DNA的修復(fù)功能是維持細(xì)胞正常生理功能和穩(wěn)定遺傳性的重要因素,其中DNA雙鏈斷裂(DSB)的修復(fù)機(jī)制包括BRCA1/2介導(dǎo)的同源重組(HR)和典型的 DNA-PKcs介導(dǎo)的非同源末端連接(c-NHEJ)。
對c-NHEJ DNA末端修復(fù)通路復(fù)合物的結(jié)構(gòu)及功能的了解是應(yīng)對損傷應(yīng)答修復(fù)機(jī)制缺陷相關(guān)疾病的科學(xué)基礎(chǔ)。在該通路中,蛋白Ku70和Ku80形成的異源二聚體(統(tǒng)稱Ku)是最重要的蛋白復(fù)合物。
通過電鏡及X射線對蛋白復(fù)合物及晶體結(jié)構(gòu)的分析,已經(jīng)闡明代謝物IP6(六磷酸肌醇)能夠與Ku相互作用,并在原子水平鑒定了其相互作用結(jié)合位點(diǎn)。
然而,IP6結(jié)合如何影響或調(diào)控Ku蛋白復(fù)合物的功能,需要通過技術(shù)手段進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
switchSENSE是通過芯片表面的DNA納米桿,實(shí)現(xiàn)對分子互作的動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量。相比較傳統(tǒng)的分子互作檢測技術(shù),其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面:
(1)DNA納米桿攜帶熒光基團(tuán),待分析物不需要進(jìn)行標(biāo)記;
(2)DNA納米桿可與DNA, 蛋白結(jié)合,可進(jìn)行多種分子模式的互作,包括DNA和DNA結(jié)合蛋白,蛋白與蛋白,小分子與蛋白分子結(jié)合的相互作用分析;
(3)由于DNA納米桿在芯片上的自由組裝,可進(jìn)行復(fù)雜的三元復(fù)合物,雙特異抗體與靶點(diǎn)形成的復(fù)合物相互作用分析,解決了傳統(tǒng)技術(shù)在此方面的限制。
switchSENSE技術(shù)的原理圖如下:
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研究IP6是否對Ku與DNA的結(jié)合具有調(diào)控作用;
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研究IP6是否對Ku和XLF相互作用具有調(diào)控作用;
(1)研究IP6是否對Ku與DNA的結(jié)合具有調(diào)控作用
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通過switchSENSE技術(shù)將48bp片段大小的DNA固定在芯片的DNA納米桿上,將不同濃度的Ku分子溶液流過芯片表面與DNA結(jié)合;
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將Ku分子與IP6進(jìn)行孵育后,流過芯片表面與DNA結(jié)合;
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Helix+儀器自動進(jìn)行結(jié)合,解離及親和性的測量。
(2)研究IP6是否對Ku和XLF相互作用具有調(diào)控作用
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通過switchSENSE技術(shù)將Ku分子結(jié)合在芯片表面的DNA納米桿上,將三種不同濃度的XLF分子流過芯片表面;
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將上述三種不同濃度的XLF與IP6分子孵育后,流過芯片表面;
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Helix+儀器自動進(jìn)行結(jié)合,解離及親和性測量。
(1)IP6可以促進(jìn)Ku與DNA結(jié)合的穩(wěn)定性
IP6與不同濃度的Ku孵育后,與DNA的結(jié)合動力學(xué)數(shù)據(jù)
根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果,當(dāng)缺少IP6時,Ku與DNA結(jié)合的動力學(xué)參數(shù)如下:
Kon:6.94 ± 0.16 10 5 M ?1 s ?1 ,
Koff:2.26 ± 0.03 10 ?3 s ?1
KD:3.25 ± 0.09 nM
當(dāng)加入IP6后,Ku與DNA結(jié)合的動力學(xué)參數(shù)如下:
Kon:6.35 ± 0.13 10 5M ?1 s ?1
Koff:1.27 ± 0.03 10 ?3 s ?1
KD:1.99 ± 0.06 nM
(2)IP6能夠促進(jìn)XLF與Ku分子結(jié)合的穩(wěn)定性
根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果,當(dāng)缺少IP6時,XLF與Ku結(jié)合親和性參數(shù)如下:
KD1= 3.6 ± 0.6μM,
KD2= 1.9 ± 0.8μM
當(dāng)IP6存在時,XLF與Ku結(jié)合的親和性參數(shù)如下:
KD1= 1.2 ± 0.15μM
KD2= 0.13 ± 0.009μM
并且,該技術(shù)可以直觀的反應(yīng),XLF與Ku結(jié)合的雙向性。
IP6可以通過促進(jìn)Ku分子與DNA的結(jié)合,促進(jìn)XLF分子與Ku分子的親和性,調(diào)控c-NHEJ DNA雙鏈斷裂修復(fù)通路。對于IP6和Ku分子結(jié)合的電鏡及X-射線結(jié)果來說, 以DNA納米桿為背景的分子互作技術(shù),可以進(jìn)一步的研究IP6在調(diào)控c-NHEJ通路上的功能機(jī)制,為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)及互作技術(shù)提供了一種更加靈活和多樣的技術(shù)手段。
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