DNApull-down是体外研究DNA与蛋白互作的有力工具。体外制备生物素标记的靶DNA系列,使其与待测蛋白液孵育,形成“生物素化DNA-蛋白质”复合物。由于生物素与链霉亲和素间的作用是目前已知强度最高的非共价作用之间,因此采用链霉亲和素磁珠将靶DNA及其结合蛋白从待测蛋白液中分离出来。通过westernblot实验检测洗脱液中是否有待测蛋白,通过LC-MS/MS技术检测靶DNA的潜在结合蛋白(如具体某个或某些转录因子/组蛋白等)。
二、实验流程
一般来说,该实验首先,需要针对待研究目的基因的调控区域设计并制备特异性探针(以脱硫生物素标记为主流);同时,制备细胞核提取物;将探针和核提取物共同孵育,DNA结合蛋白就会和靶向序列特异性结合;然后,通过亲和素磁珠纯化蛋白质DNA复合物;最后针对获得的蛋白,使用westernblot验证或者质谱方式鉴定蛋白质类型。
优点:
①富集分析低丰度蛋白;
②探针制备简便,周期短;
③获得特异性蛋白与下游蛋白质检测技术兼容;
缺点:
①长连探针往往存在非特异结合现象;
②反应条件要求无核酸酶;
③体外实验,相对体内实验存在一定弊端;
以下为参考实验流程,不同实验室会有细微差异:
1.探针设计及标记
(1)采用基因组DNA做模板,经PCR扩增启动子片段;
(2)将其克隆至克隆载体,并测序鉴定成功;
(3)使用PCR法或末端标记法标记探针;
(4)标记的探针利用凝胶回收试剂盒纯化回收探针,并检测探针浓度;
(5)-20℃保存,待用;
2.Pulldown
(1)预先混合5μg生物素标记的DNA和500μg核蛋白,置于冰上;
(3)将DNA与蛋白的混合物加到磁珠中,重悬磁珠;
(4)4℃孵育1小时;
(5)5000g,离心30秒,去除上清,收集沉淀;
(6)用冰冷PBS洗磁珠三次,5000g离心1分钟,尽可能去除上清,收集沉淀;
(7)加入30μl蛋白上样缓冲液,重悬沉淀,沸水煮10分钟,
3.蛋白质检测--westernblot
(1)电泳:实验采用不连续系统蛋白质SDS-PAGE,浓度为5%浓缩胶和8~12%浓度分离胶;每孔上样40~60ug总蛋白,开始电压为100v,到达分离胶后调为120v;
(3)封闭:蛋白膜放置到TBST溶液中,漂洗1-2分钟,以洗去膜上的转膜液;加入5%脱脂奶粉封闭液,室温50rpm,封闭60分钟。
(4)孵育一抗:根据蛋白Marker指示将PVDF膜剪开,参考一抗浓度;将PVDF膜分别放入含各自一抗溶液中,4度孵育一抗过夜,然后放入TBST洗涤液,摇动洗涤3次,每次15min。
(5)孵育二抗:参考二抗浓度,按比例稀释辣根过氧化物酶(HRP)标记的二抗。将PVDF膜加入稀释好的二抗,室温摇动孵育1h;放入TBST洗涤液,摇动洗涤3次,每次15min。
(6)显色:使用化学发光试剂,黑暗处显色,用X光片压片,显影液及定影液洗片。
4.蛋白质检测--MS
(1)切胶:用刀片切取胶粒(胶粒直径1-2mm),置于1.5mlEP管中。
(2)清洗:用200ulMilliQ震荡清洗2次,每次10分钟。
(3)脱色:对于考染胶,加考染胶色液(25mMNH4HCO3,50%ACN)200ul,37℃20分钟或超声脱色5分钟,吸干,重复脱色2-3次,至蓝色褪去。
(4)脱水:加ACN100ul脱水至胶粒变白,吸弃ACN。
(5)清洗:用200ulMilliQ震荡清洗2次,每次10分钟;然后用200ul50%ACN震荡清洗2次,每次10分钟。
(6)脱水:加ACN100ul脱水至胶粒变白,吸弃ACN。
(7)用25mMNH4HCO3稀释Trypsin至12.5mg/ml,每管加10ul,稍微离心一下,让酶液与胶粒充分接触,4℃放置30min,待酶液被胶粒完全吸收,吸弃多余的酶液,加25mMNH4HCO320ul,37℃过夜(16h)。
(8)质谱样品使用德国Bruker公司的UltraflexIII质谱仪开展分析,参数设置:反射模式;
(9)离子源加速电压1为24kv;
(10)加速电压2为22kv;
(11)离子延迟提取0.000ns;
(12)真空度1.4×10-7Torr;
(13)质谱信号单次扫描累加200次;
(14)使用标准Maker峰作为外标校正质谱峰,正离子谱测定,测定范围控制在700-4000;
(15)样品的肽质量指纹图谱,胰酶自降解峰和污染物质的峰自动剔除;
(16)利用LIFT软件将PMF强度最大的5个峰进行串级质谱分析(峰强度大于300)。
DNA-pulldwon模式图如下所示:
三、结果示意图:
额,好像跟RNApull-down确实很像,就是RNA换成了DNA,检测的对象就变成了DNA与蛋白的互做。那么它有哪些应用呢?
四.技术应用
核酸与蛋白质的互作是细胞功能的核心,包括蛋白质合成、mRNA组装等生命活动中重要的代谢过程,研究核酸与蛋白质的互作是研究生命科学的基本工具。DNApull-down主要用于目的DNA片段的互作蛋白(如转录因子等)筛选。