면역 형광 검사 현미경 검사 법에 의해 변이 및 긴-지속 이중 가닥 DNA 틈에 DNA 복구 과정을 특성화
Summary
이중 가닥 DNA 틈의 수리 후 병 변 해결 뿐만 아니라 휴식, 하지만 또한 그들의 해상도에 선 단지의 형성을 필요로 역동적인 과정 이다. 여기, 사용 면역 형광 검사 현미경 검사 법 과도 하 고 오래 견 딘 더블-좌초 휴식을 위한 도구로 서이 게놈 유지 관리 메커니즘을 해 부 합니다.
Abstract
더블-좌초 틈 (DSBs) DNA의 복구는 매우 조정된 과정, 형성 및 다중 단백질 수리 단지의 해상도 필요로. 이 프로세스는 협회를 홍보 하는 단백질의 무수 한와이 병 변이 단백질의 분열에 의해 통제 된다. 단백질의 광대 한 도서관의 기능 화면 수행 하는 능력에 큰 부분에 감사 합니다, 이중 가닥 DNA 틈 수리에 필요한 유전자의 큰 감사 이다. 종종 녹아웃 또는 화학 억제 물 스크린 DSB 수리에 필요한 단백질에 대 한 표식으로 증가 독성을 사용 하 여 복구 프로세스에 관련 된 단백질을 식별 합니다. 하지만 게놈 충실도 유지에 관련 된 식별 소설 세포질 단백질에 대 한 유용한 기능 분석 관심사의 단백질 지역화, 형성, 또는 수리 복합물의 해결책을 촉진 하는 여부의 결정을 필요로 합니다.
수리 단백질의 축적 면역 형광 검사 현미경 검사 법에 의해 고유 핵 foci로 쉽게 감지 수 있습니다. 따라서, 협회 및 DNA 손상의 사이트에이 단백질의 분열 이중 가닥 DNA 틈의 유도 후 이러한 핵 foci 대표 간격으로 관찰 하 여 액세스할 수 있습니다. 이 방법은 또한 수리 결함 수리에서 불완전 지연으로 동시에 발생 하지 않습니다 경우 잘못 지역화 된 복구 요소 단백질를 식별할 수 있습니다. 이 시나리오에서는 긴-지속 이중 가닥 DNA 휴식 했다 효소에 대 한 인식 사이트 세포 게놈으로 통합 되어 셀에 드문 절단 endonuclease (예를 들어, SceI)으로 표현 하 여 설계 수 있다. 결과 병 변 특히 충실 한 수리 효소의 인식 사이트, 분열의 또 다른 라운드를 메시지를 다시 것입니다 해결 하기 어렵다. 그 결과, 수리의 속도에 차이 제거 됩니다. 수리 단지 형성 하지는 경우 지역화 장애가 되어 있다. 이 프로토콜 수리 단백질 지 방화 뿐만 아니라 복구 속도 론 변경 내용을 식별 하는 데 필요한 방법론을 설명 합니다.
Introduction
매일, 모든 세포는 인체에는 약된 10, 000으로 포 격 된다 DNA 장애1. 이 생존의 위협을 셀 뿐만 아니라 돌연변이, 발암에 대 한 위험에서 우리를 박 았 죽음. 게놈 충실도 보호 하기 위해 포유류 세포는 복잡 한 일련의 단백질 연결 및 수정 된 DNA 손상 응답 하 진화 했다. 이 응답은 여러 통로, DNA 손상 응답 (DDR)2,3로 총칭으로 구성 됩니다. DNA 병 변, 일시적으로 그리고 공간 조정에 DNA 수 선 단백질의 축적은 DDR에 의하여 이루어져 있다. DDR 자주 전파 또는 손상 된 DNA2,,45의 복제 하는 동안 발생할 수 있는 손상의 강화를 피하기 위해 세포 주기 검거를 유도 합니다. 차례 차례로, 그것은 또한 수리 완료 된 후 복구 단지를 분리 하 여 세포 주기 검거를 세포 생존에 필요한.
DNA 손상의 다양 한 종류 중에서 DSBs는 가장 해로운. DSBs 복구 실패 염색체 재배열 또는 전체 염색체 팔의 손실과 같은 대규모 삭제 될 수 있습니다. DSBs 수리 두 경로6,,78으로 분할 된다. 동종 재결합 (HR) 필요 자매 염색체 DNA 템플렛으로 사용 하 여 따라서 늦은 S와 G2/M 단계의 세포 주기9,10로 제한 됩니다. 비 동종 끝 결합 (NHEJ) 이러한 제한에는 없습니다 하지만 DSBs11,12복구 때 작은 삭제를 발생할 수 있습니다.
DSB 특히 수리와 DDR 일반적 조사의 활성 영역이 있습니다. 편리 하 게 분리 된 경로에 조직 되 고에 불구 하 고 중복의 큰 거래가 이다. 실제로, 많은 단백질 (BRCA1, BRCA2, 그리고 예를 들어 복잡 한 RPA) 여러 경로13,14,,1516에서 포함 된다. 한 통로 의해 병 변의 수리는 다른 통로14에 의해 복구 해야 하는 중간 손상으로 이어질 수 있습니다. 필요한 시간의 정확한 금액에 대 한 올바른 위치에 올바른 단백질 보충의 그들의 복잡 한 작업을 함께 이러한 통로의 하나는 다중 계층 규제 프로세스를 필요 합니다.
최근 보고서는 수리 복잡 한 형성, 해상도 및 지역화 각각 별도로 수 장애인된17으로 DDR의 복잡 한을 강조 한다. 다음과 같은 프로토콜의 전반적인 목표는 DSB를 복구 하는 세포의 능력이 결정적으로 부. 면역 형광 검사 현미경 검사 법을 사용 하 여, 손상의 사이트에서 수리 단백질의 축적 DSBs의 유도 따라 대표적인 시간 지점에서 구상 될 수 있다.
이 기술은 일반적으로 사용 되는 방법에 몇 가지 장점이 있습니다. 자주, 수리 한 번 포인트에서 조사 하 고 어셈블리의 동적 과정과 수리 단지의 분리를 나타내는 능력입니다. 전체 해상도로 초기 활성화에서 복구의 전체 범위를 관찰 하면 수리에서 지연 완전 한 금지로 오인 하지. 반대로, 그것은 했다 응답을 비활성화 수 있는 수리 응답의 감 응 작용 정상 또는 과도 한 정품 인증으로 오인 하지 보장 합니다.
그러나 지연된 단백질 복잡 한 형성 및 복구 단백질의 잘못 지역화, 수 없습니다 명확 하 게 구별 될이 방식으로. 확인 하려면 복구 단백질 대 잘못 지역화 된 그들의 지 방화에 지연, “오랫동안” DSB 세포질 DNA의 효소 분열을 통해 도입 수 있습니다. 결과 병 변 수리는, 뚜렷한 큰 핵 수리 초점 고 모집에서 시간 제한을 제거 때마다 recut 이다. 이 드문 절단 endonuclease (예를 들어, SceI) 오랫동안 DSB를 유발을 사용 하 여 기존 접근 방식을 수정 하 여 구현할 수 있습니다. DSBs의 장 수는 면역 형광 검사 현미경 검사 법에 의해 애매 수리 단백질의 시각화 수 있습니다. 또한 향상 된 풍부는 탐지 항 체 품질, 덜 공부 단백질 DNA 복구에 영향을 미치고로 식별 하는 경우 도움이 될 수 있는 기능에에서 제한에 의해 방해 된다 때 시각화를 향상 수 있습니다.
특히, 우리는 무료 이미지 처리 및 분석 소프트웨어 (예를 들어, ImageJ)에 대 한 명시적인 지침을 제공합니다. 이미지 분석, DNA 손상 복구를 심문을 열고 주요 금융 장벽을 제거 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
DNA의 분석 손상 수리 일반적 이며 이중 가닥 DNA 틈의 수리 구체적으로 연구의 활성 영역 그 결과 기본적인 생물학6,20tumorigenesis 범위 때문에. 이 원고 세부 사항 정확 하 게 dissects 시간 기대,이 방법을 통해 DSBs 해상도 RAD51 및 γ-H2AX 단백질의 기여 하는 방식 명료 DSBs14수리 단백질의 추가 기능을 사용할 수 있습니다. 복구 활동의 비교와, …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 조 엘 Sanneman와 박사 Philine Wangemann에 의해 캔자스 주립 대학 대학의 수의학,이 기술을 개발 하기 위해 노력에의 그들의 지원에 대 한 자금 Confocal 현미경 코어의 감사 합니다. pCBASceI 마리아 Jasin (Addgene 플라스 미드 # 26477)에서 선물 했다 30. U2OS 박사-GFP 셀 마리아 Jasin18종류 선물 했다.
Materials
| 12mm Coverslips | VWR | 89015-725 | |
| 16% Paraformaldehyde (PFA) | ThermoFisher Scientific | 28908 | |
| 24-well plate | VWR | 82050-892 | |
| 96-well glass bottom plate | Cellvis | P96-1.5H-N | |
| Anti-H2AX Alexa488 | EMD Millipore | 05-636-AF488 | |
| Anti-Rad51 (D4B10) | Cell Signaling Technology | 8875S | |
| Bio-formats plugin for ImageJ | National Institute of Health (NIH) | https://imagej.nih.gov/ij/plugins/index.html | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | VWR | 97061-416 | |
| DAPI | ThermoFisher Scientific | D1306 | |
| DMEM, High Glucose | ThermoFisher Scientific | 12100046 | |
| EDTA | Invitrogen | 15576-028 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | VWR | 89510-194 | |
| Goat Anti-Rabbit IgG Alexa594 | ThermoFisher Scientific | A-11012 | |
| Hydrogen Peroxide | sigma-Aldrich | 216763-100ML | |
| ImageJ Software | National Institute of Health (NIH) | https://imagej.nih.gov/ij/ | |
| I-SceI Expression Vector | Addgene | 26477 | |
| Nail Polish- Insta Dri | Sally and Hansen | Clearly Quick (103) | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Bio Basic | PD8117 | |
| ProLong Gold Antifade Reagent | Life Technologies | P36930 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-100ML | |
| Trypsin-EDTA | Sigma-Aldrich | T4049-500ML | |
| TurboFect Transfection Reagent | ThermoFisher Scientific | R0531 | |
| Tween-20 | Fisher Scientific | BP337-500 |
References
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