A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לאפשר כימות מדויק של מיטוכונדריאלי מתילציה DNA (mtDNA). ב פרוטוקול זה, אנו מתארים של עיכול אנזימטי של DNA עם BamHI בשילוב עם צינור ניתוח bioinformatic אשר יכול לשמש כדי למנוע מופרזת של רמות מתילציה mtDNA שנגרם למבנה mtDNA משני.
כימות של מתילציה DNA יכולה להיות מושגת באמצעות רצף ביסולפאט, אשר מנצל המאפיין של ביסולפיט להמרת ציטוזין unmethylated אורציל, בהקשר דנ א חד גדילי. רצף ביסולפאט יכול להיות ממוקד (באמצעות PCR) או לבצע על הגנום כולו ומספק כימות מוחלטת של ציטוזין מתילציה ברזולוציה-הבסיס יחיד. בהתחשב באופי ברורים של DNA גרעיני - ו מיטוכונדריאלי, ובייחוד במבנה משני, adaptions של ביסולפאט שיטות רצף על חקירת ציטוזין מתילציה ב mtDNA צריכה להיעשות. מבנה משניות ושלישוניות mtDNA יכול בהחלט להוביל ביסולפאט רצף חפצים שמוביל שווא-תוצאות חיוביות בשל גישה המסכן דנטורציה לא שלם של ביסולפאט ל- DNA חד-גדילי. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול באמצעות עיכול אנזימטי של ה-DNA BamHI יחד עם bioinformatic ניתוח צינור כדי לאפשר כימות מדויק של ציטוזין מתילציה רמות ב mtDNA. בנוסף, אנו מספקים הנחיות לעיצוב תחל רצף ביסולפאט ספיציפית mtDNA, כדי להימנע מיקוד מקטעי הגרעיני מיטוכונדריאלי לא רצויים (NUMTs) מוכנס לתוך הגנום הגרעיני.
גנום מיטוכונדריאלי הוא מבנה כפול גדילי מעגלית של-16.5-קילו base (kb), המהוות של כבד, ופיסה אור. גנום מיטוכונדריאלי נוכח מספר עותקים בתוך כל תא, maternally-בירושה, ו מקודד מרכיבים חיוניים של קומפלקסי שרשרת הנשימה1. בדומה הגנום חיידקי, בניגוד הגנום הגרעיני, גנום מיטוכונדריאלי מאורגן במבנים רבים משניות ושלישוניות, כגון מבנים מפותל supercoiled2, אשר יכול לגמול גישה קשה במהלך רצף ניסויים3.
בגרעין, מתילציה של הדנ א היא סימן epigenetic בהרחבה למדה משחק תפקיד בתהליכים רבים, ובמיוחד בוויסות של ביטוי גנים. מתילציה DNA הגנום יונקים, מתרחשת בעיקר על 5-מיקום הטבעת פירימידין של deoxycytidines, בעיקר על CG dinucleotides (או CpG). מתילציה ציטוזין נמצא ב-70% של CpG כל הגנום של תאים סומטיים וחשבונות ~ 1% של סך שה-DNA בסיסים4. ה-DNA methylations בכללותה תוארה גם בהקשרים שאינם-CpG, כגון רו ח, CpT עלות לקליק, קיים בכמויות שונות ב- DNA גרעיני, עם ערכים עד 25% של כל cytosines מפוגל בתאי גזע עובריים5,6,7.
בעוד ציטוזין מתילציה של הגנום הגרעיני מקובל, קיום מיטוכונדריאלי מתילציה DNA (mtDNA) הוא עדיין שנוי במחלוקת. המחקר הראשון מתילציה חוקר mtDNA בוצעה בתאים בתרבית איפה mtDNA מתילציה זוהה בקלות, למרות ברמות נמוכות בהשוואה ל- DNA גרעיני8. בתאים אנושיים וטכנולוגיים מאתר, mtDNA מתילציה זוהה גם ברמות נמוכות (2-5%). באמצעות מבחני להסתמך על לכידת 5 methylcytosine כגון מפוגל immunoprecipitation דנ א (MeDIP) ואחריו PCR כמותי, mtDNA מתילציה זוהה גם מגוון העכבר של האדם ואת תאי שורות9,10, 11,12. באמצעות נוגדנים נגד 5-methylcytosine assay אליסה או ספקטרומטר מסה, רמות משמעותי של מתילציה DNA אובחנו שברים מיטוכונדריאלי מטוהרים13,14,15, 16. עם זאת, רוב מבחני במחקרים הנ ל משמש טכניקות לא תוכננו כדי לספק כימות מוחלטת של מתילציה DNA ברזולוציה-הבסיס יחיד.
ניתוח מתילציה של הדנ א resolutive וסטטיסטי יכולה להיות מושגת על ידי טכניקה בשם "ביסולפאט רצף", אשר מנצל המאפיין של ביסולפיט להמרת ציטוזין unmethylated אורציל חד גדילי הדנ א בהקשר17 . באמצעות רצף ביסולפאט, מערך של מחקרים זיהה את הנוכחות של ציטוזין מתילציה ברמות שונות. מתילציה mtDNA באזור D לופ, את 12S או האזור מטוסי אף-16 זוהה ברצון האנושי18,19,20,21,22,23 ו העכבר24 רקמות ותאים, לעומת זאת, עם השתנות מסקרן, 1-20% של סך cytosines על פני לימודי.
לעומת אלה מחקרים רבים, יש רק מעט מחקרים, כולל הקבוצה שלנו, השנויות במחלוקת על הימצאות mtDNA מתילציה3,25,26,27 או חקרו את הרלוונטיות הביולוגי של רמות נמוכות מאוד של רמות (להלן 2%) mtDNA28. לאחרונה, דווח כאן את ההתבוננות חפץ ביסולפאט-רצף פוטנציאליים ביסולפאט מיטוכונדריאלי כל רצף3. סיפקנו ראיות מבנה שניוני של דנ א מיטוכונדריאלי יכול להוביל תוצאות חיוביות שגויות ב רצף ביסולפאט, ובכך מפריז מתילציה רמות. אנו מספקים כאן פרוטוקול כדי למנוע חפץ של ביסולפאט-המרה של mtDNA. פרוטוקול זה משתמש של עיכול אנזימטי פשוטה של ה-DNA כדי לשבש mtDNA משני מבנים ולאפשר גישה מלאה ביסולפאט בעקבות ביסולפאט רצף פרוטוקול. בנוסף, אנו מספקים של צינור bioinformatic הנלווים לניתוח של רצף ביסולפאט.
1. טיפול אנזים הגבלה
2. ביסולפאט ההמרה
3. עיצוב של ביסולפאט רצף תחל
4. ביסולפאט המרה PCR והפקת ג'ל
5. רצף ספריית הכנה ביסולפאט
6. רצף הדור הבא
7. חישובית ניתוח - אומדן מתילציה רמות
8. חישוב ניתוח - מבחן של הבדלים
שני צעדים של פרוטוקול זה מכריעים כאשר חוקרים mtDNA מתילציה. 1) פתיחת המבנה משני ועיצוב 2) של צבעי בסיס ספציפי דנ א מיטוכונדריאלי.
על ידי ה-DNA הגנומי האנושי עם האנזים הגבלת BamHI (איור 1), יהיה לחתוך את מבנה ה-DNA מיטוכונדריאלי במיקום ?...
כאן, אנו מספקים פרוטוקול ביסולפאט-רצף אשר היא תוכננה במיוחד כדי לחקור mtDNA מתילציה. ההבדלים עם ביסולפאט-רצפי פרוטוקולים המשמשים עבור הדנ א טמון הניצול של צעד עיכול אנזים הגבלה מוקדמת, ניתוח bioinformatic פסק דין החוצה שווא חיוביים. הנובעות NUMT רצפים.
אנו מספקים פרוטוקול כדי להימנע ב?...
המחברים יש אין אינטרסים כלכליים מתחרים להכריז.
המרכז קרן נובו נורדיסק מחקר מטבולית בסיסית היא מרכז מחקר עצמאי ב אוניברסיטת קופנהגן חלקית במימון של תרומה בלתי מוגבלת של הקרן נובו נורדיסק.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BamHI | New England BioLabs | # R0136 | |
EZ DNA methylation-lightning kit | Zymo Research | # D5030 | |
Qubit ssDNA assay | Thermo Fisher Scientific | # Q10212 | |
Qubit assay tubes | Thermo Fisher Scientific | # Q32856 | |
HotStarTaq plus DNA polymerase kit | Qiagen | # 203603 | |
QIAquick Gel Extraction Kit | Qiagen | # 28704 | |
NEBNext Ultra DNA Library Kit for Illumina | New England BioLabs | # E7370S | |
NEBNext Multiplex Oligoes for Illumina | New England BioLabs | # E7335S | |
AMPure XP Beads | Beckman Coulter | # A63881 | |
High Sensitivity DNA chip | Agilent | # 5067-4626 | |
Qubit high sensitivity dsDNA assay | Thermo Fisher Scientific | # Q33230 | |
MiSeq reagent kit v2 300 cycles | Illumina | # MS-102-2003 | |
PhiX control v3 | Illumina | # FC-110-3001 | |
Sodium hydroxide | Sigma | # S5881 | |
Thermal cycler C1000 | Biorad | # 1851148 | |
CFX96 Real-Time PCR detection system | Biorad | #1855195 | |
Qubit Fluorometer | Thermo Fisher Scientific | # Q33226 | |
Bioanalyzer 2100 | Agilent | # G2939BA | |
MiSeq instrument | Illumina | # SY-410-1003 |
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