Geração e Purificação de INO80 cromatina remodelação Complexos Humanos e subcomplexos
Summary
Este protocolo descreve um procedimento para gerar e purificação de tipo selvagem e as versões mutantes do complexo remodelação INO80 cromatina humana. Marcada com epitopo versões de subunidades INO80 são estavelmente expressos em células HEK293, e complexos completos e complexos que faltam conjuntos específicos de subunidades são purificados por cromatografia de imunoafinidade.
Abstract
INO80 complexos de remodelação da cromatina regular a dinâmica nucleossomos e acessibilidade DNA, catalisando ATP-dependente remodelação nucleosome. Complexos INO80 humanos consistem de 14 subunidades de proteína incluindo INO80, um SnF2-como ATPase, que serve tanto como a subunidade catalítica e a armação para a montagem dos complexos. Funções das outras subunidades e os mecanismos pelos quais eles contribuem para a remodelação da cromatina actividade do complexo INO80 permanecem pouco compreendidos, em parte devido à dificuldade de gerar subconjuntos INO80 em células humanas ou de sistemas de expressão heterólogos. Este protocolo JOVE descreve um processo que permite a purificação de subcomplexos INO80 remodelação da cromatina humanos que carecem de uma subunidade ou um subconjunto de subunidades. FLAG no terminal-N marcada com epitopo INO80 cDNA são estavelmente introduzido no rim embrionário humano (HEK) 293 linhas de células que utilizam recombinação mediada por Flp. No caso em que um subconjunto de subunidades do complexo INO80 é abe excluídos, uma vez expressa proteínas INO80 mutantes que não possuem a plataforma necessária para a montagem dessas subunidades. No caso de um indivíduo é a subunidade a ser esvaziada, uma transfects siRNAs voltadas para esta subunidade em uma linha de células HEK 293 que expressam estavelmente FLAG etiquetado INO80 ATPase. Extratos nucleares são preparados, e imunoprecipitação FLAG é realizada para enriquecer frações de proteínas contendo derivados INO80. As composições de subcomplexos INO80 purificadas podem então ser analisados por meio de métodos tais como imunoblot, coloração com prata, e espectrometria de massa. Os INO80 e INO80 subcomplexos gerados de acordo com este protocolo pode ser ainda analisada utilizando vários ensaios bioquímicos, que são descritos no protocolo JOVE acompanha. Os métodos aqui descritos podem ser adaptados para o estudo das propriedades estruturais e funcionais de qualquer mamífero de subunidades múltiplas de remodelação da cromatina e de complexos de modificadores.
Introduction
Família SnF2 complexos de remodelação da cromatina evolutivamente conservadas são reguladores chave da organização da cromatina e acessibilidade DNA 1. Estes complexos de remodelação sempre incluir uma subunidade ATPase centro SnF2 semelhante, o qual, em alguns casos, monta com várias proteínas acessórias e forma de multi-subunidades macro-molecular conjuntos. Para estudar os detalhes moleculares do processo de remodelação da cromatina dependentes de ATP, é importante compreender as contribuições de determinados subconjuntos de subunidades e / ou estruturas de domínio para as atividades dos complexos. Tais análises exigem a capacidade de gerar complexos mutantes puras que não possuem determinadas subunidades de proteínas ou estruturas de domínio.
Anteriores estudos de estrutura-função de complexos de remodelação da cromatina dependentes de ATP foram amplamente centrado no sistema modelo de levedura devido à manipulabilidade superior do genoma de uma levedura (ver, por exemplo, refs 1-4). Dada a conservação dacomposição de subunidades e funcionalidade entre os complexos de remodelação ortólogas, estudos da estrutura e função dos complexos de remodelação levedura ter fornecido informações importantes sobre os seus homólogos em eucariotos superiores. No entanto, existem espécies específicas apreciáveis diferenças entre os complexos de remodelação, decorrente de ganho ou perda de espécies específicas subunidades, ganho ou perda de domínios específicos de espécies de subunidades conservadas, ea variabilidade de sequência dentro de domínios conservados de subunidades conservadas. Estas diferenças podem, em princípio, ser conduzido pela necessidade de células eucarióticas superiores a adaptar-se a novos ambientes moleculares e celulares. Assim, a compreensão de como subunidades maiores complexos de remodelação eucarióticas contribuir para o processo de remodelação nucleosome é valioso, porque não só lança luz sobre os mecanismos básicos do processo de remodelação da cromatina ATP-dependente, mas também pode fornecer informações valiosas sobre os mecanismos pelos quais a estrutura da cromatina e expressão gênica em higos eucariontes são regulados.
Até o momento, não foram apenas limitado estudos estruturais e funcionais de várias subunidades de mamíferos complexos de remodelação da cromatina, em parte devido às dificuldades na obtenção de complexos de remodelação da cromatina bioquimicamente definidos e subcomplexos. Temos contornada parcialmente estas dificuldades com os procedimentos descritos abaixo, em que a purificação de imunoafinidade é utilizada para preparar INO80 ou INO80 subcomplexos intactas a partir de células humanas que expressam estavelmente FLAG no terminal-N marcada com epitopo do tipo selvagem ou mutantes de versões INO80 5-7 (Figura 1) . Para obter os complexos INO80 intactas de células humanas, a recombinação mediada por Flp é usado para gerar linhas de células HEK293 que expressam estavelmente transgénicos epitopo FLAG tag cDNAs que codificam as subunidades do complexo INO80 8-10. Porque o excesso de expressão de subunidades INO80 pode ser um pouco tóxica, é necessário isolar e manter linhas de células clonais sob co selectivonditions para assegurar a expressão do transgene estável durante as muitas passagens necessárias para a expansão de culturas de células em larga escala. Para obter subcomplexos INO80 menores que contenham apenas um subconjunto de subunidades, temos utilizado com sucesso duas abordagens (Figura 2A, B). No primeiro, podemos gerar linhagens de células HEK293 Flp-In expressando estavelmente versões mutantes de INO80 que não possuem domínios necessários para a interação com subunidades específicas 5. Alternativamente, knockdown siRNA mediada é utilizada para esgotar a subunidade desejada a partir de células que expressam uma subunidade INO80 marcado com FLAG apropriado (dados não publicados). Finalmente, para purificar os complexos INO80 humanos, FLAG cromatografia de agarose com base 11 é utilizada para enriquecer uma fracção contendo INO80 de extractos nucleares, reduzindo de forma eficaz a presença de proteínas contaminantes na fracção citosólica final contendo purificados INO80 ou INO80 subcomplexos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Estudos estruturais e funcionais de várias subunidades complexos mamíferos remodelação da cromatina de eucariotos superiores foram prejudicados pela dificuldade de preparar bioquimicamente quantidades úteis de tais complexos contendo subunidades mutantes ou falta certas subunidades completamente. Há um certo número de dificuldades técnicas: Em primeiro lugar, a manipulação genética em células de mamíferos tem sido tecnicamente difícil e demorado. Ao contrário das células de levedura, cujo genoma pode ser…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Trabalho no laboratório dos autores é apoiado por uma bolsa do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais (GM41628) e por um subsídio ao Instituto Stowers de Pesquisa Médica do Nelson Fundo de Investigação Médica Helen na Fundação Comunidade Maior Kansas City.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Cellgro | 10-013-CV | |
| Glutamax-I (stablized glutamine) | Life Technologies | 35050-079 | |
| Fetal Bovine Serum | SAFC | 12176C | |
| FuGENE6 transfection reagent | Promega | E2312 | |
| Hygromycin B, sterile in PBS | AG Scientific | H-1012-PBS | |
| pcDNA5/FRT vector | Life Technologies | V6010-20 | |
| Flp-In HEK293 cells | Life Technologies | R780-07 | |
| pOG44 Flp-Recombinase Expression Vector | Life Technologies | V600520 | |
| EZview Red ANTI-FLAG M2 Affinity Gel | Sigma | F2426 | |
| calf serum | SAFC | 12138C | |
| TARGETplus SMARTsiRNA pool | Dharmacon / Thermo Scientific | various | |
| 5x siRNA resuspension buffer | Dharmacon / Thermo Scientific | #B-002000-UB-100 | |
| Lipofectamine RNAiMAX | Life Technologies | 13778 | |
| Opti-MEM Reduced Serum Medium | Life Technologies | 51985-091 | |
| PBS | Cellgro | 45000 | VWR |
| TrypLE (trypsin) | Life Technologies | 12604 | |
| 1x FLAG Peptide | Sigma | F3290 | |
| Micro Bio-Spin Chromatography Column | Bio-Rad | 737-5021 | |
| Amicon Ultra Centrifugal Filter Device (50k MWCO) | Amicon | UFC805024 | Fisher Scientific |
| Zeba Desalting Columns | Thermo Scientific | 89882 | |
| Anti-FLAG M2 antibody, mouse | Sigma | F3165 | |
| Anti-FLAG M2 antibody, rabbit | Sigma | F7425 | |
| Protease Inhibitor Cocktail | Sigma | P8340 | |
| benzonase | Novagen | 70664 | |
| Equipment | Company | ||
| Wheaton Dounce Tissue Grinders | Wheaton | 06-435C | |
| JS-4.2 rotor in a J6 centrifuge | Beckman-Coulter | 339080 | |
| JA-17 rotor | Beckman-Coulter | 369691 | |
| 10 ml polycarbonate tubes | Beckman-Coulter | 355630 | |
| 70 ml polycarbonate bottles | Beckman-Coulter | 355655 | |
| Type 45 Ti rotor | Beckman-Coulter | 339160 | |
| Type 70.1 Ti rotor | Beckman-Coulter | 342184 | |
| BD Clay Adams Nutator Mixer | BD Diagnostics | 15172-203 | VWR |
| Glas-Col Tube/Vial Rotator | Glas-Col | 099A RD4512 | |
| PCR thermal cycler PTC 200 | MJ Research | PTC 200 | |
| roller bottle incubator | Bellco biotechnology | 353348 | |
| Immobilon-FL Transfer Membrane 7 x 8.4 | Millipore | IPFL07810 | |
| lubricated 1.5ml microcentrifuge tubes | Costar | 3207 |
Referencias
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