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In diesem Artikel

  • Erratum Notice
  • Zusammenfassung
  • Zusammenfassung
  • Einleitung
  • Protokoll
  • Ergebnisse
  • Diskussion
  • Offenlegungen
  • Danksagungen
  • Materialien
  • Referenzen
  • Erratum
  • Nachdrucke und Genehmigungen

Erratum Notice

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Zusammenfassung

Während Replikationsgabelkollisionen mit DNA-Addukten Doppelstrangbrüche induzieren können, ist über die Interaktion zwischen Replisomen und blockierenden Läsionen weniger bekannt. Wir haben den Proximity-Ligations-Assay verwendet, um diese Begegnungen zu visualisieren und die Konsequenzen für die Replisomenzusammensetzung zu charakterisieren.

Zusammenfassung

Es gibt einen beträchtlichen Einblick in die zelluläre Reaktion auf Doppelstrangbrüche (DSBs), die durch Nukleasen, Strahlung und andere DNA-Brecher induziert werden. Dies spiegelt zum Teil die Verfügbarkeit von Methoden zur Identifizierung von Bruchstellen und zur Charakterisierung von Faktoren wider, die an diesen Sequenzen an DSBs rekrutiert werden. DSBs treten jedoch auch als Zwischenprodukte bei der Verarbeitung von DNA-Addukten auf, die von Verbindungen gebildet werden, die keine direkten Brüche verursachen und nicht an bestimmten Sequenzstellen reagieren. Folglich sind für die meisten dieser Wirkstoffe Technologien, die die Analyse von Bindungsinteraktionen mit Reaktionsfaktoren und Reparaturproteinen ermöglichen, unbekannt. Zum Beispiel können DNA-Interstrangvernetzungen (ICLs) Brüche nach Begegnungen mit Replikationsgabeln hervorrufen. Obwohl sie aus Medikamenten bestehen, die häufig als Chemotherapeutika für Krebs verwendet werden, gibt es bisher keine Methodik zur Überwachung ihrer Wechselwirkungen mit Replikationsproteinen.

In dieser Arbeit beschreiben wir unsere Strategie, um die zelluläre Reaktion auf Gabelkollisionen mit diesen herausfordernden Addukten zu verfolgen. Wir haben ein Steroidantigen mit Psoralen verknüpft, das Photoaktivierungs-abhängige ICLs in Zellkernen lebender Zellen bildet. Die ICLs wurden mittels Immunfluoreszenz gegen den Antigen-Tag sichtbar gemacht. Der Tag kann auch ein Partner im Proximity-Ligation-Assay (PLA) sein, der die enge Assoziation zweier Antigene meldet. Die PLA wurde ausgenutzt, um Proteine, die eng mit den markierten ICLs assoziiert waren, von solchen zu unterscheiden, die dies nicht waren. Es war möglich, Replisome-Proteine zu definieren, die nach Begegnungen mit ICLs zurückblieben, und andere, die verloren gingen, zu identifizieren. Dieser Ansatz ist auf jede Struktur oder jedes DNA-Addukt anwendbar, das immunologisch nachgewiesen werden kann.

Einleitung

Die zelluläre Reaktion auf Doppelstrangbrüche ist dank einer Reihe von immer leistungsfähigeren Methoden zur Lenkung von Brüchen an bestimmte genomische Stellen gut dokumentiert 1,2,3. Die Lokalisationssicherheit ermöglicht eine eindeutige Charakterisierung von Proteinen und anderen Faktoren, die sich an der Stelle ansammeln und an der DNA-Schadensantwort (DDR) beteiligt sind, wodurch die nicht-homologe Endverknüpfung (NHEJ) und die homologe Rekombination (HR) angesteuert werden, die Brüche reparieren. Natürlich werden viele Brüche durch Agenzien wie Strahlung und chemische Spezies verursacht, die bestimmte Sequenzen nicht angreifen4. Für diese stehen jedoch Verfahren zur Verfügung, mit denen die Enden in Strukturen umgewandelt werden können, die für das Tagging und die Lokalisierung geeignetsind 5,6. Brüche werden auch durch biologische Prozesse, wie z. B. die Umlagerung von Immunglobulinen, eingeführt, und neuere Technologien ermöglichen ihre Lokalisierung sowie7. Die Beziehung zwischen den reagierenden Faktoren und diesen Stellen kann dann bestimmt werden.

Brüche treten auch als indirekte Folge von Addukten auf, die von Verbindungen gebildet werden, die keine inhärenten Brecher sind, aber DNA-Transaktionen wie Transkription und Replikation stören. Sie können als Merkmal der zellulären Reaktion auf diese Obstruktionen gebildet werden, vielleicht während der Reparatur oder weil sie eine Struktur provozieren, die anfällig für Nukleaseangriffe ist. Typischerweise ist die physikalische Beziehung zwischen dem Addukt, dem Bruch und der Assoziation mit antwortenden Faktoren inferenzlich. Zum Beispiel werden ICLs durch Chemotherapeutika wie Cisplatin und MitomycinC8 und als Reaktionsprodukt von abasischen Stellen9 gebildet. ICLs sind als potente Blöcke für Replikationsgabeln10 bekannt, wodurch Gabeln, die durch Nukleasen11 gespalten werden können, blockiert werden. Die kovalente Bindung zwischen den Strängen wird oft durch Signalwege erleichtert, die obligate Brüche als Zwischenprodukteaufweisen 12,13, was eine homologe Rekombination erfordert, um die Replikationsgabel 14 wieder aufzubauen. In den meisten Experimenten verfolgt der Forscher die Reaktion von interessierenden Faktoren auf die Brüche, die stromabwärts der Kollision einer Replikationsgabel mit einer ICL gebildet werden. Da es jedoch keine Technologie zur Lokalisierung einer provokativen Läsion gibt, kann die Nähe des Replisoms und seiner Bestandteile zum ICL nur vermutet werden.

Wir haben eine Strategie entwickelt, die die Analyse von Proteinassoziationen mit nicht-sequenzspezifischen kovalenten Addukten ermöglicht, die hier anhand von ICLs dargestellt werden. In unser System werden diese durch Psoralen eingeführt, ein photoaktives Naturprodukt, das seit Tausenden von Jahren als Therapeutikum bei Hauterkrankungen verwendetwird 15. Unser Ansatz basiert auf zwei wichtigen Merkmalen von Psoralens. Die erste ist ihre hohe Frequenz der Vernetzungsbildung, die 90 % der Addukte überschreiten kann, im Gegensatz zu den weniger als 10 %, die von beliebten Verbindungen wie Cisplatin oder Mitomycin C 8,16 gebildet werden. Die zweite ist die Zugänglichkeit der Verbindung zur Konjugation ohne Verlust der Vernetzungskapazität. Wir haben Trimethylpsoralen kovalent mit Digoxigenin (Dig), einem seit langem etablierten Immuntag, verknüpft. Dies ermöglicht den Nachweis der Psoralen-Addukte in genomischer DNA durch Immunfärbung des Dig-Tags und die Visualisierung durch konventionelle Immunfluoreszenz17.

Dieses Reagenz wurde in unserer früheren Arbeit zur Analyse von Replikationsgabelbegegnungen mit ICLs unter Verwendung eines DNA-Faser-basierten Assays eingesetzt16. In dieser Arbeit fanden wir heraus, dass die Replikation über eine intakte ICL hinaus fortgesetzt werden kann. Dies war abhängig von der ATR-Kinase, die durch Replikationsstress aktiviert wird. Der Neustart der Replikation war angesichts der Struktur der replikativen CMG-Helikase unerwartet. Dieser besteht aus dem MCM-Hetero-Hexamer (M), das einen versetzten Gap-Ring um den Templat-Strang für die Leitstrangsynthese bildet, der von den Proteinen des GINS-Komplexes (G, bestehend aus PSF1, 2, 3 und SLD5) und CDC45 (C)18 eingeschlossen wird. Der Vorschlag, dass die Replikation auf der Seite der ICL distal zur Seite der Replisomkollision neu gestartet werden könnte, sprach für eine Änderung der Struktur des Replisoms. Um der Frage nachzugehen, welche Komponenten zum Zeitpunkt der Begegnung mit einer ICL im Replikom waren, haben wir den hier beschriebenen Ansatz entwickelt. Wir nutzten den Dig-Tag als Partner in Proximity-Ligation-Assays (PLA)19 , um die enge Assoziation der ICL mit Proteinen des Replisoms20 zu untersuchen.

Protokoll

1. Vorbereitung der Zellen

  1. Tag 1
    1. 35-mm-Kulturschalen mit Glasboden mit einer Zellkleberlösung vorbehandeln.
    2. Legen Sie die Zellen einen Tag vor der Behandlung in die vorbehandelten Schalen. Die Zelle sollte sich am Tag des Experiments aktiv teilen und zu 50–70 % konfluent sein.
      HINWEIS: HeLa-Zellen wurden in diesem Experiment mit Dulbecco Modified Eagle Medium DMEM verwendet, ergänzt mit 10% fötalem Kälberserum, 1x Penicillin / Streptomycin. Es gibt keine Beschränkung für adhärente Zelllinien. Nicht-adhärente Zellen müssen jedoch vor der Analyse mittels PLA auf Objektträger zentrifugiert und fixiert werden.
  2. Tag 2
    1. Herstellen einer Stammlösung von Digoxigenintrimethylpsoralen (Dig-TMP) durch Resuspendierung eines gefrorenen Aliquots von zuvor synthetisiertem Dig-TMP in 1:1 EtOH:H2O. Bestimmung der Konzentration durch Messung von OD bei 250 nm einer 100-fachen Verdünnung (inH2O) des gelösten Dig-TMP. Der Extinktionskoeffizient von Dig-TMP beträgt 25.000. Überprüfen Sie die Konzentration, indem Sie vor jedem Gebrauch OD bei 250 nm messen und die Stammkonzentration berechnen: Abs x 100 x 106/25.000 = Konzentration (in μM). Im Allgemeinen beträgt die Stammlösung etwa 3 mM. Die Lösung kann bei –20 °C etwa einen Monat gelagert werden.
      HINWEIS: Dig-TMP muss im Voraus chemisch synthetisiert werden, wobei das hier beschriebene Verfahren befolgt wird. Rückfluss 4'-Chlormethyl-4,5',8-trimethylpsoralen mit 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanedi-amin in Toluol unter Stickstoff für 12 h. Entfernen Sie das Lösungsmittel und gewinnen Sie das 4'-[N-(13-amino-4,7,10-trioxatrideca)]aminomethyl-4,5',8-trimethylpsoralen-Produkt durch Kieselgelchromatographie zurück. Das Produkt wird mit Digoxigenin-NHS-Ester in Dimethylformamid und Triethylamin bei 50 °C für 18 h konjugiert. Entfernen Sie das Lösungsmittel und reinigen Sie den Rückstand durch präparative Dünnschicht-Kieselgelchromatographie. Elute die Produktbande Chloroform: Methanol: 28%iges Ammoniumhydroxid (8:1:0,1)-Gemisch. Verdampfen Sie die Lösungsmittel und lösen Sie das Pellet in 50% EtOH:H2Oauf.
    2. Dig-TMP-Stamm in 50 % EtOH:H2Obis zu einer Endkonzentration von 5 μM in das Zellkulturmedium geben und das Medium auf 37 °C bringen. Saugen Sie das Medium von den Platten ab, fügen Sie das vorgewärmte Dig-TMP-haltige Medium hinzu und legen Sie die Platten für 30 Minuten in einen Inkubator (37 °C, 5 %CO 2), damit das Dig-TMP ausgleichen kann.
    3. Während der Inkubation der Zellen wird die UV-Box (siehe Materialtabelle) auf 37 °C vorgewärmt.
    4. Legen Sie die Platten in die vorgewärmte UV-Box und setzen Sie die Zellen für dieses Experiment 5 Minuten lang einer Dosis von 3 J/cm2 UVA-Licht aus. Die Platten wurden während der Bestrahlung auf einen Thermoblock gelegt, der bei 37 °C gehalten wurde. Berechnen Sie die Zeit mit der Formel:
      figure-protocol-3011
    5. Saugen Sie das Medium mit einer Pipette an, geben Sie frisches, vorgewärmtes Medium hinzu und stellen Sie die Platten wieder in den Inkubator bei 37 °C, 5% CO2 für 1 h.
    6. Entfernen Sie das Medium und spülen Sie das Geschirr einmal vorsichtig mit phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS).
    7. Entfernen Sie PBS und fügen Sie 0,1 % Formaldehyd (FA) für 5 Minuten bei Raumtemperatur (RT) in PBS hinzu. Dadurch wird verhindert, dass sich die Zellen während der Vorbehandlung mit CSK-R (Cytoskeleton extraction buffer containing RNase, beschrieben in 1.2.9) ablösen, die zur Extraktion der zytoplasmatischen Elemente und zur Reduzierung des PLA-Hintergrunds erforderlich ist.
    8. FA absaugen und einmal mit PBS spülen.
    9. CSK-R-Puffer zugeben und 5 min bei RT inkubieren, um Zytoplasma zu entfernen [CSK-R-Puffer: 10 mM PIPES, pH 7,0, 100 mM NaCl, 300 mM Saccharose, 3 mM MgCl2, 0,5%Triton X-100, 300 μg/mL RNase A]. Den Puffer absaugen, frisches CSK-R hinzufügen und 5 Minuten bei RT inkubieren.
      HINWEIS: Ein Vorrat an CSK-Puffer kann bei 4 °C gelagert und Triton X und RNaseA direkt vor der Verwendung hinzugefügt werden.
    10. Dreimal mit PBS waschen.
    11. Zellen mit 4% Formaldehyd in PBS für 10 min bei RT fixieren.
    12. Waschen Sie die Zellen mit PBS. Führen Sie diesen Schritt dreimal aus.
    13. 100%iges Methanol kalt zugeben und 20 min bei -20 °C inkubieren.
    14. Waschen Sie die Zellen dreimal mit PBS. Zu diesem Zeitpunkt können die Zellen in PBS in einer feuchten Kammer bei 4 °C bis zu einer Woche gelagert werden.
    15. Die Zellen werden in 80 μl 5 mM TritonX-100 für 10 min bei 4 °C inkubiert.
    16. Inkubieren Sie Zellen mit 100 μl 5 mM EDTA in PBS, ergänzt mit 1 μl 100 mg/ml RNase A, für 30 min bei 37 °C.
    17. Waschen Sie die Zellen dreimal mit PBS.
    18. Lagern Sie die Zellen in Blockierpuffer (5 % BSA und 10 % Ziegenserum in PBS) über Nacht bei 4 °C in einer feuchten Kammer.

2. Proximity-Ligations-Assay

HINWEIS: Führen Sie an Tag 3 einen Proximity-Ligationstest durch.

  1. Antikörper-Färbung
    1. Bereiten Sie 40 μl der primären Antikörperlösung pro Platte vor: Geben Sie das entsprechende Volumen der primären Antikörper hinzu, um die gewünschte Verdünnung zu erreichen (Maus-Anti-Digoxigenin und Kaninchen-Antikörper gegen eine Replisomkomponente wie MCM5, CDC45, PSF1 oder pMCM2, Verdünnungen, die in der Materialtabelle angegeben sind) in den Blockierungspuffer (um ein Endvolumen von 24 μl zu erreichen). Mischen Sie durch Klopfen und lassen Sie es 20 Minuten bei RT stehen. Bereiten Sie eine Mastermischung für mehrere Proben vor und mischen Sie durch Klopfen, bevor Sie sie auf die Vertiefungen auftragen.
    2. Geben Sie 40 μl primäre Antikörperlösung in die Mitte der Vertiefung und inkubieren Sie sie 1 h lang bei 37 °C in einer feuchten Kammer. Lassen Sie die PLA-Sonden und den Blockierpuffer während des Färbens auf Raumtemperatur erwärmen.
    3. Waschen Sie die Zellen mit PBS-T [PBS-T: 0,05% Tween-20 in 1X PBS] bei RT. Führen Sie diesen Schritt dreimal durch.
    4. Bereiten Sie während des Waschens 40 μl PLA-Sondenlösung pro Schale vor (PLA-Sonden bestehen aus einem sekundären Antikörper, der entweder Kaninchen- oder Maus-IgG erkennt und kovalent mit einem PLUS- oder MINUS-Oligonukleotid verknüpft ist): 8 μl PLA-Sonde Anti-Maus-PLUS + 8 μl PLA-Sonden-Anti-Kaninchen-MINUS-Antikörper + 24 μl Blockierungspuffer. Mischen Sie es und lassen Sie es 20 Minuten bei RT stehen. Bereiten Sie eine Mastermischung für mehrere Proben vor und mischen Sie sie gut, bevor Sie sie auf die Vertiefungen auftragen. Legen Sie die Lösung in die Mitte der Vertiefung in den Teller.
    5. Entfernen Sie die letzte Wäsche, geben Sie 40 μl PLA-Sondenlösung in die Mitte der Vertiefung und inkubieren Sie sie 1 h lang bei 37 °C in einer feuchten Kammer.
    6. Im Puffer A dreimal für jeweils 10 min auf einer Kippplattform bei RT waschen. Bringen Sie die Ligaturmischung während des Waschens auf RT.
  2. Ligation und Amplifikation
    1. Bereiten Sie 40 μl Ligationsmischung pro Platte vor: 8 μl (5x) Ligationsmaterial + 31 μl destilliertes Wasser + 1 μl Ligase. Bereiten Sie die Mastermischung für mehrere Platten vor und mischen Sie sie gut, bevor Sie sie auf die Vertiefungen auftragen.
    2. Geben Sie 40 μl Ligationslösung in jede Platte und inkubieren Sie sie 30 Minuten lang in einer feuchten Kammer bei 37 °C.
    3. Zellen 3x mit Puffer A für je 2 min auf einer Kippplattform bei RT waschen.
    4. Bereiten Sie 40 μl Amplifikationslösung pro Schale vor: 8 μl (5x) Amplifikationsmaterial + 31,5 μl destilliertes Wasser + 0,5 μl DNA-Polymerase. Bereiten Sie eine Mastermischung für mehrere Proben vor und mischen Sie sie gut, bevor Sie sie auf die Vertiefungen auftragen.
    5. Geben Sie 40 μl Amplifikationslösung in jede Platte und inkubieren Sie sie 100 Minuten lang in einer feuchten Kammer bei 37 °C.
    6. Die Amplifikationslösung absaugen und mit Puffer B waschen. Führen Sie 6 Waschgänge für jeweils 10 Minuten auf einer kippbaren Plattform bei RT durch.
    7. Einmal mit 0,01x Puffer B für 1 min bei RT waschen.
    8. Aspirieren Sie Puffer B und inkubieren Sie Platten mit sekundären Antikörpern, Alexa Fluor 488 Anti-Maus-IgG und Alexa Fluor 568 Anti-Kaninchen-IgG in Blockierlösung bei geeigneten Verdünnungen im Blockierungspuffer in einer feuchten Kammer für 30 min bei 37 °C oder über Nacht bei 4 °C.
    9. Waschen Sie die Zellen dreimal mit PBS-T, jeweils 10 Minuten lang auf einer Kippplattform bei RT.
    10. PBS-T ansaugen und mit DAPI in Eindeckmedium einbauen. Die gemounteten Platten können sofort abgebildet oder vor der Bildgebung bei 4 °C im Dunkeln für nicht länger als 4 Tage gelagert werden.

3. Bildgebung und Quantifizierung

  1. Führen Sie die Bildgebung in einem epifluoreszierenden oder konfokalen Mikroskop durch (wenn eine 3D-Bildgebung wünschenswert ist, decken Sie mindestens 3 μm in 15 Stapeln ab). Führen Sie Experimente in dreifacher Ausführung durch und bilden Sie eine ausreichende Anzahl von Feldern ab, um mindestens 100 Beobachtungen pro Probe oder Bedingung durchzuführen. Bilde alle Halbbilder und Proben, einschließlich der Bedienelemente, mit den gleichen Belichtungseinstellungen.
  2. Quantifizieren Sie mit einer geeigneten Bildanalysesoftware (siehe Materialtabelle für Open-Source- und kommerzielle Software, die diese Analyse in einzelnen oder mehreren ebenen Bildern durchführen kann).
    1. Segmentieren Sie Zellkerne basierend auf der DAPI-Färbung. Führen Sie die Detektion von nuklearen PLA-Punkten durch. Ordnen Sie die PLA-Punkte dem entsprechenden Kern zu. Exportieren Sie PLA-Punkte pro Kernergebnisse als csv-Datei (siehe Ergänzungsdatei 1 und Ergänzungsdatei 2).
  3. Statistische Analyse (siehe Materialtabelle für vorgeschlagene Open-Source- und kommerzielle Software).
    1. Überprüfen Sie mit einem Shapiro-Wilk-Test, ob die Stichproben einer Normalverteilung folgen.
    2. Bestimmen Sie, ob es einen signifikanten Unterschied zwischen zwei Stichproben gibt, indem Sie einen Student-t-Test (wenn die Normalverteilungsannahme erfüllt ist) oder einen Wilcoxon-Rangsummentest (wenn die Normalverteilungsannahme für eine Stichprobe verletzt wird) verwenden.
  4. Datenvisualisierung: Generieren Sie Punktdiagramme in Kombination mit Boxplots, um die Datenverteilung, den Median (Q2),das 25. (Q1) und das 75. Perzentil für die verschiedenen Stichproben zu visualisieren (siehe Materialtabelle für vorgeschlagene Open-Source- und kommerzielle Software).

4.3D Darstellung von pMCM2: ICL-Wechselwirkungen

  1. Bildgeben Sie PLA-Platten auf einem konfokalen Spinning-Disk-Mikroskop mit einem Plan Fluor 60x/1,25 Ölobjektiv mit numerischer Apertur. Erfassen Sie 16 Stapel mit einer Fläche von 1,6 mm und erstellen Sie die 3D-Rekonstruktion mit der entsprechenden Bildanalysesoftware (siehe Materialtabelle).

Ergebnisse

PLA von Dig-TMP mit Replisomproteinen
Der Aufbau des Dig-TMP ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Details der Synthese, bei der Trimethylpsoralen durch einen Glykollinker an Digoxigenin konjugiert wurde, wurden bereits diskutiert17,21. Die Inkubation von Zellen mit der Verbindung und anschließende Bestrahlung mit 365 nm Licht (UVA) photoaktiviert die Verbindung und treibt die Vernetzungsreaktion an. Etwas mehr als...

Diskussion

Obwohl die PLA eine sehr leistungsfähige Technik ist, gibt es technische Bedenken, die gelöst werden müssen, um klare und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Die Antikörper müssen eine hohe Affinität und Spezifität aufweisen. Darüber hinaus ist es wichtig, die unspezifischen Hintergrundsignale so weit wie möglich zu reduzieren. Wir haben festgestellt, dass Membranen und Zelltrümmer zum Hintergrund beitragen, und wir haben sie so weit wie möglich entfernt. Das Waschen mit Waschmittel, das Puffer enthält, v...

Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Danksagungen

Diese Forschung wurde zum Teil durch das Intramural Research Program des NIH, National Institute on Aging, USA, unterstützt (Z01-AG000746–08). J.H. wird von den National Natural Science Foundations of China (21708007 und 31871365 unterstützt.

Materialien

NameCompanyCatalog NumberComments
Alexa Fluor 568, Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary AntibodyInvitrogenA-100111 in 1000
35 mm plates with glass 1.5 coverslipMatTekP35-1.5-14-CGlass Bottom Microwell Dishes 35mm Petri Dish Microwell
Alexa Fluor 488,Goat anti-Mouse IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary AntibodyInvitrogenA-100011 in 1000
Bovine serum albumin (BSA)SeraCare1900-0012Blocking solution, reagents need to be stored at 4 °C
CDC45 antibody (rabbit)Abcamab1267621 in 200
Cell adhesiveLife Science354240for cell-TAK solution
Confocal microscopeNikkonNikon TE2000 spinning disk microscopeequiped with Volocity software
Digoxigenin (Dig) antibody (mouse)Abcamab4201 in 200
Dig-TMPsynthesized in the Seidman Lab
Duolink Amplification reagents (5×)Sigma-AldrichDUO82010reagents need to be stored at -20 °C
Duolink in situ detection reagentsSigma-AldrichDUO92007reagents need to be stored at -20 °C
Duolink in situ oligonucleotide PLA probe MINUSSigma-AldrichDUO92004anti-mouse MINUS, reagents need to be stored at 4 °C
Duolink in situ oligonucleotide PLA probe PLUSSigma-AldrichDUO92002anti-rabbit PLUS, reagents need to be stored at 4 °C
Duolink in situ wash buffer ASigma-AldrichDUO82046Duolink Wash Buffers, reagents need to be stored at 4 °C
Duolink in situ wash buffer BSigma-AldrichDUO82048Duolink Wash Buffers, reagents need to be stored at 4 °C
epifluorescent microscopeZeissAxiovert 200M microscopeEquipped with the Axio Vision software packages (Zeiss, Germany)
Formaldehyde 16%Fisher ScientificPI28906for fix solution
Goat serumThermo31873Blocking solution, reagents need to be stored at 4 °C
Image analysis softwareopen sourceCell profilerworks for analysis of single plane images
Image analysis software-license requiredBitplaneImarisCell Biology module needed. Can quantify PLA dots/nuclei in image stacks (3D) and do 3D reconstructions
Ligase (1 unit/μl)Sigma-AldrichDUO82029reagents need to be stored at -20 °C
Ligation reagent (5×)Sigma-AldrichDUO82009reagents need to be stored at -20 °C
MCM2 antibody (rabbit)Abcamab44611 in 200
MCM5 antibody (rabbit monoclonal)AbcamAb759751 in 1000
MethanolLab ALLEYA2076pre-cold at -20°C before use
phosphoMCM2S108 antibody (rabbit)Abcamab1092711 in 200
Polymerase (10 unit/μl)Sigma-AldrichDUO82030reagents need to be stored at -20 °C
Prolong gold mounting media with DAPIThermoFisher ScientificP36935
PSF1 antibody (rabbit)Abcamab1811121 in 200
RNAse A 100 mg/mlQiagen19101reagents need to be stored at 4 °C
Statistical analysis and data visualization softwareopen sourceR studioggplot2 package for generation of dot plot and box plots
Statistical analysis and data visualization software-license requiredSystat SoftwareSigmaplot V13
TMP (trioxalen)Sigma-AldrichT6137_1G
TritonX-100Sigma-AldrichT8787_250ML
Tween 20Sigma-AldrichP9416_100ML
UV boxSouthern New England UltravioletDiscontinued. See Opsytec UV test chamber as a possible replacement
UV test ChamberOpsytecUV TEST CHAMBER BS-04
VE-821SelleckchemS8007final concentrtion is 1µM

Referenzen

  1. Rouet, P., Smih, F., Jasin, M. Introduction of double-strand breaks into the genome of mouse cells by expression of a rare-cutting endonuclease. Molecular and Cellular Biology. 14 (12), 8096-8106 (1994).
  2. Wright, D. A., et al. Standardized reagents and protocols for engineering zinc finger nucleases by modular assembly. Nature Protocols. 1 (3), 1637-1652 (2006).
  3. Brinkman, E. K., et al. Kinetics and fidelity of the repair of Cas9-induced double-strand DNA breaks. Molecular Cell. 70 (5), 801-813 (2018).
  4. Vitor, A. C., Huertas, P., Legube, G., de Almeida, S. F. Studying DNA double-strand break repair: An ever-growing toolbox. Frontiers in Molecular Bioscience. 7, 24 (2020).
  5. Galbiati, A., Beausejour, C., d'Adda di, F. F. A novel single-cell method provides direct evidence of persistent DNA damage in senescent cells and aged mammalian tissues. Aging Cell. 16 (2), 422-427 (2017).
  6. Vitelli, V., et al. Recent Advancements in DNA damage-transcription crosstalk and high-resolution mapping of DNA breaks. Annual Review of Genomics and Human Genetics. 18, 87-113 (2017).
  7. Canela, A., et al. DNA breaks and end resection measured genome-wide by end sequencing. Molecular Cell. 63 (5), 898-911 (2016).
  8. Muniandy, P. A., Liu, J., Majumdar, A., Liu, S. T., Seidman, M. M. DNA interstrand crosslink repair in mammalian cells: step by step. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 45 (1), 23-49 (2010).
  9. Nejad, M. I., et al. Interstrand DNA cross-links derived from reaction of a 2-aminopurine residue with an abasic site. ACS Chemical Biology. 14 (7), 1481-1489 (2019).
  10. Kottemann, M. C., Smogorzewska, A. Fanconi anaemia and the repair of Watson and Crick DNA crosslinks. Nature. 493 (7432), 356-363 (2013).
  11. Kaushal, S., Freudenreich, C. H. The role of fork stalling and DNA structures in causing chromosome fragility. Genes Chromosomes Cancer. 58 (5), 270-283 (2019).
  12. Knipscheer, P., Raschle, M., Scharer, O. D., Walter, J. C. Replication-coupled DNA interstrand cross-link repair in Xenopus egg extracts. Methods in Molecular Biology. 920, 221-243 (2012).
  13. Klein, D. D., et al. XPF-ERCC1 acts in Unhooking DNA interstrand crosslinks in cooperation with FANCD2 and FANCP/SLX4. Molecular Cell. 54 (3), 460-471 (2014).
  14. Long, D. T., Raschle, M., Joukov, V., Walter, J. C. Mechanism of RAD51-dependent DNA interstrand cross-link repair. Science. 333 (6038), 84-87 (2011).
  15. Benedetto, A. V. The psoralens. An historical perspective. Cutis. 20 (4), 469-471 (1977).
  16. Huang, J., et al. The DNA translocase FANCM/MHF promotes replication traverse of DNA interstrand crosslinks. Molecular Cell. 52 (3), 434-446 (2013).
  17. Thazhathveetil, A. K., Liu, S. T., Indig, F. E., Seidman, M. M. Psoralen conjugates for visualization of genomic interstrand cross-links localized by laser photoactivation. Bioconjugate Chemistry. 18 (2), 431-437 (2007).
  18. O'Donnell, M. E., Li, H. The ring-shaped hexameric helicases that function at DNA replication forks. Nature Structural & Molecular Biology. 25 (2), 122-130 (2018).
  19. Koos, B., et al. Analysis of protein interactions in situ by proximity ligation assays. Current Topics in Microbiology and Immunology. 377, 111-126 (2014).
  20. Huang, J., et al. Remodeling of Interstrand Crosslink Proximal Replisomes Is Dependent on ATR, FANCM, and FANCD2. Cell Reports. 27 (6), 1794-1808 (2019).
  21. Huang, J., et al. Single molecule analysis of laser localized psoralen adducts. Journal of Visualized Experiments. (122), e55541 (2017).
  22. Saldivar, J. C., Cortez, D., Cimprich, K. A. The essential kinase ATR: ensuring faithful duplication of a challenging genome. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 18 (10), 622-636 (2017).
  23. Cortez, D., Glick, G., Elledge, S. J. Minichromosome maintenance proteins are direct targets of the ATM and ATR checkpoint kinases. Proceedings of the National Academy of Sciences. 101 (27), 10078-10083 (2004).
  24. Ersoy, I., Bunyak, F., Chagin, V., Cardoso, M. C., Palaniappan, K. Segmentation and classification of cell cycle phases in fluorescence imaging. Medical Image Computing and Computer-Assisted. 12, 617-624 (2009).
  25. Zhao, J., Dynlacht, B., Imai, T., Hori, T., Harlow, E. Expression of NPAT, a novel substrate of cyclin E-CDK2, promotes S-phase entry. Genes & Development. 12 (4), 456-461 (1998).

Erratum


Formal Correction: Erratum: Visualization of Replisome Encounters with an Antigen Tagged Blocking Lesion
Posted by JoVE Editors on 1/09/2023. Citeable Link.

An erratum was issued for: Visualization of Replisome Encounters with an Antigen Tagged Blocking Lesion.

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Jing Zhang*1
Jing Huang*2
Ryan C. James3
Julia Gichimu1
Manikandan Paramasivam4
Durga Pokharel5
Himabindu Gali6
Marina A. Bellani1
Michael M Seidman1
1Laboratory of Molecular Gerontology, National Institute on Aging, National Institutes of Health
2Institute of Chemical Biology and Nanomedicine, State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics, College of Biology, Hunan University
3Department of Molecular Biology and Genetics, Cornell University
4Department of Cellular and Molecular Medicine, University of Copenhagen
5Horizon Discovery
6Boston University School of Medicine
* These authors contributed equally

to:

Jing Zhang*1
Jing Huang*2
Ishani Majumdar1
Ryan C. James3
Julia Gichimu1
Manikandan Paramasivam4
Durga Pokharel5
Himabindu Gali6
Marina A. Bellani1
Michael M Seidman1
1Laboratory of Molecular Gerontology, National Institute on Aging, National Institutes of Health
2Institute of Chemical Biology and Nanomedicine, State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics, College of Biology, Hunan University
3Department of Molecular Biology and Genetics, Cornell University
4Department of Cellular and Molecular Medicine, University of Copenhagen
5Horizon Discovery
6Boston University School of Medicine
* These authors contributed equally

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