ヘッドオンRNAポリメラーゼによって停止した複製フォークの再起動を指示する

Published 4/29/2010
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Biology
 

Summary

ヘッドオンRNAポリメラーゼ(RNAP)との衝突に続くreplisomeの運命は不明である。我々は、DNAからRNAポリメラーゼを置換した後、伸長をreplisomeヘッドオンRNAPとの衝突時に屋台が、再開することを見つける。 MFDは、衝突後のRNAPの変位を容易にすることによって、レプリケーションの再起動を促進する。

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Pomerantz, R. T., O'Donnell, M. Direct Restart of a Replication Fork Stalled by a Head-On RNA Polymerase. J. Vis. Exp. (38), e1919, doi:10.3791/1919 (2010).

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Abstract

in vivo試験複製フォークが原因でヘッドオン転写複合体との遭遇に逮捕されていることを示唆している。まだ、正面衝突に続くreplisomeとRNAポリメラーゼ(RNAP)の運命は不明である。ここで、我々は見つけることE.大腸菌ヘッドオン転写複合体ではなく、崩壊のとの衝突時にreplisome屋台は、複製フォークでは非常に安定していると最終的にDNAからRNAポリメラーゼを置換した後、伸長を再開します。我々は、転写修復カップリング係数、MFDが、RNAPの変位を容易にすることによって衝突の後のフォークの直接の再起動を促進することをも見つける。これらの知見は、複製装置の固有の安定性とRNAPのブロックを越えて複製を促進する転写共役修復経路のための新たな役割を示しています。

Protocol

このメソッドは、で報告された研究で使用されポメランツとオドネル、科学327、590〜592(2010) 。

1。停止RNAPの伸長複合体のアセンブリは、以下のように行った:

E.の500nMの最終濃度大腸菌の RNAポリメラーゼは、HEがバッファー100μl中T7A1プロモーター(20mMのトリス- Cl(pH7.5)中、8 mMのMgCl 2、0.5mMのEDTA、5を含むビオチン化3.6キロバイトのDNAテンプレートの5nMの最終濃度と混合された70、σ 37℃で10分のためmMのDTT、10%グリセロール) APUの100μMおよび40μMGTP、ATP、およびCTPのそれぞれが37℃でさらに10分間添加した℃、

2。ストレプトアビジンビーズ上に停止したRNAポリメラーゼの伸長複合体の固定化は、以下のように行った:

ストレプトアビジン磁気コーティングされたビーズ(Invitrogen社)を200μl室温で10分間、上記の反応に加えた。

3。固定化停止RNAPの伸長複合体の精製は以下のように行った:

ビーズ(上記から)、次のバッファ0.9 mLで含む、0.75MのNaCl、200μg/ mlのヘパリン、および20μg/ mlのssDNAを(上清を磁気分離することにより、各洗浄ステップの後に削除されました。)5回洗浄し、ビーズを緩衝液Aの0.9 mlで2回洗浄し、

4。 :に正面からRNAP次のように実行された下流の相対的な複製フォークの形成

ビーズ(上記から)ニューイングランドバイオラボバッファ4と樹液私の10ユニット(New England Biolabs社)100μlに再懸濁し37℃で10分間追加されました℃にビーズをバッファー0.9 mLで3回洗浄し、次にクイックT4ライゲーション反応バッファー(New England Biolabs社)を50μlに再懸濁した。クイックT4リガーゼ(New England Biolabs)2μlを室温で10分間プレアニーリングしたフォークDNAの6nmの最終濃度(RP10、RP22、RP25)と一緒に追加されました。ビーズを緩衝液Aの0.9 mlで3回洗浄し、

5。複製フォークでreplisomeとリーディング鎖合成の開始のアセンブリは、以下のように行った:

DnaB 448 pmolのは(量体として)30秒のバッファを150μl(20mMのトリス- Cl(pH7.5)中、8 mMのMgCl 2、0.5mMのEDTA、5mMのDTT、10%グリセロール)でビーズとインキュベートした23℃ポリメラーゼIIIの4.9 pmolの*(はPol III HEマイナスβ)、βの15 pmolの、2mMのATP、60μMdGTP及びdATPのそれぞれを200μlの体積に添加し、37でさらに5分間℃にインキュベートした。レプリケーションは、と一緒に10μgのSSBと24μMのdATPとdTTPの各々を加えることにより開始された[α- 32 P] dTTPのと[α- 32 P] dCTPを(特定の活動、3,000〜5,000 CPM / pmol)を250の最終容量にμL。反応は、500mMのEDTA 12μLを加える時に10分後に終了した。

6。放射性標識DNA産物の精製および濃縮は次のように行った:

反応は、ビーズからDNAを除去するために終了した後、ビーズを(上から)煮沸した。ビーズに接続されている残っている残存DNAを50℃で30分間、10 ulのボリュームでプロテイナーゼKとビーズを処理することにより削除されました℃にビーズを沸騰させ、上清を磁気分離により除去した。 DNAを含む組み合わせて上清をQiagen PCRクリーンアップキットを用いて精製した。精製された放射性標識DNA産物をアルカリアガロースゲルで分析した。

ヘッドオンRNAP伸長複合体が上記のように実行された停止、しかし、σ70の存在下で*レプリケーションが省略されていました。

代表的な結果:

とreplisomeの正面衝突でRNAP通常2.5 kbおよび長さは3.6 kbの二つの製品につながる。 2.5キロバイトの製品は、フォークから停止RNAPとRNAポリメラーゼとの衝突時に失速replisomeから結果へのDNAの長さを表します。 3.6キロバイトの製品は、不完全なRNAPによるプロモーターの占有または部分的replisomeヘッドオンRNAPのリードスルーのどちらかから完全長のDNAとの結果を表しています。いいや、正確な結果が約50%の完全長DNAが生成されていることを示しています。ただし、場合によっては、RNAPによるプロモーターの少ない占有が発生し、replisomesの大きい人口がヘッドオンRNAPが発生しないので、完全長のDNAの割合が高いが観察される。唯一の完全長DNA(3.6 KB)の停止RNAPの結果がない場合に複製。

図1
図。 1 replisomeは、ヘッドオンRNAPによって妨げられている。
(A)実験のセットアップ。 E.コル私は停止伸長複合体は、前述のようにT7A1プロモーターを含むビオチン化DNA(9)にアセンブルされたRNAP。簡単に言えば、停止伸長複合体は、さらに10分間APU、GTP、ATP、およびCTPを加えて10分間、ビオチン化DNAとRNAポリメラーゼホロ酵素をインキュベートすることにより、プロモーターから20 bpsの下流に形成された。ストレプトアビジンビーズは、ビーズをバッファー0.9 mlのは、不安定なRNAP - DNA複合体と過剰のNTP削除するには、0.75MのNaCl、200 mg / mlのヘパリン、および100nMの一本鎖DNAを含むで5回それぞれ洗浄し、さらに10分間追加されました。 DNAを洗浄し、SAPIで消化し、プレアニーリングしたフォークDNAに連結した。ビーズをreplisomeの組み立て前に再度洗浄した。プロモーターは、フォークから2.5 kbの位置とフォークに向かって直接転写を指向しているさ。DnaBが追加された(B)その後replisomeがアセンブルされ、複製が存在する(レーン2)または非存在下(レーン1)のいずれかで開始されたヘッドオンRNAP。

Disclosures

高塩濃度でビーズに結合した停止伸長複合体を洗濯しても不安定になったり、非特異的に結合したRNAポリメラーゼの分子を除去するために重要です。 RNAPは、プライマーとテンプレートの型のDNA構造のための非常に高い親和性を持っています。したがって、プライマーテンプレートから複製を実行するために、そのような非特異的RNAP - DNA複合体を除去する必要がある。キアゲンPCR精製キットを用いて放射性標識DNA産物を集中するとゲルで観察することができる十分に高い放射性シグナルを得るためにも重要です。

Acknowledgements

我々は、RNAPとMFDタンパク質および発現ベクターを提供するためのセスダーストに特に感謝しています。我々はまた、技術サポートのためにGreBとダン張を提供するためのセルゲイBorukhovに感謝している。この作品は、国立衛生研究所(MOD)からの助成金によって、ロックフェラー大学(RTP)でマリー=ジョゼとヘンリークラビスフェローシップでサポートされていました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dynabeads M-270 Invitrogen 653.05
SapI New England Biolabs R0569S
T4 Quick Ligase New England Biolabs M2200S
PCR Purification Kit Qiagen 28104

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References

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