構造と原子間力顕微鏡イメージングによるヌクレオソームのダイナミクスを調べる

真核細胞の DNA は高度に凝縮し、染色体に組織です。¹染色体内の DNA 組織の最初のレベルは、147 のヌクレオソームのアセンブリ DNA の bp は密ヒストン八量体コアに巻いた。^2,3ヌクレオソーム粒子単位で非常に小型の染色体が形成されるまではそれから組織されるクロマチンの配列を形成する長鎖 DNA 分子を組み立てます。⁴クロマチンの分解は DNA 遺伝子の転写とゲノムの複製など重要な細胞プロセスで必要とされる、クロマチンが非常に動的なシステムを無料へのアクセスを提供します。^5,6,7さまざまなクロマチン レベルで DNA の動的プロパティを理解が間違いが細胞死やがんなどの病気の開発につながることができる分子レベルの遺伝的プロセスを解明するため重要です。⁸重要なクロマチン プロパティはヌクレオソームのダイナミクスです。^9,10,11,12これらの粒子の高い安定性が結晶学的手法による構造特性できました。²どのようなこれらの研究不足、ヌクレオソーム DNA のメカニズムなどの動的詳細アンラッピング ヒストン コアから動的な経路は転写および複製の過程で必要です。^{7,9,13,14,15,16}また、因子と呼ばれる特別な蛋白質ヌクレオソーム粒子¹⁷の分解を容易にするために示されています。ただし、ヌクレオソームの本質的なダイナ ミックスは全体分解プロセスに貢献するこのプロセスで重要な要因であります。^14,16,18,19

単一分子蛍光^19,20,21、光学トラップ (ピンセット)^13,18,22,23 AFM などの単一分子技術^{10,14,15,16,24,25,26}はヌクレオソームのダイナミクスを理解することに尽力されています。これらの方法のいくつかのユニークで魅力的な機能から原子間力顕微鏡の利点します。原子間力顕微鏡を視覚化しより長い配列²⁷と同様、ヌクレオソームを特徴付けることができます。AFM 像からヌクレオソーム構造 DNA のヒストンのコアの周りをラップの長さなどの重要な特性は、測定^10,14,26,28をすることができます。ヌクレオソーム アンラップ ダイナミクスの解析の中核となるパラメーターです。過去の原子間力顕微鏡の研究は非常に動的なシステム、DNA がヒストン コア¹⁴から自発的にラップを解除できますヌクレオソームを明らかに。ヌクレオソームから DNA の自発的な開梱は afm イメージングが水溶液^14,26,29終わったらタイムラプス モードで動作直接可視化した.

高速コマ撮り原子間力顕微鏡 (AFM HS) 計測器の出現は、ミリ秒のタイム スケール^14,15,24ヌクレオソーム アンラッピングを可視化を可能にしました。セントロメア特定ヌクレオソームの最近の HS AFM ^16,30研究では、標準型に比べヌクレオソームのいくつかの新しい機能を明らかにしました。動原体、染色体分離³¹の批判的に重要な染色体の一部分のセントロメア ヌクレオソームを構成します。一括クロマチンの正規ヌクレオソームとは異なりは、セントロメア ヌクレオソームのヒストンのコアにはヒストン H3^32,33ではなくセントロメア ヒストンが含まれています。このヒストン置換結果のセントロメア ヌクレオソーム DNA ラッピングは ~ 120 ~ 147 ではなく bp 正規ヌクレオソーム; の bpセントロメアと正規のヌクレオソームの明瞭な形態をもたらすことができる違いは配列³⁴セントロメア クロマチンを受ける 1 一括に比べ高いダイナミクスを示唆しています。HS AFM^16,30研究におけるセントロメア ヌクレオソームで表示される新しいダイナミクス例示の構造と動的特性を直接可視化するこの 1 分子技術によって提供されるユニークな機会ヌクレオソーム。これらの機能の例を簡単に説明し、用紙の端に示されているが。既存のメソッドの変更と同様、ヌクレオソームの AFM イメージングの新しいプロトコルの開発により進歩だった。ここで説明したプロトコルの目的は、単一分子の原子間力顕微鏡のヌクレオソームの研究でこれらの刺激的な進歩のクロマチンの調査でこれらのテクニックを利用したいと思います誰かにアクセスできるようにです。説明されている技法の多くは、ヌクレオソームの研究を超えて問題に適用され他の蛋白質および興味の DNA システムの調査のため使用することができます。出版物^{35,36,37,38,39,40,41、このようなアプリケーションのいくつかの例を見つけることができます。 42,43,44,45,46,47,48,49}と原子間力顕微鏡学の展望様々 な生体分子システムを与えられているレビュー^{29,50,51,53,54}。