JoVE Journal > Biochemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Traduction automatique
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biochimie

سبر بنية وديناميات Nucleosomes استخدام Imaging مجهر القوة الذرية

Published: January 31, 2019
doi:
10.3791/58820
, , ,
1Department of Pharmaceutical Sciences,University of Nebraska Medical Center

Summary

نقدم هنا، بروتوكولا لوصف الجسيمات نوكليوسومي على مستوى جزيء مفرد باستخدام مجهر القوة الذرية ثابتة والوقت الفاصل بين (فؤاد) تقنيات التصوير. يسمح أسلوب الروغان السطحية ووصف للقبض على بنية وديناميات nucleosomes في الاستبانة في النانو.

Abstract

الكروماتين، وسلسلة طويلة من مفارز nucleosome، هو نظام ديناميكي الذي يسمح لمثل هذه العمليات الحرجة كتكرار الحمض النووي، والنسخ أخذ مكان في الخلايا حقيقية النواة. ديناميات nucleosomes يوفر الوصول إلى الحمض النووي بالأجهزة النسخ المتماثل، والنسخ، والأهمية يسهم في الآليات الجزيئية الكامنة وراء وظائف الكروماتين. دراسات جزيء واحد مثل مجهر القوة الذرية (AFM) التصوير ساهمت إلى حد كبير فهمنا الحالي لدور هيكل نوكليوسومي والديناميات. البروتوكول الحالي يصف الخطوات التي تمكن تقنيات التصوير فؤاد عالي الاستبانة لدراسة الخصائص الهيكلية وديناميكية من nucleosomes. ويتجلى في البروتوكول فؤاد البيانات التي تم الحصول عليها ل nucleosomes السنترومير الذي يتم استبداله هيستون H3 نظيره السنترومير البروتين (سينب-أ). يبدأ البروتوكول مع جمعية مونو-نوكليوسوميس باستخدام أسلوب تمييع مستمر. إعداد الركيزة ميكا فونكتيوناليزيد مع سيلاتراني أمينوبروبيل (وكالة الأنباء الجزائرية-ميكا) الذي يتم استخدامه للتصوير نوكليوسومي أمر حاسم للتصور فؤاد من نوكليوسوميس الموصوفة ويرد الإجراء الذي يعد الركيزة. يتم تصويرها nucleosomes المودعة على سطح APS-ميكا أولاً استخدام فؤاد ثابت، الذي يلتقط لقطة للسكان نوكليوسومي. من تحليل هذه الصور، يمكن أن تقاس هذه المعلمات كحجم الحمض النووي الملتفة حول نوكليوسوميس وهو أيضا تفاصيل هذه العملية. يتم وصف فؤاد الوقت الفاصل بين التصوير الداخلي في السائل لفؤاد الوقت الفاصل بين السرعة التي يمكن التقاط عدة إطارات لديناميات نوكليوسومي في الثانية الواحدة. وأخيراً، تحليل ديناميات nucleosome تمكن الوصف الكمي للعمليات الدينامية الموصوفة والمصور.

Introduction

في الخلايا حقيقية النواة، والحمض النووي مكثف للغاية ومنظم في الكروموسومات. 1 هو المستوى الأول للمنظمة الحمض النووي داخل كروموسوم جمعية نوكليوسوميس في أي 147 شركة بريتيش بتروليوم للحمض النووي هو محكم ملفوفة حول نواة أوكتامير هيستون. 2 , 3 تجميع جزيئات نوكليوسومي في جزيء الحمض النووي طويلة تشكيل مجموعة الكروماتين ثم تنظيمها حتى يتم تشكيل وحدة كروموسوم ضغط عالية. 4 تفكيك الكروماتين وصولاً إلى مجاناً الحمض النووي تتطلبها العمليات الخلوية الحرجة مثل النسخ المتماثل النسخ والجينوم الجينات، مما يوحي بأن الكروماتين نظام شديد حيوية. 5 , 6 , 7 فهم الخصائص الدينامية للحمض النووي الكروماتين على مختلف المستويات من الأهمية بمكان لتوضيح العمليات الوراثية على المستوى الجزيئي حيث الأخطاء يمكن أن تؤدي إلى موت الخلايا أو تطور الأمراض مثل السرطان. 8 خاصية الكروماتين أهمية كبيرة هي ديناميات نوكليوسوميس. 9 , 10 , 11 , 12 الثبات العالي لهذه الجسيمات أتاح لتوصيف الهيكلية بتقنيات بلورية. 2 ما هي الافتقار إلى دراسات هذه هي تفاصيل ديناميكية nucleosomes مثل إليه الحمض النووي إزالة التغليف من صميم هيستون؛ المسار الحيوي الذي مطلوب لعمليات النسخ والنسخ المتماثل. 7 , 9 , 13 , 14 , 15 , 16 وعلاوة على ذلك، خاصة البروتينات ووصف العوامل يعيد أظهرت تيسيرا لتفكيك17من الجسيمات نوكليوسومال؛ غير الجوهرية ديناميات nucleosomes عاملاً حاسما في هذه العملية التي من شأنها أن تساهم في عملية التفكيك الكامل. 14 , 16 , 18 , 19

تقنيات جزيء واحد مثل الأسفار جزيء واحد19،،من2021والبصرية الملائمة (الملقط)13،،من1822،23 وفؤاد 10 , 14 , 15 , 16 , 24 , 25 , 26 كان لها دور أساسي في فهم ديناميات نوكليوسوميس. من بين هذه الأساليب، وفؤاد يستفيد من العديد من ميزات فريدة وجذابة. فؤاد يسمح أحد لتصور وتميز nucleosomes الفردية فضلا عن صفائف أطول27. من صور فؤاد، الخصائص الهامة لهيكل nucleosome مثل طول الحمض النووي ملفوفة حول نواة هيستون يمكن أن يقاس 10،14،،من2628؛ معلمة أساسي لوصف ديناميات إزالة التغليف نوكليوسومي. وأظهرت الدراسات الماضي فؤاد نوكليوسوميس أن تكون نظم ديناميكية للغاية، وأن الحمض النووي يمكن بسط عفويا من هستون الأساسية14. إزالة التغليف عفوية من الحمض النووي من nucleosomes كان تصور مباشرة من فؤاد التشغيل في وضع الوقت الفاصل بين عندما يتم التصوير في المحاليل 14،،من2629.

ظهور الأجهزة فؤاد (HS-فؤاد) الوقت الفاصل بين عالية السرعة جعلت من الممكن تصور عملية إزالة التغليف nucleosome في15،،مقياس الوقت 14مللي ثانية24. وكشفت الدراسات30 16،HS-فؤاد مؤخرا من nucleosomes السنترومير محددة عن العديد من الميزات الجديدة من nucleosomes مقارنة مع نوع متعارف عليه. وتشكل nucleosomes السنترومير من السنترومير، جزء صغير من الكروموسوم ذات أهمية حاسمة كروموسوم الفصل31. على عكس المتعارف عليه نوكليوسوميس في معظم الكروماتين، يتضمن جوهر nucleosomes السنترومير هيستون هيستون سينب-أ بدلاً من هستون H332،33. ونتيجة لهذا الاستبدال هستون، هو التفاف الدنا في nucleosomes السنترومير ~ 120 بي بي بدلاً من ~ 147 bp ل nucleosomes المتعارف عليه؛ فرق يمكن أن تؤدي إلى مورفولوجيس متميزة من السنترومير و nucleosomes الكنسي صفائف34، مما يوحي بأن الكروماتين السنترومير يخضع ديناميات أعلى بالمقارنة مع معظم أحد. ديناميات الرواية المعروضة بواسطة nucleosomes السنترومير في الدراسات30 16،HS-فؤاد مثالاً فرصة فريدة تقدمها هذه التقنية جزيء واحد لتصور الخصائص الهيكلية والديناميكية لمباشرة نوكليوسوميس. ستناقش أمثلة من هذه الميزات بإيجاز ويتضح في نهاية الورقة. هذا التقدم بسبب وضع بروتوكولات جديدة لتصوير فؤاد من nucleosomes، فضلا عن التعديلات المدخلة على الأساليب القائمة. وهدف البروتوكول هو موضح هنا هو جعل هذه التطورات المثيرة في جزيء واحد فؤاد nucleosome الدراسات متاحة لأي شخص الذين يرغبون في الاستفادة من هذه التقنيات في تحقيقاتهم الكروماتين. العديد من التقنيات الموضحة قابلة للتطبيق لمشاكل ما بعد دراسة نوكليوسوميس، ويمكن استخدامها لإجراء تحقيقات أخرى البروتين ونظم الحمض النووي للفائدة. ويمكن الاطلاع على أمثلة لمثل هذه التطبيقات في المنشورات35،36،37،،من3839،،من4041، 42،43،44،45،،من4647،،من4849 وآفاق الدراسات فؤاد يتم إعطاء النظم الجزيئية البيولوجية المختلفة في استعراضات29،،من5051،،من5354.

Protocol

1. الجمعية تمييع المستمر من nucleosomes مونو توليد وتنقية bp حوالي 400 الركازة الحمض النووي الذي يحتوي على نوكليوسومي 601 اضعيه قبالة محورها التسلسل لتحديد المواقع. 55ملاحظة: للحد من تشكيل دي-نوكليوسوميس غير المرغوب فيها، كل ‘الذراع’ المرافقة تسلسل المواقع لا ينبغي أن تتجاوز ~ 150 ?…

Representative Results

تعد نوكليوسوميس مونو أولاً لفؤاد التصوير تجارب باستخدام أسلوب الجمعية تمييع مستمر (الشكل 1). تم فحص nucleosomes استعداد ثم استخدام متقطع الحزب الديمقراطي الصربي صفحة (الشكل 2). وكان فونكتيوناليزيد على سطح ميكا التالية استخدام وكالة الأنباء الجزائرية، الذي يلتقط …

Discussion

مباشرة بدلاً من ذلك البروتوكول، المذكورة أعلاه وتقديم النتائج استنساخه بدرجة عالية، على الرغم من أن يمكن التركيز على عدد قليل من القضايا الهامة. وكالة الأنباء الجزائرية-ميكا فونكتيوناليزيد ركيزة رئيسية للحصول على نتائج موثوقة واستنساخه. استقرار عالية لوكالة الأنباء الجزائرية-ميكا هي و?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

الكاتب الاشتراكات: سنوات العمر المفقودة و MSD تصميم المشروع؛ نوكليوسوميس MSD تجميعها. MSD وزينب صالح إجراء تحليلات فؤاد التجارب والبيانات. وكتب جميع المؤلفين وتحرير المخطوطة.

Materials

Plasmid pGEM3Z-601 Addgene, Cambridge, MA 26656
PCR Primers IDT, Coralville, IA Custom Order (FP) 5'- CAGTGAATTGTAATACGACTC-3' (RP) 5'-ACAGCTATGACCATGATTAC-3'
DreamTaq polymerase ThermoFischer Scientific, Waltham, MA EP0701 Catalog number for 200 units
PCR purification kit Qiagen, Hilden, Germany  28104 Catalog number for 50 units
Tris base Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 10708976001 Catalog number for 250 g
EDTA ThermoFischer Scientific, Waltham, MA 15576028 Catalog number for 500 g
(CENP-A/H4)2, recombinant human EpiCypher, Durham, NC 16-0010 Catalog number for 50 ug
H2A/H2B, recombinant human EpiCypher, Durham, NC 15-0311 Catalog number for 50 ug
H3 Octamer, recombinant human EpiCypher, Durham, NC 16-0001 Catalog number for 50 ug
Slide-A-Lyzer MINI Dialysis Device Kit, 10K MWCO, 0.1 mL ThermoFischer Scientific, Waltham, MA 69574 Catalog number for 10 devices
Sodium Chloride Sigma-Aldrich, St. Louis, MO S9888-500G Catalog number for 500 mg
Amicon Ultra-0.5 mL Centrifugal Filters  Millipore-sigma, Burlington, MO UFC501008 Catalog number for 8 devices
HCl Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 258148-25ML Catalog number for 25 mL
Tricine Sigma-Aldrich, St. Louis, MO T0377-25G Catalog number for 25 g
SDS Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 11667289001 Catalog number for 1 kg
Ammonium Persulfate (AmmPS)  Bio-Rad, Hercules, CA 1610700 Catalog number for 10 g
30% Acrylamide/Bis Solution, 37.5:1 Bio-Rad, Hercules, CA 1610158 Catalog number for 500 mL
TEMED Bio-Rad, Hercules, CA 1610800 Catalog number for 5 mL
4x Laemmli protein sample buffer for SDS-PAGE Bio-Rad, Hercules, CA 1610747 Catalog number for 10 mL
2-ME Sigma-Aldrich, St. Louis, MO M6250-10ML Catalog number for 10 mL
ageRuler Prestained Protein Ladder  ThermoFischer Scientific, Waltham, MA 26616 Catalog number for 500 uL
Bio-Safe™ Coomassie Stain Bio-Rad, Hercules, CA 1610786 Catalog number for 1 L
Nonwoven cleanroom wipes: TX604 TechniCloth  TexWipe, Kernersvile, NC TX604
Muscovite Block Mica AshevilleMica, Newport News, VA Grade-1
Aminopropyl silatrane (APS) Synthesized as described in 22
HEPES Sigma-Aldrich, St. Louis, MO H4034-25G Catalog number for 25 g
Scotch Tape Scotch-3M, St. Paul, MN
TESPA-V2 afm probe (for static imaging) Bruker AFM Probes, Camarillo, CA
MSNL-10 afm probe (for standard time-lapse imaing) Bruker AFM Probes, Camarillo, CA
Aron Alpha Industrial Krazy Glue Toagosei America, West Jefferson, OH AA480 Catalog number for 2 g tube
MgCl2 Sigma-Aldrich, St. Louis, MO M8266-100G Catalog number for 100 g
Millex-GP Filter, 0.22 µm Sigma-Aldrich, St. Louis, MO SLGP05010 Catalog number for 10 devices
BL-AC10DS-A2 afm probe (for HS-AFM) Olympus, Japan
Compound FG-3020C-20  FluoroTechnology Co., Ltd., Kagiya, Kasugai, Aichi, Japan 
Compound FS-1010S135-0.5  FluoroTechnology Co., Ltd., Kagiya, Kasugai, Aichi, Japan 
MultiMode Atomic Force Microscope Bruker-Nano/Veeco, Santa Barbara, CA
High-Speed Time-Lapse Atomic Force Microsocopy Toshio Ando, Nano-Life Science Institute, Kanazawa University, Kakuma-machi, Kanazawa, Japan
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kornberg, R. D. Chromatin structure: a repeating unit of histones and DNA. Science. 184 (4139), 868-871 (1974).
  2. Luger, K., Mäder, A. W., Richmond, R. K., Sargent, D. F., Richmond, T. J. Crystal structure of the nucleosome core particle at 2.8 Å resolution. Nature. 389 (6648), 251-260 (1997).
  3. Clark, D. J. Nucleosome Positioning, Nucleosome Spacing and the Nucleosome Code. Journal of biomolecular structure. 27 (6), 781-793 (2010).
  4. Poirier, M. G., Oh, E., Tims, H. S., Widom, J. Dynamics and function of compact nucleosome arrays. Nature Structural & Molecular Biology. 16 (9), 938-944 (2009).
  5. Li, B., Carey, M., Workman, J. L. The Role of Chromatin during Transcription. Cell. 128 (4), 707-719 (2007).
  6. Venkatesh, S., Workman, J. L. Histone exchange, chromatin structure and the regulation of transcription. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 16, 178 (2015).
  7. Lai, W. K. M., Pugh, B. F. Understanding nucleosome dynamics and their links to gene expression and DNA replication. Nature Reviews in Molecular Cell Biology. 18 (9), 548-562 (2017).
  8. Adam, S., Polo, S. o. p. h. i. e. E., Almouzni, G. Transcription Recovery after DNA Damage Requires Chromatin Priming by the H3.3 Histone Chaperone HIRA. Cell. 155 (1), 94-106 (2013).
  9. Ahmad, K., Henikoff, S. Epigenetic Consequences of Nucleosome Dynamics. Cell. 111 (3), 281-284 (2002).
  10. Filenko, N. A., Palets, D. B., Lyubchenko, Y. L. Structure and dynamics of dinucleosomes assessed by atomic force microscopy. Journal of amino acids. 2012, 650840 (2012).
  11. Hihara, S., et al. Local nucleosome dynamics facilitate chromatin accessibility in living mammalian cells. Cell reports. 2 (6), 1645-1656 (2012).
  12. Jiang, C., Pugh, B. F. Nucleosome positioning and gene regulation: advances through genomics. Nature reviews. Genetics. 10 (3), 161-172 (2009).
  13. Brennan, L. D., Forties, R. A., Patel, S. S., Wang, M. D. DNA looping mediates nucleosome transfer. Nature Communications. 7, 13337 (2016).
  14. Lyubchenko, Y. L. Nanoscale nucleosome dynamics assessed with time-lapse AFM. Biophysical Reviews. 6 (2), 181-190 (2014).
  15. Miyagi, A., Ando, T., Lyubchenko, Y. L. Dynamics of nucleosomes assessed with time-lapse high-speed atomic force microscopy. Biochimie. 50 (37), 7901-7908 (2011).
  16. Stumme-Diers, M. P., Banerjee, S., Hashemi, M., Sun, Z., Lyubchenko, Y. L. Nanoscale dynamics of centromere nucleosomes and the critical roles of CENP-A. Nucleic Acids Research. 46 (1), 94-103 (2018).
  17. Narlikar, G. e. e. t. a. J., Sundaramoorthy, R., Owen-Hughes, T. Mechanisms and Functions of ATP-Dependent Chromatin-Remodeling Enzymes. Cell. 154 (3), 490-503 (2013).
  18. Ngo, T. T., Zhang, Q., Zhou, R., Yodh, J. G., Ha, T. Asymmetric Unwrapping of Nucleosomes under Tension Directed by DNA Local Flexibility. Cell. 160 (6), 1135-1144 (2015).
  19. Ruth, B., Wietske, K., Kirsten, M., John van, N. spFRET reveals changes in nucleosome breathing by neighboring nucleosomes. Journal of Physics: Condensed Matter. 27 (6), 064103 (2015).
  20. Buning, R., van Noort, J. Single-pair FRET experiments on nucleosome conformational dynamics. Biochimie. 92 (12), 1729-1740 (2010).
  21. Koopmans, W. J. A., Brehm, A., Logie, C., Schmidt, T., van Noort, J. Single-Pair FRET Microscopy Reveals Mononucleosome Dynamics. Journal of Fluorescence. 17 (6), 785-795 (2007).
  22. Brower-Toland, B. D., et al. Mechanical disruption of individual nucleosomes reveals a reversible multistage release of DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences. 99 (4), 1960 (1960).
  23. Bennink, M. L., et al. Unfolding individual nucleosomes by stretching single chromatin fibers with optical tweezers. Nature Structural Biology. 8 (7), 606-610 (2001).
  24. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Chellappan, S. P. . Chromatin Protocols. , 27-42 (2015).
  25. Menshikova, I., Menshikov, E., Filenko, N., Lyubchenko, Y. L. Nucleosomes structure and dynamics: effect of CHAPS. International Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 2, 2129-2137 (2011).
  26. Shlyakhtenko, L. S., Lushnikov, A. Y., Lyubchenko, Y. L. Dynamics of nucleosomes revealed by time-lapse atomic force microscopy. Biochimie. 48 (33), 7842-7848 (2009).
  27. Yodh, J. G., Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Woodbury, N., Lohr, D. Evidence for nonrandom behavior in 208-12 subsaturated nucleosomal array populations analyzed by AFM. Biochimie. 38 (48), 15756-15763 (1999).
  28. Filenko, N. A., et al. The role of histone H4 biotinylation in the structure of nucleosomes. PLoS One. 6 (1), e16299 (2011).
  29. Lyubchenko, Y. L., Meyers, R. . Encyclopedia of Analytical Chemistry. , 1-24 (2013).
  30. Stumme-Diers, M. P., Banerjee, S., Sun, Z., Lyubchenko, Y. L., Lyubchenko, Y. L. . Nanoscale Imaging: Methods and Protocols. , 225-242 (2018).
  31. Cleveland, D. W., Mao, Y., Sullivan, K. F. Centromeres and Kinetochores. Cell. 112 (4), 407-421 (2003).
  32. Rosin, L. F., Mellone, B. G. Centromeres Drive a Hard Bargain. Trends in Genetics. 33 (2), 101-117 (2017).
  33. McKinley, K. L., Cheeseman, I. M. The molecular basis for centromere identity and function. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 17 (1), 16-29 (2016).
  34. Lyubchenko, Y. L. Centromere chromatin: a loose grip on the nucleosome. Nature Structural & Molecular Biology. 21 (1), 8 (2014).
  35. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S. Visualization of supercoiled DNA with atomic force microscopy in situ. Proceedings of the National Academy of Sciences. 94 (2), 496-501 (1997).
  36. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Aki, T., Adhya, S. Atomic force microscopic demonstration of DNA looping by GalR and HU. Nucleic Acids Research. 25 (4), 873-876 (1997).
  37. Herbert, A., et al. The Zalpha domain from human ADAR1 binds to the Z-DNA conformer of many different sequences. Nucleic acids research. 26 (15), 3486-3493 (1998).
  38. Oussatcheva, E. A., et al. Structure of branched DNA molecules: gel retardation and atomic force microscopy studies. Journal of Molecular Biology. 292 (1), 75-86 (1999).
  39. Gaillard, C., Shlyakhtenko, L. S., Lyubchenko, Y. L., Strauss, F. Structural analysis of hemicatenated DNA loops. BMC Struct Biol. 2 (1), 7 (2002).
  40. Potaman, V. N., et al. Unpaired structures in SCA10 (ATTCT)n.(AGAAT)n repeats. Journal of Molecular Biology. 326 (4), 1095-1111 (2003).
  41. Virnik, K., et al. “Antiparallel” DNA loop in gal repressosome visualized by atomic force microscopy. Journal of Molecular Biology. 334 (1), 53-63 (2003).
  42. Pavlicek, J. W., et al. Supercoiling-induced DNA bending. Biochimie. 43 (33), 10664-10668 (2004).
  43. Karymov, M., Daniel, D., Sankey, O. F., Lyubchenko, Y. L. Holliday junction dynamics and branch migration: single-molecule analysis. Proceedings of the National Academy of Sciences. 102 (23), 8186-8191 (2005).
  44. Shlyakhtenko, L. S., et al. Nanoscale structure and dynamics of ABOBEC3G complexes with single-stranded DNA. Biochimie. 51 (32), 6432-6440 (2012).
  45. Shlyakhtenko, L. S., Lushnikov, A. Y., Miyagi, A., Lyubchenko, Y. L. Specificity of binding of single-stranded DNA-binding protein to its target. Biochimie. 51 (7), 1500-1509 (2012).
  46. Shlyakhtenko, L. S., et al. APOBEC3G Interacts with ssDNA by Two Modes: AFM Studies. Scientific Reports. 5, 15648 (2015).
  47. Sun, Z., Tan, H. Y., Bianco, P. R., Lyubchenko, Y. L. Remodeling of RecG Helicase at the DNA Replication Fork by SSB Protein. Scientific Reports. 5, 9625 (2015).
  48. Bianco, P. R., Lyubchenko, Y. L. SSB and the RecG DNA helicase: An intimate association to rescue a stalled replication fork. Protein Science. 26 (4), 638-649 (2017).
  49. Zhang, Y., et al. High-speed atomic force microscopy reveals structural dynamics of alpha-synuclein monomers and dimers. Journal of Chemical Physics. 148 (12), 123322 (2018).
  50. Lyubchenko, Y. L. DNA structure and dynamics: an atomic force microscopy study. Cell Biochem Biophys. 41 (1), 75-98 (2004).
  51. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S. AFM for analysis of structure and dynamics of DNA and protein-DNA complexes. Methods. 47 (3), 206-213 (2009).
  52. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Gall, A. A. Atomic force microscopy imaging and probing of DNA, proteins, and protein DNA complexes: silatrane surface chemistry. Methods in Molecular Biology. 543, 337-351 (2009).
  53. Lyubchenko, Y. L. Nanoimaging methods for biomedicine. Methods. 60 (2), 111-112 (2013).
  54. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S. Imaging of DNA and Protein-DNA Complexes with Atomic Force Microscopy. Critical Reviews in Eukaryotic Gene Expression. 26 (1), 63-96 (2016).
  55. Lowary, P. T., Widom, J. New DNA sequence rules for high affinity binding to histone octamer and sequence-directed nucleosome positioning. Journal of Molecular Biology. 276 (1), 19-42 (1998).
  56. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Ando, T. Imaging of nucleic acids with atomic force microscopy. Methods (San Diego, Calif). 54 (2), 274-283 (2011).
  57. Luger, K., Rechsteiner, T. J., Richmond, T. J. Preparation of nucleosome core particle from recombinant histones. Methods in enzymology. 304, 3-19 (1999).
  58. Gallagher, S. R. One-dimensional SDS gel electrophoresis of proteins. Current protocols in immunology. , (2006).
  59. Shlyakhtenko, L. S., Gall, A. A., Lyubchenko, Y. L., Taatjes, D. J., Roth, J. . Cell Imaging Techniques: Methods and Protocols. , 295-312 (2013).
  60. Uchihashi, T., Ando, T., Braga, P. C., Ricci, D. . Atomic Force Microscopy in Biomedical Research: Methods and Protocols. , 285-300 (2011).
  61. Lyubchenko, Y. L., Gall, A. A., Shlyakhtenko, L. S. Visualization of DNA and protein-DNA complexes with atomic force microscopy. Methods in molecular biology. 1117, 367-384 (2014).
  62. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S. . Proceeding of the Fourth International Workshop: STM-AFM-SNOM: New Nanotools for Molecular Biology. , 20-34 (1997).
  63. Kato, M., et al. Interarm interaction of DNA cruciform forming at a short inverted repeat sequence. Biophys J. 85 (1), 402-408 (2003).
  64. Yodh, J. G., Woodbury, N., Shlyakhtenko, L. S., Lyubchenko, Y. L., Lohr, D. Mapping nucleosome locations on the 208-12 by AFM provides clear evidence for cooperativity in array occupation. Biochimie. 41 (11), 3565-3574 (2002).
  65. Lyubchenko, Y. L., Gall, A. A., Shlyakhtenko, L. S. Atomic force microscopy of DNA and protein-DNA complexes using functionalized mica substrates. DNA-Protein Interactions: Principles and Protocols. , 569-578 (2001).
  66. Lyubchenko, Y. L. Preparation of DNA and nucleoprotein samples for AFM imaging. Micron. 42 (2), 196-206 (2011).
  67. Gilmore, J. L., et al. Single-molecule dynamics of the DNA-EcoRII protein complexes revealed with high-speed atomic force microscopy. Biochimie. 48 (44), 10492-10498 (2009).
  68. Shlyakhtenko, L. S., et al. Molecular mechanism underlying RAG1/RAG2 synaptic complex formation. J Biol Chem. 284 (31), 20956-20965 (2009).
  69. Suzuki, Y., et al. Visual Analysis of Concerted Cleavage by Type IIF Restriction Enzyme SfiI in Subsecond Time Region. Biophysical. 101 (12), 2992-2998 (2011).
  70. Shlyakhtenko, L. S., Lushnikov, A. J., Li, M., Harris, R. S., Lyubchenko, Y. L. Interaction of APOBEC3A with DNA assessed by atomic force microscopy. PloS one. 9 (6), e99354 (2014).
  71. Pan, Y., et al. Nanoscale Characterization of Interaction of APOBEC3G with RNA. Biochimie. 56 (10), 1473-1481 (2017).
  72. Sun, Z., Hashemi, M., Warren, G., Bianco, P. R., Lyubchenko, Y. L. Dynamics of the Interaction of RecG Protein with Stalled Replication Forks. Biochimie. 57 (13), 1967-1976 (2018).
  73. Pavlicek, J. W., Lyubchenko, Y. L., Chang, Y. Quantitative analyses of RAG-RSS interactions and conformations revealed by atomic force microscopy. Biochimie. 47 (43), 11204-11211 (2008).

Tags

Keywords: Atomic Force MicroscopyNucleosome StructureSingle-molecule ImagingProtein-DNA ComplexesAmyloid AggregatesAlzheimer’s DiseaseParkinson’s DiseaseMica Surface PreparationAPS ModificationStatic AFM Imaging
check_url/fr/58820?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
Stumme-Diers, M. P., Stormberg, T., Sun, Z., Lyubchenko, Y. L. Probing The Structure And Dynamics Of Nucleosomes Using Atomic Force Microscopy Imaging. J. Vis. Exp. (143), e58820, doi:10.3791/58820 (2019).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image