Nanopore sensing of individual transcription factors bound to DNA.
Nanopore sensing of individual transcription factors bound to DNA.
复制标题
与DNA结合的单个转录因子的纳米孔感应。
DOI：
10.1038/srep11643
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发表时间：
2015-06-25
影响因子：
4.6
通讯作者：
Meller A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Squires A;Atas E;Meller A
转录因子（TF）-DNA相互作用是基因表达调控的主要控制点。表征这些相互作用对于理解生物系统的遗传调控和开发治疗细胞功能障碍的新疗法至关重要。固态纳米孔是一类高度通用的单分子传感器，其可以使用分析物移位期间产生的电流阻断模式提供关于长电荷生物聚合物的局部性质的丰富信息，并提供表征TF-DNA相互作用的新颖平台。TF早期生长反应蛋白1（EGR 1）的DNA结合结构域，一种被称为zif 268的原型锌指蛋白，被用作本研究的模型系统。根据局部DNA序列，zif 268采用两种不同的结合构象，对应于特异性和非特异性结合。在这里，我们实现了一个固态纳米孔平台，用于直接，无标记和无束缚的单分子检测与DNA结合的zif 268。我们证明了根据当前的阻断子水平和通过纳米孔的易位的持续时间来检测与DNA结合的单个zif 268 TF。我们进一步表明，纳米孔可以通过与这两种已知结合模式中的每一种相对应的不同电流阻断模式来检测和区分zif 268在DNA上的特异性和非特异性结合构象。
Transcription factor (TF)-DNA interactions are the primary control point in regulation of gene expression. Characterization of these interactions is essential for understanding genetic regulation of biological systems and developing novel therapies to treat cellular malfunctions. Solid-state nanopores are a highly versatile class of single-molecule sensors that can provide rich information about local properties of long charged biopolymers using the current blockage patterns generated during analyte translocation, and provide a novel platform for characterization of TF-DNA interactions. The DNA-binding domain of the TF Early Growth Response Protein 1 (EGR1), a prototypical zinc finger protein known as zif268, is used as a model system for this study. zif268 adopts two distinct bound conformations corresponding to specific and nonspecific binding, according to the local DNA sequence. Here we implement a solid-state nanopore platform for direct, label- and tether-free single-molecule detection of zif268 bound to DNA. We demonstrate detection of single zif268 TFs bound to DNA according to current blockage sublevels and duration of translocation through the nanopore. We further show that the nanopore can detect and discriminate both specific and nonspecific binding conformations of zif268 on DNA via the distinct current blockage patterns corresponding to each of these two known binding modes.
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