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Method Article
的方法,提出了用于从重组核心组蛋白模型核小体阵列的重构和串联重复的核小体定位的DNA。我们还描述沉降速度实验在分析型超速离心机,和原子力显微镜(AFM)是如何被用来监测核小体阵列饱和的重构后的程度。
被沿DNA分子重复间隔核心组蛋白八聚体被称为核小体阵列。核小体阵列中的两种方法之一获得:纯化来自体内来源的,或重组的来自重组核心组蛋白的体外和串联重复的核小体定位的DNA。后一种方法具有允许的更组分均匀的组装和精确定位的核小体阵列的优点。沉降速度实验中约大分子通过分析在它们通过离心力作用下溶液迁移率的大小和形状的分析型超速离心机产率的信息。该技术中,随着原子力显微镜,可以用于质量控制,确保多数的DNA模板被重构后饱和的核小体。在这里,我们描述了需要重建的长度毫克量和成分上D中的协议efined核小体阵列适用于染色质的结构和功能的生物化学和生物物理研究。
真核基因组中不存在作为裸DNA,而是被压缩和被结合的蛋白质的组织。 DNA和蛋白质的这些复合物被称为染色质。染色质的基本重复单位是核小体。核小体是由组蛋白八聚体和146个碱基对的DNA周围的组蛋白八聚体包裹约1.6倍1的。组蛋白八聚体是由每个核心组蛋白H2A,H2B,H3和H4的两个副本。被沿DNA分子重复间隔核心组蛋白八聚体被称为核小体阵列。核小体阵列的扩展结构已经被称为10纳米纤维或"珠子串"结构,是目前在低盐条件下,2 体外 。在10纳米纤维能够通过阵列内部的压实和/或跨阵列齐聚2冷凝成高阶结构。这些高次结构的可诱导的盐的存在下,或者可以通过染色质的建筑蛋白的核小体阵列3,4的结合的影响。染色质压实水平呈负相关转录体内 5,6率。最近的研究突出在如分化,肿瘤发展和其他7,8流程的基因组的结构组织的重要性。用核小体阵列来研究染色质结构和功能已变得很普遍。这里,我们描述了从重组核心组蛋白和核小体定位核小体的DNA阵列的组件的方法。
使用重组DNA与核小体定位序列的串联重复允许对包含规则间隔的核小体阵列的重构。两个比较流行的定位序列是5S rRNA基因序列和"601"序列9,10。 601序列是由SELEX实验和铁道部导出Ë强烈持仓核比5S序列11。因此,601阵列的接头DNA长度更均匀。通过凝胶过滤得到的4,12串联重复的核小体定位的DNA。重组组蛋白是从大肠杆菌纯化变性条件下13 大肠杆菌 。使用重组组蛋白允许人们小心地控制在核小体阵列的组蛋白组合物。例如,核心组蛋白轴承特异性突变14或翻译后修饰15,16可以取代野生型核心组蛋白。
沉降速度实验监控解决方案大分子沉淀在施加离心力17的速度。这产生大约样品中大分子的大小和形状的信息。沉降速度实验,因而为研究染色质纤维溶液状态的变化适当的工具结构由于染色质浓缩18。重要的是,它是第一个必要使用沉降速度实验如在核小体阵列重建质量控制步骤。如果DNA的核小体和不结合在适当的摩尔比,该阵列可以是欠或过饱和的核心组蛋白。因此,从沉降速度实验所获得的信息用于确保该DNA被正确地饱和的核小体。使用替代方法来估算的DNA与核小体的饱和度是很重要的,特别是如果处理的是以前未知的DNA模板。因此,我们还描述了使用原子力显微镜(AFM)的核小体阵列的分析方法。 AFM是一个功能强大的技术,允许的许多参数,如饱和度的水平,组蛋白变体的存在的影响或MgCl 2的19,20的作用效果可视化。原子力显微镜也一直APPLI编辑使用时间推移成像21,研究核小体动力学。 体外核小体组装12聚体阵列是特别适合于原子力显微镜的研究,因为他们属于在正确的尺寸范围原子力显微镜成像22。在本研究中,我们使用了核小体阵列的原子力显微镜作为一种质量控制以及肯定从AUC的数据("眼见为实")的一种手段。除了简单的可视化,原子力显微镜允许样本作为一个附加度量值的高度轮廓测量。
1。重组核心组蛋白八聚体进入组装
理由:在核小体阵列重建的第一步是准备从冻干重组核心组蛋白的原生核心组蛋白八聚体。组蛋白相结合,在等摩尔量和透析的样品出来变性缓冲到缓冲折叠组装成的组蛋白八聚体。
注:请参阅步骤2.1-2.2准备柱平衡第二天。
2。组蛋白八聚体通过尺寸排除色谱纯化
理由:第1结论后,样品将包含组蛋白八聚体以及其它组蛋白复合体,例如骨料,H3/H4四聚体,并且H2A/H2B二聚体。组蛋白八聚体将纯化远离使用尺寸排阻色谱法(SEC)的这些其它配合物。
3。从DNA核小体阵列和纯化八聚体的重构
理由:核小体阵列的重构要求的组蛋白八聚体和模板DNA在特定的摩尔比进行组合。在2 M氯化钠DNA和组蛋白八聚体的混合物步透析到降低离子强度的缓冲液。逐渐变化,以低盐,确保正确的核小体的形成。获得nucleosomal阵列的模板DNA的组蛋白八聚体饱和所需的水平,需要小规模试验reconstitutions其次是大规模制备重组。由小规模reconstitutions定义的适当的条件下用于指导制备重组。
注:对于质粒DNA纯化以降低成本,但增加了EFFORT,可以用碱裂解用苯酚/氯仿纯化的DNA,以从大肠杆菌分离质粒DNA 大肠杆菌 23,24。策略用于分离质粒DNA为模板的DNA可以与变化的模板DNA的大小而有所不同。对于SEC它来设置限制在时装最大化的模板和质粒DNA之间的尺寸差异,酶消化是重要的。
10毫米的Tris pH值7.8,1 mM的EDTA:在所有的缓冲区组件。缓冲1(加1 M氯化钠,1 mM的DTT)为5-6小时。缓冲区2过夜(添加0.75 M氯化钠,1 mM的DTT)。缓冲区3(添加2.5 mM氯化钠,1mM的DTT)为5-6小时。缓冲液4℃过夜(添加2.5 mM氯化钠,0.1 mM的PMSF)。
注:为了节约资源,小规模样品应该有足够的下游筛选试验所需的最低量。为了拥有电子nough样品为此处列出的沉降速度和AFM实验中,50微升样品在0.3毫克/毫升的DNA是合适的。大尺度的大小,制备的样品都依赖于他们的预期用途。甲大规模样品应以同样的方式作为小规模的样品制备。
4。再造核小体阵列的沉降速度分析
理由:在溶液中分子的大小和形状的贝克曼XL-A / I分析型超速离心机产量信息沉降速度实验。低盐条件下进行的沉降速度实验被用来确定到该重新构成的阵列是饱和与核小体的程度。
注:单扫描允许测量区是由起始的测量只是示例弯月面( 图2A)之前缩短。最AUC的运行期间生成的扫描应该有边界馏分过去的弯液面以及稳定台地( 图2B)。对AUC细胞脏的镜头可以产生较大的尖峰扫描,这可能会影响数据的分析。该软件的UltraScan包括手册,该手册是关于超速离心分析数据26的分析信息的重要资源。
5。编辑和分析沉降速度数据
理由:原沉降速度数据应该由程序产生一个扩散沉降修正系数分布进行分析。反过来这信息表示重构样品的馏分,它包含一个给定的饱和度, 例如 的,如果使用的是12 - 聚体DNA为模板,将有可能确定重构阵列具有10个,11个和12个核小体/ DNA的级分。
6。可视化核小体阵列采用原子力显微镜(AFM)
原理:原子力显微镜允许nucleosoma的饱和水平的可视化升阵列。这种技术通过补充AUC和限制性内切酶消化沉降速度作为一种质量控制检测。
为了说明该协议,我们重组从重组非洲爪蟾核心组蛋白和DNA组成的12串联601定位序列(601 207×12)的207 bp的重复序列核小体阵列。我们首先组装从冻干的核心组蛋白八聚体原生,然后用S200柱( 图1A)纯化,八聚体,通过FPLC。更大的络合物较早洗脱从S200列。组蛋白一般洗脱顺序为:非特异性组蛋白聚集体,组蛋白八聚体,四聚体H3/H4和H2A/H2B二聚体( 图1A)。?...
核小体模型阵列是染色质的结构和功能的体外研究中一个非常有用的工具。例如,它们已被广泛用于研究的染色质纤维凝结的机理在溶液30-34,并且使得有可能获得一个tetranucleosome 35的X-射线结构。最近它们已被证明在解密的特定核心组蛋白变体,突变体和翻译后修饰14-16,36结构效应是有用的。在这里,我们描述了用于从核小体定位的DNA和重组核心组蛋白模型核小体?...
作者没有利益冲突。
这项工作是由美国国立卫生研究院资助GM45916和GM66834到JCH从Rett综合症国际基金会的奖学金,以AK这项工作的支持还得到美国国立卫生研究院授予GM088409和霍华德休斯医学研究所吉隆坡的贡献
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
(3-Aminopropyl)triethoxysilane | Sigma-Aldrich | A3648-100ML | |
6-8 kDa MWCO Dialysis Tubing | Fisher | 21-152-5 | |
HiLoad Superdex 200 16/60 Column | GE | 17-1069-01 | |
Vivaspin 50 kDa MWCO Centrifugal Concentrator | Sartorius | VS2031 | |
12-14 kDa MWCO Dialysis Tubing | Fisher | 08-667A | |
Illustra Sephacryl S-1000 Superfine | GE | 17-0476-01 | |
XL-A/I Analytical Ultracentrifuge | Beckman-Coulter |
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