序贯盐萃取法分析染色质修饰配合物的体染色质结合特性
Summary
顺序盐提取染色质结合蛋白是一个有用的工具, 以确定结合性质的大蛋白复合物。该方法可用于评价单个亚基或域在蛋白质复合体与大块染色质的整体亲和性中的作用。
Abstract
由于染色质的复杂性质和大多数哺乳动物染色质修饰络合物的异质性, 对染色质靶向蛋白的结合性质的阐明具有很大的挑战性。为了克服这些障碍, 我们采用了一种顺序盐萃取 (SSE) 测定方法来评估染色质结合物的相对结合的亲和力。这种简单而直接的测定方法可用于非, 以评估两个相关复合物的结合亲和性的相对差异, 当亚基丢失或单个域被灭活时, 复杂度的亲和性变化, 以及染色质景观改变后的结合亲和力。通过在不断增加的盐量中依次 re-suspending 大块染色质, 我们能够从染色质中分析特定蛋白质的洗脱。使用这些轮廓, 我们能够确定染色质修饰复合物或染色质环境的改变如何影响结合作用。连接 SSE 与其他在体外和在体内化验, 我们可以确定的作用, 单个领域和蛋白质的功能, 在一个复杂的各种染色质环境。
Introduction
真核细胞中的 DNA 调控是一个复杂而复杂的系统, 它受到一系列蛋白质的严密控制, 它们能够协调对细胞内和细胞外刺激的反应。dna 被包裹在组蛋白 octamers 形成核, 它可以松散地沿 dna 分布或压缩成紧密的线圈1。这种结构安排的 DNA 和组蛋白被称为染色质, 这是由一个网络的蛋白质, 读取, 写入, 并抹去后的翻译修改 (PTM) 组组的2。一些组蛋白 PTMs, 如乙酰化, 改变了它们所沉积的氨基酸的电荷, 改变了蛋白质组与 DNA2之间的相互作用。组蛋白 PTMs 也用于招募转录调节剂, 染色质 remodelers, dna 损伤修复机械, 和 dna 复制机械, 以特定的区域的染色体3。
大多数研究染色质相互作用的方法要么探测小规模的相互作用, 要么涉及大规模的全基因组分析。体外结合研究通常利用单个重组域与组蛋白多肽或 DNA 进行分析, 如电泳迁移率测定 (EMSA)、等温滴定量热法、荧光极化和肽 pulldowns。因为这些分析通常专注于单个蛋白质领域, 它们有助于理解一小部分的拼图, 但不允许我们理解多域蛋白质的合作性质, 更不用说它们在 multi-protein 中的作用了。配合.另一层复杂的是由大多数哺乳动物染色质修饰复合物的异质成分添加。这种蛋白质的异质性, 结合染色质景观的动态性质, 使它具有挑战性, 以重述在体内染色质蛋白的结合相互作用的染色质体外。
在体内方法已取得重大进展;然而, 他们往往是昂贵的, 费时, 技术上的挑战。染色质沉淀, 其次是测序 (芯片序列) 是非常有用的, 以确定蛋白质和组蛋白修饰在整个基因的本地化, 但它需要大量的优化4。蛋白质通常与染色质交联以保持相互作用;然而, 这可以产生人工交互作用, 并可能导致表位掩蔽5。此外, immunoprecipitations (ip) 要求高度特异的抗体, 并广泛优化 DNA 剪切和 IP 条件的芯片 qPCR 使用已知的绑定站点, 这通常是不可用的先验。在优化了芯片条件后, 样品的处理成本很高, 需要数周到数月才能进行序列分析。虽然这种方法对于鉴别基因组中染色质结合蛋白的定位是非常宝贵的, 但成本和时间的承诺使得它无法使用这种方法来产生关于小的变化可能影响全局绑定属性的假设。.
在本文中, 我们描述了如何使用顺序盐萃取 (SSE) 检测可以用来检查染色质结合蛋白的全球结合剖面, 并区分如何改变蛋白质, 复杂, 或全球 PTM 剖面可以改变相互作用。虽然盐提取物是一个普遍和广泛使用的技术, 我们展示了如何这种顺序方法是高度重现性和多才多艺。SSE 允许我们描述一个复杂的单个子单位, 甚至一个单一的域是如何促成复合体对大块染色质的整体亲和性的。SSE 也可以用来确定蛋白质的结合是否受染色质景观的变化的影响, 为组蛋白标记靶向提供了有趣的假说, 可以使用芯片序列和其他基因研究进行确认。
我们最初改编自吴 et al., 检查 Polybromo1 (PBRM1) 在 PBAF 染色质 remodeler6,7的绑定中的功能。利用这一技术, 我们确定了 PBRM1 在 PBAF 染色质重塑复合体中染色质结合的作用, 然后确定了六个体 bromodomains 对此函数的相对贡献7。
在这里, 我们描述如何优化这种方法来探索不同细胞类型的染色质结合, 以评估类似的染色质修饰复合物的相对结合亲和性, 以检查化学抑制剂的染色质蛋白质的位移, 并以确定染色质结合在染色质景观改变后的效果。
Protocol
Representative Results
Discussion
蛋白质和染色质相互作用通过盐萃取的表征是一种常用的方法, 已经使用了几十年14,15;然而, 它没有得到系统的优化, 以揭示它的充分效用。我们演示了这种顺序方法提供了一种快速和廉价的方法来区分染色质结合的变化时, 蛋白质或环境的改变。SSE 具有高度的适应性和优化, 重要的是, 它在技术上是简单的, 不需要专门的设备。在开始之前需要优化的关?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作得到了 v 学者奖 (V2014-004) 和 v 学者加奖 (D2016-030) 从 v 的癌症研究基金会和美国癌症协会机构研究补助金 (ACS 表意文字补助金 58-006-53) 的支持, 以普渡大学癌症中心研究.e.g.p. 获得了普渡大学药物化学和分子药理学系创研究生捐赠奖的支持。
Materials
| Sodium Chloride, Crystal 2.5 Kg AR (ACS) | Avantor/Macron | 7581-06 | |
| Sucrose, Crystal 500 G AR¨ (ACS) | Avantor/Macron | 8360-04 | |
| Potassium Chloride, Granular 500 G AR¨ (ACS) | Avantor/Macron | 6858-04 | |
| Trizma(R) base,Primary Standard and Buffer, >=99.9% (titration), crystalline | Sigma-Aldrich | T1503-1kg | |
| EDTA (Ethylenedinitrilo) Tetraacetic Acid, Disodium Salt, Dihydrate 125 G AR (ACS) | Avantor/Macron | 4931-02 | |
| NONIDET P-40 SUBSTRATE, 100mL UN3082 | Amresco | E109-100ML | |
| HEPES Buffer Solution (1M) | Gibco | 15630-080 | |
| Magnesium Chloride, 6-Hydrate, Crystal 500 G AR¨ (ACS) | Avantor/Macron | 5958-04 | |
| GLYCEROL, 1L | Amresco | 0854-1L | |
| DEOXYCHOLIC ACID SODIUM SALT, 100g | Amresco | 0613-100G | |
| Eppendorf Research plus pipette | Fisher Scientific | 13-690-032 | |
| Eppendorf 5424 R refrigerated microcentrifuge | Eppendorf | 5424 R | |
| Secondary mouse IgG HRP-linked | Cell Signaling | 7076 | |
| Secondary rabbit IgG HRP-linked | Cell Signaling | 7074 | |
| BMI-1 antibody | Millipore | ||
| PBRM1 antibody | Bethyl | A301-591A | |
| ARID1a antibody | Santa Cruz | sc-32761 | |
| BRD4 antibody | Bethyl | A301-9852a | |
| (+) JQ1 | Cayman Chemical Company | 11187 | |
| SAHA | Cayman Chemical Company | 10009929 | |
| Doxorubicin | AK Scientific | 25316-40-9 | |
| Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | Macron | 4948-02 | |
| Mini Trans-Blot Cell | BioRad | 1703930 | |
| Mini Gel Tank | ThermoFisher | A25977 | |
| Albumin, Bovine (BSA) | Amresco | 0332-100g | Used in as a 5% solution in PBS-T as blocking solution for Western blots |
| Bolt MOPS SDS Running Buffer (20x) | Life Technologies | B0001 | |
| Bolt LDS Sample Buffer (4x) | Life Technologies | B0007 | |
| PageRuler Plus Prestained Protein Ladder, 10 to 250 kDa | ThermoFisher | 26619 | |
| Methyl Alcohol, Anhydrous | Macron | 3041-10 | |
| Trypsin kEDTA, 1X | Cellgro | 25-053-CI | |
| SODIUM AZIDE, 250g UN1687 | Amresco | 0639-250G | |
| SODIUM DODECYL SULFATE (SDS)500g UN1325 | Amresco | 0227-500G | |
| Glycine,for electrophoresis, >=99% | Sigma-Aldrich | G8898-1kg | |
| BigTop Microcentrifuge Tubes, Polypropylene | VWR | 20170-333 | |
| 1000 µL Pipet Tips | VWR | 83007-382 | |
| NuPAGE Bis-Tris Precast Gels 4-12% | Invitrogen | NW04125BOX | |
| Leupeptin Hemisulfate, 5 MG | RPI Research Products | 22035-0.005 | Used for Protease inhibitor solution. |
| APROTININ, 10 MG | RPI Research Products | 20550-0.01 | Used for Protease inhibitor solution. |
| PEPSTATIN A, 5 MG | RPI Research Products | 30100-0.005 | Used for Protease inhibitor solution. |
| OVCA429 cells | Gift from Karen Cowden Dahl. Ph.D. | ||
| HEK293T | ATCC | CRL-3216 | |
| HeLa cells | ATCC | CCL-2 | |
| McCoy's 5A media | Corning Mediatech | 10-050-CV | |
| DMEM | Corning Mediatech | 10-013-CV | |
| Minimum Essential Medium (MEM), Powder | Corning Mediatech | 50-011-PC | |
| MEM NEAA (100X) non-essential amino acid | Gibco | 11140-050 | |
| FB-11: Fetal Bovine Serum, U.S. Source | Omega Scientific | FB-11 | |
| Penicillin-Streptomycin Solution | Life Technologies | 15140-122 | |
| Glutamax | Life Technologies | 35050-061 | |
| sodium pyruvate | Life Technologies | 11360070 | |
| VWR Power Source | VWR | 13-690-032 |
Referências
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