DNA ile bir siyanür boya olabilir olmak sindirilmiş enzimleri ile lekeli belirleme
Summary
DNA molekülleri floresan mikroskopi için boyama bir deney sırasında görüntüleyebilmesi için bir bilim adamı sağlar. Burada sunulan yönteminde DNA molekülleri ile floresan boyalar önceden lekeli ve metilasyonu ve sigara metilasyonu hassas enzimleri ile sindirilir.
Abstract
DNA’ın görselleştirme floresan mikroskopi için boyalar siyanür boyalar gibi çeşitli kullanır. Bu boyalar onların yüksek benzeşme ve duyarlılık nedeniyle DNA için kullanılmaktadır. DNA molekülleri deney tamamlandıktan sonra tam uzunlukta olup olmadığını belirlemek için bir yöntem enzimleri ile DNA sindirerek tarafından lekeli molekülleri tam uzunlukta olup olmadığını belirlemek için gereklidir. Bir yöntem için fluorochrome ihtiyacım ne enzimler DNA lekeli belirlemek için gerekli değildir ancak, lekeli DNA enzimleri inhibe. Bu yöntemde, DNA boya ve DNA equilibrate izin veren bir siyanür boya ile bir gecede lekeli. Sonraki, lekeli DNA restriksiyon enzimi ile sindirilmiş, bir jel yüklenen ve electrophoresed. Deneysel DNA Özet bantları restriksiyon enzimi etkinliğini belirlemek için bir silico sindirimi karşılaştırılır. Beklendiği gibi grup aynı dizi Eğer reaksiyon tamamlandıktan. Kısmi sindirim belirtmek beklenenden daha fazla grup ve daha az bantları eksik sindirim gösterir. Bu yöntemin avantajı basitliğidir ve bir bilim adamı için bir restriksiyon enzimi gerekir ekipman kullanır tahlil ve Elektroforez jel. Bu yöntemin bir sınırlama enzimler için çoğu bilim adamı mevcut piyasada bulunan enzimler vardır; Ancak, herhangi bir enzimleri kullanılabilir.
Introduction
TOTO serisi (TOTO-1, YOYO-1, POPO-1, BOBO-1, TOTO-3, YOYO-3, POPO-3 ve BOBO-3; Tablo 1) çeşitli deneyler DNA görselleştirme gerekli1,2,3,4,5,6,7, nerede olarak kullanılmaktadır 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17. siyanür dimer aile onların kuantum verimi, ışık hassasiyeti ve DNA molekülleri18,19,20için yüksek ilgi nedeniyle yaygın olarak kullanılır. Siyanür dimer boyalar Floresans21100-1000 kat artış var büyük seçicilik çift iplikçikli DNA için ve ne zaman ara var. Pyridinium boya maddeler, araçlar (YOYO-1, TOTO-1, YOYO-3 ve TOTO-3) onların quinolium boya daha karşılıkları (Tablo 1)22(BOBO-1, POPO-1, BOBO-3 ve POPO-3) bir daha kısa emisyon dalga boyu var. Aynı zamanda, DNA’ya ara siyanür dimer kuantum verimi yüksektir (0.2 – 0,6)22. Ancak, bir enzim bir DNA molekülü2 metilasyonu profili belirleme veya23 zaten ile floresan boya lekeli bir DNA molekülünün germek için kullanmak ne enzimler lekeli DNA sindirmek belirlemek için bir metod gerekir. DNA’ya intercalates boya herhangi bir tür veya DNA substrat discernable örnek verir herhangi bir enzim için bu yöntemi kullanabilirsiniz.
Meng vd. ilk prestained DNA yoluyla farklı boya24çeşitli kullanarak Jel Elektroforez sindirim oranı belirlenir. Maschmann ve ark. delved derin boyalar TOTO aileye bakmak için. Her ikisi de belirli bir boya ile lekeli DNA restriksiyon enzimi25ile sindirmek Eğer görmek için lekeli DNA sindirim oranı belirlenir. Diğer yöntemler optik cımbız26 veya NMR27kullanarak DNA ile ara boya etkileri bağlama çalışma. Her iki yöntem özel ekipman gerektirir; ise bu yöntem çoğu moleküler biyoloji laboratuarları bir boya olup olmadığını belirlemek zorunda ekipman sağlar, restriksiyon enzimi sindirim ile etkilemektedir.
Ayrıca, belirli bir molekül uzunluğunu ölçmek için diğer yöntemleri, optik eşleme günahı DNA molekülleri bir yüzey üzerinde uzamış ve streç ve parçaları boyutunu belirlemek için DNA sindirilir. Boya enterkalasyon kontur uzunluğu fluorescently lekeli DNA moleküllerinin ve bağlı olarak kullanılan boya artırmak için gösterilmiştir, kontur uzunlukları farklı21. Bu yöntem genleri1,3,4,6,13,28,29,30, çeşitli kullanıldığında vardır 31. molekülleri, boya ve enzim bağlı olarak önceden lekeli olsaydı, ancak, enzim DNA ile belirli bir boya lekeli kesmek mümkün olmayabilir. Bu nedenle, bu yöntem ile belirli bir boya lekeli DNA bir enzim ile sindirilmiş Eğer belirler. Ayrıca, boya ve boya DNA hareketliliğini kullanıldığında, konsantrasyon bağlı olarak bir jel bantlarında daha yavaş boya baz çifti32 arasında eklemek yer açmak için yerel DNA kısmi DNA omurgası gevşemek nedeniyle göç edecek .
Ancak, bazen bu boyalar olabilir kısmen veya tamamen belirli enzimleri7,24eylem inhibe. Bu enzim, belirli sıra tanımasını engelleyebilir floresan boyalar ve eki neden olduğu DNA yapısal bir değişiklik nedeniyle düşünülmektedir. Bu boyalar enzimleri etkilemesi anlamak metilasyonu profil veya uzatma lekeli DNA’ın gerekli olduğu deneylerde yardımcı olabilir.
Bizim yöntem, DNA faiz fluorochrome ile lekeli ve restriksiyon enzimi ile sindirilir. O zaman DNA görüntüsü, bir jel üzerinde electrophoresed ve restriksiyon enzimi sindirim oranı ölçüldü. Enzimleri dayalı bir jel üzerinde kesme desen olarak seçilmiştir. Çok fazla grup örtüşme DNA gruplarından neden ve çok az bantları DNA molekülünün tam bir resim vermek değil. Profil sindirilir DNA molekülünün belirlemek için tatlı bir nokta var; Bu nedenle, kullanılan DNA ve enzim bağlı olacaktır. Bu yöntemin bir avantajı basitliğidir; Sadece bir kısıtlama sindirim ve Jel Elektroforez cihazları gerektirir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Fluorescently etiketli DNA (şekil 1)sindirmek amacıyla bir dizi adım gereklidir. İlk olarak, DNA ile bir fluorochrome gecede lekeli. DNA daha kısa bir süre için siyanür dimer ile inkübe; Ancak, Carlsson vd. DNA çift kişilik gruplar her DNA boyutu nedeniyle eksik boyama20için oluşturulan bulundu. Bu sorunu gidermek için DNA çift kişilik grup oluşmasını önlemek için gece Boyanabilen. Bu protokol kritik bir adımdır. Boya i…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma için genel tıbbi bilim (NIGMS) (5605100122001), bir bileşeni Nebraska Üniversitesi Kearney (UNK) yaz öğrenci araştırma programı (SSRP) ve UNK yanı sıra ulusal kurumları Sağlık (NIH) Ulusal Enstitüsü tarafından finanse edildi Lisans araştırma bursu (URF).
Materials
| Unmethylated lambda DNA | NEB | N3013S | |
| YOYO-1 | ThermoFisher Scientific | Y3601 | |
| TOTO-1 | ThermoFisher Scientific | T3600 | |
| POPO-1 | ThermoFisher Scientific | P3580 | |
| BOBO-1 | ThermoFisher Scientific | B3582 | |
| YOYO-3 | ThermoFisher Scientific | Y3606 | |
| TOTO-3 | ThermoFisher Scientific | T3604 | |
| POPO-3 | ThermoFisher Scientific | P3584 | |
| BamHI | NEB | R0136S | |
| PmlI | NEB | R0532S | |
| ScaI | NEB | R3122S | |
| EcoRI | NEB | R0101S | |
| HindIII | NEB | R0104S | |
| SmaI | NEB | R0141S | |
| Tris | Fisher | BP152-1 | Irritant |
| EDTA | Fisher | S316-212 | Toxic |
| HCl | Fisher | S25358 | Corrosive and irritant |
| Buffer 1 | NEB | B7201S | NEB 1.1 |
| Buffer 2 | NEB | B7202S | NEB 2.1 |
| Buffer 3 | NEB | B7204S | NEB Cutsmart |
| High gelling temperature agarose gel | Lonza | 50041 | |
| Acetic Acid | Fisher | S25118 | Hazardous |
| Blue light transilluminator | Dark Reader | DR196 | Wear correct eyewear |
| Ethidium bromide | Fisher | 15585011 | Carcinogen; other alternatives are Nancy 520, Gel red, etc. |
| Cannon EOS Rebel T3I camera | Cannon | ||
| Apogee Model H4 | Biorad | 1704510 | |
| Power Pac Basic Power Supply | Biorad | 1645050 | |
| Ficoll | Fisher Scientific | BP525-25 | |
| Bromophenol blue | Fisher Scientific | B-392 | |
| Xylene Cyanol | Eastmen | T1579 |
Referenzen
- Teague, B., et al. High-resolution human genome structure by single-molecule analysis. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (24), 10848-10853 (2010).
- Ananiev, G. E., et al. Optical mapping discerns genome wide DNA methylation profiles. BMC Mol Biol. 9, 68 (2008).
- Zhou, S., et al. Validation of rice genome sequence by optical mapping. BMC Genomics. 8, 278 (2007).
- Reslewic, S., et al. Whole-genome shotgun optical mapping of Rhodospirillum rubrum. Appl Environ Microbiol. 71 (9), 5511-5522 (2005).
- Zhou, S., et al. Whole-genome shotgun optical mapping of Rhodobacter sphaeroides strain 2.4.1 and its use for whole-genome shotgun sequence assembly. Genome Res. 13 (9), 2142-2151 (2003).
- Gupta, A., Kounovsky-Shafer, K. L., Ravindran, P., Schwartz, D. Optical mapping and nanocoding approaches to whole-genome analysis. Microfluidics and Nanofluidics. 20 (44), 1-14 (2016).
- Kounovsky-Shafer, K. L., et al. Presentation of large DNA molecules for analysis as nanoconfined dumbbells. Macromolecules. 46 (20), 8356-8368 (2013).
- Kim, Y., et al. Nanochannel confinement: DNA stretch approaching full contour length. Lab Chip. 11 (10), 1721-1729 (2011).
- Yu, H., Jo, K., Kounovsky, K. L., de Pablo, J. J., Schwartz, D. C. Molecular propulsion: chemical sensing and chemotaxis of DNA driven by RNA polymerase. J Am Chem Soc. 131 (16), 5722-5723 (2009).
- Lam, E. T., et al. Genome mapping on nanochannel arrays for structural variation analysis and sequence assembly. Nat Biotechnol. 30 (8), 771-776 (2012).
- Cao, H., Tegenfeldt, J. O., Austin, R. H., Chou, S. Y. Gradient nanostructures for interfacing microfluidics and nanofluidics. Applied Physics Letters. 81 (16), 3058-3060 (2002).
- Gupta, A., et al. Single-molecule analysis reveals widespread structural variation in multiple myeloma. Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (25), 7689-7694 (2015).
- Wu, C. W., Schramm, T. M., Zhou, S., Schwartz, D. C., Talaat, A. M. Optical mapping of the Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis genome. BMC Genomics. 10, 25 (2009).
- Jo, K., Schramm, T. M., Schwartz, D. C. A single-molecule barcoding system using nanoslits for DNA analysis : nanocoding. Methods Mol Biol. 544, 29-42 (2009).
- Jo, K., Chen, Y. L., de Pablo, J. J., Schwartz, D. C. Elongation and migration of single DNA molecules in microchannels using oscillatory shear flows. Lab Chip. 9 (16), 2348-2355 (2009).
- Jo, K., et al. A single-molecule barcoding system using nanoslits for DNA analysis. Proc Natl Acad Sci U S A. 104 (8), 2673-2678 (2007).
- Reccius, C. H., Mannion, J. T., Cross, J. D., Craighead, H. G. Compression and free expansion of single DNA molecules in nanochannels. Phys Rev Lett. 95 (26), 268101 (2005).
- Staerk, D., Hamed, A. A., Pedersen, E. B., Jacobsen, J. P. Bisintercalation of homodimeric thiazole orange dyes in DNA: effect of modifying the linker. Bioconjug Chem. 8 (6), 869-877 (1997).
- Spielmann, H. P., Wemmer, D. E., Jacobsen, J. P. Solution structure of a DNA complex with the fluorescent bis-intercalator TOTO determined by NMR spectroscopy. Biochemie. 34, 8542-8553 (1995).
- Carlsson, C., Jonsson, M., Akerman, B. Double bands in DNA gel electrophoresis caused by bis-intercalating dyes. Nucleic Acids Res. 23 (13), 2413-2420 (1995).
- Kundukad, B., Yan, J., Doyle, P. S. Effect of YOYO-1 on the mechanical properties of DNA. Soft Matter. 10 (48), 9721-9728 (2014).
- Technologies, L. . The Molecular Probes Handbook: A guide to Fluorescent Probes and Labeling Technologies. , (2010).
- Riehn, R., et al. Restriction mapping in nanofluidic devices. Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (29), 10012-10016 (2005).
- Meng, X., Cai, W., Schwartz, D. C. Inhibition of restriction endonuclease activity by DNA binding fluorochromes. J Biomol Struct Dyn. 13 (6), 945-951 (1996).
- Maschmann, A., Kounovsky-Shafer, K. L. Determination of restriction enzyme activity when cutting DNA labeled with the TOTO Dye family. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. , 1-12 (2017).
- Biebricker, A. S., et al. The impact of DNA intercalators on DNA and DNA-processing enzymes elucidated through force-dependent binding kinetics. Nature Communications. 6, 7304 (2015).
- Gunther, K., Mertig, M., Seidel, R. Mechanical and structural properties of YOYO-1 complexed DNA. Nucleic Acids Res. 38 (19), 6526-6532 (2010).
- Zhou, S., et al. A clone-free, single molecule map of the domestic cow (Bos taurus) genome. BMC Genomics. 16, 644 (2015).
- Ray, M., et al. Discovery of structural alterations in solid tumor oligodendroglioma by single molecule analysis. BMC Genomics. 14, 505 (2013).
- Chen, S., et al. Genome sequence of the model medicinal mushroom Ganoderma lucidum. Nat Commun. 3, 913 (2012).
- Zhou, S., et al. A single molecule scaffold for the maize genome. PLoS Genet. 5 (11), e1000711 (2009).
- Sischka, A., et al. Molecular mechanisms and kinetics between DNA and DNA binding ligands. Biophys J. 88 (1), 404-411 (2005).
- Lee, P. Y., Costumbrado, J., Hsu, C. Y., Kim, Y. H. Agarose gel electrophoresis for the separation of DNA fragments. J Vis Exp. (62), (2012).
- Zipper, H., Brunner, H., Bernhagen, J., Vitzthum, F. Investigations on DNA intercalation and surface binding by SYBR Green I, its structure determination and methodological implications. Nucleic Acids Res. 32 (12), e103 (2004).
