问答题 已知基因a为真核生物的可诱导基因,在诱导剂B(B为一种小分子化合物)的作用下可以诱导表达。基因a序列己知,其上游启动子序列亦已知,生物信息学分析发现该基因上游(-187bp)存在ACGTCA调控元件,并已知该调控元件能够被c基因编码产物(即C蛋白)结合。请设计三种不同实验证明该调控元件是否参与a基因诱导表达的调控。无
【正确答案】

(1)实验一:CHIP(染色质免疫共沉淀)实验

实验原理:

在活细胞状态下固定蛋白质-DNA复合物,并通过超声波或酶处理将其随机切断为一定长度的染色质小片段,然后通过抗原抗体的特异性识别反应,沉淀该复合体,从而富集与目的蛋白相结合的DNA片段,通过对目的片段的纯化及PCR检测,获得该蛋白质与DNA相互作用的信息,包括具体的DNA序列特征、位置、结合时问、亲和程度以及对基因表达的影响等。

ChIP技术不仅可以用来检测体内转录调控因子与DNA的动态作用,还可以研究组蛋白的各种共价修饰与基因表达的关系。

将目的蛋白定位到染色质DNA上的a基因的启动子区或附近,即可证明该调控元件是否参与a基因诱导表达。

(2)实验二:EMSA(凝胶滞缓)实验

实验原理:

蛋白质与DNA结合后将大大增加相对分子质量,而凝胶电泳中DNA朝正电极移动的距离与其相对分子质量的对数成正比,因此,没有结合蛋白的DNA片段跑得快,而与蛋白质形成复合物的DNA由于受到阻滞而跑得慢。当特定的DNA片段与细胞提取物混合后,若该复合物在凝胶电泳中的迁移速率变小,就说明该DNA可能与提取物中某个蛋白质分子发生了相互作用。这一方法简单、快捷,是分离纯化特定DNA结合蛋白质的经典实验方法。

在EMSA实验中,用放射性同位素标记待检测的DNA片段(即探针DNA),然后与细胞提取物共温育,形成DNA-蛋白质复合物,将该复合物加到非变性聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳。通常用32P标记DNA分子,而不标记蛋白质。电泳结束后,用放射自显影技术显现具放射性标记的DNA条带位置。

如果细胞蛋白提取物中不存在与同放射性标记的DNA探针相结合的蛋白质,那么所有放射性标记都将出现在凝胶的底部;反之,将会形成DNA-蛋白质复合物,由于受到凝胶阻滞的缘故,放射性标记的DNA条带就会出现在凝胶的不同部位。

(3)实验三:DNA foot-printing(DNA足迹)实验

实验原理;

DNA片段上,能保护结合部位不被DNase破坏,DNA分子经酶切作用后遗留下该片段(又称“足迹”),进而可以确定它的序列。

在电泳凝胶的放射性自显影图片上,相应于蛋白质结合的部位没有放射性标记条带。DNaseⅠ足迹实验是一种鉴别RNA聚合酶等蛋白质在DNA上结合位点的方法,它不仅能找到与特异性DNA结合的目标蛋白,而且能告知目标蛋白结合在哪些碱基部位。

足迹实验的方法较多,常用的有DNaseⅠ足迹试验和硫酸二甲酯足迹试验(DMS),两者原理基本相同。DNaseⅠ足迹试验的实验流程如下:

①待检双链DNA分子用P作末端标记,通常只标记一端;

②蛋白质与DNA混合,等两者结合后,加入适量的DNaseI,消化DNA分子,控制酶的用量,使之达到每个DNA分子只发生一次磷酸二酯键断裂,并列设置未加蛋白质的对照;

③从DNA上除去蛋白质,将变性的DNA加样在测序凝胶中作电泳和放射性自显影,与对照组相比后解读出足迹部位的核苷酸序列。

【答案解析】