Bu protokol, tomurcuklanan maya, Saccharomyces cerevisiae'den doğal kromatin bağlamında ilgilenilen tek kopyalı bir gen lokusunu saflaştırmak için bölgeye özgü rekombinasyona dayalı lokusa özgü bir kromatin izolasyon yöntemi sunar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu protokol, tomurcuklanan maya, Saccharomyces cerevisiae'den doğal kromatin bağlamında ilgilenilen tek kopyalı bir gen lokusunu saflaştırmak için bölgeye özgü rekombinasyona dayalı lokusa özgü bir kromatin izolasyon yöntemi sunar.
Ökaryotik kromatinin temel organizasyon birimi, bir histon oktamerinin etrafına ~1.7 kez sarılmış DNA'yı içeren nükleozom çekirdek parçacığıdır (NCP). Kromatin, NCP'lerin ve transkripsiyon faktörleri, kromatin yeniden şekillenmesi ve modifiye edici enzimler dahil olmak üzere çok sayıda başka protein kompleksinin varlığı olarak tanımlanır. Bu protein-DNA etkileşimlerinin, hücre döngüsünün farklı aşamalarında spesifik genomik lokuslar düzeyinde nasıl düzenlendiği hala belirsizdir. Bunun başlıca nedeni, bu tür dinamik etkileşimlerin hassas ölçümlerini elde etmeyi zorlaştıran mevcut teknik sınırlamalardır. Burada, doğal kromatin durumunda ilgilenilen tek kopyalı bir gen lokusunu izole etmek için bölgeye özgü rekombinasyonu verimli bir tek adımlı afinite saflaştırma protokolü ile birleştiren geliştirilmiş bir yöntemi açıklıyoruz. Yöntem, hedef lokusun genomik kromatin üzerinde sağlam bir şekilde zenginleştirilmesine izin vererek, bu tekniği protein etkileşimlerini tarafsız ve sistematik bir şekilde, örneğin kütle spektrometrisi ile tanımlamak ve ölçmek için etkili bir strateji haline getirir. Bu tür bileşimsel analizlere ek olarak, bu yöntemle saflaştırılan doğal kromatin, muhtemelen nükleozom konumlandırma ve histon modifikasyonları ile ilgili in vivo durumu yansıtır ve bu nedenle, mayadaki hemen hemen her genomik lokustan türetilen kromatinin daha ileri yapısal ve biyokimyasal analizlerine uygundur.
Ökaryotik genomların kromatine dinamik organizasyonu, DNA'yı çekirdeğin sınırlarına sığacak şekilde sıkıştırırken, gen ekspresyonu için yeterli dinamikleri ve düzenleyici faktörler için erişilebilirliği sağlar. Kısmen, bu çok yönlülüğe, histon oktamer1'in etrafına ~1.7 kez sarılmış 147 bp DNA'ya sahip bir çekirdek parçacığı içeren kromatinin temel birimi olan nükleozom aracılık eder. Nükleozom, N ve C terminal histon kuyruklarında çok sayıda histon varyantı ve posttranslasyonel modifikasyon (PTM'ler) ile bileşimine göre oldukça dinamik bir yapıdır. Ayrıca, ökaryotik kromatin, transkripsiyon faktörleri, DNA ve RNA işleme makineleri, mimari proteinler, kromatinin yeniden şekillenmesi ve modifikasyonunda yer alan enzimler ve kromatin ile ilişkili RNA molekülleri gibi çok sayıda başka temel bileşenle etkileşime girer. Transkripsiyon, replikasyon ve onarımda yer alan bu önemli makinelerin tümü, bu işlemler için doğal substrat görevi gören kromatine erişim gerektirir. Sonuç olarak, bu DNA işlemlerinin altında yatan moleküler mekanizmaların anlaşılması, bu makinelerin birleştiği ve biyolojik reaksiyonları kolaylaştırdığı spesifik genomik bölgelerdeki kromatin yapısındaki kolektif değişikliklerin kesin bir tanımını gerektirir.
Genetik ve protein-protein etkileşimi çalışmaları yoluyla çok sayıda kromatin faktörünün tanımlanmasına rağmen, belirli genomik bölgelerde kromatin etkileşimlerinin doğrudan, tarafsız ve kapsamlı analizlerinin yapılması önemli bir engel olarak kalmıştır 2,3. Başlangıçta, genomun yalnızca yüksek oranda bol bölgeleri (yani, tekrarlayan lokuslar) veya çok kopyalı plazmitler, ilişkili proteinlerinkütle spektrometrik tanımlaması için yeterli miktarda ve saflıkta izole edilebilirdi 4,5,6,7. Yakalama problarının kromatinize DNA'ya doğrudan hibridizasyonuna, CRISPR-dCas9 sistemi kullanılarak yakınlık biyotinilasyonuna veya diziye özgü adaptör proteinlerinin ilgilenilen lokusa bağlanmasına dayanan bir dizi yeni yaklaşım, maya ve memeli genomlarından tek kopya lokusların proteomunu çözmeye başlamıştır 8,9,10. Bununla birlikte, tüm bu yöntemler, protein-DNA etkileşimlerini stabilize etmek için formaldehit çapraz bağlama ve sonraki saflaştırma için kromatini çözündürmek için sonikasyon gerektirir. Birlikte, her iki manipülasyon da saflaştırılmış kromatinin müteakip yapısal ve fonksiyonel çalışmaları olasılığını dışlar.
Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, daha önce maya 11,12'den hedeflenen kromozomal alanları çıkarmak için bölgeye özgü rekombinasyon kullanan bir metodoloji tasarladık. Özünde, ilgilenilen genomik bölge, Zygosaccharomyces rouxi'den bölgeye özgü R-rekombinaz için tanıma bölgeleri (RS) ile çevrilidir ve aynı zamanda aynı bölgedeki prokaryotik transkripsiyonel baskılayıcı LexA proteini (LexA) için üç DNA bağlanma bölgesinden oluşan bir grup içerir. Maya hücreleri, R-rekombinazın eşzamanlı ekspresyonu için bir ekspresyon kaseti ve bir tandem afinite saflaştırma (TAP) etiketine kaynaşmış bir LexA proteini içerir. R-rekombinazın indüksiyonundan sonra, enzim hedeflenen bölgeyi kromozomdan dairesel bir kromatin alanı şeklinde verimli bir şekilde çıkarır. Bu alan, LexA DNA bağlanma bölgelerine ve ayrıca bir afinite desteğine bağlanan LexA-TAP adaptör proteini aracılığıyla saflaştırılabilir. Bu yöntem son zamanlarda maya kromozomu III13'ün seçilmiş replikasyon kökenlerini içeren farklı kromatin alanlarını izole etmek için kullanılmıştır.
Bu ex vivo yaklaşımın en büyük avantajlarından biri, izole edilmiş malzemenin fonksiyonel analizlerine izin vermesidir. Örneğin, bu yöntemle saflaştırılan replikasyon orijin alanları, doğal in vivo montajlı kromatin şablonlarından bir test tüpünde orijin ateşlemesinin verimliliğini değerlendirmek için in vitro replikasyon testlerine tabi tutulabilir. Sonuç olarak, izole edilmiş materyalin biyokimyasal ve fonksiyonel karakterizasyonu, doğal kromatin şablonu ile birlikte saflaştırılmış proteinler kullanılarak nükleer işlemlerin yeniden oluşturulmasına izin verebilir. Özetle, bu metodoloji, belirli bir kromozomal işlem geçiren belirli bir genomik bölgenin kolektif bileşimsel ve yapısal kromatin değişikliklerini takip etmek mümkün olacağından, kromatin araştırmalarında heyecan verici bir yol açar.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokolde kullanılan tüm malzeme ve aletlerle ilgili ayrıntılar için Malzeme Tablosuna bakın. Kullanılan çözümlerin, arabelleklerin ve ortamların listesi için Tablo 1'e bakın.
1. Rekombinant maya suşu yapısı
2. IgG antikorlarının epoksi ile aktive edilmiş manyetik boncuklara bağlanması
NOT: IgG antikorlarını epoksi ile aktive edilen manyetik boncuklara aşağıdaki yayınlanmış protokol11'e göre eşleştirin.
3. Maya hücre kültürü ve hasadı
4. Kromatin lokusu saflaştırması
NOT: Bu lokusa özgü kromatin saflaştırma protokolünde yer alan adımların şematik bir özeti için Şekil 2'ye bakın.
5. TEV proteaz aracılı elüsyon
6. Denatürasyon elüsyonu
7. DNA ve protein analizi
(1)Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
~ 1.4 kb ARS316 kromatin alanının saflaştırılmasına, yapısal olarak eksprese edilen LexA-TAP adaptör proteini aracılık etti. Negatif bir kontrol olarak hizmet etmek için, LexA-TAP'ı eksprese eden ancak entegre RS ve LexA bağlanma bölgeleri içermeyen izojenik bir suş kullanarak saflaştırmalar gerçekleştirdik. Şekil 3 , ARS316 lokusunu hedef alan hem kontrol hem de rekombinasyon yetkin bir suş üzerinde gerçekleştirilen standart bir saflaştırma deneyinden elde edilen DNA analiz sonucunu gösterm...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Belirli bir hedef genomik bölgenin faktörlerinin ve kromatin manzarasının tanımlanması, kromatin araştırmalarında büyük bir zorluk oluşturmaya devam etmektedir18. Bu protokol, maya kromozomlarından farklı kromatin alanlarını spesifik olarak çıkarmak ve saflaştırmak için etkili bir sistemi tanımlar. Bildiğimiz kadarıyla, bu tek aşamalı saflaştırmanın saflığı ve verimi, lokusa özgü kromatin saflaştırma yöntemlerinin birçok sınırlamasının üstesinden gelir, böylece diğer ilgisiz genomik bölgelere kıya...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların ifşa edecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
S.H. laboratuvarındaki çalışmalar, SFB1064 (proje kimliği 213249687), Avrupa Araştırma Konseyi (ERC Başlangıç Hibesi 852798 Çatışma Çözümü) ve Helmholtz Gesellschaft aracılığıyla DFG tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| < güçlü > maya suşları< / güçlü > < | |||
| güçlü > Kontrol Suşu: < / güçlü> MATa; ura3 ve Delta; 0; leu2 ve Delta; 0; onun3Δ 1; met15 ve Delta; 0; çubuk1::kanMX4; Chr I 212kb::LEU2 pTEF2-LEXA-TAP pGAL1-10 RecR | Bölüm 1, referanslar 13 ve 14 | ||
| Rekombinasyon Suşuna bakın: MATa; ura3 ve Delta; 0; leu2 ve Delta; 0; onun3Δ 1; met15 ve Delta; 0; çubuk1::kanMX4; RS_LEXA_NS-3_ARS316_NS+3_RS; Chr I 212kb::LEU2 pTEF2-LEXA-TAP pGAL1-10 RecR | Bölüm 1, referans 13 ve 14 | ||
| Plasmid | |||
| K238 plazmid | Bölüm 1'e bakın, referans 13 'ye bakın Depolama: -20 derecede saklayın; C | ||
| K071 Spike-in plazmit DNA | Bölüm 7.1, referans 13 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C | ||
| Reaktifler< / güçlü > | |||
| Aseton | Carl Roth | 5025< | > Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Amonyum asetat (NH < alt > 4 < / > Ac) | Sigma Aldrich | A7262 | Bölüm 6 ve 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Amonyum çözeltisi (NH < alt > 4< / alt >OH) %25 | Merck Millipore | 533003 | Bölüm 6 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Amonyum sülfat | Santa Cruz | Sc-29085 | Bölüm 2 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Bacto agar | BD (VWR) | 90000-760 | Bölüm 3 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Bacto peptone | BD (VWR) | 211820 | Bölüm 3 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| β-Merkaptoetanol | Sigma Aldrich | 07604 | Bölüm 7.2 Depolama: 4 derecede saklayın; C |
| Kemilüminesan substrat kiti | ThermoFisher | 34580 | Bölüm 7.2 Depolama: 4 derecede saklayın; C |
| Di-Sodyum Hidrojen fosfat dodekahidrat | Merck | 1.06579.1000 | Bölüm 2 ve 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Ditiyotreitol (DTT) | ThermoFisher | 15508013 | Bölüm 4 Depolama: 4 derecede saklayın; C |
| Etanol | Merck | 100983 | Bölüm 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Etilendiamintetraasetik asit (EDTA) | Sigma Aldrich | ED | Bölüm 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Galaktoz (%20 (a/h) stok) | Sigma Aldrich | G0625-1KG / 5KG | Bölüm 3 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Jel boya yükleme (6x) | BioLabs | B7024A | Bölüm 7.1 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| Glusose | Sigma-Aldrich | G8270 | Bölüm Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Glycine | Carl | Roth.0079.4 | Bölüm 2 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Glikojen (5 mg / mL) | Invitrogen | AM9510 | Bölüm 7.1 < br / > Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| Hidroklorik asit (HCl) | PanReac AppliChem | 182109.1211 | Bölüm 2, 4 ve 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Magnezyum Asetat (MgAc) | Bernd Kraft | 15274.2600/C035 | Bölüm 4 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Magnezyum klorür (MgCl2) | Sigma Aldrich | M8266 | Bölüm 6 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Nu PAGE LDS numune tamponu (4x) | Invitrogen | 2399549 | Bölüm 7.2 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Fenol/Kloroform/İzoamil alkol (25:24:1 v/v) | İnvitrojen | 15593-031 | Bölüm 7.1 Depolama: 4 derecede saklayın; C |
| Potasyum klorür (KCl) | Sigma | P9541 | Bölüm 4 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Radyoaktif olarak etiketli &alfa;-32P dATP (3.000 Ci/mmol, 10 mCi/mL) | Hartmann Analitik | SRP-203 | Bölüm 7.1 Depolama: 4 derecede saklayın; C |
| RadPrime etiketleme sistemi | ThermoFisher | 18428-011 | Bölüm 7.1 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| Rafinoz (%20 (a/h) stok) | SERVA | 34140.03 | Bölüm 3 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Sodyum klorür (NaCl) | Merck | K53710504142 | Bölüm 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Sodyum sitrat (Na3C6H5O7) | Sigma-Aldrich | 71402 | Bölüm 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Sodyum hidroksit (NaOH) | Sigma Aldrich | S5881 | Bölüm 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Sodyum n-dodesil sülfat (SDS) (%5 stok (a/h)) | Alfa Aesar | A11183 | Bölüm 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Sodyum fosfat monobazik | Sigma-Aldrich | 71496 | Bölüm 2 ve 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Sodyum azide | Santa Cruz Biyoteknoloji | sc-208393 | Bölüm 2 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| Trietilamin | Sigma Aldrich | 90340 | Bölüm 2 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Tris base | Chem Cruz | SC-3715B | Bölüm 2 ve 4 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Triton X-100 | Sigma Aldrich | X100 | Bölüm 2 ve 4 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Tween-20 | Bernd Kraft | 18014332 | Bölüm 4 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Maya özütü | BD (VWR) | 212720 | Bölüm 3 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Maya çiftleşme faktörü alfa (1 & mikro; g/mL stok ) | Biomol | Y2016.5 | Bölüm 3 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| Maya Sentetik Bırakma ortamı LEUCINE | Sigma Aldrich | Y1376 | Bölüm 1'e bakın, referans 14 |
| Enzimler | |||
| HpaI kısıtlama enzimi (5.000 U/mL) | NEB | R0105S | Bölüm 7.1 Depolama: -20 derecede saklayın; C |
| Proteaz ve Fosfataz İnhibitör Kokteyli (100x) | ThermoFisher Scientific | 78446 | Bölüm 4 Depolama: 4 &° Depolayın; C |
| Proteinaz K (10 mg/mL) | SERVA | 33756 | Bölüm 7.1 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| RNase A (10 mg/mL) | ThermoFisher | EN0531 | Bölüm 7.1 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| TEV proteaz (10000 U/&mikro; L) | NEB | P8112S | Bölüm 5 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| < güçlü > Malzemeler< / güçlü > | |||
| BcMag Epoksi ile Aktive Edilmiş Manyetik Boncuk | Biyoklon A.Ş. | FC-102 | Bölüm 2 Depolama: 4 &°C'de saklayın; C |
| Kuru buz | Bölüm 4 | ||
| Düşük bağlayıcı santrifüj tüpleri 2.0 mL | Eppendorf | 22431102 | Bölüm 4 |
| Microspin G-25 Sütunları | Cytiva | 27-5325-01 | Bölüm 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| Parafilm | Merck P7793 | Bölüm 4 | |
| Pozitif naylon membran | Biozol | 11MEMP0001 | Bölüm 7.1 Depolama: Oda sıcaklığında saklayın |
| PVDF transfer membranı | Immobilon-Merck Kırlangıç IPVH00010 | Bölüm 7.2 Depolama: Odada saklayın sıcaklık | |
| SDS-PAGE jel% 4-12 bis-tris (15 kuyu, 1.5 mm) | İnvitrojen | ve nbsp; NP0336BOX | Bölüm 7.2 Depolama: 4 &°C'de saklayın; C |
| Şırınga (25 mL) luer bağlantılı | Henke Sass Wolf | 4200-000V0 | Bölüm 3 |
| Whatman kağıdı (Sınıf 3MM CHR Selüloz Batı Kurutma Kağıt Levhası) | Cytiva | 3030-917 | Bölüm 7.1 < br / > Depolama: Oda sıcaklığında |
| saklayın < güçlü > Antikorlar< / güçlü > | |||
| Anti-LexA, tavşan poliklonal IgG, DNA bağlanma bölgesi antikoru | Merck Millipore | 06-719 | Bölüm 7.2 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| Keçi Anti-Tavşan IgG (H + L), Yaban turpu peroksidaz konjugatı | Invitrogen | G21234 | Bölüm 7.2 < br / > Depolama: -20 ° C'de saklayın; |
| TAP etiketli proteinlerin tespiti için tavşanda üretilen C Peroksidaz Anti-Peroksidaz (PAP) antikoru | Sigma Aldrich | P1291-500UL | Bölüm 7.2 Depolama: -20 ° C'de saklayın; C |
| Tavşan IgG antikorları | Sigma | I5006-100MG | Bölüm 2 Depolama: 4 derecede saklayın; C |
| < güçlü>Primerler (10 & mikro; M) | |||
| ARS316: fwd 5'- CGGCATTATCGTACACAACCT, rev 5'- GTTCTTCGTTGCCTACATTTTCT | Bölüm 7.1 | ||
| K071 Spike-in plazmit DNA: fwd: 5'-TTTTCGCTGCTTGTCCTTTT, rev 5'- CATTTTCGTCCTCCCAACAT | Bölüm 7.1 | ||
| <şablon olarak maya genomik DNA'sından güçlü>PCR fragmanı ARS316 amplifikasyonu için (güney blot için): fwd 5'- AAATTCTGCCCTTGATTCGT rev 5'- TTTGTTTATCTCATCACTAAT | Bölüm 7.1 | ||
| PDC1: fwd 5'- CATGATCAGATGGGGCTTCA, rev 5'-ACCGGTGGTAGCGACTCTGT | Bölüm 7.1 | ||
| Equipment | |||
| Kahve değirmeni | Gastroback | 42601 | Bölüm 4 |
| Dewar şişesi | NAL GENE | 4150-2000 | Bölüm 3 |
| DynaMag TM-2 manyetik raf | Invitrogen | 12321D | Bölüm 4, 5 ve 6 |
| Hibridizasyon fırını | Hybaid Mini10 | Ri418 | Bölüm 2 |
| Mikrosantrifüj | Eppendorf | 5424R | Bölüm 4 ve 7.1 |
| UV çapraz bağlayıcı | Analizi | 95-0174-02 | Bölüm 7.1 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.