我々は有益な提案や議論のための原稿とラジェンドラ·プラサドの重要な読書のための博士ジュリーK.ホートンに感謝します。本研究の一部は、もともと生物化学 、サッサA らのジャーナルに掲載された。ら 、 &quot;ヒト8 -オキソグアニンDNAグリコシラーゼのグリコシラーゼ活性上のDNAシーケンス文脈効果。&quot; J BIOLケム 。287、36702から36710（2012）2。この作品は、学内研究プログラムにおける保健研究プロジェクトグラントZ01-ES050158の国立研究所、NIEHSにより、全部または一部を、サポートされていました。

1。酵素とDNA基質の調製<ol><li> E.におけるGST-融合タンパク質として過剰発現OGG1 大腸菌は 、精製の ​​ためのGST-タグを利用した後、HRV-3Cプロテアーゼ（ 図1）6裂によりGST-タグを削除。 </li><li>シングル8-oxoG残基を含む化学的に合成された5&#39;-6 - カルボキシフルオレセイン（6-FAM）標識オリゴヌクレオチドおよびその相補未標識オリゴヌクレオチド鎖を購入します。 34-merのオリゴヌクレオチドは、5 &#39;末端から17位の8-oxoGが含まれています。ポリアクリルアミドゲル電気泳動によりこれらのオリゴヌクレオチドを​​精製する。 </li><li>アニーリングバッファー中で1:1.2のモル比（10mMのトリス-HCl、pH7.5で、50mMのNaCl、1におけるその相補鎖と混合5&#39;-6-FAM標識オリゴヌクレオチドた8 oxoGを含む二本鎖DNA基質を調製1.5 mlのマイクロチューブ内のEDTA）。 5分間沸騰したお湯でのフロートチューブを置きます。 Rにゆっくりと水が冷えて、次に場所にチューブを残して、OOM温度（これは約2時間かかります）。 </li><li>蛍光標識の退色最小にするように低いかまたは最小限の光条件下での試料調製と実験を行う。 </li></ol> 2。定常タイムコースとOGG1の活性部位滴定の測定 2.1。サンプル調製と定常状態の時間経過<ol><li>氷の上に1.5 mlのマイクロチューブに液（50mM HEPES、pH7.5で、20mMの塩化カリウム、0.5mMのEDTA、および0.1％ウシ血清アルブミン）反応バッファーで個別にDNA基質とOGG1ソリューションを準備します。 DNAの濃度は400 nMであり、OGG1の見かけの濃度は、ブラッドフォードタンパク質アッセイによって決定される30、60、90、または120 nMである。 37に設定したヒートブロック、℃で反応チューブを置き37℃でプレインキュベートし、酵素とは別にDNA基質ソリューション℃で1分間。 </li><li>ピペッティングによりOGG1とDNA基質溶液の等量を混合することにより反応を開始します。これらのソリューションを混合した後tions 1:1（体積/体積）は、最終濃度は、200nMのDNAを、15、30、45、または60 nMのOGG1、それぞれである。時間間隔でアリコート（10μlの）を取り外し、1MのNaOHを1μlと混合することにより反応を停止。タイムコースの対照として、酵素なしの反応混合物を10μlの1MのNaOHを1μlと混合される。 </li><li>得られた生成物AP-サイトを切断する5分間90℃のヒートブロックに反応サンプルを置きます。加熱後、各サンプルを中和するために1 M HClを1μLを加える。 </li><li>各反応試料にゲルローディング緩衝液を等量（12μl）を（95％ホルムアミド、20mMのEDTA、0.02％ブロモフェノール、および0.02％キシレンシアノール）を加え、次いで95℃に設定したヒートブロックに混合物を配置2分間、その後、すぐにチューブを氷上に置きます。 </li><li> 89 mMのトリス-HCl、pHが8.8、89mMのホウ酸、および2mM EDTA 8 M尿素を含む15％変性ポリアクリルアミドゲル上にサンプル（5μl）を読み込む。基板と開裂の製品はよく後に分離されているゲルを実行している。 </li></ol> 2.2。ゲルのイメージング<ol><li>蛍光標識されたDNAを検出し、基板と製品のバンドを可視化することができイメージャを用いたゲルをスキャンします。 </li><li>イメージングゲルの後にバンドを定量化する。いくつかの背景切断をNaOH（ 図2A）を有する基板自体の治療後に観察されてもよいことに留意されたい。各反応生成物の測定された量からのバックグラウンドを差し引く。 </li></ol> 2.3。データ分析<ol><li>各反応時間（t）（ 図2B）に形成された生成物の量をプロットする。バースト（0、y切片）と線形定常相（V SS）の傾きの大きさを決定するために、式1を用いて生データを分析する。 </li></ol><img fo:src="/files/ftp_upload/50695/50695eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50695/50695eq1.jpg" /><ol start="2"><li>プロット、酵素の活性画分の測定値を提供するステップとy切片総タンパク質濃度（ 図2C すなわち見かけの酵素濃度）に対して。活性酵素の割合を決定するための補正係数を提供するために、ゼロ切片を持つ線形近似を使用します。 </li><li> （近似直線の傾きすなわち ）製品解離速度定数を提供し、活性酵素濃度（ 図2D）に定常状態速度相対をプロットします。 </li></ol> 3。プリ定常タイムコースの測定 図2、バースト位相の間に生成物の形成に示すと、手動混合焼入れによって測定することが速すぎる。したがって、急冷流器具は、ミリ秒の時間スケール（ 図3）5で発生する急激な反応を測定するための強力な方法を提供することができる。器具は、急速に混合するためにコンピュータ制御の駆動モータを使用してndは、指定された反応時間後に反応をクエンチ。例えば、初期バースト位相とOGG1によって触媒生成物形成のその後の定常位相を測定するKintek RQF -3急冷流量用音源を使用しています。急冷·フロー·インスツルメンツは、いくつかのメーカーから入手できます。 3.1。サンプルの調製 2-1で説明したように別々に1.5 mlのチューブにDNA基質とOGG1溶液を調製する。 DNAおよび活性OGG1の濃度は、それぞれ、400 nmおよび80 nMである。 1:1（容量/容量）混合した後、活性OGG1 200 nMのDNAおよび40nMの最終濃度が得られる。 3.2。急速クエンチフロー楽器の調製<ol><li>温度制御のための迅速なクエンチフロー音源（37°C）に循環水浴を接続します。 </li><li>機器パラメータを調整し、製造者の命令に応じて所望の時間ポイントの適切​​な反応ループを選択するtions。反応ループは、代替の反応時間を提供するために、可変の長さである。 </li><li>反応バッファーを準備し、NaOHを10ミリリットルルアーロック使い捨て注射器で解決策をクエンチし、ドライブ·ポートにこれらの注射器を接続し、反応バッファー（シリンジB）および142 mMのNaOHを（シリンジQ）（LOAD位置にシリンジロードバルブ）でドライブの貯水池を読み込む。シリンジから気泡を除去するために、数回前後に溶液を働かせる。 </li><li>ステッピングモータを下げ、それが接触する注射器の上部（FIRE位置にシリンジロードバルブとサンプルのLoadバルブ）まで。 </li><li>サンプルループ、反応ループ、水とメタノールで出口ラインをフラッシュします。完全にフラッシュされた領域を（FLUSH位置にバルブ）乾燥させます。 </li></ol> 3.3。プレ定常状態の時間経過<ol><li> 16ゲージの針を使用してかぶった1.5mlチューブの上部に穴を作る。急冷反応を収集するために出口ラインでのチューブを取り付けます。 </li><li>希望reactioを設定キーパッドを使用してn個の時間（秒）。ステッピングモータは、一定のクエンチボリュームを維持するように、ループの音量を調整するためにバックアップされます。ドライブ·ポートに接続されている使い捨て注射器とバッファを追加することにより、ステッピングモータのプラットフォームに対してシリンジBの位置プランジャ。 </li><li> DNA基質とOGG1ソリューションを1ミリリットルルアーロック使い捨て注射器、それぞれ（LOAD位置のサンプルバルブ）記入してください。サンプルロードポートのそれぞれにDNA基質とOGG1ソリューションと注射器を取り付けた後、（LOAD位置のサンプルのLoadバルブ）は、それぞれ、DNA基質とOGG1ソリューションをサンプルループを埋める。 </li><li> FIRE位置にすべてのシリンジのロードバルブとサンプルロードバルブを設定します。キーストロークによる反応（ 例えば 、 &quot;G&quot;を押すか、 &quot;START&quot;キー）を起動します。 DNA基質とOGG1ソリューション（18μlの各々）が直ちに反応ループ内で混合される。 </li><li>反応は自動的にRの36μLを混合することにより、所望の反応時に急冷されるまで待機142 mMのNaOHを86μLでeaction混合物。クエンチング反応後、試料を出口ラインから排出される。 </li><li> LOAD位置とFLUSHの位置にサンプルのLoadバルブにシリンジロードバルブを設定します。サンプルループ、反応ループ、水とメタノールで出口ラインをフラッシュし、3.2で説明したように乾燥させます。各時点については、上記の手順を繰り返します。 </li><li>手動または急速クエンチ楽器で行うことができますバックグラウンド補正を決定する酵素なしの対照実験を行います。急速クエンチ計器と制御を行うためには、DNA基質とのDNAのサンプルループを埋めるけどOGG1空のサンプルループを保つ。反応時間を設定して、ミックスを行い、よう3.3.4-3.3.6で説明急冷。 </li><li> 2 M NaOHを、2 M HCl、水、メタノールでサンプルループと反応ループを洗った後、洗浄したラインを乾燥させます。ホームポジションにステッピングモータを設定した後、LOADのPOSITIOにシリンジロードバルブを切り替えるn個と水でドライブ貯水池を洗う。 </li><li>その後急冷反応熱のサンプル、および2.1で説明したようにポリアクリルアミドゲル電気泳動、変性15％別基板と製品のDNAを扱う。 </li><li> 2.2で説明したようにゲル上のバンドを可視化し、定量化する。 </li></ol> 3.4。データ分析一定の一次速度（K obsは ）、バースト（0）の振幅を設ける立ち上がり指数と線形項（式2）式に非線形回帰分析により、生成物形成の経時変化に適合し、かつ線形速度（V SS）。 <img fo:src="/files/ftp_upload/50695/50695eq2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50695/50695eq2.jpg" /> 4。シングルターンオーバータイムコース<ol><li> 2-1で説明したように別の1.5mlチューブにDNA基質とOGG1を準備します。濃度DNAおよび活性OGG1のtionsは、それぞれ、100及び500nmであり、この収混合1:1（v / v）の後の50 nMのDNAおよび250 nMの最終濃度OGG1。 </li><li>急速クエンチフロー測定器を準備し、3.2と3.3で説明したように反応サンプルを準備します。 </li><li>熱でクエンチした反応サンプルを処理し、2.1で説明したように15％の別々の基板と、製品に変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動にそれらの対象。 </li><li> 2.2で説明したようにゲル上のバンドを可視化し、定量化する。 </li><li>式（3）で与えられたように（K OBS）定数一次速度を決定するために、単一の指数関数に製品形成の時間コースを合わせる。 </li></ol><img fo:src="/files/ftp_upload/50695/50695eq3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50695/50695eq3.jpg" />

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	<li>Porello, S. L., Leyes, A. E., David, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-turnover+and+pre-steady-state+kinetics+of+the+reaction+of+the+adenine+glycosylase+MutY+with+mismatch-containing+DNA+substrates.">Single-turnover and pre-steady-state kinetics of the reaction of the adenine glycosylase MutY with mismatch-containing DNA substrates.</a> Biochemistry. 37, 14756-14764 (1998).</li><li>Sassa, A., Beard, W. A., Prasad, R., Wilson, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+sequence+context+effects+on+the+glycosylase+activity+of+human+8-oxoguanine+DNA+glycosylase.">DNA sequence context effects on the glycosylase activity of human 8-oxoguanine DNA glycosylase.</a> The Journal of Biological Chemistry. 287, 36702-36710 (2012).</li><li>Wong, I., Lundquist, A. 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K., Mitra, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulation+of+DNA+glycosylase+activity+of+OGG1+by+NEIL1:+functional+collaboration+between+two+human+DNA+glycosylases.">Stimulation of DNA glycosylase activity of OGG1 by NEIL1: functional collaboration between two human DNA glycosylases.</a> Biochemistry. 43, 11596-11604 (2004).</li><li>Sidorenko, V. S., Nevinsky, G. A., Zharkov, D. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+interaction+between+human+8-oxoguanine-DNA+glycosylase+and+AP+endonuclease.">Mechanism of interaction between human 8-oxoguanine-DNA glycosylase and AP endonuclease.</a> DNA Repair. 6, 317-328 (2007).</li></ol>

著者らは、開示することは何もありません。

運動アプローチは小学校速度定数を定義する方法を概説し、ここで説明。生成物形成の経時変化が急激に発生した第二相酵素の売上高がある場合、化学反応後の工程は、その後の触媒ターンオーバーの際の律速である。 OGG1の場合には、第一の売上高のいずれか（S &lt;E)または高(S&gt; E）DNA濃度を制限することで、高い酵素濃度を用いて測定することができる。前者の場合、反応は、 &#39;単売?...

好気性の環境は、ゲノムの不安定性を早める。酸化ストレスに起因する大規模な前変異DNAの病変は、7,8 - ジヒドロ-8 - オキソグアニン（8-oxoG）です。これは8-oxoGの曖昧なコーディングの可能性があるためです。ヒト8 - オキソグアニンDNAグリコシラーゼ（OGG1）は、8 oxoGの塩基除去修復を開始するための責任があります。アプリンサイト（AP-サイト）で、製品のDNAの結果8-oxoGベースOGG1消費税のグリコシラーゼ活性。 OGG1の弱いリアーゼ活性は、いくつかの例では、AP-サイトを切開することができます。 のDNAグリコシラーゼの運動特性評価は、一般的に、彼らは二相性のタイムコースを示すことを発見。生成物形成の初期段階に高速（ すなわちバースト）後、線形定常状態位相は1-3観察される。この動作は、いがのに対し、タイムコースの直線部分の間に律速されている化学（ すなわちコンホメーション変化や製品のリリース）は、次の手順を示すものである多くの場合、一過性相と称される第相は、反応の最初のサイクルの間に酵素活性部位での生成物の形成に相当する。製品のリリースは、定常状態フェーズにおいて律速である場合には、活性測定は、製品のDNA結合親和性の定性的な指標を提供しますが、酵素活性部位（ すなわち化学）でのイベントに関する運動情報を提供していません。したがって、指数前定常状態バースト位相を分離して測定するための方法は、酵素の活性部位4で最初の酵素ターンオーバー時にイベントを調査するために必要とされる。 （1）定常状態、（2）予め定常状態、（3）シングルターンオーバーOGG1の触媒挙動を特徴付けるために3つの標準的な運動のアプローチが存在する。これらのアプローチは、反応混合物中の酵素の濃度と各アプローチにおいて利用基質比の酵素によって互いに異なる。典型的な定常状態のアプローチでは、時には、複数の回転動力学と呼ばれる酵素の低濃度は、製品の形成に従うために使用される。複数の酵素のターンオーバーが大幅に基質濃度に影響を与えないように、基質濃度が大幅に酵素濃度を超えています。この状況では、経時変化は、線形である必要があり、それがバーストこの方法で使用される低酵素濃度に起因する第ターンオーバー中に発生したかどうかを識別することは困難であり、バースト振幅は酵素濃度と等価であることに注意してください。これは、より高い酵素濃度を用いて第一の酵素のターンオーバーを迅速に発生したかどうかを検出するゼロ時間への線形時間経過を外挿することによって克服することができる。縦軸の切片（y軸）は酵素濃度に比例して、積極的に基板と係酵素の尺度を提供するべきである。このアプローチでは、原理的にはバースト位相の存在の証拠、DIFを提供することができますがferentアプローチは、バースト位相の速度を測定する必要がある。多くの場合、バースト位相は、手動混合焼入れの技術によって測定することが速すぎる。この状況では、前定常状態およびシングルターンオーバー運動（ すなわち一過性運動）は、しばしば反応5の初期の時点に従わ急速混合および消光楽器を必要と近づく。予め定常状態のアプローチでは、高濃度の酵素製品は、かなりの量の第一の代謝回転の間に形成されるように使用される。複数のターンオーバー、触媒サイクリング（ すなわちバーストに続く直線位相）を観察するために続いているので、基質濃度は、酵素濃度（[酵素] &lt;[基板]）より大きい。触媒循環せず、酵素の活性部位でのイベントを分離するために、シングルターンオーバー条件が利用される。この場合、基板は、基板の全ては、私に参加するように、（E &gt;&gt; S）酵素で飽和されているn &#39;はシングルターンオーバー &quot;とは、一般に単一指数関数時間経過を示す。 バースト位相は、製品のリリース（K オフ ） を示す酵素を上記のように、しばしば時間コースの定常段階のレートを制限します。製品リリース（V SS、濃/時間）の速度は、線形定常状態位相の傾きから決定することができる。活性酵素濃度（E）は、一定の内在的速度に製品リリースのレートを変換するために必要とされるここで、k オフ = V SS / [E]。重要なことに、活性酵素の濃度は、典型的に不純物、不活性酵素、非生産的に基材に結合した酵素、およびタンパク質濃度を決定するために使用される方法に起因する測定されたタンパク質濃度よりも低い。製品リリースが遅いとき活性酵素濃度は、バースト振幅から決定することができる。したがって、定常状態の時間経過にを外挿するゼロ時間は、観測された定常状態速度からK オフ （製品リリース）を計算するために必要な活性酵素の推定値を提供します。 バーストの動態を測定するには、あらかじめ定常状態アプローチは線形定常段階の前に発生最初離職中に製品の形成に従うことが必要である。バースト動態は、酵素製品中間体の形成に従う。反応は基質と​​の混合酵素によって開始された後に反応が定常​​状態位相に達するまで、酵素生成物の量が急激に増加する。触媒作用ははるか迅速な製品リリースより長い場合は、バーストの振幅が想定して、製品への基質の化学変換のレートに対応均衡に積極的に従事し、酵素と観測された指数関数的なアプローチ（K OBS）に等しいと逆率化学はごくわずかです。 場合によっては、触媒CYでしがみつくような化学と製品リリースの速度の大きさが大きく異なっていない場合など、事前定常解析を妨害する。この場合、基板への過剰な酵素を用いた相対的な、単一の代謝回転の酵素と結合した触媒循環を制限基板を防止する。一次速度定数（kは OBS）などに応じて、反応の第一の化学的工程を単離することができ、正確に判定する。この速度定数は、上記プレ定常状態アプローチから決定OBS kのようになります。 ここでは、これらの運動のアプローチはOGG1のグリコシラーゼ活性を分析するために使用することができる方法について説明します。

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Reagent/Material</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>5'-6-FAM labeled oligonucleotides containing a single 8-oxoG</td>
 <td>Eurofins MWG Operon</td>
 <td></td>
 <td>5'-P32 radiolabeled oligonucleotides can be used as well. Polyacrylamide gel purification grade is recommended. </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Unlabeled oligonucleotides (complementary strand)</td>
 <td>Eurofins MWG Operon</td>
 <td></td>
 <td>Polyacrylamide gel purification grade is recommended. </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>1 ml BD Luer Lock disposable syringe</td>
 <td>BD Medical</td>
 <td>309628</td>
 <td>Lue Lock disposable syringe from other vendors can be used as well.</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>10 ml BD Luer Lock disposable syringe</td>
 <td>BE Medical</td>
 <td>309604</td>
 <td>Luer Lock disposable syringe from other vendors can be used as well.</td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Circulating water bath</td>
 <td>Any vender</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>RQF-3 Rapid Quench-Flow Instrument</td>
 <td>KinTek Corporation</td>
 <td></td>
 <td>Rapid Quench-Flow Instrument from other vendors can be used as well.</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Typhoon Phosphorimager 8600</td>
 <td>GE Healthcare Life Sciences</td>
 <td></td>
 <td>Imager from other vendors can be used as well.</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>KaleidaGraph</td>
 <td>Synergy Software</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

steady-state, pre-steady-state, and single-turnover kinetic measurement for dna glycosylase activity

ヒト8 - オキソグアニンDNAグリコシラーゼ（OGG1）は、DNAから8 - オキソ-7,8 - dihydroguanine（8 - oxoG）変異原性酸化的DNA損傷部を切除。 OGG1の運動特性評価は8 oxoG切除と製品リリースの速度を測定するために行われる。 OGG1濃度は、基質DNAよりも低い場合には、生成物形成の経時変化は二相であり、生成物形成の迅速な指数期（ すなわちバースト）直鎖定常相が続く。生成物形成の初期バーストが正しく基板上に係酵素の濃度に相当し、バースト振幅は、酵素の濃度に依存する。一次速度バーストの定数は8-oxoG切除の極限速度に対応しており、遅い定常状態速度は製品リリースの速度（製品DNA解離速度定数、kは オフ ） を測定。ここでは、属を分離して測定するために、定常状態、予め定常状態、およびシングルターンオーバーのアプローチを説明OGG1触媒サイクリング中ecific手順。蛍光ラベルされた病変を含むオリゴヌクレオチドおよび精製OGG1は、正確な運動の測定を容易にするために使用されています。低酵素濃度は、定常状態測定値は、反応の試薬 ​​の混 ​​合を手動焼入れを行うために使用されるので、定常状態速度（kは オフ ）を確認するために行うことができる。さらに、ゼロ時間で、縦軸上の点に定常速度の外挿は、製品の形成のバーストが最初のターンオーバー（ つまり、y切片が正である）中に発生したことを示します。指数バースト位相の一定の一次速度は、定常状態位相の前に短い時間間隔（&lt;1秒）に形成された生成物の量を検査し、8のレートに対応する迅速な混合および急冷法を用いて測定することができる-oxoG切除（ すなわち化学）。触媒サイクルがどこにある化学的工程は、シングルターンオーバーアプローチを用いて測定することができる酵素飽和基質DNA（E&gt; S）によって阻止。これらのアプローチは、DNA損傷の除去効率に影響を及ぼすの基本速度定数を測定することができる。

定常状態動態解析は、ブラッドフォードタンパク質アッセイ2によって決定される200nMのDNAの基板とOGG1 4つの異なる見掛け濃度（15、30、45、および60 nM）を用いて行った。生成物形成の経時変化は、それぞれのタンパク質濃度（ 図2B）に対して、それぞれ、2.2、11であったy切片、15、および26 nMのを決定するために、線形方程式に適合させた。 y軸切片、さらに実際の各タン?...

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Steady-state, Pre-steady-state, and Single-turnover Kinetic Measurement for DNA Glycosylase Activity

8 - オキソグアニンDNAグリコシラーゼのグリコシラーゼ活性のための時間のコースには、製品の形成と線形定常段階のバーストを示す二相性である。クエンチフロー法を利用して、バースト定常状態速度は、それぞれ、製品のDNAグリコシラーゼからの8 - オキソグアニンおよび放出の切除に対応する、測定することができる。

DNAグリコシラーゼ活性の定常状態、プレ定常状態、およびシングルターンオーバー速度論的測定

Human 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) excises the mutagenic oxidative DNA lesion 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG) from DNA. Kinetic characterization ...

steady-state-pre-steady-state-single-turnover-kinetic-measurement-for

Research

JoVE Journal

Chemistry

19.3K ビュー.  NIEHS, National Institutes of Health. 8 - オキソグアニンDNAグリコシラーゼのグリコシラーゼ活性のための時間のコースには、製品の形成と線形定常段階のバーストを示す二相性である。クエンチフロー法を利用して、バースト定常状態速度は、それぞれ、製品のDNAグリコシラーゼからの8 - オキソグアニンおよび放出の切除に対応する、測定することができる。

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Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both stimuli and cargo can be tailored according to specific needs. Here we describe the DNA nanorobot fabrication protocol, with the use of the DNA origami technique. The procedure initiates by mixing short single-strand DNA staples into a stock mixture which is then added to a long, circular, single-strand DNA scaffold in presence of a folding buffer. A standard thermo cycler is programmed to gradually lower the mixing reaction temperature to facilitate the staples-to-scaffold annealing, which is the guiding force behind the folding of the nanorobot. Once the 60 hr folding reaction is complete, excess staples are discarded using a centrifugal filter, followed by visualization via agarose-gel electrophoresis (AGE). Finally, successful fabrication of the nanorobot is verified by transmission electron microscopy (TEM), with the use of uranyl-formate as negative stain.

DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here we describe a protocol for the folding of a bio-responsive robot from DNA origami, its purification and negative staining for transmission electron microscopic imaging (TEM).

DNA折り紙からバイオ応答ロボットの折りたたみとキャラクタリゼーション

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both ...

化学

HPLC Measurement of the DNA Oxidation Biomarker, 8-oxo-7,8-dihydro-2&#8217;-deoxyguanosine, in Cultured Cells and Animal Tissues

Oxidative stress is associated with many physiological and pathological processes, as well as xenobiotic metabolism, leading to the oxidation of biomacromolecules, including DNA. Therefore, efficient detection of DNA oxidation is important for a variety of research disciplines, including medicine and toxicology. A common biomarker of oxidatively damaged DNA is 8-oxo-7,8-dihydro-2&#39;-deoxyguanosine (8-oxo-dGuo; often erroneously referred to as 8-hydroxy-2&#39;-deoxyguanosine (8-OH-dGuo or 8-oxo-dG)). Several protocols for 8-oxo-dGuo measurement by high pressure liquid chromatography with electrochemical detection (HPLC-ED) have been described. However, these were mainly applied to purified DNA treated with pro-oxidants. In addition, due to methodological differences between laboratories, mainly due to differences in analytical equipment, the adoption of published methods for detection of 8-oxo-dGuo by HPLC-ED requires careful optimization by each laboratory. A comprehensive protocol, describing such an optimization process, is lacking. Here, a detailed protocol is described for the detection of 8-oxo-dGuo by HPLC-ED, in DNA from cultured cells or animal tissues. It illustrates how DNA sample preparation can be easily and rapidly optimized to minimize undesirable DNA oxidation that can occur during sample preparation. This protocol shows how to detect 8-oxo-dGuo in cultured human alveolar adenocarcinoma cells (i.e., A549 cells) treated with the oxidizing agent KBrO3, and from the spleen of mice exposed to the polycyclic aromatic hydrocarbon dibenzo(def,p)chrysene (DBC, formerly known as dibenzo(a,l)pyrene, DalP). Overall, this work illustrates how an HPLC-ED methodology can be readily optimized for the detection of 8-oxo-dGuo in biological samples.

The goal of this protocol is the detection of the DNA oxidation marker, 8-oxo-7,8-dihydro-2&#39;-deoxyguanosine (8-oxo-dGuo) by HPLC-ED, in DNA from cultured cells or animal tissues.

培養細胞および動物組織中のDNAの酸化バイオマーカー、8-オキソ-7,8-ジヒドロ-2&#39;-デオキシグアノシンのHPLC測定、

Oxidative stress is associated with many physiological and pathological processes, as well as xenobiotic metabolism, leading to the oxidation of ...

Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of these applications require interaction with and adhesion of DNA nanostructures to a substrate. Due to its atomically flat and easily cleaned nature, mica has been the substrate of choice for DNA origami experiments. However, the practical applications of mica are relatively limited compared to those of semiconductor substrates. For this reason, a straightforward, stable, and repeatable process for DNA origami adhesion on derivatized silicon oxide is presented here. To promote the adhesion of DNA nanostructures to silicon oxide surface, a self-assembled monolayer of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) is deposited from an aqueous solution that is compatible with many photoresists. The substrate must be cleaned of all organic and metal contaminants using Radio Corporation of America (RCA) cleaning processes and the native oxide layer must be etched to ensure a flat, functionalizable surface. Cleanrooms are equipped with facilities for silicon cleaning, however many components of DNA origami buffers and solutions are often not allowed in them due to contamination concerns. This manuscript describes the set-up and protocol for in-lab, small-scale silicon cleaning for researchers who do not have access to a cleanroom or would like to incorporate processes that could cause contamination of a cleanroom CMOS clean bench. Additionally, variables for regulating coverage are discussed and how to recognize and avoid common sample preparation problems is described.

Reproducible cleaning processes for substrates used in DNA origami research are described, including bench-top RCA cleaning and derivatization of silicon oxide. Protocols for surface preparation, DNA origami deposition, drying parameters, and simple experimental set-ups are illustrated.

DNA折り紙解析と実験のためのマイカとシリコン基板の作製

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of ...

Ethylene Polymerizations Using Parallel Pressure Reactors and a Kinetic Analysis of Chain Transfer Polymerization

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel &#945;-diimine ethylene polymerization catalyst. Initial polymerizations with the catalyst lead to optimized reaction conditions, including catalyst concentration, ethylene pressure and reaction time. Using gas-uptake data for these reactions, a procedure to calculate the initial rate of propagation (kp) is presented. Using the optimized conditions, the ability of the nickel &#945;-diimine polymerization catalyst to undergo chain transfer with diethylzinc (ZnEt2) during ethylene polymerization was investigated. A procedure to assess the ability of the catalyst to undergo chain transfer (from molecular weight and 13C NMR data), calculate the degree of chain transfer, and calculate chain transfer rates (ke) is presented.

A protocol for the high-throughput analysis of polymerization catalyst, chain transfer polymerizations, polyethylene characterization, and reaction kinetic analysis is presented.

並列圧力反応器および連鎖移動重合の速度論的解析を使用してエチレン重合

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel ...

Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being leveraged for developing sophisticated photonic sensors. Silicon photonic sensors seek to exploit the strong confinement of light in nano-waveguides to transduce changes in physical state to changes in resonance frequency. In the case of thermometry, the thermo-optic coefficient, i.e., changes in refractive index due to temperature, causes the resonant frequency of the photonic device such as a Bragg grating to drift with temperature. We are developing a suite of photonic devices that leverage recent advances in telecom compatible light sources to fabricate cost-effective photonic temperature sensors, which can be deployed in a wide variety of settings ranging from controlled laboratory conditions, to the noisy environment of a factory floor or a residence. In this manuscript, we detail our protocol for the fabrication and testing of photonic thermometers.

We describe the process of fabrication and testing of photonic thermometers.

光温度計の作製と試験

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

Simultaneous Measurement of HDAC1 and HDAC6 Activity in HeLa Cells Using UHPLC-MS

The search for new histone deacetylase (HDAC) inhibitors is of increasing interest in drug discovery. Isoform selectivity has been in the spotlight since the approval of romidepsin, a class I HDAC inhibitor for cancer therapy, and the clinical investigation of HDAC6-specific inhibitors for multiple myeloma. The present method is used to determine the inhibitory activity of test compounds on HDAC1 and HDAC6 in cells. The isoform activity is measured using the ultra-high-performance liquid chromatography &#8211; mass spectrometry (UHPLC-MS) analysis of specific substrates incubated with treated and untreated HeLa cells. The method has the advantage of reflecting the endogenous HDAC activity within the cell environment, in contrast to cell-free biochemical assays conducted on isolated isoforms. Moreover, because it is based on the quantification of synthetic substrates, the method does not require the antibody recognition of endogenous acetylated proteins. It is easily adaptable to several cell lines and an automated process. The method has already proved useful in finding HDAC6-selective compounds in neuroblasts. Representative results are shown here with the standard HDAC inhibitors trichostatin A (non-specific), MS275 (HDAC1-specific), and tubastatin A (HDAC6-specific) using HeLa cells.

The present method serves to identify isoform-specific inhibitors of histone deacetylases (HDAC) in HeLa cells by the UHPLC-MS analysis of multiple substrates. This is an antibody-free method developed to reflect HDAC1 and HDAC6 activity in the living cell environment, in contrast to single-isoform cell-free assays.

HDAC1 と HDAC6 hela 細胞活性の同時測定セルを用いたクロマト MS

The search for new histone deacetylase (HDAC) inhibitors is of increasing interest in drug discovery. Isoform selectivity has been in the spotlight since ...

An Engineered Split-TET2 Enzyme for Chemical-inducible DNA Hydroxymethylation and Epigenetic Remodeling

DNA methylation is a stable and heritable epigenetic modification in the mammalian genome and is involved in regulating gene expression to control cellular functions. The reversal of DNA methylation, or DNA demethylation, is mediated by the ten-eleven translocation (TET) protein family of dioxygenases. Although it has been widely reported that aberrant DNA methylation and demethylation are associated with developmental defects and cancer, how these epigenetic changes directly contribute to the subsequent alteration in gene expression or disease progression remains unclear, largely owing to the lack of reliable tools to accurately add or remove DNA modifications in the genome at defined temporal and spatial resolution. To overcome this hurdle, we designed a split-TET2 enzyme to enable temporal control of 5-methylcytosine (5mC) oxidation and subsequent remodeling of epigenetic states in mammalian cells by simply adding chemicals. Here, we describe methods for introducing a chemical-inducible epigenome remodeling tool (CiDER), based on an engineered split-TET2 enzyme, into mammalian cells and quantifying the chemical inducible production of 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) with immunostaining, flow cytometry or a dot-blot assay. This chemical-inducible epigenome remodeling tool will find broad use in interrogating cellular systems without altering the genetic code, as well as in probing the epigenotype&#8722;phenotype relations in various biological systems.

Detailed protocols for introducing an engineered split-TET2 enzyme (CiDER) into mammalian cells for chemical inducible DNA hydroxymethylation and epigenetic remodeling are presented.

化学誘導型 DNA Hydroxymethylation およびエピジェネティックな改造のために設計された分割型 TET2 酵素

DNA methylation is a stable and heritable epigenetic modification in the mammalian genome and is involved in regulating gene expression to control ...

Disentangling High Strength Copolymer Aramid Fibers to Enable the Determination of Their Mechanical Properties

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to diversify the fiber choices in the United States body armor market, copolymer fibers based on the combination of 5-amino-2-(p-aminophenyl) benzimidazole (PBIA) and the more conventional PPTA were introduced. Little is known regarding the long-term stability of these fibers, but as condensation polymers, they are expected to have potential sensitivity to moisture and humidity. Therefore, characterizing the strength of the materials and understanding their vulnerability to environmental conditions is important for evaluating their use lifetime in safety applications. Ballistic resistance and other critical structural properties of these fibers are predicated on their strength. To accurately determine the strength of the individual fibers, it is necessary to disentangle them from the yarn without introducing any damage. Three aramid-based copolymer fibers were selected for the study. The fibers were washed with acetone followed by methanol to remove an organic coating that held the individual fibers in each yarn bundle together. This coating makes it difficult to separate single fibers from the yarn bundle for mechanical testing without damaging the fibers and affecting their strength. After washing, fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was performed on both washed and unwashed samples and the results were compared. This experiment has shown that there are no significant variations in the spectra of poly(p-phenylene-benzimidazole-terephthalamide-co-p-phenylene terephthalamide) (PBIA-co-PPTA1) and PBIA-co-PPTA3 after washing, and only a small variation in intensity for PBIA. This indicates that the acetone and methanol rinses are not adversely affecting the fibers and causing chemical degradation. Additionally, single fiber tensile testing was performed on the washed fibers to characterize their initial tensile strength and strain to failure, and compare those to other reported values. Iterative procedural development was necessary to find a successful method for performing tensile testing on these fibers.

The primary goal of the study is to develop a protocol to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high strength copolymer aramid fibers, by removing a coating and disentangling the individual fiber strands without introducing significant chemical or physical degradation.

その力学的特性の測定を可能にする高強度共重合体のアラミド繊維を disentangling

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to ...

High Resolution Physical Characterization of Single Metallic Nanoparticles

Individual molecules can be detected and characterized by measuring the degree by which they reduce the ionic current flowing through a single nanometer-scale pore. The signal is characteristic of the molecule&#39;s physicochemical properties and its interactions with the pore. We demonstrate that the nanopore formed by the bacterial protein exotoxin Staphylococcus aureus alpha hemolysin (&#945;HL) can detect polyoxometalates (POMs, anionic metal oxygen clusters), at the single molecule limit. Moreover, multiple degradation products of 12-phosphotungstic acid POM (PTA, H3PW12O40) in solution are simultaneously measured. The single molecule sensitivity of the nanopore method allows for POMs to be characterized at significantly lower concentrations than required for nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. This technique could serve as a new tool for chemists to study the molecular properties of polyoxometalates or other metallic clusters, to better understand POM synthetic processes, and possibly improve their yield. Hypothetically, the location of a given atom, or the rotation of a fragment in the molecule, and the metal oxidation state could be investigated with this method. In addition, this new technique has the advantage of allowing the real-time monitoring of molecules in solution.&#160;

Here, we present a protocol to detect discrete metal oxygen clusters, polyoxometalates (POMs), at the single molecule limit using a biological nanopore-based electronic platform. The method provides a complementary approach to traditional analytical chemistry tools used in the study of these molecules.

単一金属ナノ粒子の高解像度物理特性評価

Individual molecules can be detected and characterized by measuring the degree by which they reduce the ionic current flowing through a single ...

Gene-therapy Inspired Polycation Coating for Protection of DNA Origami Nanostructures

DNA origami nanostructures hold an immense potential to be used for biological and medical applications. However, low-salt conditions and nucleases in physiological fluids induce denaturation and degradation of self-assembled DNA nanostructures. In non-viral gene delivery, enzymatic degradation of DNA is overcome by the encapsulation of the negatively charged DNA in a cationic shell. Herein, inspired by gene delivery advancements, a simple, one-step and robust methodology is presented for the stabilization of DNA origami nanostructures by coating them with chitosan and linear polyethyleneimine. The polycation coating efficiently protects DNA origami nanostructures in Mg-depleted and nuclease-rich media. This method also preserves the full addressability of enzyme- and aptamer-based functionalization of DNA nanostructures.

Here, a protocol for the protection of DNA origami nanostructures in Mg-depleted and nuclease-rich media using natural cationic polysaccharide chitosan and synthetic linear polyethyleneimine (LPEI) coatings is presented.

遺伝子療法ポリカチオン コーティングに影響を与えた DNA 折り紙ナノ構造体の保護

DNA origami nanostructures hold an immense potential to be used for biological and medical applications. However, low-salt conditions and nucleases in ...