Aqui apresentamos um método para expressar proteínas histonas acetiladas usando expansão de código genético e montar nucleososomos reconstituídos in vitro.
Proteínas histonas acetiladas podem ser facilmente expressas em Escherichia coli codificando um mutante, Nε-acetil-lysine (AcK)-específica Methanosarcina mazi pyrrolysine tRNA-synthetase (MmAcKRS1) e seu tRNA cognato (tRNAPyl) para reunir mononucleosmos estabelecidos com histones acetiladas específicas. MmAcKRS1 e tRNAPyl entregam AcK em um local de mutação âmbar no mRNA de escolha durante a tradução em Escherichia coli. Esta técnica tem sido usada extensivamente para incorporar AcK em locais de lise H3. A sithetase pirrolysíl-tRNA (PylRS) também pode ser facilmente evoluída para incorporar outros aminoácidos não-orônicos (ncAAs) para modificação ou funcionalização de proteínas específicas do local. Aqui detalhamos um método para incorporar o AcK usando o sistema MmAcKRS1 no histona H3 e integrar proteínas H3 acetiladas em mononucleosmos reconstituídos. Mononucleososes reconstituídos acetilados podem ser usados em ensaios bioquímicos e de ligação, determinação da estrutura e muito mais. A obtenção de mononucleosmos modificados é crucial para projetar experimentos relacionados à descoberta de novas interações e compreensão da epigenética.
Utilizamos PylRS e tRNAPyl para sintetizar e montar mononucleosmos reconstituídos com histones acetilados específicos do local. A PylRS provou ser inestimável como uma ferramenta de expansão de código genético para produzir proteínas com modificações pós-translacionais (PTMs) e foi geneticamente evoluída para incorporar cerca de 200 ncAAs diferentes. PylRS incorpora em um códon de parada âmbar, removendo a concorrência de outros aminoácidos durante a tradução. PylRS foi descoberto pela primeira vez na arquiaia metogênica, e desde então tem sido utilizado em biologia química para incorporar novos grupos químicos reativos em proteínas1,2.
O MMAcKRS1 foi evoluído de Metanoosarcina mazei PylRS e frequentemente utilizado em nosso laboratório para a síntese de proteínas acetiladas3,4,5,6. MmAcKRS1 fornece AcK em um local de mutação âmbar no mRNA de escolha durante a tradução em Escherichia coli. Esta técnica foi usada anteriormente para incorporar ack em k4, K9, K14, K18, K23, K27, K36, K56, K64, e K79 histone H3 lysine sites para estudar a atividade de Sirtuin 1, 2, 6, e 7 em mononucleosmos acetilados4,5,6. Aqui detalhamos este método para expressar histones acetilados e nucleosómos acetilados reconstituídos.
É essencial seguir este protocolo em cada detalhe durante um experimento. Os nucleosmos não são muito estáveis e muita tentativa e erro foi para determinar este protocolo. É fundamental remover precipitados a cada passo (ou sempre observado) porque as partículas podem interferir facilmente nos processos de montagem. Sempre mantenha amostras de histona no gelo. Se os nucleosómos são armazenados a 4 °C por muito tempo, eles podem desmontar espontaneamente. Certifique-se de verificar quaisquer amostras por Native P…
The authors have nothing to disclose.
Gostaríamos de agradecer ao Dr. Wesley Wang por estabelecer as bases para este protocolo e sua valiosa mentoria. Este trabalho foi parcialmente apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (Grants R01GM127575 e R01GM121584) e pela Welch Foundation (Grant A-1715).
0.5 M TE Buffer | NA | NA | 0.5 M NaCl, 20 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7.8 |
1 M TE Buffer | NA | NA | 1 M NaCl, 20 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7.8 |
100x TE Buffer | NA | NA | |
2 M TE Buffer | NA | NA | 2 M NaCl, 20 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7.8 |
20 mM TE Buffer | NA | NA | 20 mM NaCl, 20 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7.8 |
6 M GuHCl | 6M guanidinium chloride, 20 mM Tris, 500 mM NaCl, pH 8.0 | ||
Acetyllysine | |||
Column Wash Buffer | NA | NA | 6 M urea, 500 mM NaCl, 20 mM Tris, 20 mM imidazole pH 7.8 |
Elution Buffer | NA | NA | |
Fisherbrand Variable-Flow Chemical Transfer Pump | Fischer Scientific | 15-077-67 | |
His-TEV protease | |||
Histone Lysis Buffer | NA | NA | 60 mM Tris, 100 mM NaCl, 0.5% Triton-X100 (v/v), 1 mM PMSF pH 8.0 |
Ni-NTA Resin | 6 M urea, 500 mM NaCl, 20 mM Tris, 250 mM imidazole, pH 7.8 | ||
PCR Clean-Up Kit | Epoch Life Sicences | 2360050 | |
Pellet Wash Buffer | NA | NA | 60 mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8.0 |
petDUET-His-SUMO-TEV-H4 | |||
petDUET-His-TEV-H2A | |||
petDUET-His-TEV-H2B | |||
petDUET-His-TEV-H3 | |||
pEVOL-AckRS | Addgene | 137976 | |
pGEM-3z/601 | Addgene | 26656 | |
Storage Buffer | NA | NA | 20 mM NaCl, 20 mM Tris, 20 mM NaCl, 1 mM EDTA, 20% glycerol, pH 7.8 |
Thermocycler |