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Method Article
Telomere sind unerlässlich für das Chromosom Stabilität und die Telomer-G-Überhang Struktur ist essentiell für Telomerase-vermittelte Telomererhaltung. Wir haben vor kurzem zwei Verfahren zum Nachweis der Telomer-G-Überhang Struktur in verabschiedet Trypanosoma brucei Sind die einheimischen In-Gel-Hybridisierung und Ligation-vermittelte Primer-Extension, die beschrieben werden.
Die Telomer-G-Überhang Struktur hat sich in vielen Eukaryonten, einschließlich Hefe, Wirbeltieren und Trypanosoma brucei identifiziert worden. Es dient als Substrat für die Telomerase für die de novo Telomere DNA-Synthese und ist daher für Telomererhaltung wichtig. T. brucei ist ein einzelliger Parasit, dass die Schlafkrankheit bei Menschen und Nagana bei Rindern verursacht. Einmal infiziert Säugerwirt, T. brucei Zelle regelmäßig wechselt seinen Oberflächen-Antigen auf das Immunsystem des Wirts Angriff auszuweichen. Wir haben kürzlich gezeigt, dass die T. brucei Telomer-Struktur spielt eine wesentliche Rolle bei der Regulation der Oberflächen-Antigen Genexpression, die kritisch für T. ist brucei Pathogenese. Allerdings T. brucei Telomer-Struktur noch nicht ausführlich untersucht worden aufgrund der Begrenzung von Methoden zur Analyse dieser speziellen Struktur. Wir haben nun erfolgreich die einheimische In-Gel-Hybridisierung und Ligation-vermittelte Primer-Extension-Methoden zur Untersuchung der Telomer-G-Überhang-Struktur und eine Adaptorligation Methode zur Bestimmung der Telomere terminalen Nukleotids in T. angenommen brucei Zellen. Hier werden wir die Protokolle im Detail zu beschreiben und vergleichen ihre verschiedenen Vor-und Nachteile.
1. Detect T. brucei Telomere G-Überhang mit Native In-Gel-Hybridisierung 3
Prinzip (Abbildung 1): Unter nativen Zustand ein Ende-markierten (CCCTAA) 4 (TELC) Oligo-Sonde kann nur die einsträngige Telomer G-Überhang Region hybridisieren. Die Hybridisierung Intensität ist proportional zur Länge des Überhangs. Nach der Denaturierung und Neutralisation, wird die gleiche Sonde in der Lage sein, die ganze Telomer Region hybridisieren. Die Hybridisierung Intensität stellt die Summe der Telomere DNA-Menge und kann als Ladekontrolle verwendet werden. Zwei Standard-Steuerungen für dieses Experiments sind Hybridisierung mit Ende-markierten (TTAGGG) 4 (TELG) Oligo-Sonde, die nicht nachgeben sollte jedes Signal als T. brucei Zelle nicht Telomer C-Überhang Struktur und die genomische DNA mit 3'-spezifischen einzelsträngigen Exonukleasen wie Exo I oder Exo T vor der Hybridisierung zu behandeln, die dann den einheimischen TELC Hybridisierungssignal zu beseitigen.
Schritt 1. Bereiten DNA-Stecker für Pulsed Field Gel-Elektrophorese (PFGE)
Intakten Chromosomen werden durch PFGE getrennt werden. Daher ist genomischer DNA als DNA-Steckern vorbereitet.
Schritt 2. Separate intakt T. brucei Chromosomen mit Pulsed Field Gelelektrophorese
Schritt 3. Stain und entfärben Agarosegel
Stain das Gel mit 1 g / ml Ethidiumbromid in 0,5 x TBE bei RT für 1 h dann in 0,5 x TBE ohne Ethidiumbromid für 1 Stunde unter leichtem Schütteln. Machen Sie ein Foto des Gels.
Schritt 4. Trocknen Sie die Agarosegel
Legen Sie die Agarosegel auf zwei Schichten von 3 mm Whatman-Papier und decken das Gel mit Plastikfolie. Trocknen Sie das Gel bei RT (sollte das Gel nicht beheizt mehr als 50 ° C zu vermeiden Denaturierung der DNA-Proben werden). Ersetzen Sie die nassen Whatman Papiere mit trockenem solche, die nach 2 und 4 Stunden zum Trocknen bzw.. Keep Trocknen, bis das Gel vollständig trocken ist. Dies kann über Nacht dauern, je nach dem Trockner.
Schritt 5. Beschriften Sie die Oligo-Sonden
Mix 1 ul 50 ng / ul TELC oder TELG Oligo mit 1 ul 10 x Polynukleotid-Kinase (PNK)-Puffer, 5 ul γ [32P] ATP, 2 &mgr; l ddH 2 O und 1 ul T4 PNK. Bei 37 ° C für 1 Stunde. Add 90 &mgr; l TNES Puffer (10 mM Tris Cl, pH 8,0, 100 mM NaCl, 10 mM EDTA, pH 8,0, 1% SDS) zum Reaktionsgemisch.
Während die Kennzeichnung der oligoes, bereiten Sie einen G-25-Säule: put einige Glaswolle in eine 3 ml-Spritze und stopfen es sich eng mit einer Pipettenspitze. Füllen Sie die Spritze mit Sephadex G-25 fein (autoclAved in TE), um die 3 ml-Markierung. Lassen Sie es Gew. begleichen. Zur Reinigung der markierten Sonde: Laden Sie die Sonde auf der Säule. Waschen mit 700 ul TNES Puffer und eluiert mit 600 ul der TNES Puffer. Alternativ zu reinigen der markierten Sonde mit einem Mini Quick Spin ™-Säule (Roche Applied Science).
Schritt 6: Hybridisierung
2. Bestimmen Sie die Telomere Terminal-Nucleotide durch Adaptor Ligation 6
Prinzip (Abb. 2A und 2B): A 5 Ende des G-Überhang-Ende-markierten einzigartige Oligonukleotid ist die 3 ligiert. " Dies wird durch Glühen auf bestimmte ergänzende Anleitung Oligo durchgeführt. Nur die einmalige / guide Oligo-Adapter tragenden Sequenzen kompatibel zu den Telomeren G-Überhang terminalen Sequenzen wird ligiert werden. Für T. brucei, kann die Telomere in einem der sechs verschiedenen Nukleotide der TTAGGG wiederholt zu kündigen. Daher sechs verschiedene Führer oligoes verwendet werden (TG1-TG6, Abbildung 2a). Nach der Ligation wird die DNA mit Restriktionsendonukleasen verdaut und aufgelöst auf einem Agarosegel.
3. Ligation vermittelte Primer Extension 6
Prinzip (Abbildung 2A & 2C): Ein einzigartiges Oligonukleotid ist es, die 3 'G-Überhang mit bestimmten terminalen Sequenz ligiert, bestimmt durch ihre komplementären Sequenzen in den Adapter (Führer) Oligo. Nach der Reinigung wird der markierte Führung Oligo dass geglüht, um die G-overhang/unique Oligo bleibt Primer erweitert, um die ss-ds Kreuzung mit Hilfe der T4-DNA-Polymerase, die Strand-Displacement-und 5'-3 'Exonuklease-Aktivitäten fehlt. Die Primer-Extension-Produkte daher geben die Länge des G-Überhang.
4. Repräsentative Ergebnisse:
Detect T. brucei Telomer G-Überhang Struktur mit nativen in-Gel-Hybridisierung
Intact T. brucei Chromosomen durch PFGE getrennt sind in Abbildung 3A und 3B (linkes Bild) dargestellt. T. brucei Zellen enthalten in der Regel ca. 100 Kopien Minichromosomen, alle mit ähnlicher Größe (50-150 kb) und wandern in der gleichen Position auf dem Gel (MC). Aufgrund dieser Tatsache, nach Hybridisierung mit TELC Oligo-Sonde, die Telomer-G-Überhang Signal prominentesten auf Minichromosomen (Abbildung 3A, Mitte). Hybridisierung mit Oligo TELG Sonde in der Regel liefert keine Hybridisierungssignal (Abbildung 3B, Mitte), weil T. brucei Zellen nicht haben Telomer C-Überhang Struktur. Nach der Denaturierung und Neutralisation, Hybridisierung mit entweder TELC oder TELG Oligo-Sonde sollte Telomer-Signale auf allen Chromosomen-Enden (Abbildung 3A & 3B, rechts Panels) zu offenbaren.
Bestimmen Sie die Telomer-terminalen Nukleotid von Adaptorligation
Loading gleiche Menge an DNA in jeder Spur ist von wesentlicher Bedeutung für diesen Test, und dies wird durch Ethidiumbromid-Färbung des Gels gezeigt. Ein Beispiel ist in Abbildung 4A, linke Tafel dargestellt.
In diesem Protokoll werden die Ende-markierten Oligo einzigartig und führen Oligo-Adapter nur auf Chromosom Ende ligiert, wenn die Telomere G-Überhänge mit der Endung-Sequenzen, die mit der Führung oligo sind. Si nce die einzigartige Oligo ist endmarkiert, wird das Ligationsprodukt radioaktiv sein und ein starkes Signal. Wie in Abbildung 4A, rechte Tafel zeigt, gibt Spur 1 ein starkes Signal, was anzeigt, dass eine große Menge von unique/TG1 Adapter an die Telomer-Ende wurde unterbunden. TG1 hat eine Endsequenz von 5'CCCTAA3 ". Daher die Telomer-G-Überhänge an diesen Adapter Ende in 5'TTAGGG3 'ligiert. Keine signifikante Menge an Ligationsprodukte beobachtet mit anderen Führer oligoes, was darauf hinweist, dass die Telomere der Endung TTAGGG vorherrschende in T. sind brucei Zellen.
Die Behandlung der genomischen DNA mit Exo I oder Exo T, die 3 'Überhang Nukleasen sind, führte zu einem Verlust der Ligationsprodukte (Abbildung 4A, rechte Tafel, Spuren 2 & 3), was darauf hinweist, dass die Ligation der Tat ergab sich aus der Telomer-G- Überhang-Struktur
Ligation vermittelte Primer Extension
Ohne Ligation, ist das Ende-markierten Führung Oligo 22 nt lang. Loading endmarkiert Führung Oligo würde als negative Kontrolle und eine Größe Marker dienen. (Abbildung 4B, Spur 11, zeigt Sternchen Ende markierte Führung oligo). Wir in der Regel auch beobachten, eine Bande von ~ 44 nt in dieser Negativ-Kontrolle (Abb. 4B, Spur 11, offene Dreiecke), die am ehesten Rest nichtdenaturiertem Adapter sind. Nach Ligation an das Chromosom Ende spiegelt die Größe des erweiterten Produkt der Länge der G-Überhang Struktur. Die meisten T. brucei Telomer G-Überhänge Ende in 5'TTAGGG3 "(Abbildung 4A). Allerdings scheinen diese G-Überhänge sehr kurz (nur ~ 10 nt lang), als Produkte aus der ligiert TG1 Führung Oligo verlängert werden nicht viel länger als die Führung Oligo selbst (4B, Spur 10), aber sie erlauben Ligation TG1-Adapter (Abbildung 4A, rechte Tafel, Spur 1). Obwohl nur eine kleine Menge von TG4 Adapter an die Telomer-Enden (Abbildung 4A, rechte Tafel, Spur 6) ligiert wurde, sind Produkte aus ligiert TG4 erweiterten viel länger (Abb. 4B, Spur 7, Pfeilspitzen), mit der längsten Produkts ~ 55 nt. Daher beobachten wir zwei Arten von Telomer-G-Überhang in T. brucei Zellen. Der überwiegende Telomer G-Überhänge Ende in 5'TTAGGG3 'sind aber nur ~ 10 nt lang. Wenige Telomer G-Überhänge Ende in 5'GGGTTA3 ', kann aber bis zu 40 nt lang sein. Beide Arten von G-Überhang sind empfindlich gegen Exo T (oder Exo I)-Behandlung (Abbildung 4A, rechte Tafel, Spur 2, 3 und 7; 4B, Spur 1, Pfeile).
Abbildung 1. Das Prinzip der einheimischen In-Gel-Hybridisierung. Linken, unter den nativen Zustand, der Ende-markierten Oligo-Sonde TELC kann nur mit den einzel-G-reiche Telomer Überhang hybridisieren. Die Intensität der Hybridisierung spiegelt die Länge der Telomere G-Überhang. Richtig, nach Denaturierung wird die TELC-Oligo-Sonde mit allen Telomer-DNA hybridisieren. Die Intensität dieser Hybridisierung ist der Gesamtbetrag der Telomer-DNA und wird als Ladekontrolle verwendet, und die endgültige G-Überhang wird durch Division des nativen Hybridisierungssignal durch, dass nach Denaturierung erhalten wird, berechnet.
Abbildung 2. Das Prinzip der Adaptor-Ligation und Ligation vermittelte Primer-Extension. (A) Sequenzen der einzigartigen und sechs Führer oligoes. (B) Bestimmen Sie die Telomer-terminalen Nukleotid von Adaptorligation. Die einzigartige Oligo ist endmarkiert (markiert mit einem roten Sternchen), geglüht, um die Führung oligoes und ligiert, um das Telomer Ende. Nur wenn die einzigartige / guide-Adapter eine 3-Überhang, der kompatibel mit dem Terminal Telomersequenz wird der Adapter ligiert werden Bären. (C) In Ligation vermittelte Primer-Extension ist die Führung Oligo-endmarkierten (markiert mit einem roten Sternchen) und geglüht, um die einzigartige Oligo vor, um die Chromosomen-Enden ligiert. Nur die einmalige / guide-Adapter trägt einen 3-Überhang mit dem G-Überhang wird ligiert werden. ^ Zeigt die ligiert phophordiester Bindung. Nach dem Entfernen des unligierten Oligo-Paare werden Primer Extension mit T4-DNA-Polymerase, die Strand-Displacement-und 5'-3 'Exonuklease-Aktivitäten fehlt durchgeführt werden. Die endgültige Länge der erweiterten Führung Oligo spiegelt daher die Länge des G-Überhang.
Abbildung 3. T. brucei Telomer G-Überhang Struktur analysiert, von Muttersprachlern in-Gel-Hybridisierung. (A) In-Gel-Hybridisierung mit TELC Oligo-Sonde. (B) In-Gel-Hybridisierung mit TELG Oligo-Sonde. In beiden (A) und (B) links, Ethedium Bromid gefärbt PFG. Middle, native Hybridisierung führen. Richtig, post-Denaturierung Hybridisierung führen. Wild-Typ T. brucei-Zellen verwendet wurden. Intakte oder Exo I behandelt genomische DNA wurden durch PFGE getrennt. Offene Dreieck steht für die Megabasen Chromosomen; IC, mittelgroße Chromosomen; MC, Minichromosomen.
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Abbildung 4. T. brucei Telomer G-Überhang Struktur durch Ligation-vermittelte Primer-Extension analysiert. (A) Die meisten T. brucei Telomer G-Überhänge enden in 5'TTAGGG3 ". Left, Ethedium Bromid angefärbt DNA-Gel. Etwa die gleiche Menge DNA ist in jeder Spur geladen. Richtig, Exposition aufgrund der gleichen Gel nach dem Trocknen. Intakt, Exo I-behandelt oder Exo T-behandelter DNA wurde zu sechs verschiedene endmarkiert einzigartige / guide Oligo-Adapter ligiert, wie angegeben. (B) T. brucei Telomere haben kurze G-Überhänge. Intakte oder Exo T-behandelten genomischen DNA wurde zu sechs verschiedene einzigartige / guide Oligo-Adapter von Primer Extension mit Hilfe der T4-DNA-Polymerase, gefolgt ligiert. End-markierten TG4 Oligo wurde als negative Kontrolle (Spur 11) geladen. Die Oligo selbst läuft bei 22 nt (*), sondern gab auch ein schwächeres Signal bei ~ 44 nt (Δ). Nur unique/TG4 Adapter ergab Verlängerung Produkte deutlich länger als die Führung Oligo selbst (Pfeilspitzen, Spur 7).
Trypanosoma brucei verursacht Schlafkrankheit beim Menschen. Diese Krankheit, die unbehandelt unweigerlich tödlich. T. brucei Zellen in Säugetierwirten unterziehen antigene Variation regelmäßig, so dass das Immunsystem des Wirts Attacke 7 auszuweichen. Daher ist es sehr schwierig, T. beseitigen brucei Zellen einmal eine Infektion festgestellt wird. Wir haben kürzlich gezeigt, dass die Telomere eine wichtige Rolle spielen bei der Regulierung der Expression von T. br...
Wir möchten Dr. Carolyn Preis für wissenschaftliche Diskussionen und aufschlussreiche Anregungen bedanken. Diese Arbeit wird durch NIH AI066095 (: Bibo Li PI) unterstützt.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
SeaKem LE Agarose | Lonza | 50004 | ||
Agarose Type VII (low melting agarose) | Sigma | A4018 | ||
Proteinase K, recombinant, PCR grade | Roche Diagnostic | 03 115801001 | ||
Exo I | NEB | M0293 | ||
Exo T | NEB | M0265 | ||
T7 exonuclease | NEB | M0263 | ||
T4 DNA polymerase | NEB | M0203 | ||
QIAquick nucleotide removal kit | Qiagen | 28304 |
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