Name: detection of post-replicative gaps accumulation and repair in human cells using the dna fiber assay
Uploaded: 2022-02-03T14:15:00
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O trabalho na C.F.M.M. laboratório é apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP, São Paulo, Brasil, Bolsas nº 2019/19435-3, #2013/08028-1 e 2017/05680-0) sob a Pesquisa internacional de Colaboração da FAPESP e da Organização Holandesa de Pesquisa Científica (NWO); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, Brasília, DF, Brasil, Bolsas nº 308868/2018-8) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal do Ensino Superior (CAPES, Brasília, DF, Brasil, Código financeiro 001).

Como o estudo utiliza células humanas, o trabalho foi aprovado pelo Comitê de Ética do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB-USP, número de aprovação nº 48347515.3.00005467) para a pesquisa com amostras humanas.
NOTA: Os protocolos aqui descritos foram utilizados em publicações anteriores com pequenas modificações 14,16,28. Aqui o foco é o uso da luz ultravi...

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	<li>Rupp, W. D., Howard-Flanders, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discontinuities+in+the+DNA+synthesized+in+an+excision-defective+strain+of+Escherichia+coli+following+ultraviolet+irradiation.">Discontinuities in the DNA synthesized in an excision-defective strain of Escherichia coli following ultraviolet irradiation.</a> Journal of Molecular Biology. 31 (2), 291-304 (1968).</li><li>Meneghini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gaps+in+DNA+synthesized+by+ultraviolet+light-irradiated+WI38+human+cells.">Gaps in DNA synthesized by ultraviolet light-irradiated WI38 human cells.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 425 (4), 419-427 (1976).</li><li>Meneghini, R., Cordeiro-Stone, M., Schumacher, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+and+frequency+of+gaps+in+newly+synthesized+DNA+of+xeroderma+pigmentosum+human+cells+irradiated+with+ultraviolet+light.">Size and frequency of gaps in newly synthesized DNA of xeroderma pigmentosum human cells irradiated with ultraviolet light.</a> Biophysical Journal. 33 (1), 81-92 (1981).</li><li>Lopes, M., Foiani, M., Sogo, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+mechanisms+control+chromosome+integrity+after+replication+fork+uncoupling+and+restart+at+irreparable+UV+lesions.">Multiple mechanisms control chromosome integrity after replication fork uncoupling and restart at irreparable UV lesions.</a> Molecular Cell. 21 (1), 15-27 (2006).</li><li>Heller, R. C., Marians, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+fork+reactivation+downstream+of+a+blocked+nascent+leading+strand.">Replication fork reactivation downstream of a blocked nascent leading strand.</a> Nature. 439 (7076), 557-562 (2006).</li><li>Bianchi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PrimPol+bypasses+UV+photoproducts+during+eukaryotic+chromosomal+DNA+replication.">PrimPol bypasses UV photoproducts during eukaryotic chromosomal DNA replication.</a> Molecular Cell. 52 (4), 566-573 (2013).</li><li>Garc&#237;a-G&#243;mez, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PrimPol,+an+archaic+primase/polymerase+operating+in+human+cells.">PrimPol, an archaic primase/polymerase operating in human cells.</a> Molecular Cell. 52 (4), 541-553 (2013).</li><li>Mour&#243;n, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repriming+of+DNA+synthesis+at+stalled+replication+forks+by+human+PrimPol.">Repriming of DNA synthesis at stalled replication forks by human PrimPol.</a> Nature Structural &amp; Molecular Biology. 20 (12), 1383-1389 (2013).</li><li>Wan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=hPrimpol1/CCDC111+is+a+human+DNA+primase-polymerase+required+for+the+maintenance+of+genome+integrity.">hPrimpol1/CCDC111 is a human DNA primase-polymerase required for the maintenance of genome integrity.</a> EMBO Reports. 14 (12), 1104-1112 (2013).</li><li>Keen, B. 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G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redundancy+of+mammalian+Y+family+DNA+polymerases+in+cellular+responses+to+genomic+DNA+lesions+induced+by+ultraviolet+light.">Redundancy of mammalian Y family DNA polymerases in cellular responses to genomic DNA lesions induced by ultraviolet light.</a> Nucleic Acids Research. 42 (17), 11071 (2014).</li><li>Quinet, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gap-filling+and+bypass+at+the+replication+fork+are+both+active+mechanisms+for+tolerance+of+low-dose+ultraviolet-induced+DNA+damage+in+the+human+genome.">Gap-filling and bypass at the replication fork are both active mechanisms for tolerance of low-dose ultraviolet-induced DNA damage in the human genome.</a> DNA Repair. 14 (1), 27-38 (2014).</li><li>Callegari, A. J., Clark, E., Pneuman, A., Kelly, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postreplication+gaps+at+UV+lesions+are+signals+for+checkpoint+activation.">Postreplication gaps at UV lesions are signals for checkpoint activation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (18), 8219-8224 (2010).</li><li>Vogt, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+and+further+properties+of+single-strand-specific+nuclease+from+Aspergillus+oryzae.">Purification and further properties of single-strand-specific nuclease from Aspergillus oryzae.</a> European Journal of Biochemistry. 33 (1), 192-200 (1973).</li><li>Cordeiro-Stone, M., Schumacher, R. 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A., Pombo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replicon+clusters+are+stable+units+of+chromosome+structure:+evidence+that+nuclear+organization+contributes+to+the+efficient+activation+and+propagation+of+S+phase+in+human+cells.">Replicon clusters are stable units of chromosome structure: evidence that nuclear organization contributes to the efficient activation and propagation of S phase in human cells.</a> The Journal of Cell Biology. 140 (6), 1285-1295 (1998).</li><li>Schwab, R. A., Niedzwiedz, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+DNA+replication+in+the+vertebrate+model+system+DT40+using+the+DNA+fiber+technique.">Visualization of DNA replication in the vertebrate model system DT40 using the DNA fiber technique.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. 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S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=USP1+Is+required+for+replication+fork+protection+in+BRCA1-deficient+tumors.">USP1 Is required for replication fork protection in BRCA1-deficient tumors.</a> Molecular Cell. 72 (6), 925-941 (2018).</li><li>Peng, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opposing+roles+of+FANCJ+and+HLTF+protect+forks+and+restrain+replication+during+stress.">Opposing roles of FANCJ and HLTF protect forks and restrain replication during stress.</a> Cell Reports. 24 (12), 3251-3261 (2018).</li><li>Huang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+DNA+translocase+FANCM/MHF+promotes+replication+traverse+of+DNA+interstrand+crosslinks.">The DNA translocase FANCM/MHF promotes replication traverse of DNA interstrand crosslinks.</a> Molecular Cell. 52 (3), 434-446 (2013).</li><li>Ding, W., Bishop, M. E., Lyn-Cook, L. E., Davis, K. J., Manjanatha, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+alkaline+comet+assay+and+enzyme-modified+alkaline+comet+assay+for+measuring+DNA+strand+breaks+and+oxidative+DNA+damage+in+rat+liver.">In vivo alkaline comet assay and enzyme-modified alkaline comet assay for measuring DNA strand breaks and oxidative DNA damage in rat liver.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (111), e53833 (2016).</li><li>Lu, Y., Liu, Y., Yang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+in+vitro+DNA+damage+using+comet+assay.">Evaluating in vitro DNA damage using comet assay.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56450 (2017).</li></ol>

Etapas críticas do protocolo padrão de ensaio de fibra de DNA foram discutidas em uma publicação anterior32. Aqui, descrevemos versões modificadas do ensaio padrão de fibra de DNA para investigar a presença de lacunas ssDNA pós-replicativas, bem como seu reparo por preenchimento de lacunas, inicialmente descrito em14. No contexto da presença de lacuna ssDNA pós-replicativa, o uso da nuclease S1 no protocolo S1 Fiber provavelmente seria adequado após a exposição...

Trabalhos seminais têm proporcionado evidências do acúmulo de lacunas pós-replicativas de single-stranded (ssDNA) após o tratamento com agentes prejudiciais ao DNA em bactérias1 e células humanas 2,3. Durante a replicação de modelos de DNA danificados, o maquinário de síntese de DNA pode contornar as lesões empregando polimerases específicas de DNA de translesão ou através de mecanismos de comutação de modelos. Alternativamente, o replisome também pode simplesmente pular a lesão deixando uma lacuna ssDNA para trás, para ser reparado mais tarde. Mais recentemente, um estudo mostrou claramente que o tratamento com agentes genotóxicos leva a lacunas de SSDNA em eucariotes utilizando microscopia eletrônica para visualizar a estrutura específica dos intermediários de replicação4. A formação dessas regiões de lacunas pós-replicativas foi inicialmente proposta como um simples resultado do modo semicontínuo de replicação de DNA2. Neste caso, uma lesão na cadeia defasada pode bloquear o alongamento de um fragmento de Okazaki, mas a progressão do garfo é naturalmente resgatada pelo seguinte fragmento de Okazaki, deixando para trás uma lacuna de SSDNA. No entanto, outros estudos demonstraram que a formação de lacunas na cadeia líder também é possível, como mostrado pela primeira vez na bactéria5. Nos eucariotes, primpol, uma polimerase de DNA única com atividade primase, mostrou-se capaz de reiniciar a síntese de DNA a jusante uma lesão de bloqueio de replicação através de sua atividadede replicação 6,7,8,9,10,11. Assim, a atividade primase primpol pode explicar a formação de lacunas de SSDNA pós-replicativa na cadeia líder após o tratamento com um agente prejudicial ao DNA em células humanas12. No entanto, a detecção dessas lacunas, bem como o reparo de lacunas, até recentemente, exigiu abordagens indiretas ou demoradas, como microscopia eletrônica4 ou ensaios baseados em plasmídeos13. O uso da nuclease S1 específica do SSDNA para detectar lacunas em células humanas foi pioneiro por estudos iniciais há mais de quarenta anos, utilizando técnicas de gradientede sacarose 2,3. Mais recentemente, nosso grupo aplicou o uso deste nuclease para detectar ssDNA na replicação de DNA (lacunas pós-replicativas) usando outros métodos como fibra de DNA e ensaios de cometa14. Essas novas abordagens abriram caminho para a atual onda de estudos sobre lacunas pós-replicativas. Aqui, descrevemos uma estratégia de uso da nuclease S1 para detectar lacunas de SSNA pós-replicativas por ensaio de fibra de DNA e explicar como um esquema diferenciado de rotulagem no protocolo de fibra de DNA pode permitir o estudo do reparo dessas lacunas.
O ensaio de fibra de DNA é uma técnica poderosa que tem sido usada por um número crescente de laboratórios e forneceu insights valiosos sobre a dinâmica do garfo de replicação e mecanismos de resposta ao estresse de replicação. Resumidamente, esta técnica é baseada na incorporação sequencial de análogos nucleotídeos (como CLdU -5-chloro-2'-desoxyuridine-, e IdU -5-iodo-2'-deoxyuridina) no DNA replicante. Após a colheita, as células são lístidas, e moléculas de DNA se espalham em um slide de vidro revestido positivamente. A UI e a IdU são então detectadas por anticorpos específicos, que podem ser visualizados em um microscópio fluorescente como fibras bicolorizadas. Finalmente, os comprimentos dos tratos de IdU e CLdU são medidos para identificar quaisquer alterações da dinâmica de replicação de DNA como consequência da indução de danos de DNA. Essa técnica pode ser utilizada para investigar diferentes fenômenos, como empatou o garfo, desaceleração do garfo, degradação nascente do DNA e variações na frequência de origem disparando15,16.
Uma limitação do ensaio de fibra de DNA é a resolução de algumas quilobases. Como as lacunas de SSNA pós-replicação podem estar na faixa de centenas de bases, é impossível visualizar essas lacunas diretamente pelo protocolo padrão de fibra de DNA. A presença de lacunas de SSDNA na replicação do DNA em células humanas tratadas com agentes genotoxicos já foi indiretamente implicada antes. Por exemplo, a observação do SSDNA como avaliado pelo recrutamento da proteína de ligação ssDNA, proteína de replicação A (RPA), em células fora da fase S, ou a formação de ssDNA como detectado pelo desenrolar do DNA alcalino combinado com a ausência de bifurcação prolongada por fibra de DNA, conforme 12,17,18,19,20,21 foi atribuído ao acúmulo de lacunas de SSDNA. Além disso, as lacunas de SDNA pós-replicação induzem um ponto de verificação de fase G2/M dependente de ATR e células de prisão tratadas com venenos de replicação 18,19,20,21,22.
O nuclease S1 degrada ácidos nucleicos de fio único liberando mono-ligonucleotídeos de 5'-phosforryl ou oligonucleotídeos e tem uma afinidade 5 vezes maior com o SSDNA em comparação com o RNA. Ácidos nucleicos de dupla tração (DNA:DNA, DNA:RNA ou RNA:RNA) são resistentes à nuclease S1, exceto quando usados em concentrações extremamente altas. A nuclease S1 também corta DNA de dupla renda na região de um único fio causada por um corte, lacuna, incompatibilidade ou loop. A nuclease S1 é, portanto, uma endonuclease específica do SSDNA capaz de cortar lacunas de SSDNA, gerando, em última análise, quebras duplasencalhadas 23,24. Assim, adicionar etapas para a digestão de nuclease S1 ao protocolo de fibra de DNA indiretamente permite a detecção de lacunas ssDNA pós-replicativas. Na presença de lacunas, o tratamento de núcleos expostos com a nuclease S1 antes da disseminação do DNA gerará tratos mais curtos como consequência do decote S1 do SSDNA inerentemente presente nas lacunas14. Assim, o encurtamento do trato é a leitura para lacunas ssDNA usando esta abordagem. Em comparação com o protocolo padrão de fibra de DNA, a fibra de DNA com a nuclease S1 requer apenas dois passos extras: exposição de núcleos (permeabilização celular) e tratamento com a nuclease S1. É importante notar que os controles adequados são obrigatórios, como amostras tratadas com o agente genotóxico, mas sem a nuclease S1 e amostras tratadas com a nuclease S1 sem o agente genotóxico. O próprio protocolo, incluindo a incorporação de análogos, tratamento S1 e disseminação, pode ser realizado em um dia e não requer material excepcional. Requer apenas os análogos de timmidina, a nuclease S1 purificada, os anticorpos primários e secundários apropriados, e um microscópio fluorescente. No geral, a fibra de DNA que emprega o nuclease S1 detecta lacunas ssDNA em garfos de replicação em andamento usando uma abordagem relativamente simples.
As lacunas de DNA pós-replicação formadas como consequência de mecanismos de resposta ao estresse de replicação podem ser reparadas (ou preenchidas) por diferentes mecanismos, incluindo síntese de DNA de translesão ou comutação de modelo, em um processo chamado de preenchimento de lacunas ou reparo pós-replicação (PRR)25. Esses processos ocorrem por trás do avanço dos garfos, envolvendo a síntese de DNA independente da replicação 14,26,27. Com base nesses achados, um esquema de rotulagem distinto do ensaio padrão de fibra de DNA pode ser realizado para visualizar eventos de preenchimento de lacunas na fase G2 diretamente 14,16,26,28. Especificamente, um analógico de timmidina pode ser usado para rotular o garfo de replicação no momento do tratamento genotoxico e a formação de lacunas ssDNA pós-replicação, enquanto outro analógico de timmidina pode ser usado para rotular eventos de preenchimento de lacunas. Neste protocolo, as células são rotuladas com um primeiro analógico de timmidina (UI, por exemplo) imediatamente após ou concomitantemente com tratamento genotóxico por 1h, de modo que o DNA nascente seja rotulado no momento da formação de lacunas. O nocodazol é adicionado após o tratamento para qualquer lugar entre 12-24 h para prender células em G2/M, impedindo a fase S seguinte. Para as últimas 4 horas de tratamento nocodazol, um segundo analógico de timmidina (CLdU, por exemplo) é adicionado à mídia a ser incorporada durante o preenchimento de lacunas. É importante ressaltar que este ensaio só pode ser usado para detectar eventos de preenchimento de lacunas no G2 porque o sinal de preenchimento de lacunas da UIC não pode ser distinguido de um sinal devido à incorporação do CLdU na replicação do DNA na fase S. Portanto, para minimizar o sinal de fundo, o tempo de incorporação da CLDU após indução de danos deve coincidir com quando a maioria da população celular está entrando na faseG2 14. Portanto, esse tempo vai variar dependendo da linha celular e das condições de tratamento. A otimização da progressão do ciclo celular antes de empregar este ensaio é aconselhável. A co-coloração desses análogos de timmidina permite a visualização de tratos de preenchimento de lacunas (manchas de PRR) em cima de DNA nascente (tratos de IdU) sintetizados durante o tratamento genotóxico quando foram geradas lacunas de SSDNA.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetic acid, Glacial</td>
			<td>Synth</td>
			<td>64-19-7</td>
			<td>Alternatively, BSA - Biosera - REF PM-T1725/100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium hydroxide</td>
			<td>Synth</td>
			<td>1336-21-6</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody anti-mouse IgG1 Alexa Fluor 594</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A11005</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody anti-rat Alexa Fluor 488</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A21470</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody Mouse anti-BrdU</td>
			<td>Becton Disckson</td>
			<td>347580</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody Rat anti-BrdU</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>&#160;Ab6326</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biological security hood</td>
			<td>Pachane</td>
			<td>PA 410</td>
			<td>Use hood present in the laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA (Bovine Serum Albumin)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A3294</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell scraper</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>179693</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CldU</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>C6891</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cloridric acid</td>
			<td>Synth</td>
			<td>7647-01-0</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal Zeiss LSM Series (7, 8 or 9)</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>-</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover glass (or coverslips)</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>152460</td>
			<td>Alternatively, Olen - Kasvi Cover Glass (24 x 60 mm) - K5-2460</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM - High Glucose</td>
			<td>LGC/Gibco</td>
			<td>BR30211-05/12100046</td>
			<td>Use culture media specific for the cell line used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E5314</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epifluorescence Microscope Axiovert 200</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>-</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS (Fetal Bovine Serum)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12657-029</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forma Series II Water Jacketed CO2 Incubator</td>
			<td>Thermo Scientific 3110</td>
			<td>13-998-074</td>
			<td>Use cell incubator present in the laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass slide jar</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5516</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>56-81-5</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Idu</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>I7125</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Chloride</td>
			<td>Synth</td>
			<td>7791-18-6</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>67-56-1</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides</td>
			<td>Denville</td>
			<td>M1021</td>
			<td>Alternatively, Olen - Kasvi Microscope Slides - K5-7105 OR Precision Glass Line - 7105-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MOPS (&#193;cido 3-morfolinopropano 1-sulf&#244;nico)</td>
			<td>Synth</td>
			<td>1132-61-2</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nocodazole</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>31430-18-9</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS (Phosphate Buffer Saline)</td>
			<td>Life Thechnologies</td>
			<td>3002</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140122</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProLong Gold AntiFade Mountant</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P36930</td>
			<td>Any antifade moutant solution for immunofluorescence could be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S1 nuclease purified from Aspergillus oryzae</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>18001-016</td>
			<td>Pre-dilute the S1 nuclease (1/100 - 1/200) in S1 nuclease dilution buffer provided by the manufacturer, aliquote and store at -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>161-0302</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Acetate Trihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>6131-90-4</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>Synth</td>
			<td>&#160;7647-14-5</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>57-50-1</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris Base</td>
			<td>West Lab Research</td>
			<td>BP152-1</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Synth</td>
			<td>9002-93-1</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25200072</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween 20</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P1379</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UVC Lamp</td>
			<td>Non Specific</td>
			<td>-</td>
			<td>Essential: emission lenght of 254 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VLX-3W UV Radiometer</td>
			<td>Vilber Loumart</td>
			<td>-</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc Acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>557-34-6</td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

detection of post-replicative gaps accumulation and repair in human cells using the dna fiber assay

O ensaio de fibra de DNA é um método simples e robusto para a análise da dinâmica do garfo de replicação, baseado na imunodeetecção de análogos nucleotídeos que são incorporados durante a síntese de DNA em células humanas. No entanto, essa técnica tem uma resolução limitada de alguns milhares de quilobases. Consequentemente, lacunas de DNA de uma única cadeia pós-replicação (ssDNA) tão pequenas quanto algumas centenas de bases não são detectáveis pelo ensaio padrão. Aqui, descrevemos uma versão modificada do ensaio de fibra de DNA que utiliza o nuclease S1, uma enzima que especificamente corta ssDNA. Na presença de lacunas ssDNA pós-replicativas, a nuclease S1 atingirá e diminuirá as lacunas, gerando setores mais curtos que podem ser usados como leitura para lacunas ssDNA em garfos em andamento. Essas lacunas de DNA pós-replicação são formadas quando o DNA danificado é replicado descontínua. Eles podem ser reparados através de mecanismos desacoplados da replicação do genoma, em um processo conhecido como preenchimento de lacunas ou reparo pós-replicativo. Como os mecanismos de preenchimento de lacunas envolvem a síntese de DNA independente da fase S, alterações no esquema de rotulagem de fibras de DNA também podem ser empregadas para monitorar eventos de preenchimento de lacunas. Ao todo, essas modificações do ensaio de fibra de DNA são estratégias poderosas para entender como as lacunas pós-replicativas são formadas e preenchidas no genoma das células humanas.

No ensaio de fibra s1, se o tratamento com um agente genotóxico levar a lacunas de SDNA pós-replicação, os comprimentos gerais das fibras de DNA dos núcleos tratados com S1 serão menores após o tratamento com danos de DNA em comparação com amostras não tratadas, bem como para amostras que foram tratadas com o agente genotóxico, mas não foram submetidas ao decote S1 (Figura 1).
Alternativamente, se o tratamento com a nuclease S1 não afetar significativ...

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Detection of Post-Replicative Gaps Accumulation and Repair in Human Cells Using the DNA Fiber Assay

Aqui descrevemos duas modificações do ensaio de fibra de DNA para investigar lacunas de DNA de uma única vez na replicação do DNA após indução da lesão. O ensaio de fibra S1 permite a detecção de lacunas pós-replicativas usando a endonuclease S1 específica do SSDNA, enquanto o ensaio de preenchimento de lacunas permite visualização e quantificação do reparo de lacunas.

Detecção de acumulação e reparo de lacunas pós-replicativas em células humanas usando o ensaio de fibra de DNA

The DNA fiber assay is a simple and robust method for the analysis of replication fork dynamics, based on the immunodetection of nucleotide analogs that ...

Nosso protocolo abre novas possibilidades para investigar como a replicação ocorre no DNA danificado. As técnicas podem detectar a formação e reparação de lacunas de DNA de um único fio, em frente à lesão de DNA. A nuclease S1 corta o DNA de uma única fenda e permite a detecção de lacunas pós-replicativas.Essa abordagem foi usada pela primeira vez pelo Dr.Meneghini e pelo Dr.Cordiero-Stone na década de 1970 no Brasil, e recentemente adaptada por nós ao ensaio de fibra de DNA. O uso da técnica descrita aqui para estudar a formação e reparação de lacunas pós-replicativas pode fornecer insights sobre o mecanismo de reparação de DNA e resposta ao estresse de replicação que mantêm a integridade do genoma. Para ambos os protocolos descritos aqui, a fibra S1 e os ensaios de preenchimento de lacunas, é crucial incluir todos os controles para garantir uma interpretação precisa dos dados.O procedimento será demonstrado por Davi J.Martins, doutorando do nosso laboratório, e dr. Annabel Quinet, colaborador que desenvolveu essas técnicas anteriormente ao trabalhar em nosso grupo. Para começar, aspire os meios de comunicação cultural e adicione imediatamente a mídia cultural com 20 micromolar de mídia IDU às células. Incubar as células a 37 graus Celsius e 5% de dióxido de carbono por precisamente 20 minutos.Em seguida, lave rapidamente as células com PBS pré-aquecido duas vezes e irradie-as com 20 joules por metro quadrado UV-C. Use células não tratadas como controles. Adicione imediatamente a mídia com 200 micromolars cldU às células e incuba-as a 37 graus Celsius e 5% de dióxido de carbono por precisamente 60 minutos.Depois disso, lave as células com PBS pré-aquecido duas vezes e permeabiliza-as com o buffer CSK 100 por dois a 10 minutos de acordo com a linha celular à temperatura ambiente. Após a permeabilização do CSK, os núcleos com quase nenhum citoplasma podem ser vistos em comparação com aqueles anteriores à permeabilização. Despeje cuidadosamente o PBS pelo lado de cada poço para lavar os núcleos com PBS.Em seguida, lave os núcleos com tampão S1. Incubar os núcleos no tampão S1 com 20 unidades por mililitro S1 nuclease, e sem a nuclease S1, por 30 minutos a 37 graus Celsius. Em seguida, aspire o buffer S1 e adicione 0,1%BSA no PBS.Raspe os núcleos e transfira-os para um tubo de 1,5 mililitro aproximadamente anotado. Mantenha os tubos no gelo o tempo todo. Centrifugar os núcleos em torno de 4.600 vezes G por cinco minutos a quatro graus Celsius.Resuspende as pelotas em PBS a uma concentração de aproximadamente 1.500 células por microliter. Coloque os tubos no gelo e proceda imediatamente à preparação da fibra de DNA, espalhando o protocolo. Anote os slides do microscópio com um lápis de carbono e coloque-os em uma bandeja.Toque na parte inferior do tubo para garantir a homogeneização e adicione dois microliters de células na parte superior do slide correspondente. Adicione seis microliters do tampão de lise e lise as células por tubulação para cima e para baixo cerca de cinco vezes. Use a ponta da pipeta para puxar a gota ligeiramente em direção ao fundo do slide e incubar por cinco minutos à temperatura ambiente para lise os núcleos.Incline o slide em torno de 20 a 40 graus e deixe que a gota se espalhe para o fundo do slide a uma velocidade constante de baixa velocidade. Deixe o slide secar à temperatura ambiente no escuro por 10 a 15 minutos. Em seguida, mergulhe-os em um frasco contendo a solução de fixação recém-preparada e incubar por cinco minutos à temperatura ambiente para fixar DNA nas lâminas.Lave os slides com PBS duas vezes por cinco minutos e desnatura o DNA com ácido cloridrico recém-preparado por 40 a 60 minutos em temperatura ambiente. Lave os slides com PBS três vezes por cinco minutos e bloqueie com 5%BSA previamente aquecido por 30 a 60 minutos a 37 graus Celsius. Toque suavemente no papel para remover o excesso de líquido dos slides.Adicione 30 microliters de anticorpos primários aos slides e coloque um deslizamento de tampa em cima. Incubar por 1 a 1,5 horas em temperatura ambiente em uma câmara escura e úmida. Coloque os slides em um frasco com PBS por um a dois minutos e, em seguida, remova cuidadosamente os deslizamentos de cobertura.Lave com PBST em um frasco três vezes por cinco minutos e coloque os slides em PBS. Remova o excesso de líquido tocando suavemente em um papel e adicione 30 microliters dos anticorpos secundários aos slides em sentido de gota. Coloque um deslizamento de cobertura em cima.Incubar por 45 a 60 minutos em temperatura ambiente em uma câmara escura e úmida. Repita as etapas para lavar os slides e remova o excesso de PBS mais uma vez e adicione 20 microliters do reagente de montagem dropwise aos slides. Coloque um deslizamento de tampa em cima e evite bolhas.Coloque uma gota de óleo de imersão perto do topo do escorregador onde as células foram lísedas. Use o canal verde e pesquise os pontos verdes no fundo para encontrar o foco. Abra o software Leica Application Suite, clique em Adquirir e selecione o canal verde.Ajuste as configurações do canal verde antes da análise. Em seguida, mude para o canal vermelho e ajuste as configurações. Encontre a principal concentração de fibras e mova-se para as bordas para encontrar as fibras individuais bem espalhadas, não sobrepostas.Use apenas um canal para selecionar as regiões para as imagens e evitar possíveis viés. Clique no ícone Adquirir sobreposição e ajuste o software para a ampliação correta do microscópio. Tire cerca de 15 a 20 fotos por slide ao lado de todo o slide no canal verde e, em seguida, no canal vermelho.Os dois canais estão agora fundidos e a sobreposição criada é movida para uma pasta única. É possível ver as fibras com cores vermelha e verde. Abra o software ImageJ, clique no quinto ícone, selecione a segunda opção e selecione a ferramenta Linha Segmentada.Clique à esquerda para desenhar o caminho exato do trato vermelho ou verde e clique à direita para parar o desenho. Pressione o botão M no teclado para medir o comprimento. Para a fibra S1, acompanhe as medidas dos tratos vermelho e verde para cada fibra e meça os comprimentos do trato vermelho e verde de pelo menos 150 fibras de diferentes imagens.Uma fibra S1 é mostrada nessas imagens representativas. O trato de DNA nascente de controle sem as lacunas e impermeável ao decote pela nuclease S1 é mostrado aqui. O trato de DNA positivo para lacunas cortadas pela nuclease S1 resultou em um comprimento mais curto do trato cldu.Um esquema de rotulagem diferencial amplamente descrito no manuscrito do texto pode ser realizado para rotular eventos de preenchimento de lacunas. Neste ensaio, chamado de ensaio de preenchimento de lacunas, faixas de IDU mais longas com pelo menos um patch de CLdU ou menos patches cldU correspondem a baixa densidade de preenchimento de lacunas. Os setores IDU mais curtos, com pelo menos um patch de CLDU, e os tratos de IDU mais longos com mais patches de CLDU, correspondem a alta densidade de preenchimento de lacunas.A etapa de permeabilização deste protocolo é crucial para que a nuclease S1 atue nas lacunas formadas durante a replicação do DNA danificado. A nuclease S1 também pode ser usada no protocolo de ensaio de cometa para detectar as lacunas formadas durante a replicação do DNA danificado que persiste após o tratamento. O ensaio de fibras S1 abriu caminho para o novo paradigma de que lacunas pós-replicativas podem causar vulnerabilidade ao câncer, particularmente em cânceres de mama e ovário que carregam mutações nos genes BRCA1 e 2.

Research

JoVE Journal

Genetics

Detection of Copy Number Alterations Using Single Cell Sequencing

Detecção de Copy Number Alterações Usando Sequencing única célula

Detection of genomic changes at single cell resolution is important for characterizing genetic heterogeneity and evolution in normal tissues, cancers, and ...

Genética

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Investigações por microscopia de força atômica para o reconhecimento de lesões de DNA no reparo por excisão de nucleotídeos

AFM imaging is a powerful technique for the study of protein-DNA interactions. This single molecule method allows the simultaneous resolution of different ...

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Um ensaio simples, rápido e quantitativo para medida de reparação de ADN-proteína ligações cruzadas em plasmídeos transfectadas em células de mamíferos

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Ensaio de imunoprecipitação cromatina utilizando nucleases Microcócicas em células de mamíferos

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Uso de tecido congelado no ensaio do cometa para avaliação de danos no DNA

The comet assay is gaining popularity as a means to assess DNA damage in cultured cells and tissues, particularly following exposure to chemicals or other ...