JoVE Journal > Biochemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Ergebnisse
Discussion
Offenlegungen
Acknowledgements
Materials
Referenzen
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biochemie

Atomik kuvvet mikroskobu Imaging'i kullanma oluşturarlar dinamikleri ve yapısını sondalama

Published: January 31, 2019
doi:
10.3791/58820
, , ,
1Department of Pharmaceutical Sciences,University of Nebraska Medical Center

Summary

Burada, nucleosome parçacıklar, statik ve hızlandırılmış atomik kuvvet mikroskobu (AFM) görüntüleme teknikleri kullanılarak tek molekül düzeyinde karakterize etmek için bir iletişim kuralı mevcut. Yakalama yapısı ve dinamik oluşturarlar içinde olan yüzey functionalization yöntemi sağlar nano, yüksek çözünürlüklü.

Abstract

Nucleosome alt birimleri uzun bir zincir olan kromatin, DNA ikileşmesi ve transkripsiyonu almaya ökaryotik hücrelerde yer olarak böyle kritik süreçleri için sağlayan dinamik bir sistemdir. Oluşturarlar dinamikleri ve transkripsiyonu makineleri tarafından DNA’yı erişim sağlar ve eleştirel kromatin işlevlerini temel moleküler mekanizmaları katkıda bulunur. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) gibi görüntüleme tek molekül çalışmaları önemli ölçüde nucleosome yapısı ve dinamik rolünün geçerli anlayışımızı katkıda bulunmuştur. Geçerli protokol oluşturarlar yapısal ve dinamik özelliklerini incelemek yüksek çözünürlüklü AFM görüntüleme teknikleri etkinleştirme adımları açıklar. Protokol H3 histon onun muadili şeması protein A (CENP-A) ile değiştirilir şeması oluşturarlar için elde edilen AFM veri tarafından gösterilmektedir. Protokol mono-oluşturarlar sürekli seyreltme yöntemiyle derleme ile başlar. Nucleosome görüntüleme için kullanılan aminopropyl silatrane (APS-Mika) ile functionalized Mika yüzey hazırlanması açıklanan oluşturarlar AFM görselleştirme için önemlidir ve yüzey hazırlamak için yordam sağlanmıştır. APS-Mika yüzeyinde biriken oluşturarlar ilk nucleosome nüfus bir görüntüsünü yakalar statik AFM kullanarak yansıma. Bu görüntülerin analizleri, böyle parametre DNA buna sarılarak oluşturarlar boyutu olarak ölçülebilir ve bu işlem ayrıca ayrıntılı. Sıvı yordamda Imaging hızlandırılmış AFM birkaç çerçeveleri yakalayabilir yüksek hızlı hızlandırılmış AFM için anlatılan nucleosome dinamiği saniyede. Son olarak, dinamik süreçler nicel karakterizasyonu etkinleştirme nucleosome dinamiklerini analiz açıklanan ve resimli.

Introduction

Ökaryotik hücrelerde DNA son derece yoğun ve kromozomlar içine organize olduğunu. 1 ilk DNA organizasyon bir kromozom içinde hangi 147 oluşturarlar derlemede düzeyidir bp DNA’ın histon octamer çekirdek sıkıca sarılmış. 2 , 3 nucleosome parçacıklar son derece kompakt kromozom birimi kurdu kadar hangi sonra düzenlenen bir kromatin dizi oluşturan uzun bir DNA molekülü üzerinde topla. 4 kromatin sökme Gen transkripsiyonu ve genom çoğaltma, kritik hücresel işlemler tarafından gerekli DNA o kromatin son derece dinamik bir sistemdir öne ücretsiz erişim sağlar. 5 , 6 , 7 DNA çeşitli kromatin düzeylerde dinamik özelliklerini anlama moleküler seviyede nerede hatalar hücre ölümü veya kanser gibi hastalıkların gelişimine yol açabilir genetik işlemleri elucidating için kritik öneme sahip. 8 bir kromatin büyük önem oluşturarlar dinamikleri özelliğidir. 9 , 10 , 11 , 12 bu parçacıklar yüksek kararlılık crystallographic tekniklerle yapısal karakterizasyon için izin verdi. 2 ne bu çalışmalar eksikliği oluşturarlar DNA mekanizması gibi dinamik ayrıntılarını histon çekirdeğinden unwrapping vardır; transkripsiyon ve çoğaltma işlemleri için gerekli olan dinamik yoludur. 7 , 9 , 13 , 14 , 15 , 16 Ayrıca, özel proteinler remodeling faktörler olarak adlandırdığı nucleosomal parçacıklar17sökme kolaylaştırmak gösterilmiştir; Ancak, oluşturarlar iç dinamikleri tüm sökme işleminin katkıda bu süreçte önemli faktördür. 14 , 16 , 18 , 19

Tek molekül floresans19,20,21, optik yakalama (cımbız)13,18,22,23 ve AFM gibi tek molekül teknikleri 10 , 14 , 15 , 16 , 24 , 25 , 26 oluşturarlar dinamikleri anlamakta vesile olmuştur. Bu yöntemler arasında AFM birkaç benzersiz ve çekici özelliklerinden yararlanır. AFM bir görselleştirmek ve bireysel oluşturarlar yanı sıra uzun diziler27karakterize etmek izin verir. AFM görüntülerden ölçülen 10,14,26,28nucleosome yapısı DNA buna sarılarak histon çekirdek uzunluğu gibi önemli özellikleri olabilir; nucleosome çıkartıyorum dynamics karakterizasyonu için merkezi bir parametre. AFM olması son derece dinamik sistemleri ve DNA kendiliğinden histon çekirdek14paketini oluşturarlar çalışmalar ortaya koymuştur. Spontan DNA’sı oluşturarlar unwrapping doğrudan görüntüleme sulu çözümler 14,26,29bitince hızlandırılmış modunda çalışan AFM tarafından görüntülenmiştir.

Yüksek hızlı hızlandırılmış AFM (HS-AFM) araçları gelişiyle nucleosome çıkartıyorum işleminin milisaniyelik zaman-ölçek 14,15,24görselleştirmek mümkün kıldı. HS-AFM 16,30 ile ilgili çalışmalar şeması belirli oluşturarlar kurallı türüyle karşılaştırıldığında oluşturarlar çeşitli yeni özellikler ortaya koydu. Şeması oluşturarlar bir şeması, kromozom kromozom segregasyon31için kritik düzeyde önemli küçük bir kısmını oluşturmaktadır. Toplu kromatin içinde kurallı oluşturarlar şeması oluşturarlar histon özünü CENP-A histon histon H332,33yerine içerir. Bu histon sonucu olarak, DNA kaydırma şeması oluşturarlar içinde ~ 120 ikamesidir ~ 147 yerine bp bp için kanonik oluşturarlar; farklı türleri morfoloji şeması ve kurallı oluşturarlar için neden olabilir bir fark daha yüksek dynamics toplu ile karşılaştırıldığında bu şeması kromatin uğrar düşündüren34, diziler. HS-AFM16,30 çalışmalarda şeması oluşturarlar tarafından görüntülenen roman dynamics benzersiz fırsat doğrudan yapısal ve dinamik özelliklerini görselleştirmek için bu tek molekül tekniği ile sağlanan örnekler oluşturarlar. Bu özelliklerinin örnekleri kısaca ele olacak ve kağıdın sonunda resimli. Bu ilerleme roman protokollerde oluşturarlar AFM görüntüleme gibi değişiklikler mevcut yöntemlerden gelişimi nedeniyle yapıldı. Burada açıklanan protokol amacı bu heyecan verici gelişmeler tek molekül AFM nucleosome çalışmalarda bu teknikleri onların kromatin araştırmalarda kullanmak isteyen herkes için erişilebilir hale getirmektir. Açıklanan teknikleri oluşturarlar çalışmanın ötesinde sorunlar için geçerlidir ve diğer protein ve DNA sistemleri ilgi soruşturma için kullanılabilir. Bu tür uygulamalar birkaç örnek yayınları35,36,37,38,39,40,41bulunabilir, 42,43,44,45,46,47,48,49 ve AFM çalışmaların geleceği çeşitli biyomoleküler sistemleri verilen29,50,51,53,54değerlendirmeleri.

Protocol

1. Mono-oluşturarlar Meclisi sürekli seyreltme Oluşturmak ve bir kapalı merkezli Widom 601 nucleosome sıra konumlandırma içeren bir yaklaşık 400 bp DNA substrat arındırmak. 55Not: di-oluşturarlar istenmeyen oluşumu sınırlamak için ‘her kol kanat konumlandırma sıra’ ~ 150 geçmemelidir bp. Plazmid pGEM3Z-601 tasarlanmış astar ile birlikte kullanın ve substrat DNA PCR kullanarak yükseltmek. Burada kullanılan 122 ve 154 bp kol uzunlukları ile 423 bp subst…

Representative Results

Mono-oluşturarlar ilk sürekli seyreltme derleme yöntemi (resim 1) kullanarak deneyler Imaging AFM için hazırlanmıştır. Hazırlanan oluşturarlar sonra kesintili SDS-sayfa (Şekil 2) kullanarak kontrol edildi. Mika yüzey sonraki oluşturarlar yüzeyi pürüzsüz bir arka plan için yüksek çözünürlüklü düşsel (Şekil 3) korunarak yakalar APS kullanarak functionalized. Oluşturarlar APS-Mika üzerinde tevdi ve daha so…

Discussion

Yukarıda açıklanan iletişim kuralı oldukça basit ve son derece tekrarlanabilir sonuçlar, ancak birkaç önemli konular vurguladı sağlar. Functionalized APS-Mika güvenilir ve tekrarlanabilir sonuçlar almak için anahtar bir substrat var. APS-Mika yüksek kararlılığını bir görüntüleme substrat önceden hazırlıklı olmak sonra en az iki hafta kullanılabilir kullanmak için hazırlamak izin verir bu substrat önemli özelliklerinden biridir. 59 , 61</…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazar Katkıları: YLL ve MSD tasarlanan proje; MSD oluşturarlar toplandı. MSD ve ZS AFM deneyleri ve veri analizleri yapılır. Tüm yazarları yazdı ve el yazması düzenlenebilir.

Materials

Plasmid pGEM3Z-601 Addgene, Cambridge, MA 26656
PCR Primers IDT, Coralville, IA Custom Order (FP) 5'- CAGTGAATTGTAATACGACTC-3' (RP) 5'-ACAGCTATGACCATGATTAC-3'
DreamTaq polymerase ThermoFischer Scientific, Waltham, MA EP0701 Catalog number for 200 units
PCR purification kit Qiagen, Hilden, Germany  28104 Catalog number for 50 units
Tris base Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 10708976001 Catalog number for 250 g
EDTA ThermoFischer Scientific, Waltham, MA 15576028 Catalog number for 500 g
(CENP-A/H4)2, recombinant human EpiCypher, Durham, NC 16-0010 Catalog number for 50 ug
H2A/H2B, recombinant human EpiCypher, Durham, NC 15-0311 Catalog number for 50 ug
H3 Octamer, recombinant human EpiCypher, Durham, NC 16-0001 Catalog number for 50 ug
Slide-A-Lyzer MINI Dialysis Device Kit, 10K MWCO, 0.1 mL ThermoFischer Scientific, Waltham, MA 69574 Catalog number for 10 devices
Sodium Chloride Sigma-Aldrich, St. Louis, MO S9888-500G Catalog number for 500 mg
Amicon Ultra-0.5 mL Centrifugal Filters  Millipore-sigma, Burlington, MO UFC501008 Catalog number for 8 devices
HCl Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 258148-25ML Catalog number for 25 mL
Tricine Sigma-Aldrich, St. Louis, MO T0377-25G Catalog number for 25 g
SDS Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 11667289001 Catalog number for 1 kg
Ammonium Persulfate (AmmPS)  Bio-Rad, Hercules, CA 1610700 Catalog number for 10 g
30% Acrylamide/Bis Solution, 37.5:1 Bio-Rad, Hercules, CA 1610158 Catalog number for 500 mL
TEMED Bio-Rad, Hercules, CA 1610800 Catalog number for 5 mL
4x Laemmli protein sample buffer for SDS-PAGE Bio-Rad, Hercules, CA 1610747 Catalog number for 10 mL
2-ME Sigma-Aldrich, St. Louis, MO M6250-10ML Catalog number for 10 mL
ageRuler Prestained Protein Ladder  ThermoFischer Scientific, Waltham, MA 26616 Catalog number for 500 uL
Bio-Safe™ Coomassie Stain Bio-Rad, Hercules, CA 1610786 Catalog number for 1 L
Nonwoven cleanroom wipes: TX604 TechniCloth  TexWipe, Kernersvile, NC TX604
Muscovite Block Mica AshevilleMica, Newport News, VA Grade-1
Aminopropyl silatrane (APS) Synthesized as described in 22
HEPES Sigma-Aldrich, St. Louis, MO H4034-25G Catalog number for 25 g
Scotch Tape Scotch-3M, St. Paul, MN
TESPA-V2 afm probe (for static imaging) Bruker AFM Probes, Camarillo, CA
MSNL-10 afm probe (for standard time-lapse imaing) Bruker AFM Probes, Camarillo, CA
Aron Alpha Industrial Krazy Glue Toagosei America, West Jefferson, OH AA480 Catalog number for 2 g tube
MgCl2 Sigma-Aldrich, St. Louis, MO M8266-100G Catalog number for 100 g
Millex-GP Filter, 0.22 µm Sigma-Aldrich, St. Louis, MO SLGP05010 Catalog number for 10 devices
BL-AC10DS-A2 afm probe (for HS-AFM) Olympus, Japan
Compound FG-3020C-20  FluoroTechnology Co., Ltd., Kagiya, Kasugai, Aichi, Japan 
Compound FS-1010S135-0.5  FluoroTechnology Co., Ltd., Kagiya, Kasugai, Aichi, Japan 
MultiMode Atomic Force Microscope Bruker-Nano/Veeco, Santa Barbara, CA
High-Speed Time-Lapse Atomic Force Microsocopy Toshio Ando, Nano-Life Science Institute, Kanazawa University, Kakuma-machi, Kanazawa, Japan
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referenzen

  1. Kornberg, R. D. Chromatin structure: a repeating unit of histones and DNA. Science. 184 (4139), 868-871 (1974).
  2. Luger, K., Mäder, A. W., Richmond, R. K., Sargent, D. F., Richmond, T. J. Crystal structure of the nucleosome core particle at 2.8 Å resolution. Nature. 389 (6648), 251-260 (1997).
  3. Clark, D. J. Nucleosome Positioning, Nucleosome Spacing and the Nucleosome Code. Journal of biomolecular structure. 27 (6), 781-793 (2010).
  4. Poirier, M. G., Oh, E., Tims, H. S., Widom, J. Dynamics and function of compact nucleosome arrays. Nature Structural & Molecular Biology. 16 (9), 938-944 (2009).
  5. Li, B., Carey, M., Workman, J. L. The Role of Chromatin during Transcription. Cell. 128 (4), 707-719 (2007).
  6. Venkatesh, S., Workman, J. L. Histone exchange, chromatin structure and the regulation of transcription. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 16, 178 (2015).
  7. Lai, W. K. M., Pugh, B. F. Understanding nucleosome dynamics and their links to gene expression and DNA replication. Nature Reviews in Molecular Cell Biology. 18 (9), 548-562 (2017).
  8. Adam, S., Polo, S. o. p. h. i. e. E., Almouzni, G. Transcription Recovery after DNA Damage Requires Chromatin Priming by the H3.3 Histone Chaperone HIRA. Cell. 155 (1), 94-106 (2013).
  9. Ahmad, K., Henikoff, S. Epigenetic Consequences of Nucleosome Dynamics. Cell. 111 (3), 281-284 (2002).
  10. Filenko, N. A., Palets, D. B., Lyubchenko, Y. L. Structure and dynamics of dinucleosomes assessed by atomic force microscopy. Journal of amino acids. 2012, 650840 (2012).
  11. Hihara, S., et al. Local nucleosome dynamics facilitate chromatin accessibility in living mammalian cells. Cell reports. 2 (6), 1645-1656 (2012).
  12. Jiang, C., Pugh, B. F. Nucleosome positioning and gene regulation: advances through genomics. Nature reviews. Genetics. 10 (3), 161-172 (2009).
  13. Brennan, L. D., Forties, R. A., Patel, S. S., Wang, M. D. DNA looping mediates nucleosome transfer. Nature Communications. 7, 13337 (2016).
  14. Lyubchenko, Y. L. Nanoscale nucleosome dynamics assessed with time-lapse AFM. Biophysical Reviews. 6 (2), 181-190 (2014).
  15. Miyagi, A., Ando, T., Lyubchenko, Y. L. Dynamics of nucleosomes assessed with time-lapse high-speed atomic force microscopy. Biochemie. 50 (37), 7901-7908 (2011).
  16. Stumme-Diers, M. P., Banerjee, S., Hashemi, M., Sun, Z., Lyubchenko, Y. L. Nanoscale dynamics of centromere nucleosomes and the critical roles of CENP-A. Nucleic Acids Research. 46 (1), 94-103 (2018).
  17. Narlikar, G. e. e. t. a. J., Sundaramoorthy, R., Owen-Hughes, T. Mechanisms and Functions of ATP-Dependent Chromatin-Remodeling Enzymes. Cell. 154 (3), 490-503 (2013).
  18. Ngo, T. T., Zhang, Q., Zhou, R., Yodh, J. G., Ha, T. Asymmetric Unwrapping of Nucleosomes under Tension Directed by DNA Local Flexibility. Cell. 160 (6), 1135-1144 (2015).
  19. Ruth, B., Wietske, K., Kirsten, M., John van, N. spFRET reveals changes in nucleosome breathing by neighboring nucleosomes. Journal of Physics: Condensed Matter. 27 (6), 064103 (2015).
  20. Buning, R., van Noort, J. Single-pair FRET experiments on nucleosome conformational dynamics. Biochimie. 92 (12), 1729-1740 (2010).
  21. Koopmans, W. J. A., Brehm, A., Logie, C., Schmidt, T., van Noort, J. Single-Pair FRET Microscopy Reveals Mononucleosome Dynamics. Journal of Fluorescence. 17 (6), 785-795 (2007).
  22. Brower-Toland, B. D., et al. Mechanical disruption of individual nucleosomes reveals a reversible multistage release of DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences. 99 (4), 1960 (1960).
  23. Bennink, M. L., et al. Unfolding individual nucleosomes by stretching single chromatin fibers with optical tweezers. Nature Structural Biology. 8 (7), 606-610 (2001).
  24. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Chellappan, S. P. . Chromatin Protocols. , 27-42 (2015).
  25. Menshikova, I., Menshikov, E., Filenko, N., Lyubchenko, Y. L. Nucleosomes structure and dynamics: effect of CHAPS. International Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 2, 2129-2137 (2011).
  26. Shlyakhtenko, L. S., Lushnikov, A. Y., Lyubchenko, Y. L. Dynamics of nucleosomes revealed by time-lapse atomic force microscopy. Biochemie. 48 (33), 7842-7848 (2009).
  27. Yodh, J. G., Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Woodbury, N., Lohr, D. Evidence for nonrandom behavior in 208-12 subsaturated nucleosomal array populations analyzed by AFM. Biochemie. 38 (48), 15756-15763 (1999).
  28. Filenko, N. A., et al. The role of histone H4 biotinylation in the structure of nucleosomes. PLoS One. 6 (1), e16299 (2011).
  29. Lyubchenko, Y. L., Meyers, R. . Encyclopedia of Analytical Chemistry. , 1-24 (2013).
  30. Stumme-Diers, M. P., Banerjee, S., Sun, Z., Lyubchenko, Y. L., Lyubchenko, Y. L. . Nanoscale Imaging: Methods and Protocols. , 225-242 (2018).
  31. Cleveland, D. W., Mao, Y., Sullivan, K. F. Centromeres and Kinetochores. Cell. 112 (4), 407-421 (2003).
  32. Rosin, L. F., Mellone, B. G. Centromeres Drive a Hard Bargain. Trends in Genetics. 33 (2), 101-117 (2017).
  33. McKinley, K. L., Cheeseman, I. M. The molecular basis for centromere identity and function. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 17 (1), 16-29 (2016).
  34. Lyubchenko, Y. L. Centromere chromatin: a loose grip on the nucleosome. Nature Structural & Molecular Biology. 21 (1), 8 (2014).
  35. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S. Visualization of supercoiled DNA with atomic force microscopy in situ. Proceedings of the National Academy of Sciences. 94 (2), 496-501 (1997).
  36. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Aki, T., Adhya, S. Atomic force microscopic demonstration of DNA looping by GalR and HU. Nucleic Acids Research. 25 (4), 873-876 (1997).
  37. Herbert, A., et al. The Zalpha domain from human ADAR1 binds to the Z-DNA conformer of many different sequences. Nucleic acids research. 26 (15), 3486-3493 (1998).
  38. Oussatcheva, E. A., et al. Structure of branched DNA molecules: gel retardation and atomic force microscopy studies. Journal of Molecular Biology. 292 (1), 75-86 (1999).
  39. Gaillard, C., Shlyakhtenko, L. S., Lyubchenko, Y. L., Strauss, F. Structural analysis of hemicatenated DNA loops. BMC Struct Biol. 2 (1), 7 (2002).
  40. Potaman, V. N., et al. Unpaired structures in SCA10 (ATTCT)n.(AGAAT)n repeats. Journal of Molecular Biology. 326 (4), 1095-1111 (2003).
  41. Virnik, K., et al. “Antiparallel” DNA loop in gal repressosome visualized by atomic force microscopy. Journal of Molecular Biology. 334 (1), 53-63 (2003).
  42. Pavlicek, J. W., et al. Supercoiling-induced DNA bending. Biochemie. 43 (33), 10664-10668 (2004).
  43. Karymov, M., Daniel, D., Sankey, O. F., Lyubchenko, Y. L. Holliday junction dynamics and branch migration: single-molecule analysis. Proceedings of the National Academy of Sciences. 102 (23), 8186-8191 (2005).
  44. Shlyakhtenko, L. S., et al. Nanoscale structure and dynamics of ABOBEC3G complexes with single-stranded DNA. Biochemie. 51 (32), 6432-6440 (2012).
  45. Shlyakhtenko, L. S., Lushnikov, A. Y., Miyagi, A., Lyubchenko, Y. L. Specificity of binding of single-stranded DNA-binding protein to its target. Biochemie. 51 (7), 1500-1509 (2012).
  46. Shlyakhtenko, L. S., et al. APOBEC3G Interacts with ssDNA by Two Modes: AFM Studies. Scientific Reports. 5, 15648 (2015).
  47. Sun, Z., Tan, H. Y., Bianco, P. R., Lyubchenko, Y. L. Remodeling of RecG Helicase at the DNA Replication Fork by SSB Protein. Scientific Reports. 5, 9625 (2015).
  48. Bianco, P. R., Lyubchenko, Y. L. SSB and the RecG DNA helicase: An intimate association to rescue a stalled replication fork. Protein Science. 26 (4), 638-649 (2017).
  49. Zhang, Y., et al. High-speed atomic force microscopy reveals structural dynamics of alpha-synuclein monomers and dimers. Journal of Chemical Physics. 148 (12), 123322 (2018).
  50. Lyubchenko, Y. L. DNA structure and dynamics: an atomic force microscopy study. Cell Biochem Biophys. 41 (1), 75-98 (2004).
  51. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S. AFM for analysis of structure and dynamics of DNA and protein-DNA complexes. Methods. 47 (3), 206-213 (2009).
  52. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Gall, A. A. Atomic force microscopy imaging and probing of DNA, proteins, and protein DNA complexes: silatrane surface chemistry. Methods in Molecular Biology. 543, 337-351 (2009).
  53. Lyubchenko, Y. L. Nanoimaging methods for biomedicine. Methods. 60 (2), 111-112 (2013).
  54. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S. Imaging of DNA and Protein-DNA Complexes with Atomic Force Microscopy. Critical Reviews in Eukaryotic Gene Expression. 26 (1), 63-96 (2016).
  55. Lowary, P. T., Widom, J. New DNA sequence rules for high affinity binding to histone octamer and sequence-directed nucleosome positioning. Journal of Molecular Biology. 276 (1), 19-42 (1998).
  56. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S., Ando, T. Imaging of nucleic acids with atomic force microscopy. Methods (San Diego, Calif). 54 (2), 274-283 (2011).
  57. Luger, K., Rechsteiner, T. J., Richmond, T. J. Preparation of nucleosome core particle from recombinant histones. Methods in enzymology. 304, 3-19 (1999).
  58. Gallagher, S. R. One-dimensional SDS gel electrophoresis of proteins. Current protocols in immunology. , (2006).
  59. Shlyakhtenko, L. S., Gall, A. A., Lyubchenko, Y. L., Taatjes, D. J., Roth, J. . Cell Imaging Techniques: Methods and Protocols. , 295-312 (2013).
  60. Uchihashi, T., Ando, T., Braga, P. C., Ricci, D. . Atomic Force Microscopy in Biomedical Research: Methods and Protocols. , 285-300 (2011).
  61. Lyubchenko, Y. L., Gall, A. A., Shlyakhtenko, L. S. Visualization of DNA and protein-DNA complexes with atomic force microscopy. Methods in molecular biology. 1117, 367-384 (2014).
  62. Lyubchenko, Y. L., Shlyakhtenko, L. S. . Proceeding of the Fourth International Workshop: STM-AFM-SNOM: New Nanotools for Molecular Biology. , 20-34 (1997).
  63. Kato, M., et al. Interarm interaction of DNA cruciform forming at a short inverted repeat sequence. Biophys J. 85 (1), 402-408 (2003).
  64. Yodh, J. G., Woodbury, N., Shlyakhtenko, L. S., Lyubchenko, Y. L., Lohr, D. Mapping nucleosome locations on the 208-12 by AFM provides clear evidence for cooperativity in array occupation. Biochemie. 41 (11), 3565-3574 (2002).
  65. Lyubchenko, Y. L., Gall, A. A., Shlyakhtenko, L. S. Atomic force microscopy of DNA and protein-DNA complexes using functionalized mica substrates. DNA-Protein Interactions: Principles and Protocols. , 569-578 (2001).
  66. Lyubchenko, Y. L. Preparation of DNA and nucleoprotein samples for AFM imaging. Micron. 42 (2), 196-206 (2011).
  67. Gilmore, J. L., et al. Single-molecule dynamics of the DNA-EcoRII protein complexes revealed with high-speed atomic force microscopy. Biochemie. 48 (44), 10492-10498 (2009).
  68. Shlyakhtenko, L. S., et al. Molecular mechanism underlying RAG1/RAG2 synaptic complex formation. J Biol Chem. 284 (31), 20956-20965 (2009).
  69. Suzuki, Y., et al. Visual Analysis of Concerted Cleavage by Type IIF Restriction Enzyme SfiI in Subsecond Time Region. Biophysical. 101 (12), 2992-2998 (2011).
  70. Shlyakhtenko, L. S., Lushnikov, A. J., Li, M., Harris, R. S., Lyubchenko, Y. L. Interaction of APOBEC3A with DNA assessed by atomic force microscopy. PloS one. 9 (6), e99354 (2014).
  71. Pan, Y., et al. Nanoscale Characterization of Interaction of APOBEC3G with RNA. Biochemie. 56 (10), 1473-1481 (2017).
  72. Sun, Z., Hashemi, M., Warren, G., Bianco, P. R., Lyubchenko, Y. L. Dynamics of the Interaction of RecG Protein with Stalled Replication Forks. Biochemie. 57 (13), 1967-1976 (2018).
  73. Pavlicek, J. W., Lyubchenko, Y. L., Chang, Y. Quantitative analyses of RAG-RSS interactions and conformations revealed by atomic force microscopy. Biochemie. 47 (43), 11204-11211 (2008).

Tags

Atomic Force MicroscopyNucleosome StructureSingle-molecule ImagingProtein-DNA ComplexesAmyloid AggregatesAlzheimer’s DiseaseParkinson’s DiseaseMica Surface PreparationAPS ModificationStatic AFM Imaging

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Diesen Artikel zitieren
Stumme-Diers, M. P., Stormberg, T., Sun, Z., Lyubchenko, Y. L. Probing The Structure And Dynamics Of Nucleosomes Using Atomic Force Microscopy Imaging. J. Vis. Exp. (143), e58820, doi:10.3791/58820 (2019).
Zitat herunterladen
Nachdrucke und Berechtigungen

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image