このコンテンツを視聴するには、JoVE 購読が必要です。 サインイン又は無料トライアルを申し込む。
Method Article
* これらの著者は同等に貢献しました
ここに示すビオチン標識を用いてインビトロ生化学アッセイを用い、タンパク質-核酸相互作用の研究に広く適用可能なプロトコルを示す。
タンパク質と核酸の相互作用は、転写、組み換え、RNA代謝などの生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たします。タンパク質と核酸の相互作用を研究する実験的方法では、蛍光タグ、放射性同位体、またはその他の標識を使用して特定の標的分子を検出して分析する必要があります。非放射性核酸標識であるビオチンは、電気泳動性シフトアッセイ(EMSA)で一般的に使用されていますが、核酸プロセス中のタンパク質活性を監視するために定期的に使用されていません。このプロトコルは、インビトロ酵素反応中のビオチン標識の有用性を示し、このラベルがさまざまな生化学アッセイの範囲でうまく機能することを実証する。具体的には、放射性同位体32P標識基質を用いたこれまでの知見と整合して、MEIOB(特異的にマイオティック組換えに関与するタンパク質)がDNA結合タンパク質であるビオチン標識EMSAを介して確認され、そのMOV10(RNAヘリケース)は、ビオチン標識RNA二重構造を解決し、MEIOBがビオチン標識された一本鎖DNAを切断します。本研究は、ビオチンが様々な核酸関連生化学アッセイで32Pをインビトロで置換できることを示している。
タンパク質-核酸相互作用は、DNA修復、複製、転写、RNA処理、翻訳などの多くの必須細胞プロセスに関与しています。クロマチン内の特定のDNA配列とのタンパク質相互作用は、転写レベル1における遺伝子発現の厳密な制御のために必要とされる。多数のコードおよび非コードRNAの正確な転写後調節は、任意のタンパク質とRNA2との間の広範で複雑な相互作用を必要とする。遺伝子発現調節機構のこれらの層は、転写/エピジェネティック因子またはRNA結合タンパク質の相互作用によって調整される動的分子間イベントのカスケードを含み、ならびにその核酸標的とのRNA結合タンパク質とタンパク質とタンパク質の相互作用。生体内のタンパク質が直接または間接的に核酸と関連しているかどうかを調べるために、そのような関連がどのように起こり、終わるかを調べるために、インビトロ生化学アッセイを行い、目的のタンパク質の結合親和性または酵素活性を調べるために実施される。DNAおよび/またはRNAの設計された基板。
電気泳動性シフトアッセイ(EMSA)を含む核酸タンパク質複合体を検出し、特徴付けるために多くの技術が開発され、ゲル遅滞アッセイまたはバンドシフトアッセイ3、4、5とも呼ばれる.EMSAは、核酸とのタンパク質の直接結合を研究するために広く使用されている汎用性と敏感な生化学的方法です。EMSAは、ビオチン標識6、7、蛍光標識8、9、またはによって検出するために化学発光を使用して日常的に視覚化されるバンドのゲル電気泳動シフトに依存しています。放射性32Pラベルの自動無線撮影10,11.生化学的研究の他の目的は、核酸基質からの切断産物を評価するヌクレアーゼベースの反応などのタンパク質の核酸処理活性の同定と特徴付けである12、13歳,14およびDNA/RNA構造アンワインディングアッセイは、ヘリケース活性を評価する15、16、17.
このような酵素活性アッセイでは、放射性同位体標識または蛍光色素標識核酸は、その高感度のために基質として使用されることが多い。32P標識放射トレッサーを含む酵素反応の放射線写真の分析は、敏感で再現可能であることが判明した18.しかし、世界で増加する研究室では、放射性同位体の使用は、潜在的な暴露に関連する健康上のリスクのために制限または禁止されています。バイオセーフティの懸念に加えて、放射性同位体、必要な放射能ライセンス、32Pの短い半減期(約14日間)、およびプローブ品質の徐々な劣化を行うために必要な機器が他に必要です。放射線を通して従って、代替の非同位体法が開発されている(すなわち、蛍光球でプローブを標識することで蛍光イメージング19による検出を可能にする)。しかし、蛍光標識プローブを使用する場合は、高解像度のイメージングシステムが必要です。一般的に使用される標識であるビオチンは、タンパク質や核酸などの生体高分子に容易に結合します。ビオチン連鎖生物ビンシステムは効率的に動作し、非特異的な背景20、21を増加させることなく検出感度を向上させます。EMSAに加えて、ビオチンはタンパク質精製およびRNAプルダウンに広く使用され、その中で22、23、24である。
このプロトコルは、ビオチンが一般的に使用されていない酵素反応に加えて、EMSAを含むインビトロ生化学アッセイの基質としてビオチン標識核酸を使用することに成功しました。MEIOB OBドメインが構築され、2つの変異体(切り捨ておよび点突然変異)は、GST融合タンパク質25、26、27、ならびにマウスMOV10組換えFLAG融合タンパク質16として発現される。本報告では、タンパク質精製およびビオチン標識アッセイに対するこの組み合わせプロトコルの有効性を強調する。
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. タンパク質製剤
2. 核酸製剤
3. インビトロ生化学アッセイ
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
MEIOBのタンパク質構造と本研究で用いられる発現構造体を図1Aに示す。MEIOBのOBフォールドは、一本鎖核酸を認識し、相互作用することができるコンパクトなバレルのような構造です。OBドメインの1つ(aa 136-307、構築A)は、一本鎖DNA(ssDNA)、切り捨てられたタンパク質(aa 136-178切り捨て、構築C)およびMEIOBの点変異形態(R235A突然変異、構築E)を結合するDNA結合
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
タンパク質と核酸の相互作用を調べると、多様な生物学的プロセスの基礎となる分子メカニズムを理解するうえで重要です。例えば、MEIOBは、哺乳類25、26、27におけるマイオシスおよび不妊に不可欠な精巣特異的タンパク質である。MEIOBは、一本鎖DNAに結合するOBドメインを含み、3'〜5'エキソヌクレアーゼ活?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
利益相反は宣言されていません。
私たちは、P.ジェレミー・ワン(ペンシルバニア大学)に役立つ編集と議論に感謝します。また、言語編集のためのシグリッド・エッカートに感謝します。K.Z.は、中国国家主要研究開発プログラム(2016YFA0500902、2018YFC1003500)と中国国家自然科学財団(31771653)の支援を受けました。L.Y.は、中国国立自然科学財団(81471502、31871503)と江蘇省の革新的および起業家プログラムによって支援されました。浙江医科学技術プロジェクト(2019KY499)の支援を受けました。M.L.は、中国国立自然科学財団(31771588)と1000青少年人材計画の助成金によって支援されました。
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Centrifuge | Eppendorf, Germany | 5242R | |
Chemiluminescent Imaging System | Tanon, China | 5200 | |
Digital sonifer | Branson, USA | BBV12081048A | 450 Watts; 50/60 HZ |
Semi-dry electrophoretic blotter | Hoefer, USA | TE77XP | |
Tube Revolver | Crystal, USA | 3406051 | |
UV-light cross-linker | UVP, USA | CL-1000 | |
Materials | |||
Amicon Ultra-4 Centrifugal Filter | Milipore, USA | UFC801096 | 4 ml/10 K |
Nylon membrane | Thermo Scientific, USA | TG263940A | |
TC-treated Culture Dish | Corning, USA | 430167 | 100 mm |
TC-treated Culture Dish | Corning, USA | 430597 | 150 mm |
Microtubes tubes | AXYGEN, USA | MCT-150-C | 1.5 mL |
Tubes | Corning, USA | 430791 | 15 mL |
Reagents | |||
Ampicillin | SunShine Bio, China | 8h288h28 | |
Anti-FLAG M2 magnetic beads | Sigma, USA | M8823 | |
ATP | Thermo Scientific, USA | 591136 | |
BCIP/NBT Alkaline Phosphatase Color Development Kit | Beyotime, China | C3206 | |
CelLyticTM M Cell Lysis Reagent | Sigma, USA | 107M4071V | |
ClonExpress II one step cloning kit | Vazyme, China | C112 | |
Chemiluminescent Nucleic Acid Detection Kit | Thermo Scientific, USA | T1269950 | |
dNTP | Sigma-Aldrich, USA | DNTP100-1KT | |
DMEM | Gibco, USA | 10569044 | |
DPBS buffer | Gibco, USA | 14190-136 | |
EDTA | Invitrogen, USA | AM9260G | 0.5 M |
EDTA free protease inhibitor cocktail | Roche, USA | 04693132001 | |
EndoFree Maxi Plasmid Kit | Vazyme, China | DC202 | |
FastPure Gel DNA Extraction Mini Kit | Vazyme, China | DC301-01 | |
FBS | Gibco, USA | 10437028 | |
FLAG peptide | Sigma, USA | F4799 | |
Glycerol | Sigma, USA | SHBK3676 | |
GST Bulk Kit | GE Healthcare, USA | 27-4570-01 | |
HEPES buffer | Sigma, USA | SLBZ2837 | 1 M |
IPTG | Thermo Scientific, USA | 34060 | |
KoAc | Sangon Biotech, China | 127-08-02 | |
Lipofectamin 3000 Transfection Reagent | Thermo Scientific, USA | L3000001 | |
MgCl2 | Invitrogen, USA | AM9530G | 1 M |
NaCl | Invitrogen, USA | AM9759 | 5 M |
NP-40 | Amresco, USA | M158-500ML | |
Opti-MEM medium | Gibco, USA | 31985062 | |
PBS | Gibco, USA | 10010023 | PH 7.4 |
RNase Inhibitor | Promega, USA | N251B | |
Streptavidin alkaline phosphatase | Promega, USA | V5591 | |
TBE | Invitrogen, USA | 15581044 | |
Tris-HCI Buffer | Invitrogen, USA | 15567027 | 1 M, PH 7.4 |
Tris-HCI Buffer | Invitrogen, USA | 15568025 | 1 M, PH 8.0 |
Tween-20 | Sangon Biotech, China | A600560 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
このJoVE論文のテキスト又は図を再利用するための許可を申請します
許可を申請This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2023 MyJoVE Corporation. All rights reserved