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Method Article
* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Cet article présente les étapes essentielles de immunoprecipitation d’immunostaining et de chromatine. Ces protocoles sont couramment utilisés pour étudier les processus cellulaires liés aux dommages à l’ADN et pour visualiser et quantifier le recrutement des protéines impliquées dans la réparation de l’ADN.
Les cellules sont continuellement exposées à divers agents dommageables de l’ADN, induisant différentes réponses cellulaires. L’application d’approches biochimiques et génétiques est essentielle pour révéler les événements cellulaires associés au recrutement et à l’assemblage de complexes de réparation de l’ADN sur le site des dommages à l’ADN. Au cours des dernières années, plusieurs outils puissants ont été développés pour induire des dommages à l’ADN spécifiques au site. De plus, de nouvelles techniques séminales nous permettent d’étudier ces processus au niveau de résolution unicellulaire en utilisant à la fois des cellules fixes et vivantes. Bien que ces techniques aient été utilisées pour étudier divers processus biologiques, nous présentons ici les protocoles les plus largement utilisés dans le domaine de la réparation de l’ADN, de l’immunomarquage par fluorescence (IF) et de l’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP), qui, en combinaison avec les dommages à l’ADN spécifiques au site à base d’endonucléase, permettent de visualiser et de quantifier l’occupation génomique des facteurs de réparation de l’ADN de manière dirigée et régulée, respectivement. Ces techniques fournissent aux chercheurs des outils puissants pour identifier de nouvelles protéines liées au locus génomique endommagé ainsi que leurs modifications post-traductionnelles nécessaires à leur régulation fine lors de la réparation de l’ADN.
Notre génome est constamment mis à l’épreuve par divers agents nuisibles à l’ADN. Ces agressions peuvent provenir de sources environnementales, telles que la lumière UV ou l’irradiation, ainsi que de sources endogènes, telles que les sous-produits métaboliques causés par le stress oxydatif ou les erreurs de réplication1,2. Ces lésions peuvent affecter l’intégrité d’un ou des deux brins d’ADN, et si les erreurs générées deviennent persistantes, cela conduit fréquemment à des translocations et à une instabilité du génome, ce qui peut entraîner une tumorigenèse3,4. Pour maintenir l’intégrité du génome, de multiples systèmes de réparation ont été développés au cours de l’évolution. Selon les propriétés chimiques et physiques de types spécifiques de dommages à l’ADN, de multiples mécanismes de réparation peuvent être activés. Des non-concordances, des emplacements d’abase, des ruptures monocaténaires, et de la 8-oxoguanine (8-oxoG) peuvent être enlevées par la réparation de disparité ou la voie de réparation de base-excision5,6. Les lésions provoquées par des photoproduits induits par les UV et des adduits encombrants peuvent être réparées soit par la réparation d’excision de nucléotides (NER), soit par le procédé de réparation de rupture double brin de l’ADN (DSBR)7,8. Le NER se compose de deux sous-voies principales : le NER couplé à la transcription (TC-NER) et le NER génomique global (GG-NER). En ce qui concerne la phase du cycle cellulaire, suite à l’induction de rupture double brin de l’ADN, deux sous-voies peuvent être activées : l’joignantage d’extrémité non homologue (NHEJ) et la recombinaison homologue (HR)1,9. Nhej, qui est la voie dominante dans les cellules au repos, peut être activé dans toutes les phases du cycle cellulaire, ce qui représente une voie plus rapide mais sujette aux erreurs10. D’autre part, HR est une voie sans erreur, dans laquelle les DSB sont réparés sur la base de la recherche d’homologie de séquence des chromatides sœurs, donc il est principalement présent dans les phases de cycle cellulaire S et G211. En outre, l’assemblage d’extrémité microhomologie-négocié (MMEJ) est un autre mécanisme de réparation DSB, distinct de ceux mentionnés ci-dessus, basé sur un KU70/80- et RAD51-indépendant de la re-ligature des séquences microhomologous précédemment réséquées flanquant les extrémités brisées d’ADN. Par conséquent, MMEJ est considéré comme sujet aux erreurs et hautement mutagène12. Lors de la réparation de l’ADN, les DSB peuvent induire la réponse aux dommages à l’ADN (DDR), ce qui entraîne l’activation des points de contrôle kinases qui arrêtent le cycle cellulaire pendant la réparation13,14,15. Le DDR est activé en réponse au recrutement et à la diffusion étendue des acteurs clés initiateurs du processus de réparation autour des lésions, contribuant à la formation d’un centre de réparation. Dans cette cascade de signalisation précoce, la kinase ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) joue un rôle pivot en catalysant la phosphorylation de la variante histone H2AX à Ser139 (appelée γH2AX) autour de la lésion16. Cet événement précoce est responsable du recrutement de facteurs de réparation supplémentaires et du lancement de processus de réparation en aval. Bien que la fonction exacte des protéines recrutées au centre de réparation n’ait pas encore été entièrement caractérisée, la formation et la dynamique des foyers de réparation ont été étudiées par plusieurs laboratoires. Ces marqueurs sont largement utilisés pour suivre la cinétique de réparation, mais leur rôle précis pendant le processus de réparation reste insaisissable. En raison de la grande importance mais de la mauvaise compréhension des processus cellulaires liés à la réparation de l’ADN, plusieurs méthodes ont été développées jusqu’à présent pour induire et visualiser le DDR.
Diverses méthodes et systèmes ont été mis en place pour induire le type souhaité de dommages à l’ADN. Par exemple, certains agents [tels que la néocarzinostatine (NCS), la phléomycine, la bléomycine, l’irradiation γ, les UV] peuvent induire un grand nombre de cassures d’ADN aléatoires à des positions génomiques non prédictives, tandis que d’autres (endonucléases, telles que AsiSI, I-PpoI ou I-SceI, ainsi que le striping au laser) peuvent induire des ruptures d’ADN à des loci génomiques connus17,18,19,20,21. Ici, nous nous concentrons sur les techniques à base d’endonucléase actuellement utilisées pour étudier le DDR dans les cellules de mammifères et de levures. En plus de souligner les principes de ces techniques, nous soulignons à la fois leurs avantages et leurs inconvénients.
1. Immunodétection de protéines spécifiques
2. Immunoprécipitation de la chromatine
L’étude des processus causés par l’ORD dirigés vers le site dans les cellules peut être réalisée par l’intermédiaire de la transfection stable ou transitoire. Cependant, il convient de noter que la transfection stable assure une population cellulaire homogène, ce qui donne une réponse cellulaire unifiée et donc plus fiable. Dans le cas d’une transfection transitoire, seule une petite proportion de la population cellulaire occupe et maintient le plasmide, ce qui introduit de la diversité dans l’expér...
Bien que la réparation de l’ADN soit un domaine de recherche relativement récent, nos connaissances s’étendent rapidement à l’aide de diverses méthodes biochimiques et microscopiques. La préservation de l’information génétique est cruciale pour les cellules puisque les mutations survenant dans les gènes impliqués dans les processus de réparation sont parmi les principales causes de la tumorigenèse et, par conséquent, il est essentiel d’élucider les étapes clés des voies de réparation de l’ADN...
Aucun
Cette recherche a été financée par la subvention GINOP-2.3.2-2-15-2016-2016-00020, GINOP-2.3.2-15-2016-00036, GINOP-2.2.1-15-2017-00052, EFOP 3.6.3-VEKOP-16-2017-00009, NKFI-FK 132080, la bourse de recherche János Bolyai de l’Académie hongroise des sciences BO/27/20, ÚNKP-20-5-SZTE-265, la bourse de courte durée EMBO 8513 et la Fondation Tempus.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4-OHT | Sigma Aldrich | H7904 | |
Agarose | Lonza | 50004 | |
Antibiotic-Antimycotic Solution (100×), Stabilized | Sigma Aldrich | A5955 | |
Anti-gamma H2A.X (phospho S139) antibody | Abcam | ab26350 | |
Bovine Serum Fraction V albumin | Biosera | PM-T1725 | |
TrackIt™ Cyan/Yellow Loading Buffer | Thermo Fisher Scientific | 10482035 | |
DMEM with 1.0 g/L Glucose, without L-Glutamine | Lonza | 12-707F | |
Doxycycline | Sigma Aldrich | D9891 | |
Dynabeads™ M-280 Sheep Anti-Mouse IgG | Invitrogen | 11202D | |
Dynabeads™ M-280 Sheep Anti-Rabbit IgG | Invitrogen | 11204D | |
EDTA | Sigma Aldrich | E6758 | |
EGTA | Sigma Aldrich | E3889 | |
Ethanol | Molar Chemicals | 02910-101-340 | |
Fetal Bovine Serum (South America Origin), EU-approved | Gibco | ECS0180L | |
Formaldehyde 37% solution free from acid | Sigma Aldrich | 1.03999 | |
GlutaMAX™ Supplement | Thermo Fisher Scientific | 35050038 | |
Glycine | Sigma Aldrich | 50046 | |
IPure kit v2 | Diagenode | C03010015 | |
Isoamyl alcohol | Sigma Aldrich | W205702 | |
LiCl | Sigma Aldrich | L9650 | |
NaCl | Sigma Aldrich | S5886 | |
Na-DOC | Sigma Aldrich | D6750 | |
NaHCO3 | Sigma Aldrich | S5761 | |
Neocarzinostatin from Streptomyces carzinostaticus | Sigma Aldrich | N9162 | |
NP-40 | Sigma Aldrich | I8896 | |
PBS Powder without Ca2+, Mg2+ | Sigma Aldrich | L182-50-BC | |
Phenol | Sigma Aldrich | P4557 | |
PIPES | Sigma Aldrich | P1851 | |
Polysorbate 20 (Tween 20) | Molar Chemicals | 09400-203-190 | |
KCl | Sigma Aldrich | P5405 | |
ProLong™ Gold Antifade Mountant with DAPI | Thermo Fisher Scientific | P36935 | |
Protease Inhibitor Cocktail Set I | Roche | 11873580001 | |
Proteinase K | Sigma Aldrich | P2308 | |
P-S2056 DNAPKcs antibody | Abcam | ab18192 | |
RNase A | Roche | 10109169001 | |
CH3COONa | Sigma Aldrich | S2889 | |
SDS | Sigma Aldrich | L3771 | |
Tris Acetate-EDTA buffer | Sigma Aldrich | T6025 | |
Tris-HCl | Sigma Aldrich | 91228 | |
TRITON X-100 | Molar Chemicals | 09370-006-340 | |
Trypsin from porcine pancreas | Sigma Aldrich | T4799 | |
Trypsin-EDTA (0.5%), no phenol red | Gibco | 15400054 |
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