アッセイをストレッチ単一分子のDNAを用いて酵素の複製DNAの直接観察
Summary
我々は、バクテリオファージの複製システムのタンパク質によって媒介個々のDNA分子のリアルタイムレプリケーションを観察するための方法を説明します。
Abstract
我々は、バクテリオファージの複製システムのタンパク質によって媒介個々のDNA分子のリアルタイムレプリケーションを観察するための方法を説明します。線形化されたλDNAは、1つの鎖の端にビオチン、および同じ鎖のもう一方の端のジゴキシゲニンの部分を持つように変更されます。ビオチン化エンドは、官能ガラスのカバースリップと小さなビーズにdigoxigeninated末尾に添付されます。フローセルの表面上にこれらのDNA -ビーズテザーのアセンブリは、層流がビーズ上に抗力を発揮する適用することができます。その結果、DNAが近い引き伸ばされていると流量（図1）によって決定される力でカバースリップの表面に平行。 DNAの長さは、ビーズの位置を監視することにより測定されます。一本鎖および二本鎖DNAとの間の長さの違いは、フォークで複製タンパク質の活性のリアルタイム情報を取得するために利用されています。ビーズの位置を測定することで巻き戻しDNAと重合（図2）の速度とprocessivitiesの正確な測定が可能になります。
Protocol
Discussion
層流でビーズに加わる抗力は、複製タンパク質の酵素活性に影響を与えないことを保証することが重要です。例えば、0.012 ml / minの流量に対応する3 PNの力は、DNAリーディング鎖の複製には影響しません。しかしそれは協調DNA合成中に行われる酵素活性に影響を与えます、そして、従って、1.5 PNに縮小する必要があります。抗力は、簡単に流量や流路5の幅を変更することによって制御?…
Acknowledgements
DNA伸長アッセイの開発はポールBlainey、ジョン鳳リー、とSamirハムダンによって助けられた。この作品は、チャールズリチャードソン（GM54397）、およびアントワーヌバンOijen（GM077248）に健康補助金の国立研究所によってサポートされています。
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Bacteriophage λ DNA | New England Biolabs | N3011L | ||
| DNA Oligonucleotides | Integrated DNA Technologies | |||
| T4 DNA Ligase | New England Biolabs | M0202L | ||
| T4 Polynucleotide Kinase | New England Biolabs | M0201L | ||
| α-digoxigenin Fab | Roche | 11214667001 | ||
| Tosyl Activated Beads | Dynal/Invitrogen | 142-03 | ||
| Magnetic Separator | Invitrogen | Dynal MPC | ||
| 3-aminopropyl-triethoxysilane | Sigma | A3648 | Other aminosilanes can be used or mixed with non-amine reactive silanes for sparser surfaces | |
| Succinimidyl propionate PEG | Nektar | Similar PEGs can be purchased from Nanocs, CreativePEGWorks, etc. | ||
| Biotin-PEG-NHS | Nektar | Similar PEGs can be purchased from Nanocs, CreativePEGWorks, etc. | ||
| Double-sided tape | Grace BioLabs | SA-S-1L | 100 μm thickness | |
| Quartz slide | Technical Glass | 20 mm (W)x 50 mm (L)x 1mm (H) | Size to fit on coverslips. Drill holes with diamond-tip drill bits (DiamondBurs.net) | |
| Polyethylene tubing | Becton Dickinson | 427416 | 0.76 mm ID, 1.22 OD Other size tubing can be substituted. |
|
| Streptavidin | Sigma | S4762 | Make 1 mg/mL solution, 25 μL aliquots in PBS pH 7.3 | |
| Deoxyribonucleotide triphosphate solution mix | New England Biolabs | N0447 | ||
| Inverted Optical Microscope with 10X Objective | Olympus | Olympus IX-51 | ||
| Permament rare-earth magnet | National Imports | www.rare-earth-magnets.com | ||
| CCD Camera | QImaging | Rolera-XR Fast 139 | ||
| Syringe Pump | Harvard Apparatus | 11 Plus | Operate in refill mode to facilitate solution changes | |
| Fiber Illuminator | Thorlabs Inc. | OSL1 |
References
- Lee, J. B. DNA primase acts as a molecular brake in DNA replication. Nature. 439, 621-624 (2006).
- Tanner, N. A., van Oijen, A. M. Single-molecule observation of prokaryotic DNA replication. Methods Mol Biol. 521, 397-410 (2009).
- Sofia, S. J., Premnath, V. V., Merrill, E. W. Poly(ethylene oxide) Grafted to Silicon Surfaces: Grafting Density and Protein Adsorption. Macromolecules. 31, 5059-5070 (1998).
- Tanner, N. A., Loparo, J. J., van Oijen, A. M. Visualizing single-molecule DNA replication with fluorescence microscopy. J Vis Exp. , (2009).
- Hamdan, S. M., Loparo, J. J., Takahashi, M., Richardson, C. C., van Oijen, A. M. Dynamics of DNA replication loops reveal temporal control of lagging-strand synthesis. Nature. 457, 336-339 (2009).
- van Oijen, A. M. Single-molecule kinetics of lambda exonuclease reveal base dependence and dynamic disorder. Science. 301, 1235-1238 (2003).
