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Msh2 - Msh6는 DNA의 복제 오류의 복구를 시작 책임이 있습니다. 여기 우리는이 중요한 단백질의 작동 방식 이해 향해 과도 속도론의 접근 방식을 제시한다. 보고서는 결합된 DNA 바인딩과 DNA 수리의 행동의 Msh2 - Msh6 메커니즘을 기본 ATPase의 속도론을 측정하는 정지 흐름 실험을 보여줍니다.
이 접근법은 macromolecular 기능을 적용 활성 사이트 농도 및 내장 속도 상수를 포함 기계론의 정보를 산출 이후 과도 운동 분석, 생물 학적 macromolecules의 동작을 이해하는 데 필수입니다. 정상 상태 측정은 전체 촉매 효율과 특이성을 낼 반면, 효소의 경우, 예를 들어, 과도하거나 사전 안정된 상태 측정 식별 및 반응 경로에서 개별 이벤트를 특징. 이러한 단백질 - 단백질 또는 단백질 리간드 상호 작용과 속도 - 제한 conformational 변화에 따라 개별 사건들은 종종 밀리초 timescale 발생하고, 정지 - 흐름과 화학 잃게 흐름 방법으로 직접 측정할 수 있습니다. 이러한 형광으로 광 신호를 감안할 때 중지 흐름은 제품 릴리스 및 촉매 매출 1,2에 바인딩 기판에서 모니터링 반응 진행에 대한 강력하고 접근 도구로 제공하고 있습니다.
여기, 우리는 정지 흐름 속도론의 응용 프로그램 Msh2 - Msh6의 행동의 메커니즘,베이스 - 페어 불일치 및 DNA와 신호 불일치 복구 (MMR) 3-5의 삽입 / 삭제 루프를 인식 진핵세포의 DNA 수리 단백질을 프로브에 신고. 이렇게에 따라서 Msh2 - Msh6 증가 정도의 세 주문 (오류 주파수 ~ 10 -6 to10 -9 기지에서 감소)에 의해 DNA 복제의 정확성하고 게놈 무결성을 유지하는 데 도움이됩니다. 되지 놀랍게도, 결함이있는 인간 Msh2 - Msh6 기능이 유전이 아닌 polyposis 결장암 및 기타 산발적 암 6-8와 연결되어 있습니다. 이 중요 DNA의 신진 대사 단백질의 행동의 메커니즘을 이해하기 위해서, 우리는 일치하지 않는 DNA뿐만 아니라 ATPase 활동과 Msh2 - Msh6 상호 작용의 역학을 탐색하는 연료 MMR에서의 행동. T 불일치 및 모니터링 실시간으로 2 aminopurine의 형광의 발생 증가 : DNA 바인딩은 빠르게 G에 인접한 2 aminopurine (2 - AP = 연합 뉴스) 형광단를 포함하는 DNA와 Msh2 - Msh6를 혼합하여 측정됩니다. T (2 - AP = 연합 뉴스) 레이블이 지정되지 않은 트랩 DNA와 시간 9 이상 형광의 모니터링 감소와 불일치 단지 : DNA 분리는 사전에 형성 Msh2 - Msh6 G를 혼합하여 측정됩니다. 사전 꾸준한 상태 ATPase의 속도론은 7 diethylamino - 3 - ((((2 - maleimidyl) 에틸) 아미노) 카르보닐) coumarin) - 라벨 바인딩 인산염의 인산 바인딩 단백질 (MDCC - PBP) (의 형광의 변화에 의해 측정 PI)는 ATP 가수 분해 9,10 다음 Msh2 - Msh6 발표.
T 불일치와 긴 Msh2 - Msh6 G 형성 : 데이터는 G에 Msh2 - Msh6의 급속한 결합 밝히지 T 복잡한을하는 ATP - 바운드 형태의 단백질이 ATP의 가수 분해 및 안정화의 억제에 차례 결과에 . 반응 속도론은 가설에 대한 명확한 지원을 제공하는 ATP - 바운드 Msh2 - Msh6 신호 이중 나선 구조에 일치하지 않는 기본 쌍을 결합에 DNA 수리가.
F. 노아 비로 및 지에 Zhai 똑같이이 문서에 기여.
Msh2 - Msh6 DNA 바인딩 속도론의 A. 측정
1. Msh2 - Msh6 DNA 바인딩 속도론 실험을위한 샘플 준비
정지 흐름에 형광 기반의 운동 DNA 바인딩의 실험을위한 시약의 준비 fluorometer에 평형 실험 위해 비슷합니다. 사실 평형 바인딩 분석은 운동 분석을위한 반응 조건을 최적화하기 위해 상호 작용에 대한 해리 상수 (K D)를 추정 먼저 수행해야합니다. 정지 흐름 실험은 평형 또는 정상 상태 실험에 비해 생물 학적 물질의 큰 수량을 요구, 단백질의 낮은 밀리그램 금액 11,12 사용할 수 있으며, 리간드 비슷한 금액을 준비하거나 구입할 수있을 때 따라서, 접근이 가장 가능합니다.
2. Msh2 - Msh6 DNA 바인딩 속도론을위한 악기 준비
정지 흐름 악기는 원칙적으로 매우 간단합니다. 그것은 빠르게 혼합 장치로 드라이브 주사기에 두 솔루션을 밀어 드라이브 모터를 사용하여 혼합 솔루션은 다음 데이터 수집 (그림 3) 관찰 세포에 흐르고 있습니다. 우리는 KinTek 낮은 샘플 볼륨이 필요 중지 흐름은, 광학 신호의 다양한 단일 또는 혼합 reactants의 연속 검출이 가능하고, 사용하기 매우 쉽습니다 사용합니다. 정지 흐름 악기뿐만 아니라 여러 다른 제조 업체에서 구할 수 있습니다.
3. Msh2 - Msh6 DNA 바인딩 실험 및 데이터 분석
4. Msh2 - Msh6 DNA 바인딩 속도론에 대한 대표적인 결과를
G와 함께 Msh2 - Msh6 상호 작용에 대한 운동 데이터 : T 불일치의 DNA는 하나의 지수 함수에 맞게 3 가까이에서 빠르게 결합 속도 상수 K를 얻을 수있는 X 10 7 M - 일초 - 1 (그림 4A)과 느린 빠르게 T 불일치하고 닫습니다 60초 13 반 인생을 매우 안정 복잡한를 형성 : Msh2 - Msh6은 G 결속 것을 보여줍니다 0.012 초 -1 (그림 4B)의 해리 상수 k를 OFF.
Msh2 - Msh6 ATPase 속도론의 B. 측정
1. Msh2 - Msh6 ATPase 속도론 실험을위한 샘플 준비
2. Msh2 - Msh6 ATPase 속도론을위한 악기 준비
3. Msh2 - Msh6 ATPase 실험 및 데이터 분석
4. Msh2 - Msh6 ATPase 속도론에 대한 대표적인 결과를
운동 데이터가 표시되는 Msh2 - Msh6 hydrolyzes ATP 빠르게 최초의 촉매 매출에 1.4 초 -1에서 자료 인산. 이 단계는 0.2 초 -1 (그림 8A)의 7 배 느린 정상 상태 K 고양이에 후속 turnovers 제한 반응의 느린 걸음 뒤에있다. 그러나, Msh2 - Msh6이 일치하지 않는 DNA, ATP의 가수 분해 및 인산 릴리스의 버스트에 바인딩된 경우는 억압하고, Msh2 - Msh6은 긴 시간에 대한 ATP - 바운드 상태로 유지됩니다.
그림 1. S.의 정화 E.에서 cerevisiae Msh2 - Msh6 대장균. Msh2과 Msh6 유전자는 pET11a 벡터로 복제 및 E. 언덕에 표현했다 대장균 BL21 (DE3) 세포. 단백질 복합은 SP - 세파 로스, 헤파린 및 Q - 세파 로스 수지 이상의 칼럼 크로마 토그래피에 의해 정화되었다. 여기에 표시된 SDS - PAGE 분석 Q - 세파 로스 칼럼에서 단백질 분수가 포함되어 있습니다.
. 인접 아데노신 (ATPase 실험) 또는 2 Aminopurine 아데노신의 형광 기본 아날로그 (DNA 바인딩 실험)과 T 불일치 : 그림 2 보완 단일 좌초 DNAs은 G를 포함하는 양면을 형성 annealed 있습니다.
그림 3. KinTek에 reactants의 흐름은 단일 혼합 실험 도중 흐름을 중단되었습니다.
그림 4A G와 Msh2 - Msh6 상호 작용 속도론 :. T 일치하지 않습니다. G를 포함하는 이중 DNA (0.12 μm의)의 혼합 : Msh2 - Msh6 (0.8 μm의)와 2 Aminopurine에 인접한 T 것은 시간이 지남에 따라 형광의 증가로 연결하고, = 2.4 ON bimolecular 속도 상수 K 10 7 M -1 s를 산출 상호 작용을위한 -1.
그림 4B G와 Msh2 - Msh6 상호 작용 속도론 :. T 일치하지 않습니다. 혼합 미리 형성 Msh2 - Msh6 G : T (2 - AP = 연합 뉴스) 초과 레이블이 지정되지 않은 G 복잡한 : T DNA (8 μm의)는 함정는 무료 Msh2 - Msh6 리드 시간이 지남에 따라 형광 감소하고, 느린 분리 속도 상수 수율, ~ 60 초 긴 반 생활 안정 복잡한을 나타내는 = 0.012 S -1 OFF K. 최종 농도 : 0.4 μm의 Msh2 - Msh6, 라벨 DNA 0.06 μm의, G를 레이블이 지정되지 않은 4 μm의 : T의 DNA 트랩.
그림 5. MDCC - PBP 준비. E.의 SDS - PAGE 분석 콜리 인산염 결합 단백질 (PBP)은 정화와 MDCC 형광단으로 표시.
그림 6. 인산염을 MDCC - PBP 응답. 증가 MDCC의 형광에 인산 (PI) 결과 MDCC - PBP의 적정.
그림 7A. 인산염의 작성 (PI) 표준 곡선. - MDCC - PBP (20 μm의)는 파이의 다양한 양의 (8 μm의 0)과 혼합됩니다평형에 도달할 때까지 D 형광은 시간이 지남에 따라 측정. 최종 농도 : 10 μm의 MDCC - PBP, 0-4 μm의의 파이.
그림 7B. 인산염의 작성 (PI) 표준 곡선. 최대 MDCC - PBP 형광을 꾸몄다는 대 [파이] 표준 곡선을 얻을 수 있습니다. 라인 (이 경우에는 0.383 μm의 -1)의 슬로프는 파이 농도에 MDCC - PBP 형광 변환하는 데 사용됩니다.
그림 8A. Msh2 - Msh6 ATPase의 속도론. 부재 G에 Msh2 - Msh6 (4 μm의) : ATP (1 ㎜)과 MDCC - PBP (20 μm의)와 빠르게 혼합 T의 DNA는 ATP 가수 분해와 파이 릴리스의 폭발을 전시하고 있습니다. 데이터 분석 속도 (K 가수 분해 = 1.4 S -1)와 진폭 (2 μm의, Msh2 - Msh6 당 1 사이트) 수율 0.4 μm의의 s의 속도로 직선, 안정된 상태 단계 뒤에있는 버스트 단계의 서비스 - 1 (K 고양이 = 0.2 S -1).
그림 8B. Msh2 - Msh6 ATPase 속도론. G의 추가 : 반응하는 T의 DNA (6 μm의)는 ATP - 바운드 상태에서 복잡한 안정화, ATP 가수 분해의 버스트를 표시하지 않습니다. 최종 농도 : 2 μm의 Msh2 - Msh6, 500 μm의 ATP, 3 μm의의 DNA, 10 μm의 MDCC - PBP. 버스트 속도론은 다음 방정식에 의해 맞는 : [파이] = A 0 e - K T + VT, 어디에 [파이] 인산 농도는, 0, K는 관찰 버스트 속도 상수 버스트 진폭이다와 V는의 속도입니다 선형 위상 (K 고양이 = V / [Msh2 - Msh6]).
견본 | 단백질 | DNA | ||||
시약 | 재고 | 일하는 | μL 권, | 재고 | 일하는 | μL 권, |
Msh2 - Msh6 | 5 μm의 | 0.8 μm의 | 64 | - | - | - |
2ApG : T | - | - | - | 10 μm의 | 0.12 μm의 | 4.8 |
버퍼 | 10X | 1X | 40 | 10X | 1X | 40 |
ddH 2 O | - | - | 296 | - | - | 355 |
합계 | 400 | 400 |
표 1 DNA 결합 반응
견본 | 단백질 | 단백질 DNA | ATP | ||||||
시약 | 재고 | 일하는 | μL 권, | 재고 | 일하는 | μL 권, | 재고 | 일하는 | μL 권, |
Msh2 - Msh6 | 20 μm의 | 4 μm의 | 80 | 20 μm의 | 4 μm의 | 80 | - | - | - |
G : T | - | - | - | 100 | 6 | 24 | - | - | - |
ATP | - | - | - | - | - | - | 50 MM | 1 ㎜ | 8 |
7 - MEG | 250x | 1X | 1.6 | 250x | 1X | 1.6 | 250x | 1X | 1.6 |
PNPase | 100x | 1X | 4 | 100x | 1X | 4 | 100x | 1X | 4 |
PBP - MDCC | 150 μm의 | 20 μm의 | 53.3 | 150 μm의 | 20 μm의 | 53.3 | - | - | - |
버퍼 | 10X | 1X | 40 | 10X | 1X | 40 | 10X | 1X | 40 |
ddH 2 O | - | - | 221 | - | - | 197 | - | - | 346 |
합계 | 400 | 400 | 400 |
표 2 ATPase 반응
여기에 설명된 DNA 불일치 바인딩 단백질의 예제는 생물 학적 분자의 메커니즘을 연구에 대한 과도 운동 방법의 성능과 유틸리티를 보여줍니다. 단일 매출 시간 규모에서 중지 흐름 측정 일치하지 않는 기본 쌍과 반응 9 긴 단백질 X의 DNA 복합 형성에 Msh2 - Msh6 단백질의 신속하고 구체적인 구속력을 위해 모호하지 않은 증거를 제공했습니다. 또한, ATPase 활동 중단 흐름 (그리고 잃게 흐름) ?...
이 작품은 NSF 경력 수상 (MMH), 배리 M. 골드 워터 장학금 (FNB)과 ASBMB 학부 연구 수상 (CWD)에 의해 지원되었다. PBP 이상의 표현에 대한 복제가 친절하게 박사가 마틴 웨브 (MRC, 영국)에 의해 제공되었다.
DNA 이름 | 순서 |
37 G | 5' - ATT TTC TCC AGC AGA 문신 G TA CCA TAC TGA TTC ACA T의 -3 ' |
37 T (2 - AP = 연합 뉴스) | 5' - ATG AGT TGA ATC ATG GTA T 이앤 T ATC TGC TGA AGG AAA T의 -3 ' |
37 T | 5' - ATG AGT TGA ATC ATG GTA T T ATC TGC TGA AGG AAA T의 -3 ' |
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