4.7.5 甲基化干扰实验
甲基化干扰实验是研究蛋白质与DNA双螺旋大沟中的鸟嘌呤残基相互作用中最常用的方法,也用于研究与小沟中腺嘌呤的相互作用。应用该技术可以检测靶DNA中G残基的优先甲基化对以后的蛋白质结合作用究竟会有什么效应,从而更加详细地揭示出DNA与蛋白质相互作用的模式。
1.甲基化干扰实验原理
甲基化干扰实验(methylation interference assay)是根据硫酸二甲酯(DMS)能够使DNA分子中裸露的鸟嘌呤(G)残基甲基化,而六氢吡啶(piperidine)又会对甲基化的G残基进行特异性的化学切割这一原理设计的另一种研究蛋白质同DNA相互作用的实验方法。DNA甲基化是调节基因表达的一种重要的表观遗传修饰方式,应用该技术可以检测靶DNA中G残基的甲基化对蛋白质结合作用的影响,从而揭示DNA与蛋白质相互作用的模式,如用于研究转录因子与DNA结合位点中的G残基之间的联系等。
2.实验步骤
先用硫酸二甲酯处理靶DNA,控制反应条件,使平均每条DNA分子只有一个G甲基化,而后将这些局部甲基化的DNA群体同含有DNA结合蛋白的适当的细胞提取物一道温育,并做凝胶阻滞实验。经电泳分离之后,从凝胶中切取具有结合蛋白质的DNA条带和没有结合蛋白质的DNA条带,并用六氢吡啶处理,于是甲基化的G残基被切割,非甲基化的G残基则不被切割。显而易见,如果某个G因甲基化而不与蛋白质结合,那么六氢吡啶对这个甲基化G残基的切割作用只能在没有同蛋白质结合的DNA分子上表现出来。相反地,如果一个特殊的G残基在DNA与蛋白质的结合中不起作用,那么六氢吡啶对这个G残基的切割作用在同蛋白质结合的DNA分子及不同蛋白质结合的DNA分子中均可观察到(图4-22)。

图4-22 甲基化干扰实验及操作步骤
3.结果判断
(1)同蛋白质结合的靶DNA序列,经六氢吡啶切割之后,电泳分离呈现4条带(1.1 kb、0.8 kb、0.4 kb、0.1 kb),有两个空白区(0.9 kb、0.3 kb)。
(2)不同蛋白质结合的靶DNA序列,经六氢吡啶切割后,电泳分离呈现6条带(1.1 kb、0.9 kb、0.8 kb、0.4 kb、0.3 kb、0.1 kb),没有空白区域的出现。因此,0.9 kb处的G残基甲基化对蛋白质的结合有调控作用。
4.应用
(1)甲基化干扰实验可以用来研究转录因子与DNA结合位点中的G残基之间的联系。
(2)它是足迹实验的一种有效的补充手段,可以鉴定足迹实验中DNA与蛋白质相互作用的精确位置。
5.缺点
DMS只能使DNA序列中的G和A残基甲基化,而不能使T和C残基甲基化。