식물의 셀없는 시스템에서 프로 테오 저하 시금
Summary
표적 단백질 분해는 세포 기능의 주요 조절기구를 나타낸다. 그런 다음 26S 프로 테아 좀에 대해 같은 분자 "태그"봉사하는 표적 단백질에 polyubiquitin 체인을 부착 보존 유비퀴틴 – 프로 테아 좀 경로를 통해 발생합니다. 여기, 우리는 단백질의 프로 테오 저하에 대한 간단하고 신뢰할 수있는 세포가없는 분석을 설명합니다.
Abstract
단백질 분해에 대한 유비퀴틴 – 프로 테아 좀 경로는 거의 모든 진핵 생물의 세포 기능의 다양한 스펙트럼의 규제를위한 가장 중요한 메커니즘 중 하나로 떠오르고있다. 구체적으로, 식물에서, 프로 테아 좀의 ubiquitin/26S 시스템 (UPS)의 단백질 분해를 조절하고 면역 반응, 개발 및 프로그래밍 된 세포 사멸을 포함한 공정의 넓은 범위의 발전에 크게 기여한다. 또한, 증가하는 증거는 아그로 박테 리움 등 다양한 식물 병원균, 식물 병원균 상호 작용에있는 UPS의 중요성을 강조하고, 효율적인 감염 호스트 UPS를 이용하는 것이 좋습니다.
UPS의 기질 특이성은 E1과 협력 작용 및 E2가 그들에게 유비퀴틴 분자 체인을 부착하여 열화로 향하는 특정 단백질 분자를 인식하고 표시하는 리가 제 E3 유비퀴틴 리가 제에 의해 달성된다. E3의 리가 제의 하나의 클래스가 SCF입니다 (Skp1 / C특히 UPS 기판을 인식하고 자사의 F-박스 단백질 구성 요소를 통해 유비퀴틴을 위해 그 (것)들을 대상으로 율린 / F 상자 단백질) 복잡한. 그 생물학적 과정에서 UPS의 잠재적 인 역할을 조사하기 위해, UPS 매개 단백질 분해에 대한 간단하고 신뢰할 수있는 분석을 고안하는 것이 중요합니다. 여기, 우리는 식물 세포가없는 시스템을 사용하여 하나의 분석에 대해 설명합니다. 이 분석은 F-박스 단백질 기판의 상호 작용에 특별한 중점을두고, 다양한 세포 과정의 조절 단백질 분해의 역할의 연구에 적용 할 수 있습니다.
Introduction
ubiquitin/26S의 프로 테아 좀 경로는 다른 사람의 사이에서 전사 조절, 세포주기의 진행과 신호 전달 수용체 하향 조절 또는 엔도 시토 시스, 1-4을 처리하는 등 다양한 생물학적 반응의 제어를위한 광범위한 메커니즘으로 부상하고있다. 이 경로에서, 목적 단백질은 제 유비퀴틴 활성화 효소 E1에 thiolester 결합을 통해 부착하고 유비퀴틴 접합 효소 E2의 시스테인 아미노산 잔기에 옭되는 잔기를 유비퀴틴로 태그되며 마지막으로, E2는 유비퀴틴 리가 제 E3와 상호 작용 , 단백질 기질의 polyubiquitination 결과. 궁극적으로, polyubiquitinated 단백질은 26S 프로 테아 좀에 의해 인식 저하된다. 이 메커니즘에서, E3 효소는 기질을 지정하고 ubiquitin/26S의 프로 테아 좀 시스템 (UPS)의 주요 구성 요소를 규정하는 역할을한다. E3 리가 제의 예 RING 도메인 리가 제로서, 또는 multisubunit의 SCF (S의 일부로서 역할을 할 수 독립적이러한 F-상자 도메인 리가 제와 같은 kp1/Cullin/F-box 단백질) 복잡한. SCF-매개 프로 테오 분해 경로는 전사, 세포주기, 신호 전달 5-10 많은 다른 주요 세포 기능의 조절에 관여하고 있습니다.
세포 과정의 조절에 이러한 중요한 역할 외에, UPS는 많은 식물 병원균 상호 작용에 중앙 무대 걸립니다. 예를 들어, 증거가 증가하고 아그로 박테 리움 튜메 파시 엔스 등 여러 가지 식물 병원균, 감염 과정 (11)를 용이하게하기위한 호스트 UPS에 의존하는 것이 좋습니다. 아그로 박테 리움은 자연의 호스트를 나타내는 식물에 종양 성장을 이끌어, 또한 인간의 세포 (12, 13)에 곰팡이 1,2에서, 다른 진핵 생물의 넓은 범위를 변환 할 수 있습니다. 그 감염시, 아그로 박테 리움은 숙주 세포 12-13으로 DNA 요소 (T-DNA) 및 여러 독성 (비르) 단백질을 보냅니다. 이러한 단백질 중 하나는 VirF, 발견 된 첫 번째 F-박스 단백질원핵 유전체 (14)에 의해 부호화된다. SCF 유비퀴틴 리가 아제 단지, VirF, 그 기능 호스트 상동 VBF (15)의 한 부분으로, 아마도 VirE2, 그 부속 세균 및 호스트 단백질에서 침입하는 세균의 T-DNA의 uncoating을 용이하게 UPS 매개 단백질 분해를 통해 아그로 박테 리움 감염을 촉진 및 VIP1 각각 16, 17. 흥미롭게도, VirF 등 많은 F-박스 단백질은, 때문에 autoubiquitination 활동 18, 19 또는 F-박스 단백질이 기판 20-23 역할을 할 수있는 다른 E3의 리가 제에 의해 매개되는 자신의 단백질 분해, 본질적으로 불안정하다.
F-박스 단백질, 다른 유비퀴틴 리가 제, 및 / 또는 기판의 생화학 활동을 연구 할 때, 프로 테오 저하위한 간단하고 신뢰성있는 분석을 사용하는 것이 매우 유용 할 것이다. 여기에서 우리는 세포의 단백질 안정성 분석을위한 하나의 프로토콜을 설명없는 시스템입니다. 이 분석에서, UPS 기판의 안정성은 무 세포계에서 이러한 F-박스 단백질로서 프로 테오 열화 통로의 필수 성분 중 하나의 존재 또는 부재 하에서 분석된다. 일반적으로, 우리는 이러한 조직에서 무 세포 추출물을 준비하고 웨스턴 블로 팅에 의해 관심의 단백질 (들)의 양을 모니터링, 식물 조직에서 테스트 된 단백질 (들)을 표현한다. 단백질 분해의 UPS 의존 메커니즘은 특정 프로 테오 좀 억제제 및 / 또는 SCF 성분 Cullin의 우성 음성 형태의 동시 발현을 사용의 포함에 의해 증명된다. 우리 VBF 15 F-박스 단백질에 의해 아라비돕시스 VIP1 17 단백질의 프로 테오 저하하여이 분석을 예시하는 반면, 그것은 임의의 다른 프로 테오 기판의 안정성을 조사하기 위하여 사용될 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 분석은 식물 조직에서 시험 단백질의 발현에 의존하고, 따라서, 잠재적 인 프로 테오 분해 과정은 분명히 생체 조직 내에서 이미 발생한다. 우리는 제로 샘플은 초기 기준점으로서의 시간만을 추출한 그러나 단백질 불안정화를 분석 실험. 따라서, 우리는 세포가없는 분석으로 정의합니다.
이 분석의 성공에 대한 한 가지 중요한 측면은 시험 단백질 (들)이 생성 될 것이다?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 책에 이르는 작품은 GA 번호 246550에서 말라가 대학과 유럽 연합 (EU) 7 번째 프레임 워크 프로그램 (FP7/2007-2013)에 의해 cofinanced 마리 퀴리 COFUND 프로그램 "U-모바일"에서 자금 지원을 받았다. 실험실에서의 작업은 VC에 NIH, USDA / NIFA, NSF, 시인, 및 BSF에서 교부금에 의해 지원됩니다
Materials
| Protein assay kit | Bio-Rad | 500-0001 | |
| Proteinase inhibitor cocktail | Sigma-Aldrich | S8820 | |
| Mini-Protean system | Bio-Rad | 165-8000 | |
| Semi-dry western blotting SD electrotransfer system | Bio-Rad | 170-3940 | |
| Affinity Purified Rabbit Anti-Ha | icllab | RHGT-45A-Z | |
| Goat anti-Rabbit IgG Peroxidase Conjugate | Thermo Scientific | 31460 | |
| BioTrace, NT nitrocellulose transfer membrane | Pall Corportation | 27377-000 | |
| Immobilon western chemiluminescent HRP substrate | EMD Millipore | WBKL S0 050 | |
| MG132 | EMD Millipore | 474790-1MG | |
| Lactacystin | Sigma-Aldrich | L6785 | |
| Thermo Scientific Pierce Fast Western Blot Kit, ECL Substrate | Pierce | 35055 |
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