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研究人员之一,这是常识转录因素带来的变化基因表情,至少部分通过直接绑定到特殊网站内细胞的DNA。但是科学家决定是否和如何发生这种绑定在哪里?几个技术可用于研究转录因子结合,包括DNA足迹和电泳迁移率改变分析(emsa),也被称为凝胶转变化验。这两种技术是分析的基础基因调控。
DNA足迹
DNA碳足迹是一个在体外技术用于研究蛋白质绑定到特定区域的DNA。当这种技术巧妙地利用了事实转录因子绑定到DNA与一定的亲和力,DNA免受核酸酶降解。感兴趣的转录因子从而叶子对DNA的“足迹”。
典型的足迹实验涉及放射性标记的DNA区域interest-usually一块更大的DNA可能包含一个或多个转录因子结合位点。这个片段是放射性标记的一端,然后孵化在体外都有或没有感兴趣的转录因子。接下来,DNA被核酸酶,如DNAse我消化只保护DNA。最后,产生的DNA产品消化分离聚丙烯酰胺凝胶,这是干,对x射线胶片实现可视化。由此产生的图像被称为一个放射能照像。
图1显示了一个示例的放射能照像造成典型的DNA足迹分析。看到足迹,比较两个左边的车道。梯子的乐队不断减少大小的结果DNAse消化的DNA。然而,在转录因子的存在Sp1,一系列从巷带尺寸缺失,指示一个保护区域的DNA被绑定到Sp1。重要的是要注意,DNAse消化通常不允许继续完成;这些部分消化导致一系列片段长度。的长度包含Sp1结合位点的DNA片段可以由包括标准车道(即车道包含DNA片段的大小)。
如图1所示的结果还要考虑锌的作用(锌)Sp1-DNA绑定。Sp1是一个蛋白质有多个锌指图案,或地区被绑定到锌;然而,EDTA的包容,一个代理,金属离子螯合物,抑制锌绑定。因此,注意在EDTA的车道,Sp1和DNA之间的绑定。此外,请注意,当调查人员添加离子锌(5道),钴(巷6),和镍(巷7),他们看到,只有锌离子的加入导致Sp1绑定。
凝胶转变化验
凝胶转变化验,或者emsa,另一种方法被用来研究转录因子结合。在这里,基本概念是一段DNA迁移通过凝胶更慢如果是绑定到一个蛋白质,如转录因子。差异,或“转变”,的速度迁移转录因子的存在和没有因此作为绑定的证据。
科学家可以用分子生物学技术来创建不同的蛋白质片段,以确定哪些特定的蛋白质结合一段DNA的一部分。例如,在一个测定凝胶转变,可以诱导表达质粒编码多肽截断蛋白质。唯一的蛋白质碎片,一定会在这个实验中使用的DNA是那些包含在一个特定的最小大小。当然,时间越长氨基酸链,越大产生的蛋白质,这意味着蛋白质需要更长的时间通过凝胶。因此,通过检查结果和注意绑定时不发生氨基酸的蛋白质含有n #但却发生在蛋白质n + 100 #的氨基酸,科学家们就能够得出这样的结论:氨基酸n和n + 100之间protein-DNA所必需的交互在考虑。
凝胶转变的一个重要要求化验是胶体电泳条件不扰乱protein-DNA交互。这些被称为nondenaturing条件,它们不同于用于常规DNA可视化条件。
凝胶转变主题的变奏:竞争和Supershift化验
几个修改可以被纳入基本测定凝胶转变过程加强质量的结果。例如,提供进一步证明protein-DNA绑定交互是独一无二的,或者针对一个特定的序列,研究人员经常执行所谓的竞争化验。这样的分析不仅涉及放射性标记(“热”)DNA,但也添加过多的标记(“冷”)的DNA序列相同。在这里,冷DNA序列应该取代热DNA转录因子结合的伴侣,从而消除检测放射能照像乐队转变,只有热DNA检测。逆转冷凝胶转变的已知序列的DNA序列提供了证据的重要性,在转录因子结合。
虽然竞争分析提供了DNA序列的确认参与绑定,确认身份的蛋白质引起的转变是由supershift化验。supershift控制尤为重要,如果源核转录因子的提取,因为多个转录因子将出现在这样一个提取;然而,如果一个纯化转录因子用于凝胶实验转变,supershift控制不太重要。supershift分析利用事实抗体特别感兴趣的结合蛋白可以被孤立。在这里,添加一个抗体具体到一个已知的转录因子的DNA DNA蛋白质复杂的怀疑是应该引起更大nondenaturing凝胶迁移率的变化,因此引发了“supershift。”
为了更好地理解这项技术是如何工作的,考虑的一项研究,调查人员检查摘要基因的调控DDR。检查启动子地区的DDR肝细胞的核因子显示共识序列(HNF)蛋白质(图2;大关et al .,2001)。具体地说,研究人员怀疑这种蛋白质家族的一个成员,HNF-4,参与基因调控,而另一个家庭成员,HNF-1,不是。该研究小组因此放射性探针启动子区域他们学习和称之为脚;他们的证据表明,蛋白质在细胞中核绑定到这个调查。之后,结合标记探针与核提取物(“N.E.”表示为图),研究人员指出一个明确的转变探针的位置(巷2)。
接下来,研究者进行了竞争实验使用过多的脚,无标号;在这种情况下,将不再是可见的。事实上,混合多余的标记探针(巷3脚)导致一个完整的转移产品的损失。(需要注意的是,核中的蛋白质提取仍是绑定到探测器,但这个特定protein-DNA复杂无法看到,因为大多数绑定标记探针,这个实验不能检测到。)调查人员还可以干扰或竞争,蛋白质的核提取时添加了一个序列中含有一个已知HNF-4结合位点(α1在一个),但是这个干扰没有发生时,添加了一个序列与已知HNF-1结合位点(α1在b)。
虽然这第一个实验证实,有核提取物中绑定到探测器,特定的相互作用分子没有确定。为了明确表明,这是一个HNF-4蛋白质绑定子,调查人员执行supershift化验。通过混合标记探针和核提取物,研究小组改革复合物。然后,为了识别dna蛋白质的特定蛋白质成分复杂,他们加入了抗体只识别一个特定的蛋白质。结果supershifts(如图2 b)透露,HNF-4α和HNF-4γ,但不是HNF-1α或HNF-1β,绑定到脚探针。在这些实验中,antibody-protein-DNA复合物迁移更慢于protein-DNA复合物(由箭头的位置指出),从而允许调查人员跟踪特定的绑定supershifted乐队。
在一起,DNA足迹和凝胶转变分析提供基本信息物理转录因子与DNA之间的相互作用。因此,这些技术都留下了不朽的足迹在基因调控的研究。
引用和推荐阅读
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