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Method Article
방법은 재조합 핵심 히스톤에서 모델 뉴 클레오 어레이의 재구성 및 tandemly 반복 뉴 클레오 솜 위치의 DNA에 표시됩니다. 또한 분석에서 초 원심 침강 속도 실험, 및 원자 힘 현미경 (AFM)을 재구성 후의 뉴 클레오 배열 포화 정도를 모니터링하는 데 사용되는 방법을 설명한다.
반복적 DNA 분자를 따라 간격이 핵심 히스톤 octamers는 뉴 클레오 배열이라고합니다. 뉴 클레오 배열은 두 가지 방법 중 하나를 얻을 수있다 : 생체 소스의 정제, 또는 재조합 핵심 히스톤에서 체외에서 재구성 및 tandemly 반복 뉴 클레오 솜 위치의 DNA. 후자의 방법은보다 구조적으로 균일 한 조립 및 정밀 위치 뉴 클레오 배열을 허용하는 이점을 갖고있다. 그들이 원심력 하에서 용액을 통해 이주하는 비율을 분석함으로써 고분자의 크기 및 형상에 대한 분석 초 원심 수율 정보에 침강 속도 실험. 이 기술은, 원자력 현미경과 함께 DNA 템플릿의 대다수는 재구성 후 뉴 클레오로 포화되는 것을 보장하는, 품질 관리에 사용될 수있다. 여기에서 우리는 길이 밀리그램 수량을 재구성 할 필요가 조성이 D 프로토콜을 설명염색질의 구조와 기능의 생화학 및 생물 물리학 연구에 적합한 efined 뉴 클레오 배열.
진핵 생물의 게놈은 벌거 벗은 DNA가 존재하지 않고, 압축 및 결합 단백질에 의해 구성됩니다. DNA와 단백질의이 단지는 염색질로 알려져 있습니다. 염색질의 기본 반복 단위는 뉴 클레오입니다. 뉴 클레오 히스톤 옥타 약 1.6 배 1 옥타 머 히스톤 주위에 감싸 인 DNA의 146 개의 염기쌍으로 구성되어 있습니다. 히스톤 옥타는 두 개의 복사본 핵심 히스톤의 H2A, H2B, H3, H4와 각각 구성되어있다. 반복적 DNA 분자를 따라 간격이 핵심 히스톤 octamers는 뉴 클레오 배열이라고합니다. 뉴 클레오 배열의 확장 구조는 구조 "문자열에 구슬"10 나노 섬유 또는로하고, 저 염분의 조건 2에서 체외에 존재하고있다. 10 ㎚ 섬유는 배열 내부 압축 및 / 또는 인터 - 배열 올리고머 (2)를 통해 고차 구조로 집광 할 수있다. 이러한 고차 구조, 염의 존재하에 유발 될 수있다또는 뉴 클레오 배열 3,4에 염색질 건축 단백질의 결합을 통해 영향을받을 수있다. 염색질 압축의 수준은 반비례 생체 5,6의 전사 율과 상관된다. 최근의 연구는 분화, 암 발생 및 기타 7,8 같은 공정에서 게놈의 조직 구조의 중요성을 강조한다. 염색질의 구조와 기능을 연구하는 뉴 클레오 배열의 사용은 널리되고있다. 여기에서 우리는 재조합 핵심 히스톤과 뉴 클레오 솜 위치의 DNA에서 뉴 클레오 배열의 조립하는 방법을 설명합니다.
뉴 클레오 솜 위치 시퀀스의 탠덤 반복으로 재조합 DNA를 사용하여 정기적으로 간격 뉴 클레오를 포함하는 배열을 재구성 할 수 있습니다. 더 인기있는 위치 시퀀스의 두 5S rRNA 유전자 서열과 "601"시퀀스 9,10입니다. (601) 순서는 SELEX 실험 및 MOR에서 파생 된전자 강하게 5S 순서 11 이상의 뉴 클레오을 배치합니다. 따라서, (601) 어레이의 링커 DNA 길이는 더 균일하다. Tandemly 반복 뉴 클레오 솜 위치 DNA는 겔 여과 4,12함으로써 얻어진다. 재조합 히스톤은 E.에서 정제된다 변성 조건 13 세 미만 대장균. 재조합 히스톤의 사용은 하나의 정중 뉴 클레오 배열 히스톤 조성물을 제어 할 수있다. 예를 들어, 코어 (15, 16)은 야생형 코어 히스톤 대체 할 수있는 특정 변이 (14) 또는 번역 후 변형을 담지 히스톤.
침강 속도 실험인가 원심력 17 세 미만 용액에 고분자의 침전 속도를 모니터링 할 수 있습니다. 이것은 샘플에서 거대 분자의 크기와 형태에 대한 정보를 산출한다. 침강 속도 실험 따라서 염색질 섬유 용액 상태의 변경 사항을 공부에 적합한 도구입니다크로 마틴 응축 18에 의한 구조. 중요한 것은 뉴 클레오 배열 재구성의 품질 관리 단계로서 침강 속도 실험을 사용하는 것이 우선 필요하다. DNA와 뉴 클레오는 적절한 몰비 결합하지 않는 경우, 배열 또는 과다 포화 핵심 히스톤있을 수 있습니다. 따라서, 침강 속도 실험으로부터 얻은 정보는 DNA가 적절히 뉴 클레오로 포화되는 것을 보장하기 위해 사용된다. 그것은 이전에 uncharacterized DNA 템플릿 작업 특히, 뉴 클레오와 DNA의 채도를 추정하는 다른 방법을 사용하는 것이 중요합니다. 그러므로, 우리는 원자 힘 현미경 (AFM)을 사용하여 뉴 클레오 어레이 분석 방법을 설명한다. AFM은 수있는 강력한 기술이다 같은 포화 레벨, 히스톤 변형의 존재의 효과 또는 MgCl2를 19, 20의 효과와 같은 매개 변수의 개수의 효과를 가시화. AFM은 응용하고있다ED는 시간 경과 영상 (21)를 사용하여 뉴 클레오 역학을 연구한다. 시험관들이 AFM 이미징 22 적당한 크기의 범위에 속하기 때문에 뉴 클레오 12 메르 배열 AFM 연구에 특히 의무가 있습니다 조립. 본 연구에서 우리는 품질 관리뿐만 아니라 ( "보는 것이 믿는 것") AUC의 데이터를 긍정하는 수단으로 뉴 클레오 배열의 AFM을 사용했습니다. 간단한 시각화 외에도, AFM은 추가적인 메트릭과 같은 샘플의 높이 프로파일의 측정을 허용한다.
1. Octamers 재조합 핵심 히스톤의 조립
이유 : 뉴 클레오 어레이 재구성의 첫 번째 단계는 동결 건조 된 재조합 코어 히스톤으로부터 네이티브 코어 히스톤 octamers을 제조하는 공정이다. 히스톤 단백질은 동일한 몰 양의 결합 버퍼를 재 접힘에 변성 버퍼 중 샘플을 투석에 의해 히스톤 octamers로 조립된다.
참고 : 다음 일에 대한 열 평형을 준비하는 단계 2.1-2.2를 참조하십시오.
2. 크기 배제 크로마토 그래피로 정제하여 히스톤 Octamers
이유 : 섹션 1과 체결 한 후, 샘플 히스톤 octamers뿐만 아니라 집계, H3/H4의 테트라, 그리고 H2A/H2B 이량 체와 같은 다른 히스톤 복합체를 포함합니다. 히스톤 octamers 멀리 크기 배제 크로마토 그래피 (SEC)를 사용하여 다른 착물로부터 정제한다.
3. DNA에서 뉴 클레오 배열 및 정화 Octamers의 재구성
이유 : 뉴 클레오 배열에서 재구성 히스톤 octamers 및 템플릿 DNA가 특정의 몰 비율로 결합해야합니다. 2 M 염화나트륨의 DNA와 히스톤 octamers의 혼합물은 이온 강도가 감소하는 버퍼에 투석 단계입니다. 낮은 소금에 점차적 인 변화는 적절한 뉴 클레오 솜 형성을 보장합니다. N 얻기템플릿 DNA의 히스톤 옥타 머 포화 원하는 수준 ucleosomal 배열은 대규모 예비 재구성 다음에 작은 규모의 시험 reconstitutions가 필요합니다. 작은 규모의 reconstitutions에 의해 정의 된 적절한 조건은 예비 재구성을 안내하는 데 사용됩니다.
참고 : 플라스미드 DNA의 감소 비용으로 정화하지만, 증가 EFF를 위해ORT, 하나는 E.부터 플라스미드 DNA를 분리하기 위해, 페놀 / 클로로포름 DNA 정제하여 알칼리 용해를 사용 대장균 (23, 24). 플라스미드 DNA의 주형 DNA를 분리하기위한 전략 템플릿 DNA의 크기의 변화에 따라 달라질 수 있습니다. 삼성 전자의 경우는 제한 효소 템플릿 및 플라스미드 DNA 사이의 크기의 차이를 최대화하는 방식으로 소화를 설정하는 것이 중요합니다.
10 MM 트리스 산도 7.8, 1 ㎜ EDTA : 모든 버퍼의 구성 요소. 버퍼 1 ~ 6 시간 동안 (1 M의 NaCl, 1 mM의 DTT 추가). 버퍼 2 하룻밤 (825 M의 NaCl, 1 mM의 DTT 추가). 버퍼 3 ~ 6 시간 동안 (2.5 밀리미터의 NaCl, 1 mM의 DTT 추가). 버퍼 4 하룻밤 (2.5 mM의 염화나트륨, 0.1 ㎜ PMSF 추가).
주 : 자원을 보존하기 위해, 소규모 샘플 하류 스크리닝 분석법을 위해 충분하기 위해 필요한 최소 체적을 가져야한다. E가하기 위해서는계속하지 0.3 ㎎ / ㎖ DNA에 여기에 나열된 침강 속도와 AFM 실험, 50 ㎕의 샘플에 대한 샘플이 적합합니다. 큰 규모의 크기는, 분취 샘플들은 의도 된 사용에 의존한다. 대규모 샘플은 작은 규모의 샘플과 동일한 방식으로 제조한다.
4. 재구성 된 뉴 클레오 배열의 침강 속도 분석
이유 : 용액에서 분자의 크기와 모양에 베크 XL-A / I 분석 초원 심 분리기 수익률 정보에 침강 속도 실험. 저염 조건에서 수행 침강 속도 실험을 재구성 배열이 뉴 클레오으로 포화되는 범위를 결정하는 데 사용됩니다.
참고 : 싱글 스캔이 측정 영역은 단지 샘플 메 니스 커스 (도 2A) 전에 시작하여 측정 줄어드는 것을 허용한다. AUC를 실행하는 동안 생성 된 검사의 대부분은 메 니스 커스 (meniscus)뿐만 아니라 안정적인 고원 (그림 2B) 지난 경계 분수가 있어야합니다. AUC 세포에 더러운 렌즈가 큰 스파이크 스캔을 생성 할 수있는 데이터의 분석에 영향을 미칠 수있다. 기능 UltraScan 소프트웨어는 분석 초 원심 데이터 (26)의 분석에 관한 정보를위한 좋은 자원이다 설명서가 포함되어 있습니다.
5. 침강 속도 데이터를 편집 및 분석
이유 : 원시 침강 속도 데이터는 확산 보정 침강 계수 분포를 산출 프로그램에 의해 분석한다. 차례로이 정보는 관련 포화 레벨을 포함하는 재구성 된 샘플의 일부를 나타내고, 예를 들면 12 메르 DNA 템플릿을 사용하는 경우는 10, 11, 12 뉴 클레오 / DNA를 가지고 재구성 된 배열의 분획을 결정할 수있을 것이다.
6. 원자 힘 현미경을 사용하여 뉴 클레오 배열을 시각화 (AFM)
이유 : AFM은 수 nucleosoma의 포화 수준의 시각화L 배열. 이 기술은 품질 관리 분석으로 AUC 및 제한 효소 소화에 의한 침강 속도를 보완한다.
프로토콜을 설명하기 위해 우리는 12 직렬의 601 위치 시퀀스 (601 207 × 12)의 207 bp의 반복으로 이루어진 재조합 Xenopus의 핵심 히스톤과 DNA에서 뉴 클레오 배열을 재구성. 우리는 먼저 동결 건조의 핵심 히스톤에서 네이티브 octamers을 조립 한 후 S200 열 (그림 1A)를 사용하여 FPLC에 의해 octamers을 정제. 큰 단지는 S200 열에서 이전 용출. 히스톤은 일반적으로 다음 순서로 용출 :...
모델 뉴 클레오 어레이는 염색질 구조와 기능의 시험 관내 연구에 매우 유용한 도구이다. 예를 들어, 널리 용액 30-34에서 염색질 섬유 축합 메카니즘을 연구하는 데 사용하고, 그것이 가능 tetranucleosome (35)의 x-선 구조를 구하는되었습니다. 최근에 그들은 특정 핵심 히스톤 변형, 돌연변이 전사 후 수정 14-16,36의 구조적 효과를 해독에 유용 입증했다. 여기에서 우리는 ...
저자는 이익의 충돌이 없습니다.
이 작품은 NIH 보조금 GM45916 및 GM66834 JCH 및이 작품을 AK하는 국제 레트 증후군 재단의 화목에 의해 지원되었다는 NIH가 GM088409와 하워드 휴즈 의학 연구소에게 KL 공헌을 부여에 의해 지원되었다
Name | Company | Catalog Number | Comments |
(3-Aminopropyl)triethoxysilane | Sigma-Aldrich | A3648-100ML | |
6-8 kDa MWCO Dialysis Tubing | Fisher | 21-152-5 | |
HiLoad Superdex 200 16/60 Column | GE | 17-1069-01 | |
Vivaspin 50 kDa MWCO Centrifugal Concentrator | Sartorius | VS2031 | |
12-14 kDa MWCO Dialysis Tubing | Fisher | 08-667A | |
Illustra Sephacryl S-1000 Superfine | GE | 17-0476-01 | |
XL-A/I Analytical Ultracentrifuge | Beckman-Coulter |
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