蛍光共鳴エネルギー移動による 生体内 におけるヒストン修飾酵素と転写因子の相互作用の解明

要約

蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)は、生細胞におけるタンパク質相互作用を検出するためのイメージング技術です。ここでは、ヒストン修飾酵素と、植物組織における遺伝子発現のエピジェネティックな調節のためにそれらを標的プロモーターに動員する転写因子との関連を研究するためのFRETプロトコルが提示されています。

要約

遺伝子発現のエピジェネティックな調節は、転写抑制または活性化のためにそれぞれヘテロクロマティックまたはユークロマティックヒストンマークを生成するヒストン修飾酵素(HME)によって一般的に影響を受けます。HMEは、転写因子(TF)によって標的クロマチンにリクルートされます。したがって、HMEとTFの間の直接的な相互作用を検出して特徴付けることは、それらの機能と特異性をよりよく理解するために重要です。これらの研究は、生体組織内で in vivo で実施された場合、生物学的により関連性があります。ここでは、植物ヒストンデユビキチナーゼと植物転写因子との間の植物葉における相互作用を蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を用いて可視化するためのプロトコルを記述し、互いに<10nm以内にあるタンパク質分子間の複合体の検出を可能にする。FRET技術の2つのバリエーションが提示される:SE-FRETおよびAB-FRET(アクセプター漂白)は、エネルギーがドナーからアクセプターに非放射的に伝達されるか、アクセプターの光退色時にドナーによって放射的に放出される。SE-FRETとAB-FRETの両方のアプローチは、 プランタ内の他のタンパク質間の他の相互作用を発見するために容易に適応させることができます。

概要

植物ヒストンデユビキチナーゼは、ヒストンの翻訳後修飾、特にモノユビキチル化マークを消去することにより、遺伝子発現を制御する上で重要な役割を果たします¹。これまでのところ、OTLD1はシロイヌナズナ^2,3において分子レベルで特徴付けられる数少ない植物ヒストンデユビキチナーゼの1つである。OTLD1は、H2Bヒストン分子からモノユビキチン基を除去し、それによって標的遺伝子クロマチン^4,5におけるH3ヒストンのユークロマティックアセチル化およびメチル化修飾の除去または付加を促進する。さらに、OTLD1は、別のクロマチン修飾酵素であるヒストンリジン脱メチル化酵素KDM1Cと相互作用して、標的遺伝子の転写抑制に影響を及ぼす^6,7。

ほとんどのヒストン修飾酵素はDNA結合能力を欠いているため、標的遺伝子を直接認識することはできません。1つの可能性は、これらの酵素に結合し、それらをクロマチン標的に導くDNA結合転写因子タンパク質と協力することです。具体的には、植物では、いくつかの主要なヒストン修....

プロトコル

ニコチアナベンサミアナ、 アグロバクテリウムツメファシエンス 株EHA105、またはGV3101を本研究に使用しました。

1. FRETベクトル構築

1. ドナー/アクセプターFRETペアの蛍光タグを選択します。
   1. pPZP-RCS2A-DEST-EGFP-N1^15,28(材料表参照)からのEGFPを使用して、ドナーベクターを生成します。
   2. pPZP-RCS2A-DEST-mRFP-N1( 材料表参照)からのmRFPを使用して、アクセプターベクターを生成します。
2. Gateway組換えクローニングシステム³⁵などの部位特異的組換えクローニング技術³⁴を使用して、ドナー/アクセプターFRET構築物を生成する。
   1. 目的のタンパク質³⁶ (すなわち、シロイヌナズナ OTLD1 および LSH10)のコード配列を増幅する^1....

結果

図2 は、細胞核を3つのチャネル(すなわち、ドナーGFP、アクセプターmRFP、およびSE-FRET)に同時に記録したSE-FRET実験の典型的な結果を示しています。これらのデータは、擬似カラースケールでコード化されたSE-FRET効率の画像を生成するために使用されました。このスケールでは、青から赤への移行は、0%から100%へのタンパク質間近接性の尺度であるFRET効率の増加に対応し.......

ディスカッション

このFRETプロトコルはシンプルで再現が簡単です。また、最小限の供給投資を必要とし、多くの近代的な研究所で標準装置を利用しています。具体的には、5つの主要な技術的特徴がこの手順の多様性を区別します。まず、FRETコンストラクトは、従来の制限酵素ベースのクローニングと比較して使いやすく、正確な結果を生成し、時間を節約するクローニングアプローチである部位特異的組換?.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acetosyringone (3′,5′-Dimethoxy-4′-hydroxyacetophenone)	Sigma-Aldrich	#D134406-1G
Bacto Agar	BD Biosciences	#214010
Bacto trypton	BD Biosciences	#211705
Bacto yeast extract	BD Biosciences	#212750
Confocal laser scanning microscope (CLSM)	Zeiss	LSM900	Any CLSM with similar capabilities is suitable
EHA105	VWR	104013-310	We use the stock in the Citovsky bacterial lab stock collection
Gateway BP Clonase II	Invitrogen	#11789100
Gateway LR Clonase II	Invitrogen	#11791020
GV3101	VWR	104013-296	We use the stock in the Citovsky bacterial lab stock collection
ImageJ			https://imagej.nih.gov/ij/download.html
MES	Sigma-Aldrich	#69889-10G
MgCl2	Sigma-Aldrich	#63068-250G
NaCl	Sigma-Aldrich	#S5886-500G
Nicotiana benthamiana seeds	Herbalistics Pty	RA4 or LAB	We use the stock in the Citovsky seed lab stock collection
pDONR207	Invitrogen	#12213013
pPZP-RCS2A-DEST-EGFP-N1	N/A		Refs. 15, 28
pPZP-RCS2A-DEST-mRFP-C1	N/A		Generated based on the pPZP-RCS2A-DEST-EGFP-C1 construct (see refs. 15, 28)
pPZP-RCS2A-DEST-mRFP-N1	N/A		Generated based on the pPZP-RCS2A-DEST-EGFP-N1 construct
Rifampicin	Sigma-Aldrich	#R7382-5G
Spectinomycin	Sigma-Aldrich	#S4014-5G
Syringes without needles	BD	309659
Zen software for CLSM imaging	Zeiss	ZEN 3.0 version	The software should be compatible with the CLSM used