Uma abordagem confiável e útil para detectar modificações das histonas em genes específicos de plantas é descrito. A abordagem combina cromatina imunoprecipitação (chip) e real-time PCR quantitativo. Ela permite a detecção de modificações das histonas em genes específicos, com um papel em diversos processos fisiológicos.
Estrutura da cromatina é importante para a regulação da expressão gênica em eucariotos. Neste processo, a remodelação da cromatina, a metilação do DNA e modificações covalentes nas caudas amino-terminal de histonas H3 e H4 desempenham papéis essenciais 1-2. H3 e H4 modificações das histonas incluem metilação de lisina e arginina, acetilação da lisina e fosforilação de resíduos de serina 1-2. Essas modificações estão associadas tanto com a ativação do gene, a repressão, ou um estado preparado de gene que suporta a ativação mais rápida e robusta de expressão após a percepção de sinais apropriados (micróbio-padrões moleculares associados, luz, hormônios, etc) 3-7.
Aqui, apresentamos um método para a detecção confiável e sensível de modificações específicas da cromatina em genes de plantas selecionadas. A técnica é baseada na reticulação de (modificado) histonas e DNA com formaldeído 8,9, extração e sonicação da cromatina, cromatina imunoprecipitação (CHIP) com a modificação de anticorpos específicos 9,10, de reticulação de histona-DNA complexos, e gene-específicos em tempo real, PCR quantitativo. A abordagem tem se mostrado útil para detectar modificações específicas histonas associadas C 4 fotossíntese em 5,11 milho e imunidade sistêmica em 3 Arabidopsis.
Etapas mais críticas no protocolo são a reticulação de DNA e histonas, o tipo ea quantidade de material foliar, moagem do material, ea sonicação de cromatina. Para uma discussão mais detalhada dessas questões, ver refs. 9 e 10.
Sonicação e crosslinking:
É importante para interromper cromatina durante a sonicação a fragmentos de cerca de 400pb. Sonicação exaustiva irá destruir cromatina interrompendo DNA e histonas, enquanto que sonicação insuficiente vai deixar fragmentos de cromatina longo. Estes afetam a especificidade do método, porque modificações das histonas distal do locus testados não podem ser discriminados de alterações local. Eficiência sonicação é melhor testado através da recolha de cromatina 20μL de amostras de DNA antes e depois sonicação, de reticulação e histonas, isolando o DNA e determinar o comprimento do DNA cortado por eletroforese em gel de agarose. RNAse deve ser adicionado às amostras antes de eletroforese, porque a preparação da cromatina ainda contém grandes quantidades de RNA nesta fase de purificação que pode interferir com a visualização de DNA fragmentado. As amostras são úteis para imunoprecipitação da cromatina se o DNA de cromatina não-cortado é maior do que 10kbp, enquanto que o DNA de cromatina sheared forma uma mancha com intensidade máxima do sinal em torno de 400pb de DNA.
Rotineiramente usamos 3% (v / v) de formaldeído para crosslinking cromatina em folhas intactas, mas 1% (v / v) de formaldeído pode ser suficiente na maioria dos casos. Em nossas mãos, as concentrações de formaldeído baixo permitem menor tempo de sonicação e sinais de fundo em reações consequente PCR. No entanto, quantidades insuficientes de formaldeído muitas vezes resultam em baixa reprodutibilidade do sinal de PCR entre os experimentos independentes. Isso pode ser devido a penetração insuficiente de folhas com formaldeído em baixas concentrações. Certifique-se de trocar o seu estoque de formaldeído com freqüência como o composto tende a polimerizar com o tempo. As soluções de formaldeído são estáveis apenas para cerca de um mês, e este período é prolongado por quase estabilização metanol. É aconselhável a análise de diferentes concentrações de formaldeído durante a configuração de condições experimentais.
Quantidade de material vegetal e de moagem:
É importante para se infiltrar pequenas quantidades de material foliar em um grande volume de tampão para evitar que as folhas grudem umas nas outras. Folha furando muitas vezes resulta em infiltração insuficiente de formaldeído. Além disso, o material vegetal muito vai bloquear os poros do tecido miracloth. A eficiência de moagem depende consideravelmente usando um almofariz e um pilão, com o ajuste perfeito. Rotineiramente moer com nitrogênio líquido refrigerado pilão na ausência de nitrogênio líquido adicional de três vezes por 50 segundos até que o material é moído para um pó fino.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado pela Fundação Alemã de Ciência (DFG) ea Iniciativa de Excelência dos governos federal alemão e do Estado.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
---|---|---|---|
Protein-A-Agarose | Roche | 11 134 515 001 | depends on the antibody class |
Protein-G-Agarose | Roche | 11 243 233 001 | depends on the antibody class |
Anti-hyperacetyl-H4 | Millipore | 06-946 | we used 5μL |
Anti-acetyl-H4K5 | Millipore | 07-327 | we used 5μL |
Anti-acetyl-H4K8 | Millipore | 07-328 | we used 5μL |
Anti-acetyl-H4K12 | Millipore | 07-595 | we used 5μL |
Anti-acetyl-H4K16 | Millipore | 07-329 | we used 5μL |
Anti-acetyl-H4K18 | Millipore | 07-354 | we used 1μL |
Anti-acetyl-H3K9 | Millipore | 07-352 | we used 5μL |
Anti-acetyl-H3K14 | Millipore | 07-353 | we used 1μL |
Anti-trimethyl-H3K4 | Diagenode | pAB-003-50 | we used 5μL |
Anti-dimethyl-H3K4 | Millipore | 07-030 | we used 5μL |
Anti-monomethyl-H3K4 | Abcam | ab8895 | 2,5 -10μL |
Anti-H3 | Abcam | ab1791 | we used 1μL to check histone density |
Bioruptor | Diagenode | UCD-200 TO | |
Sonotrode MS72 | Bandelin | ||
Miracloth | Calbiochem | 475855 | |
Complete Protease Inhibitor | Roche | 11836145001 |