Summary

β-catenin의 저하의 재구성<em> Xenopus의</em> 계란 추출

Published: June 17, 2014
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Summary

방법은 Xenopus의 계란 추출물 및 단백질 분해의 저분자 변조기에 대한 고 처리량 스크리닝을 위해 그 적응 방사성 표지와 루시퍼 라제 융합 단백질을 이용하여 단백질 분해 분석에 대해 설명한다.

Abstract

는 Xenopus laevis의 계란 추출물. Xenopus의 계란 추출물이 세포주기 및 신호 전달 경로 1-3 포함하여 많은 세포 맥락에서 단백질 회전율을 연구하는 데 사용 된 다양한 세포 과정의 생화학을 공부 잘 특징으로, 강력한 시스템입니다. 여기서, 방법이 중요한로 Wnt 경로의 구성 요소, β-catenin의의 분해를 촉진하기 위해 최적화 된 Xenopus의 계란 추출물을 분리에 설명되어 있습니다. 두 가지 방법은 Xenopus의 계란 추출물에서 β-카테닌 단백질 분해를 평가하기 위해 설명되어 있습니다. 다른 하나는보다 쉽게 높은 처리량 분석 (반딧불 루시 페라 제 – 태그 융합 단백질)에 대해 조정하는 동안 한 가지 방법은, ([35 S] – 방사성 표지 단백질) 시각 정보를합니다. 설명 된 기술은 β-카테닌 단백질 회전율을 평가하고 해당 매출에 공헌 분자 구성 요소를 식별하는 데 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한 ABIL루시 페라 제 – 태그 단백질의 양적 및 손쉬운 판독과 함께 균일 한 Xenopus의 계란 추출물의 큰 볼륨을 정화하는 ITY이 시스템은 쉽게 β-catenin의 분해 변조기에 대한 높은 처리량 검사에 적용 할 수 있습니다.

Introduction

는 Xenopus laevis의 계란 추출물은 세포 골격 역학, 핵 조립 및 수입, 세포 사멸, 유비퀴틴 대사, 세포주기의 진행, 신호 전달, 단백질 회전율 1-17를 포함하여 많은 세포 생물 학적 과정을 연구하기 위해 광범위하게 사용되어왔다. 계란 추출물은 본질적으로 이러한 프로세스를 실행하고 조사를 활성화하는 데 필요한 모든 필수 세포질 구성 요소가 포함되어 희석 세포질을 나타 내기 때문에 Xenopus의 계란 추출물 시스템은 세포 프로세스의 군단의 생화학 적 분석에 대한 의무입니다. 계란 추출물 많은 양의 물질 ​​(예, 단백질 정제 또는 고 처리량 스크리닝) 18-20의 많은 양을 필요로 생화학 적 조작에 대해 한 번에 제조 할 수있다. 또 다른 장점은 Xenopus의 계란 추출물에서 특정 단백질의 농도가 정확하게 재조합 단백질 및 / 또는 endog immunodepletion의 첨가에 의해 조절 될 수 있다는 것이다또한 단백질의 발현을 제어하기 어렵다 플라스미드 DNA의 형질 대조적 enous 단백질. 또, 사용 가능한 재조합 단백질의 결여는 외생 첨가 mRNA의 번역을 위해 새로 제조 Xenopus의 계란 추출물의 고용량을 활용 관심 단백질을 코딩하는 전 사체의 첨가에 의해 극복 될 수있다.

단백질 분해의 규제는 많은 세포 경로의 조절에 중요합니다 21. Xenopus의 계란 추출물이 시스템은 전사와 번역의 혼란의 영향없이 단백질 회전율을 모니터링 할 수있는 여러 가지 방법에 대해 허용하는 단백질 분해를 연구하기 위해 광범위하게 사용되어왔다을 처리합니다. Wnt 신호 전달 경로 개발과 질병에 중요한 역할을 담당하고 매우 보존 신호 통로입니다. β-카테닌,이 Wnt 경로의 주요한 효과기의 회전율은 매우 증가 된 정상 상태 L에게 규제되고,β-catenin이의 거시기는이 Wnt 표적 유전자의 활성화를 위해 중요합니다. β-catenin의 분해의 중요성은 β-catenin의 분해를 억제로 Wnt 경로에 돌연변이가 ~ 대장 암 (22)의 모든 산발적 인 케이스의 90 %에서 발견되는 사실에 의해 강조 표시됩니다. 이 Wnt 경로의 구성 요소에 의한 β-catenin의 저하가 충실히 매출의 메커니즘을 연구 할뿐만 아니라 분해 2, 19, 20, 23 ~ 29의 새로운 작은 분자 변조기를 식별하는 Xenopus의 계란 추출물에 효과적으로 요약 할 수있다.

세포주기를 공부 Xenopus의 계란 추출물의 제조 방법은 이전 조브 공보 30-32에 기술되었다. 현재 프로토콜은 이러한 방법의 변형을 설명하고의 분해에 최적화되어 있습니다 [35 S] – 방사성 표지 된 β-catenin의와 루시 페라 제 – 태그 β-catenin이있는Xenopus의 계란 추출물. 방사성 동위 원소 분해 분석은 오토 라디오를 통해 단백질 수준을 직접 시각화 할 수 있습니다. [35 S] 메티오닌이어서 직접 분해 반응에 첨가 될 수있는 시험 관내 번역 반응을 사용하여 관심의 단백질에 도입된다. 또한, 방사성 표지 단백질 회전율 분석은 단백질 안정성에 영향을 미칠 수있는 그 단백질 또는 에피토프 태그에 대한 항체를 요구하지 않는다. 단백질 수준에서도 작은 변화, 방사성 표지 된 단백질 밴드의 강도의 변화에 반영 용이 오토 라디오 그래피에 의해 시각되므로 [35 S]를-방사성 표지 분해 분석은 단백질 회전율이 시각화를위한 매우 유용한 방법을 나타낸다.

순서 반딧불 루시페라아제에 β-카테닌의 퓨전 (이하, 간단히 「루시퍼 "라 함), 단백질 수준의 정밀하고 손쉬운 정량적 측정을 허용β-catenin의 회전율 19, 20의 운동 특성을 결정합니다. 루시퍼 라제 분석의 주요 장점은 쉽게 확장되어 강한 양적 시스템을 제공한다는 것이다. 다음 프로토콜은 β-catenin의 분해 및 신규 β-catenin의 변조기의 높은 처리량 검사를위한 강력하고 효율적이며 효과적인 방법을 시금위한 간단한 방법을 제공합니다.

Protocol

Xenopus의 계란 추출물 1. 준비 참고 : 각 개구리 사용할 계란 추출물의 약 1 ㎖를 얻을 수 있습니다. 10 개구리의 추출물을 통상 한번에 제조하고, 후술 버퍼의 부피는 10 개구리 Xenopus의 계란 추출물 준비를 행하는이다된다. 버퍼 볼륨은 계란 추출물의 크거나 작은 제제에 따라 조정될 수있다. 이런 방법으로 준비합니다 일관 단백질 농도보기 ≥ 50 ㎎ / ㎖를 얻었다. ?…

Representative Results

Xenopus의 계란 추출물의 β-catenin의 저하의 회로도는 그림 2A에 표시됩니다. 35 S 표지 β-catenin의이 Xenopus의 계란 추출물에 배양, 분취 량 (1 ML 상당 추출) 적절한 시간에 제거하고 샘플을 실시 하였다 SDS-PAGE는 오토 라디오 그래피 하였다. 이 Wnt 경로의 구성 요소에 의한 β-catenin의 분해는 유비퀴틴 – 프로 테아 좀 시스템 (2)에 의해 매개되며, Xenopus의 추출?…

Discussion

Xenopus의 계란 추출물은 β-catenin의 회전율을 조사하기위한 강력한 생화학 적 시스템입니다. Xenopus의 계란 추출물의 β-catenin의 농도는 ~ 25 nm의 2입니다. 최적의 조건 하에서, 계란 추출물은 50 ~ 100 ㎚ / hr의 속도로 β-카테닌을 저하 할 수 있고 200에서 24 nM의 최대량의 절반이다. Xenopus의 계란 추출물을 사용하여 β-catenin의 분해를 성공적으로 재구성에 대한 몇 가지…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 원고의 중요한 읽기 로리 리 감사합니다. TWC는 미국 심장 협회 (American Heart Association) Predoctoral 원정대 (12PRE6590007)에 의해 지원된다. MRB는 국립 암 연구소 교육 교부금 (T32의 CA119925)에 의해 지원된다. SSH는 건강의 국립 연구소 (R01DK078640)에 의해 지원된다. EL는 건강의 국립 연구소 (R01GM081635 및 R01GM103926)에 의해 지원된다.

Materials

Name of Reagent/ Material Company Catalog Number Comments/Description
Pregnant Mare Serum Gonadotropin (PMSG) ProSpec hor-272-A Reconstituted with distilled water before use. 
Human Chorionic Gonadotropin Sigma CG10-10VL
Potassium Chloride Fisher BP366-1
Sodium Chloride Research Products International S23020-5000.0
Magnesium Chloride Fisher BP214-500
Calcium Chloride Acros Organics AC42352-5000
HEPES Fisher BP310-1
Cysteine Acros Organics AC17360-1000
Leupeptin Sigma L2884-10MG
Aprotinin Sigma A1153-10MG
Pepstatin Sigma P4265-5MG
Cytochalasin B Sigma C8273-10MG
3 mL syringe: Luer Lock tip Becton Dickinson 309657
27G1 needle Becton Dickinson 305109
96 well solid white polystyrene microplate, round bottomed Corning 3605
Steady-Glo Luciferase assay system Promega E2520 Store long-term at -80, can store for up to 1 month at -20
TNT Sp6 coupled reticulocyte lysate system Promega L4600
TNT Sp6 High-yield Wheat Germ protein expression system Promega L3260 Generally higher yield than reticulocyte lysate 
EasyTag Express Protein Labeling Mix [S35] Perkin Elmer NEG772007MC
Creatine phosphate Sigma 27920-5G
ATP Sigma A2383-5G
Creatine phosphokinase Sigma C3755-35KU
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Sigma D8418-50ML
Dual-Glo luciferase assay system Promega E2920 Same storage conditions as Steady-Glo
50 mL Centrifuge tubes Fisher Scientific 0556214D
Sorvall SS-34 fixed angle rotor Thermo Scientific 28020
115 V 50/60 Hz Minicentrifuge Fisher Scientific 05-090-128
mMessage mMachine Sp6 kit Ambion AM1340
Anti-Firefly Luciferase antibody Abcam ab16466
Anti-GSK3 antibody BD Transduction Laboratories 610201
Name of Equipment Company
FLUOStar Optima BMG Labtech
Sorvall RC-6 Plus Centrifuge Thermo Scientific
16°C Incubator Percival Scientific

Riferimenti

  1. Glotzer, M., Murray, A. W., Kirschner, M. W. Cyclin is degraded by the ubiquitin pathway. Nature. 349, 132-138 (1991).
  2. Salic, A., Lee, E., Mayer, L., Kirschner, M. W. Control of beta-catenin stability: reconstitution of the cytoplasmic steps of the wnt pathway in Xenopus egg extracts. Molecular Cell. 5, 523-532 (2000).
  3. Murray, A. W. Cell cycle extracts. Methods in cell biology. 36, 581-605 (1991).
  4. Dabauvalle, M. C., Scheer, U. Assembly of nuclear pore complexes in Xenopus egg extract. Biology of the cell / under the auspices of the European Cell Biology Organization. 72, 25-29 (1991).
  5. Tutter, A. V., Walter, J. C. Chromosomal DNA replication in a soluble cell-free system derived from Xenopus eggs. Methods Mol Biol. 322, 121-137 (2006).
  6. Theriot, J. A., Rosenblatt, J., Portnoy, D. A., Goldschmidt-Clermont, P. J., Mitchison, T. J. Involvement of profilin in the actin-based motility of L. monocytogenes in cells and in cell-free extracts. Cell. 76, 505-517 (1994).
  7. Maresca, T. J., Heald, R. Methods for studying spindle assembly and chromosome condensation in Xenopus egg extracts. Methods Mol Biol. 322, 459-474 (2006).
  8. Shennan, K. I. Xenopus egg extracts: a model system to study proprotein convertases. Methods Mol Biol. 322, 199-212 (2006).
  9. Kornbluth, S., Yang, J., Powers, M. Analysis of the cell cycle using Xenopus egg extracts. Current protocols in cell biology / editorial board, Juan S. Bonifacino … [et al.]. 11, (2006).
  10. Chan, R. C., Forbes, D. I. In vitro study of nuclear assembly and nuclear import using Xenopus egg extracts. Methods Mol Biol. 322, 289-300 (2006).
  11. Masui, Y., Markert, C. L. Cytoplasmic control of nuclear behavior during meiotic maturation of frog oocytes. The Journal of experimental zoology. 177, 129-145 (1971).
  12. Forbes, D. J., Kirschner, M. W., Newport, J. W. Spontaneous formation of nucleus-like structures around bacteriophage DNA microinjected into Xenopus eggs. Cell. 34, 13-23 (1983).
  13. Lohka, M. J., Masui, Y. Formation in vitro of sperm pronuclei and mitotic chromosomes induced by amphibian ooplasmic components. Science. 220, 719-721 (1983).
  14. Newport, J. W., Kirschner, M. W. Regulation of the cell cycle during early Xenopus development. Cell. 37, 731-742 (1984).
  15. Mitchison, T., Kirschner, M. Dynamic instability of microtubule growth. Nature. 312, 237-242 (1984).
  16. Blow, J. J., Laskey, R. A. Initiation of DNA replication in nuclei and purified DNA by a cell-free extract of Xenopus eggs. Cell. 47, 577-587 (1986).
  17. Verma, R., et al. Ubistatins inhibit proteasome-dependent degradation by binding the ubiquitin chain. Science. 306, 117-120 (2004).
  18. Yu, H., King, R. W., Peters, J. M., Kirschner, M. W. Identification of a novel ubiquitin-conjugating enzyme involved in mitotic cyclin degradation. Curr Biol. 6, 455-466 (1996).
  19. Thorne, C. A., et al. Small-molecule inhibition of Wnt signaling through activation of casein kinase 1alpha. Nature Chemical Biology. 6, 829-836 (2010).
  20. Thorne, C. A., et al. A biochemical screen for identification of small-molecule regulators of the Wnt pathway using Xenopus egg extracts. Journal of Biomolecular Screening. 16, 995-1006 (2011).
  21. Hinkson, I. V., Elias, J. E. The dynamic state of protein turnover: It’s about time. Trends in Cell Biology. 21, 293-303 (2011).
  22. Kinzler, K. W., Vogelstein, B. Lessons from Hereditary Colorectal Cancer. Cell. 87, 159-170 (1996).
  23. Lee, E., Salic, A., Kirschner, M. W. Physiological regulation of [beta]-catenin stability by Tcf3 and CK1epsilon. J Cell Biol. 154, 983-993 (2001).
  24. Lee, E., Salic, A., Krüger, R., Heinrich, R., Kirschner, M. W. The roles of APC and Axin derived from experimental and theoretical analysis of the Wnt pathway. PLoS Biology. 1, (2003).
  25. Seeling, J. M., et al. Regulation of beta-catenin signaling by the B56 subunit of protein phosphatase 2A. Science. 283, 2089-2091 (1999).
  26. Guger, K. A., Gumbiner, B. M. beta-Catenin has Wnt-like activity and mimics the Nieuwkoop signaling center in Xenopus dorsal-ventral patterning. Dev Biol. 172, 115-125 (1995).
  27. Cselenyi, C. S., et al. LRP6 transduces a canonical Wnt signal independently of Axin degradation by inhibiting GSK3’s phosphorylation of β-catenin. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 8032-8037 (2008).
  28. Jernigan, K. K., et al. Gbetagamma activates GSK3 to promote LRP6-mediated beta-catenin transcriptional activity. Science Signaling. 3, (2010).
  29. Major, M. B., et al. Wilms tumor suppressor WTX negatively regulates WNT/beta-catenin signaling. Science. 316, 1043-1046 (2007).
  30. Cross, M. K., Powers, M. Obtaining eggs from Xenopus laevis females. J Vis Exp. , (2008).
  31. Cross, M. K., Powers, M. Preparation and fractionation of Xenopus laevis egg extracts. J Vis Exp. , (2008).
  32. Willis, J., DeStephanis, D., Patel, Y., Gowda, V., Yan, S. Study of the DNA damage checkpoint using Xenopus egg extracts. J Vis Exp. , (2012).
  33. Sive, H. L., Grainger, R. M., Harland, R. M. . Early Development of Xenopus Laevis : A Laboratory Manual. , (2000).
  34. Rubinfeld, B., et al. Binding of GSK3β to the APC-β-Catenin Complex and Regulation of Complex Assembly. Science. 272, 1023-1026 (1996).
  35. Salic, A., King, R. W. Identifying small molecule inhibitors of the ubiquitin-proteasome pathway in Xenopus egg extracts. Methods in Enzymology. 399, 567-585 (2005).
  36. Trinkle-Mulcahy, L., et al. Identifying specific protein interaction partners using quantitative mass spectrometry and bead proteomes. J Cell Biol. 183, 223-239 (2008).
  37. Tan, C. W., et al. Wnt signalling pathway parameters for mammalian cells. PLoS One. 7, (2012).
check_url/it/51425?article_type=t

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Citazione di questo articolo
Chen, T. W., Broadus, M. R., Huppert, S. S., Lee, E. Reconstitution Of β-catenin Degradation In Xenopus Egg Extract. J. Vis. Exp. (88), e51425, doi:10.3791/51425 (2014).

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