Summary

एटीपी निर्भर Chromatin Remodeling एंजाइमों की गतिविधियों का विश्लेषण के लिए जैव रासायनिक assays

Published: October 25, 2014
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Summary

Here we describe biochemical assays that can be used to characterize ATP-dependent chromatin remodeling enzymes for their abilities to 1) catalyze ATP-dependent nucleosome sliding, 2) engage with nucleosome substrates, and 3) hydrolyze ATP in a nucleosome- or DNA-dependent manner.

Abstract

Members of the SNF2 family of ATPases often function as components of multi-subunit chromatin remodeling complexes that regulate nucleosome dynamics and DNA accessibility by catalyzing ATP-dependent nucleosome remodeling. Biochemically dissecting the contributions of individual subunits of such complexes to the multi-step ATP-dependent chromatin remodeling reaction requires the use of assays that monitor the production of reaction products and measure the formation of reaction intermediates. This JOVE protocol describes assays that allow one to measure the biochemical activities of chromatin remodeling complexes or subcomplexes containing various combinations of subunits. Chromatin remodeling is measured using an ATP-dependent nucleosome sliding assay, which monitors the movement of a nucleosome on a DNA molecule using an electrophoretic mobility shift assay (EMSA)-based method. Nucleosome binding activity is measured by monitoring the formation of remodeling complex-bound mononucleosomes using a similar EMSA-based method, and DNA- or nucleosome-dependent ATPase activity is assayed using thin layer chromatography (TLC) to measure the rate of conversion of ATP to ADP and phosphate in the presence of either DNA or nucleosomes. Using these assays, one can examine the functions of subunits of a chromatin remodeling complex by comparing the activities of the complete complex to those lacking one or more subunits. The human INO80 chromatin remodeling complex is used as an example; however, the methods described here can be adapted to the study of other chromatin remodeling complexes.

Introduction

SNF2 परिवार chromatin remodeling परिसरों एक केंद्रीय SNF2 तरह ATPase सबयूनिट 1,2 शामिल हैं. एकल सबयूनिट एंजाइमों के रूप में कुछ SNF2 तरह ATPases समारोह, दूसरों बड़ा बहु सबयूनिट परिसरों का उत्प्रेरक सबयूनिट के रूप में कार्य करते हुए. Remodeling परिसरों उनकी गतिविधियों में योगदान क्रोमेटिन के सब यूनिटों में से प्रत्येक remodeling प्रक्रिया काटना कि जैव रासायनिक assays प्रदर्शन करने की क्षमता की आवश्यकता है जिसके द्वारा आणविक तंत्र elucidating.

मानव INO80 परिसर और अन्य chromatin remodeling एंजाइमों द्वारा एटीपी निर्भर nucleosome remodeling, इसके DNA- और / या nucleosome निर्भर ATPase के सक्रियण द्वारा पीछा किया, nucleosomes को remodeling एंजाइम के बंधन के साथ शुरू होता है कि एक बहु कदम प्रक्रिया के रूप में कल्पना की जा सकती है nucleosomal डीएनए, और nucleosomes 1,2 के अंतिम repositioning पर remodeling एंजाइम का स्थानान्तरण. एटीपी निर्भर chromatin remodeling प्रक्रिया आर के आणविक विवरण को समझनाप्रतिक्रिया के हर कदम को chromatin remodeling जटिल की व्यक्तिगत सब यूनिटों के योगदान के पुनर्गठन अपनी अलग अलग चरणों में प्रतिक्रिया और परिभाषा के विच्छेदन equires. इस तरह के विश्लेषण के लिए इन विट्रो में परिभाषित आणविक substrates का उपयोग nucleosome remodeling और अन्य गतिविधियों का विश्लेषण करने की क्षमता की आवश्यकता होती है.

पिछले एक जौव प्रोटोकॉल में, हम परिभाषित सबयूनिट रचनाओं 3 के साथ INO80 chromatin remodeling परिसरों और subcomplexes उत्पन्न करने के लिए प्रयोग किया जाता प्रक्रियाओं का वर्णन किया. यहाँ, हम, DNA- और nucleosome सक्रिय ATPase, और इस तरह के परिसरों के साथ जुड़े nucleosome remodeling गतिविधियों बंधन nucleosome की मात्रात्मक विश्लेषण कर सकें कि तीन जैव रासायनिक assays प्रस्तुत करते हैं.

Protocol

1 एटीपी निर्भर nucleosome Remodeling Assays Nucleosome remodeling गतिविधियों एटीपी निर्भर मापने के लिए, INO80 immunopurified या INO80 subcomplexes एटीपी और एक 216 बी.पी., 32 पी लेबल डीएनए टुकड़ा के एक छोर पर तैनात एक भी nucleosome जिसमें एक mononucleosomal सब्सट्रेट, ?…

Representative Results

आंकड़े nucleosome रपट (चित्रा 1) और बाध्यकारी (चित्रा 2) assays और DNA- या nucleosome निर्भर ATPase assays (चित्रा 3) सहित INO80 गतिविधियों विशेषताएँ इस्तेमाल जैव रासायनिक assays के प्रतिनिधि परिणाम दिखाते हैं. <s…

Discussion

, और नहीं remodeling और / या ATPase एंजाइम contaminating पर हम assays में निरीक्षण कि nucleosome remodeling और ATPase गतिविधियों INO80 परिसरों का उत्प्रेरक गतिविधि पर निर्भर सुनिश्चित करने के लिए, हम नियमित तौर पर परख nucleosome remodeling और INO80 परिसरों की catalytically न?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Work in the authors’ laboratory is supported by a grant from the National Institute of General Medical Sciences (GM41628) and by a grant to the Stowers Institute for Medical Research from the Helen Nelson Medical Research Fund at the Greater Kansas City Community Foundation.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Protease Inhibitor Cocktail Sigma P8340
10x PCR reaction buffer  Roche Applied Science  11435094001
Roche Taq DNA Polymerase Roche Applied Science  11435094001
NucAway Nuclease-free Spin Columns  Ambion Cat. # AM10070
ultrapure ATP  USB/Affymetrix 77241 25 UM
bovine serum albumin  Sigma A9418 
N,N,N´,N´-tetramethylethylenediamine (TEMED) Thermo Scientific 17919 Fisher Scientific
40% Acrylamide/Bis 37.5:1 Amresco 0254-500ML
Sonicated salmon sperm DNAs  GE Healthcare 27-4565-01
10% ammonium persulfate (APS) Thermo Scientific 17874
benzonase  Novagen Cat. No. 70664
[α-32P] ATP (3000 Ci/mmol) PerkinElmer BLU003H250UC
dCTP, [α-32P]- 6000Ci/mmol PerkinElmer BLU013Z250UC
Equipment Company
PCR thermal cycler PTC 200 MJ Research PTC 200
Hoefer vertical electrophoresis unit Hoefer SE600X-15-1.5
lubricated 1.5ml microcentrifuge tubes  Costar 3207
Storage Phosphor Screen  Molecular Dynamics 63-0034-79
3MM filter paper Whatman  28458-005 VWR
Typhoon PhosphorImager  GE Healthcare 8600
ImageQuant software GE Healthcare ver2003.02
TLC Glass Plates, PEI-Cellulose F Millipore 5725-7
Immobilon-FL Transfer Membrane 7 x 8.4 Millipore IPFL07810
General purpose survey meter with end-window or pancake GM (Geiger-Mueller) probe Biodex Model 14C

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Cite This Article
Chen, L., Ooi, S., Conaway, J. W., Conaway, R. C. Biochemical Assays for Analyzing Activities of ATP-dependent Chromatin Remodeling Enzymes. J. Vis. Exp. (92), e51721, doi:10.3791/51721 (2014).

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