Ottimizzazione iterativa di duplex di DNA per cristallizzazione di Seqa-DNA Complessi

Summary

Struttura cristallina di proteine-DNA può fornire indicazioni in funzione della proteina, meccanismo, così come la natura dell'interazione specifica. Qui, segnaliamo come ottimizzare la lunghezza, la sequenza e le estremità del DNA duplex per la co-cristallizzazione con<em> Escherichia coli</em> Seqa, un regolatore negativo dell'inizio della replicazione.

Abstract

Escherichia coli Seqa è un regolatore negativo della replicazione del DNA che impedisce prematuri eventi reinitiation sequestrando cluster hemimethylated GATC entro l'origine di replicazione ^1. Al di là della provenienza, Seqa si trova a le forche di replicazione, dove organizza DNA appena replicato in un aumento delle strutture ordinate ^2. Associa Seqa solo debolmente con singole sequenze GATC, ma forma complessi ad alta affinità con duplex di DNA contenenti più siti GATC. L'unità minima funzionale e strutturale di Seqa è un dimero, spiegando così il requisito di almeno due sequenze GATC per formare un complesso ad alta affinità con DNA hemimethylated ^3. Inoltre, l'architettura Seqa, con l'oligomerizzazione e DNA-legame domini separati da un linker flessibile, consente il collegamento di ripetizioni GATC separati da un massimo di tre spire elicoidali. Pertanto, comprendere la funzione di Seqa a livello molecolare richiede strutturale analisi di Seqa legata a più sequenze GATC. In proteina-DNA cristallizzazione, DNA può avere nessuno ad un eccezionale effetto sulle interazioni di imballaggio a seconda delle dimensioni relative e l'architettura della proteina e del DNA. Se la proteina è più grande della DNA o impronte maggior parte del DNA, l'imballaggio cristallo è mediata principalmente da interazioni proteina-proteina. Viceversa, quando la proteina è la stessa dimensione o minore del DNA o copre solo una frazione delle interazioni DNA, DNA-DNA e DNA-proteina dominano imballaggio cristallo. Pertanto, la cristallizzazione della proteina-DNA complessi richiede lo screening sistematico di ⁴ DNA lunghezza e termina DNA (smussato o sporgenza) ^5-7. In questo rapporto, descriviamo come progettare, ottimizzare, purificare e cristallizzare duplex di DNA contenenti hemimethylated tandem ripete GATC in complesso con una variante dimerica di Seqa (SeqAΔ (41-59)-A25R) per ottenere cristalli adatti per la determinazione della struttura.

Protocol

1. Protein Purification Il linker flessibile che collega la N-(oligomerizzazione) e C-terminale (DNA binding) dominii Seqa aiuti riconoscimento dei hemimethylated ripetizioni GATC separate da 1-3 giri sul DNA. Per questo studio, abbiamo utilizzato una variante dimerica della Seqa (SeqAΔ (41-59)-A25R) con una mutazione puntiforme nel dominio N-terminale che impedisce l'ulteriore oligomerizzazione e un linker accorciata che limita legante il DNA a tandem GATC ripete separati esclusivamente …

Discussion

Una delle maggiori sfide nel macromolecolare cristallografia a raggi X è l'ottenimento di cristalli di qualità di diffrazione. Nel caso di complessi proteici o proteine-DNA, questa sfida è aggravato a causa delle variabili aggiuntive che devono essere ottimizzati. Si crede che la lunghezza del DNA e la presenza di sbalzi appiccicose per migliorare associazione di molecole di DNA più vicini in un pseudo-duplex sono i principali parametri per ottimizzare. Tuttavia, abbiamo dimostrato che la natura e la lunghezza d…

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue #	Comments (optional)
TRIS	Bioshop	TRS003.5
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)	Fisher Scientific	E478-500
Dithiotheitrol (DTT)	Bio Basic Inc.	DB0058
NaCl	Bioshop	SOD002.10
Glycerol	Caledon	5350-1
Sucrose	Sigma-Aldrich	S5016-500G
Sodium dodecyl sulfate (SDS)	Bioshop	SDS001.500
Urea	Bioshop	URE001.5
40% 29:1 Bis/acrylamide	Bio Basic Inc.	A0007-500ml	Store at 4 °C
Boric acid	EMD	BX0865-1
Xylene cyanol FF	Bio-Rad	161-0423
Bromophenol Blue	Bioshop	BR0222
Dual Adjustable Vertical Gel System	C.B.C. Scientific Company Inc.	DASG-250
Index crystallization screen	Hampton Research	HR2-144	Store at 4 °C
Wizard I crystallization screen	Emerald BioSystems	EBS-WIZ-1	Store at 4 °C
Wizard II crystallization screen	Emerald BioSystems	EBS-WIZ-2	Store at 4 °C
Classics crystallization screen	Qiagen	130701	Store at 4 °C
Intelliplate trays	Art Robbins Instruments	102-0001-00
			Solutions Protein purification buffer: 100 mM TRIS pH 8, 2 mM EDTA, 2 mM DTT and 5% glycerol. Protein storage buffer: 20 mM TRIS pH 8, 150 mM NaCl, 5 mM DTT, 0.5 mM EDTA and 5% glycerol. Gel loading mix: Add 20 g of sucrose, 25 mg of bromophenol blue, 25 mg of xylene cyanol FF, 1 ml of 10% w/v SDS and 10 ml of 10X TBE to 70 ml of autoclaved ddH2O. Stir with mild heating until sucrose is dissolved and adjust the final volume to 100 ml with autoclaved ddH2O. Store at 4 °C. 2X loading buffer: Add 11 g of urea to 10 ml of gel loading mix. Stir on a hot plate until urea dissolves. Aliquot in 2 ml tubes and store at 4 °C. 10X PAGE mix: Mix 420.4 g of urea, 100 ml of 10X TBE (autoclaved), 250 ml of 40% 29:1 Bis/Acrylamide in ddH2O. Stir until totally dissolved and adjust volume to 1 liter. Store in dark bottles at 4 °C. 10X TBE: Dissolve 108 g of TRIS, 55 g of boric acid and 9.3 g of EDTA in 1 liter of ddH2O. Autoclave and store at room temperature. Elution buffer: Dilute 8 ml of 5 M NaCl, 2 ml of 1 M TRIS pH 7.5, 0.4 ml of 0.5 M EDTA pH 8 on 200 ml of ddH2O. Autoclave and store at room temperature.