담배 과도 식 시스템을 사용하여 MAPK 신호 전달 통로의 공간 개편 이미징
Summary
At the subcellular level, signaling events are dynamically modulated by developmental and environmental cues. Here we describe a protocol that employs the tobacco transient expression system to monitor dynamic protein-protein interaction and to disclose spatial organization of signal transduction in plant cells.
Abstract
살아있는 세포의 동적 신호 이벤트의 시각화 도전하고있다. 우리는 식물 세포 내에서 신호 전달의 공간 분포를 모니터링하기위한 시험 단백질 – 단백질 상호 작용에서 설정된 일시적 발현 시스템 담배 표피 세포에 생체 분자 형광 상보성 (BiFC) 분석을 확대. 이러한 프로토콜에서는, 상호 작용 및 애기 MAPKKK 요다와 MAPK6 간의 시그널링은 세포막에서 발생한다는 표시하도록 BiFC 분석을 사용 하였다. 골격 단백질 BASL이 공동 발현되면 요다-MAPK 상호 작용 공간적 재분배 CFP-BASL와 공동 편광. 이 변형 담배 발현 시스템은 자국어 동적 변경 (이하 4 일) 및 형광 단백질 색 (적어도 3 개)의 복수를 수용 할 수있는 신호의 신속한 시험을 허용한다. 우리는 또한 단백질 분포 (비대칭 공간 지역화, 또는 "양극화"를 정량화하는 자세한 방법을 제시) 담배 세포입니다. 이 고급 담배 발현 시스템은 살아있는 식물 세포의 동적 시그널링 이벤트 퀵 테스트 널리 사용될 가능성을 가지고있다.
Introduction
단백질은 예측할 수없는 셀룰러 환경에서 발생하는 거의 모든 생물학적 과정에서 중추적 인 역할을 복잡한 계층 적 네트워크와 양식 단지 내에서 상호 작용한다. 그러나 성장 반응에 공장 개발에서, 단지 신속뿐만 아니라 효율적으로 세포 내 수준에서 이러한 동적 신호 이벤트를 식별하고 모니터링 할 수 없습니다 편리한 도구의 부족이 있었다.
담배 잎 표피에 과도 단백질 발현 시스템은 살아있는 세포에 형광 단백질을 시각화 장점을 호소하고있다. 이 시스템은 번역 후 단백질 수정 및 단백질 지역화의 빠른 검사를 수 반 생체 조건을 제공합니다. 보완적인 YFP 신호를 조사함으로써, 이분자 형광 상보성 (BiFC) 분석은 식물 세포에서 단백질 – 단백질 상호 작용의 가능성을 알린다. 다른 방법, 예를 들어, 효모 두 하이브리드 (Y2H)와 공동 비교-immunoprecipitation은 (주-IP), BiFC는 단백질 – 단백질 상호 작용이 세포 내 수준에서 발생할 수있는 구획을 시각화하는 강력한 수단을 제공한다.
비대칭 세포 분열 (ACD)는 조직 / 기관의 형성을위한 새로운 유형의 세포를 생성하는 동안 세포 집단 줄기 유지 때문에 진핵 다세포 촉진하는 필수 불가결 한 장치이다. 애기 기공 발전 플랜트에서 ACD 연구를위한 모델 시스템으로 사용되고있다. 전구체 세포 meristemoid 머더 셀은 비대칭 나누고로 분화 할 수있다 (그리고 기공 계통 접지 셀 (SLGC) (가드 셀의 쌍으로 종료하기 전에 셀 형상 분열 줄기 겪게)와, meristemoid 두 가지 딸세포를 생산 제산 포장 셀), 각각 (그림 1). 기공 ACD에서, 기공 리니지에서 비대칭의 신규 단백질 속보 (BASL은)의 inc하는 분할 비대칭를 구동하기 위해 premitotically 편광lude 물리적 비대칭 세포 운명 비대칭 1. MAPKKK 요다와 MAPKs, MPK3 6로 구성된 MAPK 캐스케이드는 기공 분할 패턴과 운명 채택 2, 3, 4, 5에 대한 핵심이다.
최근 장 등. ACD 6 기공 애기 장대에서 YDA-MAPK 신호 전달 경로에 극성 단백질 BASL를 연결. 정규 요다-MAPK 경로는 MPK3 / 6를 통해, BASL을 인산화 및 편광을 활성화합니다. 인산화 BASL 발판으로 기능과 요다 (YDA) 및 MPK3 / 6 모집은 단백질 복합체를 형성하고 세포 피질 (6)의 신호를 집중합니다. MAPK 구성 요소 및 BASL과 YDA-MAPK 경로 사이의 긍정적 인 피드백 루프의 양극화는 식물 세포에서 단백질 편광위한 새로운 메커니즘을 나타냅니다. 로컬 풍부한 MAPK 신호 밀접 기공 ACD 6 셀 운명의 분화 (그림 1) 연결되도록 가설된다. k 개의 중 하나이 모델을 지원 EY 실험 데이터는 BASL 6의 발현에 의해 유도 MAPKs의 공간 재배포을 보여 담배 분석에서왔다.
MAPK 분자는 종종 셀 내부의 도처 발견 되었기 때문에 MAPK 신호가 발생하는 위치를 일반적으로, 모니터링하는 것은 용이하지 않다. 본 연구에서 우리는 신호 중계 발생 여기서 제안하는 상류와 하류 키나제들 사이의 상호 작용을 시각적으로 분할 YFP 시스템을 이용했다. 우리는 추가로 BiFC 시스템의 사용을 확장 공동 발현 (단백질 – 단백질 상호 작용을 암시) 스플릿 YFP 쌍이 제 단백질 (CFP는 태깅)를 갖추고 YFP 공간적 코에 의해 변조 될 수 있는지 여부를 어떻게 시각화 CFP 단백질을 표현했다. 그렇게함으로써 우리는 담배 epiderm의 셀 피질에서 편광 패턴에 균일하게 분포에서 YDA과 MPK6, 사이의 상호 작용의 공간 재구성을 유도 CFP-BASL의 공동 발현을 보여 주었다알 세포. 이 시스템은 따라서 세포 내부 또는 외부 자극에 의해 도전시 조건 하에서 식물 세포의 동적 시그널링 이벤트를 모니터링하기 위해 개발 될 가능성이있다 (예를 들면, 다른 단백질, 화학적 응용 병원체 공격 또는 환경 변화 등의 공동 발현. ).
Protocol
Representative Results
Discussion
일반 사용 및 신호 전달에 대한 담배 과도 식 시스템의 가능한 수정 : 형광 단백질의 과발현 (FP)는 성공적으로 식물 세포에서 단백질의 세포 내 지역화의 빠른 검사를 위해 사용 된 담배 표피에있는 단백질을 -tagged. 그러나, 란타 단백질 복합체의 동적 시그널링 분포를 연구하기 때문에 복잡한 세포 내 컨텍스트 과도 단백질 – 단백질 상호 작용 및 신호 전달 사건 어려운 주제이?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Yumeng (Helen) Xia (Rutgers University) for manuscript editing. The work on BASL polarity formation is supported by grants from the U.S. National Institute of General Medical Sciences to J.D. (R01GM109080) and Rutgers University.
Materials
| Phusion DNA polymerase | New England Biolabs | M0530S | |
| pENTR/D/TOPO | Life Technologies | K2400-20 | |
| QuickChange II XL Site-directed Mutagenesis Kit | Agilent Technology | 200521 | |
| LB broth | AMRESCO | J106-2KG | |
| Bacto Agar | AMRESCO | J673-1KG | |
| Gentamycin | Sigma-Aldrich | G3632-1G | |
| Rifampicin | Sigma-Aldrich | R3501-1G | |
| Kanamycin | Sigma-Aldrich | K4000-25G | |
| Spectinomycin | Sigma-Aldrich | S4014-5G | |
| MgCl2 | Sigma-Aldrich | M8266-100G | |
| 25x75mm Slide | VWR | 16004-382 | |
| 24×50 mm Cover glass | VWR | 48393-241 | |
| Laser scanning confocal microscope | Leica | TCS SP5 II | LAS AF Lite software |
| 40 x objective lens | Leica | HCX Plan APO | HCX Plan APO , NA 1.30 |
| Centrifuge | Thermo Scientific | SORVALL 6+ | |
| Hole puncher | Staples | ||
| 50 ml falcon tubes | Genesee Scientific | 21-108 | |
| No. 5 Forceps | Canemco & Marivac | 205EQA-Spec |
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