报道了一种分子磁镊 quadruplexes 的操作平台, 可以对各种蛋白质的 G4 稳定性和调节进行研究。
非标准核酸二级结构 G quadruplexes (G4) 涉及不同的细胞过程, 如 DNA 复制, 转录, RNA 处理, 和端粒伸长。在这些过程中, 各种蛋白质结合, 并解决 G4 结构, 以履行其功能。由于 G4 的功能往往取决于其折叠结构的稳定性, 所以研究 G4 结合蛋白如何调节 G4 的稳定性是很重要的。这项工作提出了一种使用磁性镊子操作单 G4 分子的方法, 它能够研究 G4 结合蛋白在单个 G4 分子上的实时调节。一般而言, 这种方法适用于研究蛋白质/配体相互作用和各种 DNA 或 RNA 二级结构的规则的广泛应用。
四-搁浅的 DNA 或 RNA G4 结构在许多重要的生物过程中扮演重要角色1。许多蛋白质涉及 G4 结合和调节, 包括端粒结合蛋白 (端粒酶, POT1, RPA, TEBPs, TRF2)1,2, 转录因子 (核仁, PARP1)3, RNA 处理蛋白 (hnRNP A1,hnRNP A2)4, 旋 (土地管理局, FANCJ, RHAU, 警告, Dna2, Pif1)5, 和 DNA 复制相关的蛋白质 (Rif1, REV1, PrimPolymerase)6。蛋白质结合能稳定或破坏 G4 结构;从而调节后续的生物功能。采用紫外 (UV) 或循环二 (CD) 方法测定了 G4 的稳定性.7。然而, 这些条件是不生理相关的, 很难适用于研究结合蛋白的影响7。
在分子操作技术的快速发展, 使研究的折叠和展开的生物, 如 DNA 或蛋白质, 在分子水平与纳米分辨率实时8。原子力显微镜 (AFM)、光镊和磁性镊子是最常用的分子操作方法。与 AFM 和光学镊子9相比, 磁性镊子可以使用抗技术10、11, 在几天内稳定地测量单个分子的折叠展开动力学。
在这里, 一个分子操作平台使用磁性镊子研究 G4 稳定性的调节结合蛋白报告12,13。这项工作概述了基本的方法, 包括样品和流动通道的准备, 磁性镊子的设置, 和力量校准。3步所述的力控制和抗协议允许在各种力控制下进行长时间测量, 如恒定力 (力钳) 和恒定加载速率 (力-斜坡) 和力跃测量。4步中描述的力校准协议使 #60 的力标定; 1 µm 短系超过 100 pN, 相对误差在10% 以内。在解析 rna G4R1 中扮演重要角色的 rna 旋与富金元素 (RHAU) 旋 (别名 DHX36, G4) 的稳定性的调节示例用于演示此平台13的应用程序。
如上所述, 一个研究 G4 DNA 的机械稳定性的平台和 G4 使用分子磁性镊子的蛋白质相互作用的报告。在该平台的基础上, 开发了高效的 G4 DNA 链, 并对 G4 结构的折叠展开动力学和稳定性进行了测量。焦平面锁定使高度稳定的抗控制, 这是重要的检测小结构转变, 如 G4 (步长〜 7 nm) 和与蛋白质的相互作用在缓冲交换实验。该平台最近被用于研究端 G414和 c-myc 启动子 G412?…
The authors have nothing to disclose.
作者感谢孟潘校对手稿。这项工作得到新加坡教育部学术研究基金3层 (MOE2012-T3-1-001) 对彼莱的支持;国家研究基金会通过 Mechanobiology 研究所新加坡彼莱;国家研究基金会, 新加坡总理办公室, 根据其 NRF Investigatorship 方案 (NRF Investigatorship 奖 No。NRF-NRFI2016-03 到彼莱;中央大学基础研究基金 (2017KFYXJJ153) h.y。
DNA PCR primers | IDT | DNA preparations | |
DNA PCR chemicals | NEB | DNA preparations | |
restriction enzyme BstXI | NEB | R0113S | DNA preparations |
coverslips (#1.5, 22*32 mm, and 20*20 mm) | BMH.BIOMEDIA | 72204 | flow channel preparation |
Decon90 | Decon Laboratories Limited | flow channel preparation | |
APTES | Sigma | 440140-500ML | flow channel preparation |
Sulfo-SMCC | ThermoFisher Scientific | 22322 | flow channel preparation |
M-280, paramganetic beads,streptavidin | ThermoFisher Scientific | 11205D | flow channel preparation |
Polybead Amino Microspheres 3.00 μm | Polysciences, Inc | 17145-5 | flow channel preparation |
2-Mercaptoethanol | Sigma | M6250-250ML | flow channel preparation |
Olympus Microscopes IX71 | Olympus | IX71 | Magnetic tweezers setup |
Piezo-Z Stages P-721 | Physik Instrumente | P-721 | Magnetic tweezers setup |
Olympus Objective lense MPLAPON-Oil 100X | Olympus | MPLAPON-Oil 100X | Magnetic tweezers setup |
CCD/CMOS camera | AVT | Pike F-032B | Magnetic tweezers setup |
Translation linear stage | Physik Instrumente | MoCo DC | Magnetic tweezers setup |
LED | Thorlabs | MCWHL | Magnetic tweezers setup |
Cubic Magnets | Supermagnete | Magnetic tweezers setup | |
Labview | National Instruments | Magnetic tweezers setup | |
OriginPro/Matlab | OriginLab/MathWorks | Data analysis |