve polimerizasyon (Şekil 2) oranları ve processivities hassas belirliyor.
1. DNA replikasyonu Şablonu
Reaksiyon için DNA replikasyon çatal oluşturmak için oligonükleotidler tavlama tarafından değiştirilmiş Lineerleştirilmiş λ DNA. Ayrıca, biotin λ DNA iplikçik sonuna kadar bağlı olduğu ve bir digoxigenin benzer parçaları aynı iplikçik 1 diğer ucuna takılı.
Malzemeler: bakteriyofaj λ DNA Oligonükleotidler: biotinlenmiş çatal kol (A: 5'-biotin-AAAAAAAAAAAAAAAAGAGTACTGTACGATCTAGCATCAATCACAGGGTCAGGTTCGTTATTGTCCAACTTGCTGTCC-3 '), λ-tamamlayıcı çatal kol (B: 5'-GGGCGGCGACCTGGACAGCAAGTTG GACAATCTCGTTCTATCACTAATTCACTAATGCAGGGAGGATTTCAGATATGGCA-3'), çatal astar (C: 5 ' -TGCCATATCTGAAATCCTCCCTGC-3 '), λ-tamamlayıcı digoxigenin sonunda (D: 5'-AGGTCG CCGCCCAAAAAAAAAAAA digoxigenin-3'), T4 DNA ligaz, T4 polinükleotid kinaz, Isı bloğu.
2. Boncuk
Boncuk digoxigenin özgüllüğü ile Fab parçası Fonksiyonlu. Daha sonra DNA replikasyonu şablon 2 eklenebilir.
Malzemeler: Tosyl aktif boncuk, α-digoxigenin Fab parçası, A Buffer: 0,1 M H3BO3 pH 9.5, Tampon B: 0,1 M PBS pH 7.4,% 0.1 w / v BSA, Tampon C: 0.2 M Tris-HCl, pH 8.5 (25 ° C),% 0.1 w / v BSA, Manyetik Ayırıcı, Rotator.
3. Fonksiyonlu lameller
DNA cam lamel ek izin vermek için, cam, daha sonra biotinlenmiş PEG moleküllere birleştiğinde bir aminosilane, ilk işlevselleştirildiyse. Bu kaplama yüzeyi 3,4 ile non-spesifik etkileşimler, DNA ve çoğaltma proteinler azaltmaya yardımcı olur .
Malzemeler: Cam lamelleri, Boyama kavanoz, 3-aminopropyltriethoxysilane, metoksi-PEG5k-NHS ester, Biotin-PEG5k-NHSester, Aseton, 1M KOH, Etanol, Fırın, Banyo sonikatör
4. Akış Odası Hazırlık
Deney Fonksiyonlu lamel, çift taraflı bant, kuvars slayt ve boru ile yapılan basit bir akış odası kullanılarak yapılır. Bir akış odasının her biri tek-molekül deney 2,4 için hazırlanmıştır .
Malzemeler: Çift taraflı bant, jilet, boru, çabuk kuruyan, epoksi delikli kuvars slayt, işlevselleştirildiyse lamel, streptavidin çözümü (1 mg / mL PBS içinde 25 mcL), boru, engelleme tampon (5X: 20 mM Tris, pH 7.5, 2 mM EDTA, 50 mM NaCl, 0.2 mg / ml BSA,% 0.005 Tween-20), çalışma tampon (1X: 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 2 mM EDTA, 50 mM NaCl).
5. Tek molekül Çoğaltma Deney
DNA şablonu ve Fonksiyonlu boncuk hazırlanan ve akış odasının hazır var, tek bir molekülün deney yapılabilir.
Malzemeler: Hazır akış odası, Engelleme tamponu (5X: 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 2 mM EDTA, 50 mM NaCl, 1 mg / ml BSA,% 0.025 'Tween-20), Çalışma tamponu (1X: 20 mM Tris-HCl pH 7.5, 2 mM EDTA, 50 mM NaCl), T7 çoğaltma tamponlar veya 10mM MgCl 2 olmadan (1X: 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 50 mM K-glutamat, 2 mM EDTA, 100 mg / ml BSA, 10 mM DTT, 600 mcM dNTP), çoğaltma proteinleri, 10X amacı, CCD kamera, kalıcı nadir toprak mıknatısı, şırınga pompası, airspring, fiber aydınlatma, bilgisayar görüntü elde etme yazılımı ile ters optik mikroskop.
6. Temsilcisi Sonuçlar
Başarılı bir deneyde (aynı anda 100'den fazla boncuklar gözlemlemek gerekir Lider iplikçik sentez) . Deney önde gelen iplikli DNA sentezini gösteren sayısız izlerini boyun eğmek zorundadır.
Veri Analizi:
DNA ve polimerizasyon gevşemek oranları ve processivities ölçmek için, boncuk kesin pozisyonları tespit edilmelidir. 2-boyutlu Gauss fonksiyonları ile bu pozisyonları takarak elde edebilirsiniz. Yörüngeler sonra izleme yazılımı (örneğin DiaTrack) kullanarak her bir karenin izleme boncuk pozisyonu ile elde edilebilir. Şimdi, böylece herhangi bir grafik kullanarak zamanın bir fonksiyonu olarak boncuk pozisyonu komplo ile yörüngeleri görselleştirmek için hazırızFtware (örneğin Kökeni). Oran veri elde etmek için, lineer regresyon ile araziler uyum ve eğimi hesaplamak. Processivity için, başından sonuna kadar bir kısalma olay (Şekil 3) DNA toplam uzunluğu belirler. Her ikisi de bu sayıların basepairs dönüştürülebilir gerekecektir. Basepairs için boncuk hareket dönüştürmek için, ilk reaksiyon debisi uzatılmış λ DNA molekülünün uzunluğunu ölçmek gerekir. Λ DNA uzunluğu (48.502 bp) bilindiğinden deneysel gücü az sayıda baz çifti / piksel kalibre edebilir. Artan doğruluğu için bir temel eser ilgi enzimatik değişmez bir boncuk sabrının izlerini çıkarmak. Tüm tek ölçüm ve çizim hızı ve processivity dağıtımları birleştirin. Gauss ve tek üstel fonksiyonlar, sırasıyla (Şekil 3) kullanarak veri sığdır.

Şekil 1. Tek molekül deney düzeneği. (A) Dubleks λ DNA (48.5 kb) 5 üzerinden akışını hücrenin yüzeyine bağlı 'biotin streptavidin etkileşimi kullanarak bir iplikçik sonu ve 3' aynı iplikçik sonu kullanarak bir boncuk eklenir digoxigenin anti-digoxigenin etkileşim. Astarlanmalıdır çoğaltma çatal polimeraz yükleme izin boncuk karşısında sonunda oluşur. (B) Boncuk-DNA meclisleri laminer akış tampon kullanarak gergin ve geniş alan optik mikroskop kullanarak görüntülü. Sürekli bir germe kuvveti korurken, zamanla boncuk pozisyonları takip ederek, DNA yapıları uzunlukları izlenebilir. (C) düşük kuvvetler altında Uzantısı ssDNA profili (dolu daire) ve dsDNA (açık daire). Kesikli çizgi kristalografik tam ds-λ DNA uzunluğu, 16.3 mm gösterir. SsDNA ve dsDNA arasındaki uzunluğu 3 pN etrafında güçlerine büyük bir fark DNA uzunluğu izleme değişiklikleri ss ve dsDNA arasındaki dönüşümlerin doğrudan gözlem sağlar. DNA birleştiğinde boncuklar çok sayıda eş zamanlı görselleştirme, bir deney birçok bireysel replisomes çalışması için olanak sağlar.

Şekil 2 bakteriyofaj T7 çoğaltma proteinler: DNA polimeraz (GP5 ve tiyoredoksin kompleks) ve DNA helikaz (GP4) deoxyribonucleotides ve magnezyum varlığında DNA lideri iplikçik sentez. Bu süreç, kıvrılma için DNA gecikmeli iplikçik kısaltılması ile eşlik ediyor. DsDNA boncuk ssDNA pozisyon değiştirir haline dönüştürülmesi. Boncuk pozisyon ölçme DNA replikasyon hızı ve processivity hassas tayini sağlar.

Şekil 3 tipik bir veri tek bir molekül önde gelen iplikçik sentez deney örneği. DNA replikasyonu Processivity bir kısalma olayı başından sonuna kadar DNA toplam uzunluğu eşittir. DNA replikasyon oranı lineer regresyon arsa montaj ve eğimin hesaplanması ile elde edilir. Ölçümlerin bir dizi veri birleştirerek elde edildi içerlek gösterir oranı ve processivity dağılımları. Veriler sırasıyla, Gauss ve tek üstel fonksiyonlar kullanarak monte edildi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Laminer akış boncuklar üzerinde uyguladığı sürtünme kuvveti çoğaltma proteinler enzimatik faaliyetlerin etkisi olmadığından emin olmak için çok önemlidir. Örneğin, 0.012 ml / dk akış oranına karşılık gelen 3 pN gücü önde gelen iplikçik DNA replikasyon etkilemez. Ancak enzimatik faaliyetleri koordine DNA sentezi sırasında yer alan etkilemez ve bu nedenle 1.5 pN azaltılmalıdır. Sürtünme kuvveti kolayca akış hızını veya akış kanalı 5 genişliği değiştirerek kontrol edilebilir.
DNA tes...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Paul Blainey, Jong-Bong Lee ve Samir Hamdan uzanan DNA testinin geliştirilmesi yardımıyla oldu. Bu çalışma, Charles Richardson (GM54397) ve Antoine van Oijen (GM077248) Sağlık hibe Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklenmektedir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Bakteriyofaj λ DNA | New England Biolabs | N3011L | |
| DNA Oligonükleotidler | Entegre DNA Teknolojileri | ||
| T4 DNA Ligaz | New England Biolabs | M0202L | |
| T4 Polinükleotid Kinaz | New England Biolabs | M0201L | |
| & alfa; -digoksigenin Fab | Roche Grubu | 11214667001 | |
| Tosyl Aktif Boncuklar | Invitrogen | 142-03 | |
| Manyetik Ayırıcı | Invitrogen | Dynal MPC | |
| 3-aminopropil-trietoksisilan | Sigma-Aldrich | A3648 | Diğer aminosilanlar, daha seyrek yüzeyler için amin olmayan reaktif silanlar kullanılabilir veya karıştırılabilir |
| Süksinimidil propiyonat PEG | Nektar | Benzer PEG'ler Nanocs, CreativePEGWorks, vb.'den satın alınabilir. | |
| Biotin-PEG-NHS | Nektar | Benzer PEG'ler Nanocs, CreativePEGWorks, vb.'den satın alınabilir. | |
| Çift taraflı bant | Grace Bio-Lab Inc. | SA-S-1L | 100 μ m kalınlık |
| Kuvars slayt | Teknik Cam | 20 mm (G) x 50 mm (U) x 1 mm (Y) | Lamellere sığacak boyut. Elmas uçlu matkap uçlarıyla delikler açın (DiamondBurs.net) |
| Polietilen boru | BD Biosciences | 427416 | 0,76 mm ID, 1,22 OD Diğer boyutta borular ikame edilebilir. |
| Streptavidin | Sigma-Aldrich | S4762 | 1 mg / mL çözelti yapın, 25 μ PBS pH 7.3 |
| Deoksiribonükleotid trifosfat çözelti karışımında | New England Biolabs | N0447 | |
| 10X Objektif Ters Optik Mikroskop | Olympus Corporation | Olympus IX-51 | |
| Kalıcı nadir toprak mıknatısı | Ulusal İthalat | www.rare-earth-magnets.com | |
| CCD Kamera | QImaging | Rolera-XR Hızlı 139 | |
| Şırınga Pompası | Harvard Aparatı | 11 Plus | Çözüm değişikliklerini kolaylaştırmak için yeniden doldurma modunda çalıştırın |
| Fiber Işık | Thorlabs Inc. | OSL1 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste