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Method Article
I telomeri sono essenziali per la stabilità dei telomeri dei cromosomi e la G-sbalzo struttura è essenziale per la telomerasi mediato conservazione dei telomeri. Abbiamo recentemente adottato due metodi per individuare i telomeri G-sbalzo struttura Trypanosoma brucei, Che sono nativi in gel di ibridazione e ligation-mediata primer extension, che saranno descritti.
Il G-sbalzo struttura dei telomeri è stato identificato negli eucarioti tra cui lievito, vertebrati, e Trypanosoma brucei. Esso funge da substrato per la telomerasi per de novo sintesi del DNA dei telomeri e quindi è importante per il mantenimento dei telomeri. T. brucei è un protozoo parassita che causa la malattia del sonno negli esseri umani e nagana nei bovini. Una volta infettato dei mammiferi, T. cellula brucei interruttori regolarmente il suo antigene di superficie di eludere attacco immunitario dell'ospite. Abbiamo recentemente dimostrato che il T. brucei struttura dei telomeri svolge un ruolo essenziale nella regolazione dell'espressione genica antigene di superficie, che è critica per T. brucei patogenesi. Tuttavia, T. brucei struttura dei telomeri non è stata ampiamente studiata a causa delle limitazioni dei metodi per l'analisi di questa struttura specializzata. Ora abbiamo adottato con successo il nativo in gel ibridazione e ligation-mediata metodi fondo estensione per l'esame del telomero G-sbalzo struttura e un metodo di legatura adattatore per la determinazione del terminale dei telomeri nucleotide in T. brucei cellule. Qui, verranno descritti i protocolli in dettaglio e confrontare i loro diversi vantaggi e limitazioni.
1. Rileva T. brucei telomeri G-sbalzo utilizzando nativi In-gel ibridazione 3
Principio (Figura 1): In condizioni native, una soluzione end-etichetta (CCCTAA) 4 (TELC) oligo sonda può ibridare solo al singolo filamento telomeri G-sbalzo regione. L'intensità di ibridazione è proporzionale alla lunghezza dello sbalzo. Dopo la denaturazione e neutralizzazione, la sonda stessa sarà in grado di ibridare la regione dei telomeri intera. L'intensità di ibridazione rappresenta la quantità totale del DNA dei telomeri e può essere utilizzato come controllo di caricamento. Due controlli standard per questo esperimento sono ibridazione con end-etichetta (TTAGGG) 4 (TELG) oligo sonda, che non dovrebbe dare alcun segnale di T. cellula brucei non ha telomeri C-sbalzo struttura, e di trattare il DNA genomico con 3'-specifici a singolo filamento esonuleasi come Exo I o T Exo prima ibridazione, che dovrebbe eliminare il segnale nativo di ibridazione TELC.
Fase 1. Preparare le spine del DNA per elettroforesi su gel a campo pulsato (PFGE)
Cromosomi intatti saranno separati da PFGE. Pertanto, il DNA genomico è preparato come spine DNA.
Fase 2. Separare intatto T. cromosomi brucei tramite elettroforesi su gel a campo pulsato
Fase 3. Macchia e Decolorare il gel di agarosio
Macchia il gel con 1μg / ml di etidio bromuro in 0,5 x TBE a temperatura ambiente per 1 ora in poi 0,5 x TBE senza bromuro di etidio per 1 ora con il dolce dondolio. Scatta una foto del gel.
Fase 4. Asciugare il gel
Posizionare il gel su due strati di carta Whatman mm 3 e coprire il gel con involucro di plastica. Asciugare il gel a temperatura ambiente (il gel non deve essere riscaldata oltre 50 ° C per evitare qualsiasi denaturazione dei campioni di DNA). Sostituire le carte Whatman bagnato con quelle secche dopo 2 e 4 ore di essiccazione, rispettivamente. Mantenere l'essiccazione fino a quando il gel è completamente asciutto. Questa operazione potrebbe richiedere una notte in funzione l'essiccatore.
Fase 5. Etichetta le sonde oligo
Miscelare 1 ml di 50 ng / mL TELC o TELG oligo con 1 ml di 10 x polinucleotide chinasi (PNK) tampone, 5 ml di γ [32P] ATP, 2 l di DDH 2 O e 1 ml di PNK T4. Incubare a 37 ° C per 1 ora. Aggiungere 90 ml di TNES tampone (10 mM Tris Cl, pH 8.0, 100 mM NaCl, 10 mM EDTA, pH 8.0, 1% SDS) alla miscela di reazione.
Mentre l'etichettatura oligoes, preparare una colonna G-25: mettere un po 'di lana di vetro in una siringa da 3 cc e roba del genere è saldamente con la punta della pipetta. Riempire la siringa con Sephadex multa G-25 (autoclAVED in TE) al 3 ml marchio. Lasciate riposare in peso. Per purificare la sonda marcata: caricare la sonda in cima alla colonna. Lavare con 700 l di tampone TNES, ed eluire con 600 ml di tampone TNES. In alternativa, purificare la sonda marcata con un mini-Spin ™ rapida colonna (Roche Applied Science).
Punto 6: ibridazione
2. Determinare il terminale dei telomeri Nucleotide da Legatura adattatore 6
Principio (Figura 2A e 2B): A 5 'marcata con oligonucleotide unico è legatura al 3' del G-sbalzo. Ciò si ottiene ricottura a specifiche oligo guida complementare. Solo l'unico / guida oligo sequenze cuscinetto adattatore compatibile al telomero G-sbalzo sequenze terminale sarà legato. Per T. brucei, i telomeri può terminare in una delle sei nucleotidi differenti delle ripetizioni TTAGGG. Quindi sei oligoes guida vengono utilizzati diversi (TG1-TG6, Figura 2A). Dopo la legatura, il DNA viene digerito con enzimi di restrizione e risolti su un gel di agarosio.
3. Legatura Primer Extension mediata 6
Principio (Figura 2A e 2C): un oligonucleotide unico è legatura al 3 'G-sbalzo con la sequenza terminale specifico, determinato dal suo sequenze complementari l'adattatore (guida) oligo. Dopo la purificazione, la guida oligo etichetta che rimane ricotta al oligo G-overhang/unique fondo è estesa alla ss ds-giunzione con T4 DNA polimerasi, che manca di spostamento filo e 5'-3 'attività esonucleasi. I prodotti di fondo estensione quindi dare la lunghezza del G-sbalzo.
4. Rappresentante dei risultati:
Rileva T. brucei telomeri G-sbalzo con struttura nativa in-gel ibridazione
Intatta T. cromosomi brucei separati da PFGE sono mostrati in figura 3A e 3B (pannelli a sinistra). T. cellule brucei normalmente contengono circa 100 copie di minichromosomes, il tutto con dimensioni simili (50-150 kb) e migrare verso la stessa posizione sul gel (MC). A causa di questo fatto, dopo ibridazione con TELC oligo sonda, il G-sbalzo telomeri segnale è più evidente su minichromosomes (Figura 3A, pannello centrale). Ibridazione con TELG oligo sonda normalmente non produce alcun segnale di ibridazione (figura 3B, pannello centrale) a causa T. cellule brucei non hanno telomeri C-sbalzo struttura. Dopo la denaturazione e neutralizzazione, l'ibridazione sia con TELC o TELG oligo sonda dovrebbe rivelare i segnali su tutte le estremità dei telomeri dei cromosomi (figura 3A e 3B, pannelli di destra).
Determinare il terminale dei telomeri nucleotide mediante legatura adattatore
Caricamento quantità uguale di DNA in ogni corsia è fondamentale per questa analisi, e questo è dimostrato dalla colorazione con etidio bromuro del gel. Un esempio è mostrato nella Figura 4A, pannello a sinistra.
In questo protocollo, la fine marcati unico oligo e guida adattatori oligo sono solo legatura alla fine dei cromosomi, quando il telomero G-aggetti che terminano con sequenze che sono compatibili con il oligo guida. Si Una volta che l'oligo unico fine è marcato, il prodotto sarà legatura radioattivi e dare segnale forte. Come mostrato nella Figura 4A, pannello di destra, corsia 1 fornisce un segnale forte, che indica che una grande quantità di unique/TG1 adattatore è stato legatura alla fine dei telomeri. TG1 ha una sequenza finale di 5'CCCTAA3 '. Di qui il telomero G-sbalzi legatura a tal fine adattatore in 5'TTAGGG3 '. Nessuna quantità significativa di prodotti legatura si osserva utilizzando oligoes altra guida, indicando che i telomeri che terminano in TTAGGG sono predominanti in T. brucei cellule.
Trattare il DNA genomico con Exo I o Exo T, che sono 3 'nucleasi sbalzo specifici, ha determinato la perdita dei prodotti legatura (4A, pannello di destra, corsie 2 e 3), che indica che la legatura infatti il risultato del telomero G- sbalzo struttura
Legatura mediata Estensione Primer
Senza legatura, la fine marcata oligo guida è di 22 nt lungo. Caricamento fine marcato guida oligo servirebbe come controllo negativo e un marker dimensioni. (Figura 4B, corsia 11, asterisco indica la fine marcato guida oligo). Di solito anche osservare una banda di ~ 44 nt in questo controllo negativo (Figura 4B, corsia 11, triangolo aperto), che sono più probabili residui non denaturato adattatori. Dopo la legatura alla fine dei cromosomi, la dimensione del prodotto esteso riflette la lunghezza del G-sbalzo struttura. La maggior parte T. brucei telomeri G-sbalzi fine a 5'TTAGGG3 '(Figura 4A). Tuttavia, questi sbalzi G-sembrano essere molto breve (solo ~ 10 nt di lunghezza), i prodotti si estendeva dalla legatura TG1 guida oligo non sono molto più lungo del oligo guida stessa (figura 4B, corsia 10), ma permettono di legatura TG1 adattatore (4A, pannello di destra, corsia 1). Anche se solo una piccola quantità di TG4 adattatore è stato legatura alle estremità dei telomeri (4A, pannello di destra, corsia 6), i prodotti si estendeva dal TG4 legatura sono molto più lunghi (Figura 4B, corsia 7, punte di frecce), con la più lunga prodotto da ~ 55 nt. Quindi, abbiamo osservato due tipi di telomeri G-sbalzo in T. brucei cellule. Il predominante telomeri G-sbalzi fine a 5'TTAGGG3 ', ma sono solo ~ 10 nt lungo. Pochi telomeri G-sbalzi fine a 5'GGGTTA3 ', ma può essere lungo fino a 40 nt. Entrambi i tipi di G-sbalzo sono sensibili a Exo T (o Exo I) trattamento (4A, pannello di destra, corsia 2, 3 e 7; Figura 4B, corsia 1, frecce).
Figura 1. Principio di nativi-gel ibridazione. Sinistra, con la condizione nativa, la fine marcata TELC oligo sonda può ibridare con il singolo filamento G-ricchi sbalzo dei telomeri. L'intensità della ibridazione riflette la lunghezza del telomero G-sbalzo. Destra, dopo denaturazione, la TELC oligo sonda ibridare con tutto il DNA dei telomeri. L'intensità di questa ibridazione rappresenta la quantità totale di DNA dei telomeri e viene utilizzato come controllo di caricamento, e la finale del G-sbalzo livello è calcolato dividendo il segnale nativo di ibridazione con quella ottenuta dopo denaturazione.
Figura 2. Principio di legatura adattatore e mediato estensione legatura primer. (A) sequenze del oligoes guida unica e sei. (B) Determinare il terminale dei telomeri nucleotide con legatura adattatore. L'oligo unico fine è marcato (contrassegnati con un asterisco rosso), ricotta al oligoes guida e legato fino alla fine dei telomeri. Solo quando l'adattatore unico / guida sbalzo porta a 3 'che è compatibile con la sequenza dei telomeri terminale l'adattatore essere legata. (C) Per l'estensione di fondo legatura mediata, la guida è oligo fine marcato (contrassegnati con un asterisco rosso) e ricotta al oligo univoco prima legatura alle estremità dei cromosomi. Solo l'adattatore unico / guida cuscinetto sbalzo compatibile con il G-sbalzo di 3 'sarà legato. ^ Indica il legame legatura phophordiester. Dopo la rimozione delle coppie di oligo unligated, primer extension sarà effettuato con la DNA polimerasi T4, che manca di spostamento filo e 5'-3 'attività esonucleasi. La lunghezza finale del estesa guida oligo riflette quindi la lunghezza del G-sbalzo.
Figura 3. T. brucei telomeri G-sbalzo struttura analizzata da nativi in gel-ibridazione. (A) In-gel ibridazione con TELC oligo sonda. (B) In-gel ibridazione con TELG oligo sonda. In entrambi (A) e (B) Sinistra, PFG Bromuro Ethedium macchiato. Mezzo, risultato dell'ibridazione nativi. A destra, dopo denaturazione risultato ibridazione. Wild-type T. cellule brucei sono stati utilizzati. Intatti o Exo ho trattato DNA genomico erano separati da PFGE. Triangolo sta per aprire i cromosomi megabase, IC, intermedio cromosomi imprese; MC, minichromosomes.
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Figura 4. T. brucei telomeri G-sbalzo struttura analizzata da ligation-mediata primer extension. (A) La maggior parte T. brucei telomeri G-sbalzi 5'TTAGGG3 terminano in '. Sinistra, Ethedium DNA gel colorato bromuro. Importo pari del DNA è caricata in ogni corsia. A destra, risultato esposizione del gel stesso dopo l'essiccazione. Intatta, Exo I-trattati, o Exo T-DNA è stata trattata legatura a sei diversi end-etichettati unica guida / adattatori oligo come indicato. (B) T. brucei telomeri sono brevi G-strapiombi. Intatti o Exo T trattati con DNA genomico è stato legatura a sei diverse unici / guida adattatori oligo seguita da primer extension con T4 DNA polimerasi. End-etichettati TG4 oligo è stato caricato come un controllo negativo (corsia 11). La stessa oligo corre a 22 nt (*), ma ha anche dato un segnale più debole a ~ 44 nt (Δ). Solo unique/TG4 adattatore prodotto prodotti estensione significativamente più lungo rispetto alla oligo guida stessa (punte di freccia, corsia 7).
Trypanosoma brucei causa la malattia del sonno negli esseri umani. Questa malattia, se non trattata, è inevitabilmente fatale. T. cellule brucei a ospiti mammiferi subiscono variazione antigenica regolarmente in modo da eludere l'attacco immunitario dell'ospite 7. Quindi è molto difficile da eliminare T. cellule brucei una volta l'infezione è stabilita. Abbiamo recentemente dimostrato che i telomeri svolgono un ruolo importante nella regolazione dell...
Vorremmo ringraziare il Dott. Carolyn Prezzo per discussioni scientifiche e suggerimenti penetranti. Questo lavoro è supportato dal NIH concedere AI066095 (PI: Bibo Li).
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
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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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