故事

如何结合紫外激光和白光激光研究蛋白质对DNA损伤的补充作用

了解DNA损伤如何得到最佳修复具有重要的功能意义,特别是从基因组核型稳定性的角度。DNA损伤是被几个蛋白质以分层的方式:首先,双链断裂的表象(双边带)启动招聘初级蛋白复合物,如MRE11-RAD50-NBS1负责DNA的激活伤害丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶称为共济失调毛细血管,突变(ATM (4、6])。MRE11-RAD50-NBS1结合和ATM激活导致组蛋白H2AX (gH2AX)磷酸化,这是DNA损伤修复中的早期事件[7]。这伴随着中介蛋白MDC1的激活,它招募染色质重塑因子,包括53BP1和BRCA1。DNA损伤还可被其他染色质相关蛋白识别,如异染色质蛋白1 (HP1)或Polycomb组蛋白BMI1和Mel18 [1、3、5]。

作者

主题和标签

材料和方法

细胞培养

人U2OS骨肉瘤细胞稳定表达绿色荧光蛋白-BMI1源于荷兰阿姆斯特丹Antoni Van Leeuwenhoek Ziekenhuis癌症研究所Maarten Van Lohuizen教授的实验室。我们从Assoc实验室获得了这些细胞。Dušan Cmarko,布拉格查尔斯大学教授。小鼠3T3细胞是荷兰阿姆斯特丹大学斯瓦默丹生命科学研究所的Paul Verbruggen博士慷慨赠送的。U2OS和3T3细胞在含10%胎牛血清的D-MEM培养基(Dulbecco’s Modified Eagle medium, PAN Biotech, GmbH, Germany)中培养。培养在37°C、含5% CO的湿化气氛中进行2

诱导DNA双立断裂

U2OS细胞稳定表达绿色荧光蛋白在标准条件下培养稳定表达EGFP-HP1b的-BMI1和3T3细胞。局部照射前16 ~ 18 h,用10 μM 5-溴-2 ' -脱氧尿苷(BrdU)致敏细胞。使用BrdU标记(Roche, #11296736001)对对照和tsa处理的U2OS和3T3细胞进行染色。照射brdu致敏细胞紫外线激光(355海里)。我们用80%的激光输出辐照一半的核或确定的条带,在声光可调谐滤波器(AOTF)不减少。使用如下设置:格式512 × 512像素,400hz,双向模式,64行,放大> 5-10x。照射后,细胞在4%多聚甲醛和磷酸化组蛋白H2A中固定。用兔gH2A多克隆抗体免疫荧光法检测X (gH2AX)。X(磷S139;Abcam # ab2893)。为了观察免疫荧光后局部微照射的活细胞和固定细胞,我们使用了共聚焦显微镜。这些分析使用白光激光(WLL, 470-670 nm, 1 nm增量)在554 nm连接到共聚焦显微镜徕卡TCSsp5x .为了观察生物物体,我们使用了64倍的放大倍数和数值孔径N.A. = 1.4。

图1:BMI1蛋白的乙酰化依赖募集紫外线受损的染色质。(一)现场控制绿色荧光蛋白-BMI1-U2OS细胞在照射后100 s内监测,在~15 s内检测到DNA病变处BMI1蛋白的积累。紫外线-辐照区域gH2AX阳性(红色),DAPI染色细胞核(蓝色)。(b) SAHA(组蛋白去乙酰化酶抑制剂)可防止BMI1的积累紫外线受损的染色质。

结果

这里,355 nm诱导DNA损伤紫外线激光。照射后,用白光激光(WLL)监测活细胞,在延时显微镜下显著消除光漂白(图1)。检测到磷酸化H2AX (gH2AX)的存在,作为染色质双链断裂(DSBs)的标记(图1,红色条)。在微辐照的U2OS细胞中,我们观察到Polycomb群相关的BMI1蛋白的显著积累(图1a)。然而,当使用HDAC抑制剂SAHA处理细胞时,在DNA病变处检测到的BMI1积累没有增加(也没有完全缺失)(图1b)。这些实验指出,乙酰化事件是识别的重要角色紫外线受损的染色质。

在下一步,我们询问BMI1是否与其他异染色质相关蛋白如HP1b相互作用紫外线受损的染色质。我们观察到HP1b在紫外线受损区域缓慢;照射200 s后(图2a), BMI1招募到紫外线-受损的染色质紫外线-射线(图1)。

TSA抑制组蛋白去乙酰化酶也阻止了HP1b蛋白的招募紫外线细胞经TSA处理后,与BMI1蛋白观察结果相似(图1b和2b)。

图2:HP1b的招募紫外线-受损染色质受组蛋白乙酰化状态影响。(一)现场控制绿色荧光蛋白(b) TSA(一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂)阻止了HP1b向受损染色质的招募,然而,在TSA处理的细胞的微辐射区域中,HP1b并没有消失。

总结

综上所述,我们发现pcg相关的BMI1蛋白被招募到紫外线-损伤的染色质在微辐照后立即恢复,随后明显恢复绿色荧光蛋白-HP1b。然而,我们知道的生理意义紫外线微辐照可能是有限的,正如外源性BMI1表达的生物学意义一样。然而,在这个实验系统中,对紫外线由于组蛋白高乙酰化阻止了BMI1和HP1b的明显招募,BMI1和HP1b的-受损染色质可能依赖于乙酰化事件紫外线-受损染色质(图1和图2)。使用独立的实验方法,并结合使用紫外线激光(355 nm)和激光线连接到徕卡TCS在sp5x共聚焦显微镜下,我们发现了乙酰化状态对DNA修复过程的重要性。因此,我们的结果有助于理解特定组蛋白标记如何影响DNA修复相关事件。这个简短报告中的数据由Šustáčková等人发表。[8]。

参考文献

  1. Ayoub N, Jeyasekharan AD, Bernal JA, Venkitaraman AR: hp1 - β动员促进染色质改变,启动DNA损伤反应。自然453 (2008)682 - 86。
  2. Celeste A., Fernandez-Capetillo O, Kruhlak MJ, Pilch DR, Staudt DW, Lee A, Bonner RF, Bonner WM, Nussenzweig A:组蛋白H2AX磷酸化对于DNA断裂的初始识别是必不可少的。Nat Cell Biol 5:(2003)675 - 79。
  3. Chou DM, Adamson B, Dephoure NE, Tan X, Mottle AC, Budov KE, Gygi SP, Colaiácovo MP, Elledge SJ:染色质定位屏幕显示了多(ADP核糖)调控的抑制型多梳和NuRD复合物对DNA损伤位点的招募。美国国家科学院学报107(2010)18475 - 80。
  4. Larsen DH, Poinsignon C, Gudjonsson T, Dinant C, Payne MR, Hari FJ, Danielsen JM, Menard P, Sand JC, Stucki M, Lukas C, Bartek J, Andersen JS, Lukas J:染色质重塑因子CHD4协调DNA损伤后的信号传递和修复。《细胞生物学杂志(2010)731 - 40。
  5. Luijsterburg女士,诞生之地迪南市C,局域网H,堵塞J, Wiernasz E, Lagerwerf年代,Warmerdam,林德M,边缘MC, Dobrucki JW,阿托恩是的,Fousteri MI,詹森G, Dantuma NP, Vermeulen W, Mullenders LH, Houtsmuller AB, Verschure PJ,参与R:异染色质蛋白1是招募各种类型的DNA损伤。美国细胞生物学杂志(2009)577 - 86。
  6. 核结构在DNA修复和基因组维护中的作用。Nat Rev Mol Cell Biol 10(2009)243 - 54。
  7. roakou EP, Pilch DR, Orr AH, Ivanova,VS, Bonner WM: DNA双链断裂诱导组蛋白H2AX在139丝氨酸上磷酸化。J Biol Chem 273(1998)5858 - 68。
  8. Šustáčková G, Kozubek S, Stixová L, Legartová S, Matula P, Orlova D, Bártová E:乙酰化依赖的核排列和BMI1蛋白对紫外线损伤染色质的招募。J Cell Physiol(2011年7月5日);doi: 10.1002 / jcp.22912。

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