A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
مناعي لونين هي تقنية قوية لتحديد المواقع DNA من البروتينات في الجسم الحي نبات الأرابيدوبسيس ملزمة. ويشمل هذا الإجراء لونين عبر ربط والتشرذم، مناعي مع الأجسام المضادة انتقائية ضد البروتين من الفائدة، وتحليل QPCR من الحمض النووي ملزمة. نحن تصف مقايسة الشذرة بسيط الأمثل لمحطات نبات الأرابيدوبسيس.
Intricate gene regulatory networks orchestrate biological processes and developmental transitions in plants. Selective transcriptional activation and silencing of genes mediate the response of plants to environmental signals and developmental cues. Therefore, insights into the mechanisms that control plant gene expression are essential to gain a deep understanding of how biological processes are regulated in plants. The chromatin immunoprecipitation (ChIP) technique described here is a procedure to identify the DNA-binding sites of proteins in genes or genomic regions of the model species Arabidopsis thaliana. The interactions with DNA of proteins of interest such as transcription factors, chromatin proteins or posttranslationally modified versions of histones can be efficiently analyzed with the ChIP protocol. This method is based on the fixation of protein-DNA interactions in vivo, random fragmentation of chromatin, immunoprecipitation of protein-DNA complexes with specific antibodies, and quantification of the DNA associated with the protein of interest by PCR techniques. The use of this methodology in Arabidopsis has contributed significantly to unveil transcriptional regulatory mechanisms that control a variety of plant biological processes. This approach allowed the identification of the binding sites of the Arabidopsis chromatin protein EBS to regulatory regions of the master gene of flowering FT. The impact of this protein in the accumulation of particular histone marks in the genomic region of FT was also revealed through ChIP analysis.
خلال السنوات الأخيرة تم تطوير مجموعة واسعة من الأدوات الجينية، الجزيئية والجينوم في أنواع نموذج نبات الأرابيدوبسيس thaliana. هذه التكنولوجيا قد سهلت بشكل كبير من التقدم في فهم كيفية تنظيم تطوير المصنع. ومن بين العمليات التنموية المدروسة باستخدام نبات الأرابيدوبسيس كنموذج، والسيطرة الوراثية من الوقت المزهرة تم تحليلها على نطاق واسع. وقد أظهرت هذه الدراسات أن النباتات تعدل بدقة متناهية وقت المزهرة في استجابة لمنبهات الذاتية مثل الهرمونات وعمر النبات، وأيضا لإشارات البيئية مثل الإضاءة ودرجة الحرارة التي تزامن المزهرة الوقت مع الدورة الطبيعية للمواسم 1، 2. وقد تم عزل وتوصيف المسوخ نبات الأرابيدوبسيس مع بعض التعديلات في وقت الإزهار حاسما في كشف شبكة معقدة من الجينات التي تنظم للمرة المزهرة استجابة لعوامل داخلية والبيئية. هذه الدوائر الجينيةمتكاملة على مستوى عدد قليل من الجينات الرئيسية التي تكون بمثابة مفاتيح المزهرة، والتوقيت الدقيق لبدء الأزهار يعتمد على ميزان المزهرة تعزيز وقمع الأنشطة التي تعمل المنبع من الجينات تكامل الأزهار 1،3.
وقد كشفت توصيف وظيفي من الجينات التي تم تحديدها لدورها في مراقبة المزهرة بدء، وبمساعدة من استخدام الأخير من النهج الجينومية، والدور المركزي للتنظيم النسخي في التشكيل من الوقت المزهرة. في الواقع، العديد من الجينات سيد المزهرة ترميز عوامل النسخ 4. وبالإضافة إلى ذلك، هناك عدد من لونين مجمعات البروتين إعادة تؤثر على التعبير عن الجينات سيد المزهرة. تحول عدد من المسوخ نبات الأرابيدوبسيس معزولة لمن تغير الوقت المزهرة إلى تحمل طفرات في جينات ترميز مجموعة متنوعة من معدلات الكروماتين. و remodelers لونين مختلفة إدخال تعديلات posttranslational في هيستونالبريد ذيول، أعد nucleosomes نسبة إلى DNA أو تبادل الهستونات الكنسي من قبل المتغيرات هيستون ضرورية لتنظيم السليم لالمزهرة في نبات الأرابيدوبسيس 5،6. بعض هذه الأنشطة إعادة عرض لونين تحفيز ترسب أو إزالة التعديلات التساهمية مثل أستلة أو مثيلة في بقايا هيستون محددة. يتم التعرف على هذه العلامات هيستون تحديدا مؤثرات المتخصصة التي تجند أخرى مجمعات ونين إعادة عرض، عوامل النسخ أو مكونات الآلات النسخي لتنظيم النشاط النسخي الجينات المزهرة.
لونين مناعي (رقاقة) يسمح بتحديد المواقع في الجسم الحي للبروتينات ذات الاهتمام ملزم الحمض النووي (الشكل 1). يأخذ هذا الإجراء الاستفادة من قدرة بعض المواد الكيميائية إلى عبر الارتباط البروتينات على الحمض النووي. مما أدى المجمعات الحمض النووي والبروتينات ويمكن بعد ذلك immunoprecipitated باستخدام الأجسام المضادة الآغا محددةالعوامل انست النسخ والبروتينات ملزم لونين، أو تعديلات معينة والحواتم مغاير (يشار اليه عادة باسم "العلامات") التي تعلق على البروتين في الاختيار. الحمض النووي تنقيته من هذه immunoprecipitates يمكن استخدامها كقالب في PCR (QPCR) ردود فعل الكمية لتقييم لإثراء تسلسل معينة من الاهتمام. وبهذه الطريقة، يمكن إنشاء مواقع الربط من عوامل النسخ أو توزيع علامات هيستون في جينات معينة 7،8. وبالإضافة إلى ذلك، جنبا إلى جنب مع الجيل التالي من التسلسل (خ ع) التي تمكن التسلسل الموازي ضخمة، جعلت تكنولوجيا رقاقة الممكن تحديد الجينوم على نطاق مواقع الربط من عوامل النسخ فضلا عن المناظر الطبيعية epigenomic الكشف عن التعديلات هيستون. وعلاوة على ذلك، فإن التحليل في وقت واحد في التعبير الجيني يسمح مراقبة كيفية الربط المنظمين النسخي أو ترسب معينة علامات هيستون ترتبط مع النسخي activiتاي من الجينات 9.
وقد سمح باستخدام بروتوكولات الشذرة في نبات الأرابيدوبسيس تقييم الأثر أن مجموعة متنوعة من المنظمين النسخي لها بشأن تنظيم لونين الجينات سيد المزهرة وكيف يمكن لهذه التغيرات الهيكلية تؤثر التعبير الجيني 5،6. وأظهرت النتائج السابقة أن انشقاقه المبكر نبات الأرابيدوبسيس مكان في أيام قصيرة (EBS) بمثابة كاظمة المزهرة والمسوخ في هذا المعرض الجينات تسارع المزهرة وupregulation من الجين سيد المزهرة FT. بالإضافة إلى ذلك، الخسارة من وظيفة الطفرات في FT قمع تماما النمط الظاهري المزهرة في وقت مبكر من النباتات EBS متحولة، مشيرا إلى أن FT مطلوب من أجل ازدهار سابق لأوانه من المسوخ EBS وأن EBS هو ضروري لقمع هذا الجين سيد المزهرة 10 11. بترميز EBS البروتين التي تحتوي على الدكتوراه التي يمكن أن تربط خصيصا هيستون H3 البروميد وtrimethylated في الالبريد يسين 4 بقايا (H3K4me2 / 3)، مما يشير إلى دور لEBS في قمع بوساطة لونين من FT 12. أظهر استخدام نهج الشذرة أن نبات الأرابيدوبسيس التي تحتوي على البروتين الدكتوراه EBS 10،11 يربط المناطق التنظيمية من الأزهار FT تكامل الجيني لقمع التعبير عنها 12. وأظهرت بيانات إضافية تم الحصول عليها من خلال استخدام تكنولوجيا رقاقة ما هو مطلوب هذا البروتين للحفاظ على مستويات منخفضة من أستلة هيستون، وهي السمة المميزة النسخ نشط، في لونين من هذا الجين سيد المزهرة خلال المراحل الأولى من تطوير نبات الأرابيدوبسيس. هذه الملاحظات، جنبا إلى جنب مع بيانات التعبير الجيني والجينات، وتثبت أن هذا نبات الأرابيدوبسيس الدكتوراه التي تحتوي على البروتين له دور مركزي في ضبط الوقت المزهرة عن طريق تحوير التعبير عن تكامل جين الأزهار FT 12. العمل المقدم هنا يوفر وسيلة الأمثل مفيد ليس فقط لتحليل الهستونات ولكن أيضا لأغراض أخرىلونين المرتبطة البروتينات، ومع زيادة الكفاءة وتقليل الوقت التجريبية. وعلاوة على ذلك، يوضح هذا التقرير كيف قدمت استخدام بروتوكولات الشذرة رؤى جديدة في العلاقة بين التغيرات في تعديلات لونين والدول النسخي من جينات النباتات، وكيف يمكن لهذه الآليات بوساطة لونين من تأثير السيطرة التعبير الجيني في بداية المزهرة في نبات الأرابيدوبسيس.
1. يشابك من المواد النباتية (1 ساعة)
2. إعداد الأجسام المضادة (1 اليوم)
ملاحظة: للحصول على مناعي، فمن المستحسن استخدام حبات مغناطيسية مترافق مع الأجسام المضادة عبر بروتين G أو البروتين A رابط مع قابلية عالية للمجال مستمر من السلسلة الثقيلة الأجسام المضادة. يمكن المجمعات الحمض النووي والبروتينات إرفاق unspecifically إلى سطح تقارن الخرز الأجسام المضادة. لهذا السبب، فمن الضروري لأداء الضوابط دون الاجسام المضادة المحددة لقياس خلفية غير محددة ملزمة.
3. لونين استخراج (4 ساعات)
4. مناعي من البروتين من الفائدة والإنقاذ من الحمض النووي (1 يوم، 3 ساعة)
5. قياس وفرة ملزم مواقع في DNA Immunoprecipitated التي كتبها QPCR (4 ساعات)
ملاحظة: الحمض النووي معزولة عن لونين عجل لابد من تحليلها لتحديد الحمض النووي شظايا كانت رقاقة إد من لونين الكلي، وذلك بسبب ملزما للبروتين من الفائدة.
تحليل 6. البيانات
ملاحظة: من بين السابقينisting طرق تحليل البيانات الشذرة، هي الأكثر شيوعا اثنين. أولهم هو الأسلوب تخصيب أضعاف، ويسمى أيضا "تخصيب النسبي '،' إشارة على خلفية" أو "نسبة إلى السيطرة عدم الضد. يدعى الطريقة الثانية باسم "٪ من مدخلات".
يمكن خص ثمانية خطوات رئيسية في هذا البروتوكول رقاقة لتحديد المجراة التفاعلات DNA البروتين، بما في ذلك زراعة وحصاد المواد النباتية، عبر ربط لونين، والعزلة لونين، تجزئة لونين، والعزلة انتقائية من المجمعات بين الحمض النووي و البروتين من الاهتمام من قبل مناعي، هضم ...
بروتوكول الشذرة الموصوفة هنا هو أسلوب استنساخه وقوية لتحليل التفاعلات بين البروتينات وتسلسل الحمض النووي محددة في الجسم الحي في النباتات نبات الأرابيدوبسيس. A تحديد الناجح لمواقع الربط للبروتينات ذات الاهتمام يتطلب اختيار كافية من أجهزة النبات أو مراحل النمو ...
The authors declare that they have no competing financial interests.
The authors would like to acknowledge The Plant Cell for allowing the use of some data published in this journal to elaborate the representative results described here in Figure 4. This work was supported by the EU 7FP Marie Curie-Initial Training Network EpiTRAITS (Grant Agreement 316965), and by the Spanish Ministerio de Economìa y Competitividad (grants BIO2010-15589 and BIO2013-43098-R).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
MES | Sigma | M8250 | |
MS (Murashige and Skoog Basal Salt Mixture) | Sigma | M5524 | |
Formaldehyde 37% | Sigma | F8775-25 | Use under the fume hood |
Protease inhibitor mix cOmplete ULTRA Tablets, Mini, EDTA-free, EASYpack | Roche | 5892791001 | |
Bioruptor Standard sonication device | Diagenode | B01010002 (UCD200TO) | |
Glycine | Sigma | 50046 | |
QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | |
Dynabeads® magnetic beads coupled with protein A or protein G | Life Technologies | 10003D/10001D | Check manufacturer’s manual for antibody affinity |
Miracloth | Merck Millipore | 475855 | |
Triton™ X-100 Surfact-Amps™ Detergent Solution | Life Technologies | 85112 | |
(mouse, rat, rabbit…)-IgG | Diagenode | C15400001, C15420001, C15410206 | |
Magnetic rack - DynaMag™-2 | Life Technologies | 12321D | |
H3K9/14ac polyclonal antibody - Premium | Diagenode | C15410200-10 | |
Chelex® 100 Resin | Bio-Rad | 142-2832 | |
Proteinase K | Life Technologies | 17916 | |
Anti-Myc Tag Antibody, clone 4A6 | Millipore | 05-724 | |
LightCycler® 480 SYBR Green I Master | Roche | 4707516001 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved