EMSA I FOOTPRINTING.pdf
(
294 KB
)
Pobierz
Microsoft Word - EMSA.doc
ćwiczenie 7
ANALIZA ODDZIAŁYWAŃ DNA/BIAŁKO Z WYKORZYSTANIEM TECHNIK
EMSA I FOOTPRINTING
Analiza oddziaływań DNA/białko ma zasadnicze znaczenie w badaniach takich procesów jak transkrypcja,
replikacja oraz naprawa DNA. Aby zrozumieć mechanizm regulacji transkrypcji należy poznać białka pełniące
funkcje czynników transkrypcyjnych (aktywatory, represory) oraz sekwencje DNA (promotory, terminatory,
enhancery, silencery), z którymi czynniki te oddziałują. Ponieważ wiele czynników transkrypcyjnych jest
odpowiedzialnych za regulację określonych grup genów, np. związanych z cyklem komórkowym, aktywność tych
białek ma zasadniczy wpływ na przebieg podstawowych procesów komórkowych, takich jak: proliferacja,
różnicowanie, apoptoza lub onkogeneza.
EMSA
Test EMSA (ang.
E
lectrophoretical
M
obility
S
hift
A
ssay), zwany również techniką retardacji, wykorzystywany
jest do badań oddziaływań zachodzących pomiędzy białkami a kwasami nukleinowymi. Technika ta wykorzystuje
fakt, że kompleksy DNA/białko migrują w żelach poliakryloamidowych (PAA) z mniejszą szybkością niż same
cząsteczki DNA (Rys. 1). Badane fragmenty DNA, np. promotory, po wyznakowaniu radioaktywnym izotopem,
poddawane są kompleksacji, czyli inkubacji z odpowiednim białkiem. Do eksperymentu można używać zarówno
pełne ekstrakty białkowe, czyli mieszaniny zawierające wszystkie białka obecne w danej tkance, jak i białko
oczyszczone z ekstraktu (homogenne) lub białko rekombinowane, czyli uzyskane z nadekspresji w bakteriach.
Mieszaninę reakcyjną po kompleksacji rozdzielamy w natywnych żelach poliakryloamidowych a pozycję
kompleksów DNA/białko identyfikujemy za pomocą autoradiografii. EMSA umożliwia uzyskanie następujących
informacji na temat oddziaływań DNA/białko:
1.
Poznanie, czy badany fragment
DNA oddziałuje z białkiem
dodanym do reakcji. O oddziaływaniu świadczy
przesunięcie prążka znakowanego DNA w stosunku do próby kontrolnej, pozbawionej białek. Jeżeli w badanym
fragmencie DNA będziemy wprowadzać mutacji, które zniosą zdolność badanej cząsteczki do oddziaływań z
białkiem, możemy tą drogą zidentyfikować pozycje nukleotydowe uczestniczące bezpośrednio w wiązaniu
białka.
2.
Ustalenie, jaki jest
stopień specyficzności
oddziaływań DNA/białko. W każdej komórce, oprócz białek
rozpoznających określony, tzw. specyficzny motywy sekwencji nukleotydowej, znajdują się również białka,
które wiążą się niespecyficznie z DNA, niezależnie od jego sekwencji. Specyficzność oddziaływań można
ustalić dodając dodatkowo do reakcji DNA pełniący funkcję kompetytora. W przeciwieństwie do badanego
fragmentu DNA, kompetytory nie są znakowane, a więc ich kompleksy z białkami nie są widoczne w żelu.
Stosowane są następujące typy kompetytorów:
-
kompetytor niespecyficzny
służący do eliminacji z żelu prążków niespecyficznych. Jest to DNA, o sekwencji
innej niż badany fragment DNA, np. syntetyczny poli dIxdC. Wiążą się z nim białka o niskiej specyficzności
oddziaływań z DNA. Białka niespecyficzne, po związaniu z tym kompetytorem, nie będą mogły oddziaływać z
DNA badanym (znakowanym), w wyniku czego na żelu nie będą widoczne kompleksy niespecyficzne (Rys.1,
kieszonka 3).
-
kompetytor specyficzny
służący do eliminacji z żelu prążków specyficznych. Jest to nieznakowany DNA o
sekwencji identycznej z DNA badanym (znakowanym). Dodany reakcji wiążę białka specyficzne
uniemożliwiając ich oddziaływanie ze znakowanym DNA. W efekcie, w próbach zawierających ten
kompetytor nie widzimy kompleksów specyficznych, które są obecne w próbach pozbawionych tego
kompetytora. Wynik ten potwierdza wysoką specyficzność tych kompleksów (Rys.1, kieszonka 4).
3.
Ustalenie warunków, w jakich dochodzi do wiązania danego białka z DNA, tj. pH, stężenie poszczególnych
soli, temperatura, obecność kofaktorów lub innych białek.
4.
Identyfikacja znanych białek wiążących się do badanego DNA. Badając oddziaływanie danego fragmentu
DNA z pełnym ekstraktem białkowym należy liczyć się z tym, że mogą się do niego wiązać poznane wcześniej
białka. Aby się o tym przekonać należy do reakcji dodać przeciwciała rozpoznające określone białko co
spowoduje opóźnienie migracji całego kompleksu (DNA/białko/przeciwciało) w stosunku do próby kontrolnej
(DNA/białko) (Rys.1, kieszonka 5).
5.
EMSA umożliwia również monitorowanie obecności danego białka na kolejnych etapach jego oczyszczenia. W
tym przypadku na żel nakładane są różne frakcje białek po rozdziale chromatograficznym i kompleksacji z
badanym fragmentem DNA.
1
przeciwciało
kompetyt. specyf.
kompetyt. niespec
ekstrakt białkowy
DNA znakowany
A
A
Rys.1.
Układ prążków testu EMSA w żelu poliakryloamidowym.
Footprinting
Technika ta stosowana jest w celu poznania, które nukleotydy danej sekwencji DNA, np. promotora, wiążą się bezpośrednio z
badanym białkiem. Wykonanie tego testu obejmuje następujące etapy:
1.
Wyznakowanie jednego końca badanego fragmentu DNA, np. z wykorzystaniem kinazy polinukleotydowej.
2.
Kompleksacja DNA z białkiem. Do tego celu można użyć zarówno oczyszczone białko, jak i ekstrakt w którym znajduje
się białko oddziałujące z badanym fragmentem DNA.
3.
Trawienie. Preparat poddany zostaje hydrolizie z wykorzystaniem endonukleazy I. Warunki trawienia należy dobrać tak,
aby w wyniku reakcji uzyskać wszystkie warianty trawienia, tzn. wszystkie możliwe długości cząsteczek DNA od
znacznika do poszczególnych pozycji nukleotydowych. Ponieważ białko związane z DNA uniemożliwia trawienie
zajętego obszaru, nie dojdzie do powstania odcinków DNA o długościach odpowiadających odległości od znacznika do
pozycji związanych przez białko. Jako kontrolę należy przygotować trawienie znakowanego fragmentu DNA, który nie
był poddany kompleksacji z białkiem.
4.
Rozdział elektroforetyczny. Preparaty po reakcji poddawane są denaturacji w celu uzyskania form jednoniciowych, a
następnie rozdziałowi w denaturującym żelu poliakryloamidowym. W żelu należy również rozdzielić preparat służący jako
marker mas cząsteczkowych, który pozwoli na określenie wielkości poszczególnych frakcji DNA. Po zakończeniu
rozdziału żel należy poddać ekspozycji na błonie radiologicznej w celu wizualizacji znakowanych fragmentów DNA. Te
fragmenty DNA, które powstały w wyniku trawienia preparatu a które nie zawierają na 5’końcu radioaktywnego
znacznika, nie będą widoczne na żelu.
5.
Interpretacja wyniku. Znakowane cząsteczki DNA powinny być widoczne jako seria prążków rozdzielonych z
rozdzielczością do 1 nukleotydu. Obszar na w żelu, w którym brak jest prążków, odzwierciedla miejsce wiązania DNA z
białkiem. Wielkość frakcji odpowiadających odległości od znacznika do miejsca wiązania białka może zostać odczytana
po porównaniu do markera mas cząsteczkowych.
DNA kontrolny
50 pz
55 pz
DNA po kompleksacji
z białkiem
białko
fragmenty DNA
po trawieniu
55 z
50 z
Rys.2.
Schemat wykonania testu foot printing
.
2
Wykonanie testu EMSA
W eksperymencie badane będą trzy fragmenty DNA, Fr. I –84-35; Fr. II –34+16; Fr. III +17+66, reprezentujące różne
obszary badanego promotora. Numeracja arabska określa zakres sekwencji DNA w stosunku do miejsca startu transkrypcji,
czyli pierwszego nukleotydu ulegającego transkrypcji (+1). Fragmenty te poddawane będą reakcji z ekstraktem białkowym,
uzyskanym z tkanki w której dochodzi do ekspresji badanego genu. Każda reakcja prowadzona jest w trzech wariantach:
a.
próba kontrolna - bez białek
b.
reakcja z ekstraktem białkowym
c.
reakcja z białkami i kompetytorem niespecyficznym, którym jest syntetyczny DNA - poli dIxdC.
Celem eksperymentu jest ustalenie, do którego fragmentu DNA wiąże się specyficzne białko.
Sprzęt i odczynniki
–
Sprzęt do elektroforezy PAA
–
składniki żelu PAA (Tab.1)
–
katalizatory: TEMED i APS 10%
–
buf. TGE
–
EMSA buf.
–
folia do suszenia
–
nożyczki
–
kaseta do ekspozycji RTG
–
suszarka do żeli
–
tipsy i eppendorfówki
Postępowanie
1.
Szybki elektroforetyczne umyć wodą z detergentem i przetrzeć etanolem. Po wysuszeniu złożyć szyby wraz z
przekładkami.
2.
Z roztworów wyjściowych pr
zygotować 10 ml roztworu o podanym składzie.
roztwory wyjściowe
stężenia końcowy
akryloamid (39:1) 20%
5%
bufor TGE 10X
0,5 X
Glicerol 40%
4%
H
2
O do 10 ml
3.
Część roztworu przeznaczyć na przygotowanie żelu uszczelniającego, tzw. „korka”. 1/10 roztworu, czyli 1 ml, przenieść
do probówki eppendorfa a następnie dodać do niej katalizatory reakcji polimeryzacji (2μl TEMEDu i 10 μl APS). Całość
wstrzyknąć za pomocą pipety automatycznej pomiędzy szybki elektroforetyczne tak, aby w dolnej części uformowała się
jednolita warstwa poliakryloamidu.
4.
Po spolimeryzowaniu żelu uszczelniającego, do pozostałej części mieszaniny poliakryloamidu dodać 9 μl TEMED i 90μl
APS.
5.
Mieszaninę wylać pomiędzy szybki i umieścić w górnej części grzebień dla uformowania się kieszonek.
6.
Szyby ze spolimeryzowanym żelem umieścić w aparacie elektroforetycznym. Do aparatu nalać bufor elektoforetyczny
(0,5 X TGE).
7.
Przygotować 9 mieszanin reakcyjnych dodając do probówek Eppendorfa następujące składniki:
Fragment DNA
I
(–84-35)
II
(–34+16)
III
(+17+66)
Nr próby
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1. H
2
O (μl) 2 2 - 2 2 - 2 2 -
2. bufor 2xst. (μl)
5 - - 5 - - 5 - -
3. polidIdC (μl)
- - 2 - - 2 - - 2
4. białko (μl)
- 5 5 - 5 5 - 5 5
5. DNA badany (μl) 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Poszczególne składniki należy dodawać, wg podanej kolejności. W podanym przykładzie nie dodajemy buforu reakcyjnego do
reakcji zawierającej białka, gdyż został on już dodany do mieszanin białkowych na etapie przygotowania ekstraktów. DNA
badany dodajemy dopiero po 5 minutowej inkubacji białek z kompetytorem.
Uwaga: do reakcji podajemy znakowany
radioaktywnie DNA! Należy zachować ostrożność!
8.
Mieszaninę reakcyjną inkubować przez 10 min w temp. pokojowej.
9.
Próby nałożyć do kieszonek żelu.
10.
Elektroforezę prowadzić przy 100V do momentu, gdy barwnik osiągnie dolną część żelu.
11.
Żel przenieść na bibułę, przykryć folią i przenieść do suszarki próżniowej ustawionej na temp +80
o
C.
12.
Wysuszony żel przenieść do kasety. W ciemni nałożyć na żel błonę rentgenowską z ekranem wzmacniającym.
13.
Po zakończeniu ekspozycji trwającej ok. 18 godz. wywołać radiogram i wykonać analizę uzyskanych wyników.
3
–
poli dIdC (1mg/ml)
–
ekstrakty białkowe
–
znakowany DNA
–
ekran ochronny
–
bibuła Watman 3MM
Plik z chomika:
kizimizi78
Inne pliki z tego folderu:
ćw.8. ćw. z elektroforezy.ppt
(1068 KB)
ćw.6. DrS PCR.rar
(2419 KB)
sekwencjonowanie DNA (flv).rar
(17051 KB)
sekwencjonowanie DNA (avi).rar
(29098 KB)
Metody chromatograficzne i sekwencjonowanie w analizie ekstraktów białkowych.pdf
(1399 KB)
Inne foldery tego chomika:
Anatomia
antybiotyki
ChomikBox
Dokumenty
dzwonki na komórke
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin