Yaşayan hücreler içinde Subselüler Düzeyinde ve Seconds Zaman ölçeği üzerinde Küçük GTPaz Faaliyet uzay-zamansal Manipülasyon
Summary
Işık tarafından küçük GTPaz aktivitesinin yerleşim-zaman kontrolü için bir yöntem tarif edilmiştir. Bu yöntem, rapamisin indüklenen FKBP-FRB heterodimerization ve foto-kafes sistemleri dayanmaktadır. Işık ışınlama Optimizasyonu Subselüler düzeyindeki küçük GTPases bir uzay-zamansal olarak kontrollü aktivasyon sağlar.
Abstract
Büyük zamanmekansal hassasiyetle küçük guanozin triphosphatases (GTPases) ve Rho ailesinin Dinamik yönetmelik çeşitli hücresel fonksiyonları ve olaylar 1, 2 için gereklidir. Onların spatiotemporally dinamik yapısı gerçek zamanlı 3 de, faaliyet ve yerelleşme görselleştirme tarafından ortaya konmuştur. Moleküler düzeyde çeşitli hücresel fonksiyonların rolleri daha derin bir anlayış kazanmak için, bir sonraki adım, kesin Subselüler konum ve zamanlama ile protein faaliyetlerinin pertürbasyon olmalıdır.
(1) rapamisin bağlı FKBP-FRB heterodimerization ve rapamisin (2) Fotoğraf-kafes yöntemi: Bu hedefe ulaşmak için, ışık kaynaklı, iki tekniği birleştirerek küçük GTPases bir uzay-zamansal olarak kontrollü aktivasyon için bir yöntem geliştirdik. Rapamisin aracılı FKBP-FRB heterodimerization kullanımı ile, hızla küçük GTPases includi aktivasyonu veya inaktivasyonu indüklenebilir için bir yöntem geliştirding Rac 4, rapamisin FRB tutturulduğu plazma zarına, FKBP-erimiş GTPases, ya da bunların aktivatörlerinin translokasyonu indüklemektedir hangi Cdc42 4, RhoA 4 ve 5 Ras,. Bu heterodimerization sistemi ile bağlantı için, biz de rapamisin analoglarının bir foto-kafes sistemi geliştirdik. A foto-kafeste bileşiğin aktivitesi olan bir kafes grubu olarak bilinen bir photocleavable koruyucu grup ile bastırılmış, küçük bir moleküldür. Tamamen heterodimerization faaliyetleri bastırmak için, hücrelerin 6 içinde kimyasal bir dimerizer olarak neredeyse hiçbir plan aktivitesi yol, elde edilen büyük ve karmaşık bir plazma zarı geçemez öyle bir makromolekül tethered bir kafese rapamisin tasarlanmıştır. Şekil 1 bizim bir düzeni göstermektedir sistem. Bu iki sistemin kombinasyonu ile, yerel saniyelik bir zaman ölçeği üzerinde plazma membranı bir Rac aktivatörü işe ve Subselüler lev ışık kaynaklı Rac aktivasyon eldeEl 6.
Protocol
Discussion
Biz saniyelik bir zaman ölçeği üzerinde doğru bir hücre içi yerde Rho GTPaz aktivitesi işlemek üzere FKBP-FRB heterodimerization sistemine sahip bir yeni bileşik kafeste birlikte çalıştığı bir yöntem tarif.
Bu yaklaşımın üç sınırlamalar vardır. Metodu plazma membranında dimerizer difüzyonu önlenmesi veya izin bağlı olduğu Birincisi, hedef hücresel plazma membranında konuma yada çevresi olması gerekmektedir. KİB kimyasal yapısı daha ileri optimizasyon bil…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma NIH araştırma fonu (DK090868 ve TI GM092930) tarafından desteklenmiştir. Kafesli bir rapamisin analog bir patent var.
Materials
| Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue number |
| Rapamycin | Tecoland | RAPA99 |
| FuGENE HD | Roche | 04709691001 |
| Avidin | Sigma | A9275-10MG |
| DMSO | Sigma | D2650-5X5ML |
| Size-exclusion column | GE Healthcare | Spin Trap G-25 |
| Glass bottom 8-well chamber | Thermo Scientific | 12-565-47 |
| Inverted Fluorescence microscope | Zeiss | Axiovert200M |
| UV LED light source | Rapp Opto Electronics | UVILED |
| Confocal spinning disk | Yokogawa Electric Corp. | CSU10 |
| CCD camera | Hamamatsu Photonics | ORCA-ER |
| 100x Objective lens | Zeiss | Plan Apochromat |
Synthetic scheme of cRb (Copyright ACS2011) 6
Synthetic conditions: (a) BnBr, K2CO3, DMF (b) f.HNO3, AcOH (c) TFA (d) Propargyl-Br, K2CO3, DMF, (e) glycerol, cat. pTsA, Toluene (f) NaBH3CN, TiCl4, MeCN (g) Tf2O, Pyridin (h) methanol HCl, (i) LiAlH4, THF (j) TsCl, Pyridine, CH2Cl2 (k) NaN3, DMF (l) 8, 2,6-di-t-butylpyridine, CH2Cl2 (m) 13, CuSO4, Ascorbate, 2-propanol, H2O, CH2Cl2.
Referenzen
- Etienne-Manneville, S., Hall, A. Rho GTPases in cell biology. Nature. 420, 629-635 (2002).
- Takai, Y., Sasaki, T., Matozaki, T. Small GTP-binding proteins. Physiol. Rev. 81, 153-208 (2001).
- Kiyokawa, E., Aoki, K., Nakamura, T., Matsuda, M. Spatiotemporal regulation of small GTPases as revealed by probes based on the principle of Forster Resonance Energy Transfer (FRET): Implications for signaling and pharmacology. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 51, 337-358 (2011).
- Inoue, T., Heo, W. D., Grimley, J. S., Wandless, T. J., Meyer, T. An inducible translocation strategy to rapidly activate and inhibit small GTPase signaling pathways. Nat. Methods. 2, 415-418 (2005).
- Komatsu, T. Organelle-specific, rapid induction of molecular activities and membrane tethering. Nat. Methods. 7, 206-208 (2010).
- Umeda, N., Ueno, T., Pohlmeyer, C., Nagano, T., Inoue, T. A photocleavable rapamycin conjugate for spatiotemporal control of small GTPase activity. J. Am .Chem. Soc. 133, 12-14 (2011).
- Kolb, H. C., Finn, M. G., Sharpless, K. B. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 40, 2004-2021 (2001).
- Kennedy, M. J. Rapid blue-light-mediated induction of protein interactions in living cells. Nat. Methods. 7, 973-975 (2010).
- Levskaya, A., Weiner, O. D., Lim, W. A., Voigt, C. A. Spatiotemporal control of cell signalling using a light-switchable protein interaction. Nature. 461, 997-1001 (2009).
- Wu, Y. I. A genetically encoded photoactivatable Rac controls the motility of living cells. Nature. 461, 104-108 (2009).
- Yazawa, M., Sadaghiani, A. M., Hsueh, B., Dolmetsch, R. E. Induction of protein-protein interactions in live cells using light. Nat. Biotechnol. 27, 941-945 (2009).
- Fegan, A., White, B., Carlson, J. C., Wagner, C. R. Chemically controlled protein assembly: techniques and applications. Chem. Rev. 110, 3315-3336 (2010).
- Suh, B. C., Inoue, T., Meyer, T., Hille, B. Rapid chemically induced changes of PtdIns(4,5)P2 gate KCNQ ion channels. Science. 314, 1454-1457 (2006).
- Varnai, P., Thyagarajan, B., Rohacs, T., Balla, T. Rapidly inducible changes in phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate levels influence multiple regulatory functions of the lipid in intact living cells. J. Cell. Biol. 175, 377-382 (2006).
