Eiwitzuivering Techniek dat Detectie van sumoylation en Ubiquitinering van Budding gist kinetochoor Eiwitten Ndc10 en Ndc80 Maakt
Summary
Dit manuscript beschrijft de detectie van sumoylation en ubiquitinering van kinetochoor eiwitten, Ndc10 en Ndc80, in de gist Saccharomyces cerevisiae.
Abstract
Post-translationele modificaties (PTM), zoals fosforylering, methylering, acetylering, ubiquitinatie en sumoylation, regelen de cellulaire functie van verschillende proteïnen. PTMs van kinetochore eiwitten die associëren met centromere DNA bemiddelen trouw chromosoom segregatie naar genoom stabiliteit te handhaven. Biochemische benaderingen zoals massaspectrometrie en Western blot-analyse worden meestal gebruikt voor de identificatie van PTMs. Hier wordt een eiwitzuivering werkwijze beschreven die de detectie van zowel sumoylation en ubiquitinering van het kinetochore eiwitten, Ndc10 en Ndc80, in Saccharomyces cerevisiae toelaat. Een stam die uitdrukt polyhistidine-Flag-gelabeld Smt3 (HF-Smt3) en Myc-gelabeld Ndc10 of Ndc80 werd gebouwd en gebruikt voor onze studies. Voor detectie van sumoylation, we bedacht een protocol om affiniteit te zuiveren His-tag sumoylated eiwitten met behulp van nikkel kralen en gebruikt western blot analyse met anti-Myc antilichaam aan sumoylated Ndc10 een detecterennd Ndc80. Voor detectie van ubiquitinatie, ontwierpen we een protocol voor immunoprecipitatie van Myc-tagged eiwitten en gebruikt western blot-analyse met anti-Ub-antilichaam aan te tonen dat Ndc10 en Ndc80 worden ubiquitinated. Onze resultaten tonen dat epitoop-gelabeld eiwit van belang in de His-vlag hebben Smt3 stam vergemakkelijkt de detectie van meerdere PTMs. Toekomstige studies moeten toelaten benutting van deze techniek eiwit interacties die afhankelijk zijn van een specifieke PTM identificeren en te karakteriseren.
Introduction
Ubiquitination en sumoylation laat de vervoeging van ubiquitine en Kleine Ubiquitine-achtige modifier (SUMO; Smt3 in S. cerevisiae 1) tot een doelwit eiwit, respectievelijk. PTMs van kinetochore eiwitten invloed op hun cellulair niveau en eiwit-eiwit interacties tijdens de verschillende fasen van de celcyclus trouw chromosoom segregatie te garanderen. Zo zijn cellulaire niveaus van Cse4 / CENP-A en buitenste kinetochoor eiwit Dsn1 geregeld door ubiquitine gemedieerde proteolyse te zorgen genoomstabiliteit 2-5. Destabilisatie van onjuiste kinetochoor-microtubule bijlagen vereist de IPL1 / Aurora B kinase, die Dam1 en Ndc80 complexen die rechtstreeks interageren met microtubules 6-8 fosforyleert. Ondanks de identificatie van meer dan zeventig kinetochore eiwitten, zijn er weinig studies die de wijzigingen van deze eiwitten met PTM's, bijvoorbeeld ubiquitine en SUMO onderzoeken. Een belangrijke beperking is de mogelijkheid om de PTM bewarens tijdens de zuivering en het gebrek aan aangepaste antilichamen voor detectie van PTMs zoals sumoylation, fosforylering, methylering, en anderen. Karakterisering van sumoylated kinetochoor eiwitten Ndc10, Cep3, Bir1 en Ndc80 gebruikt een aangepaste antilichaam 9. Daarnaast is Ndc10 geïmpliceerd als een substraat voor ubiquitinering 10. Human Hec1 (Ndc80 in S. cerevisiae) wordt ook substraat voor ubiquitinering, gereguleerd door APC / C-hCdh1 E3 ligase 11. Daarom Ndc10 en Ndc80 zijn goede kandidaten voor de optimalisatie van het protocol bij zowel sumoylation en ubiquitinering te detecteren in S. cerevisiae.
Om de identificatie van sumoylation faciliteren, we geconstrueerd stammen die HF-Smt3 en Myc-gelabeld Ndc10 of Ndc80 uiten. Het gebruik van epitooplabels (HF: His6-vlag) minimaliseert de achtergrond door cross-reactiviteit die vaak wordt waargenomen bij polyklonaal serum opgewekt tegen een kandidaat eiwit. We bedachten een protocol affiniteitzuiveren HF-Smt3 conjugaten en vervolgens gebruikt commerciële anti-Flag en anti-Myc antilichamen om de aanwezigheid van sumolyated Ndc10 en Ndc80 in het gezuiverde preparaat Smt3 detecteren. Voor ubiquitination, we bedacht een aangepaste immunoprecipitatie protocol dat ubiquitinatie van de Myc-gelabelde kinetochoor eiwitten bewaart en uitgevoerd western blot analyse met commerciële anti-Ub antilichaam aan ubiquitinering van Ndc10 en Ndc80 detecteren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Epitoopaanhangsels zoals HA, Myc, vlag, GST en worden veel gebruikt voor biochemische analyse van eiwitten. Constructie van stammen met HF-Smt3 en Myc-tagged kinetochore eiwitten, zoals Ndc10 en Ndc80, vergemakkelijkt de detectie van PTMs zoals sumoylation en ubiquitinering. HF-Smt3 afbreken assay maakt de detectie van sumoylated kinetochore eiwitten, Ndc10 en Ndc80 (figuur 1). De affiniteit zuivering protocol en western blot analyse met behulp van anti-Flag antilichaam te stellen de specificiteit van d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Dr. Oliver Kerscher for support and advice and members of the Basrai laboratory for their support and comments on the paper. This work was supported by the National Institutes of Health Intramural Research Program.
Materials
| Glass beads | BioSpec Products | 11079105 | 0.5 mm dia. |
| Mini beadbeater | BioSpec Products | #693 | 8 cell disrupter |
| Ni-NTA superflow | Qiagen | 30430 | 100 ml |
| Protease inhibitor cocktail | Sigma-Aldrich | P8215 | 1 ml |
| Anti-c-Myc agarose affinity gel antbody produced in rabbit | Sigma-Aldrich | A7470 | 1 ml |
| Monoclonal anti-Flag M2 antibody produced in mouse | Sigma-Aldrich | F1804 | Primary antibody, dilution 1:1000 |
| c-Myc antibody (A-14) | Santa Cruz Biotechnology | sc-789 | Primary antibody, dilution 1:5000 |
| Purified mouse antibody monoclonal 9E10 | Covance | MMS-150P | Primary antibody, dilution 1:5000 |
| Ubiquitin (P4G7) monoclonal antibody | Covance | MMS-258R | Primary antibody, dilution 1:1000 |
| ECL Rabbit IgG, HRP-linked whole Ab | GE Healthcare Life Sciences | NA934V | Secondary antibody, dilution 1:5000 |
| ECL Mouse IgG, HRP-Linked Whole Ab | GE Healthcare Life Sciences | NA931V | Secondary antibody, dilution 1:5000 |
| DC protein assay | Bio-Rad | 500-0116 | |
| Nitrocellulose membrane | Novex | LC2001 | 0.45 mm pore size |
| NuPAGE 4-12% Bis-Tris Protein Gels | Novex | NP0321BOX | 1.0 mm, 10 well |
| NuPAGE MES SDS Running Buffer | Novex | NP0002 | 20x |
| NuPAGE Transfer Buffer | Novex | NP0006-1 | 20x |
| SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate | Thermo Scientific | 34078 | |
| 10x PBS pH7.4 | GIBCO | 70011-044 | |
| Blue sensitive X-Ray film | Dbio | DBOF30003 | |
| Automatic developer | Kodak | M35AX-OMAT | |
| Nocodazole | Sigma-Aldrich | M1404 | 50 mg |
| MG-132 | Selleck Chemicals | S2619 | 25 mg |
References
- Johnson, P. R., Hochstrasser, M. SUMO-1: Ubiquitin gains weight. Trends Cell Biol. 7, 408-413 (1997).
- Hewawasam, G., et al. Psh1 is an E3 ubiquitin ligase that targets the centromeric histone variant Cse4. Mol Cell. 40, 444-454 (2010).
- Ranjitkar, P., et al. An E3 ubiquitin ligase prevents ectopic localization of the centromeric histone H3 variant via the centromere targeting domain. Mol Cell. 40, 455-464 (2010).
- Au, W. C., et al. A novel role of the N terminus of budding yeast histone H3 variant Cse4 in ubiquitin-mediated proteolysis. 유전학. 194, 513-518 (2013).
- Akiyoshi, B., et al. The Mub1/Ubr2 ubiquitin ligase complex regulates the conserved Dsn1 kinetochore protein. PLoS Genet. 9, e1003216 (2013).
- Biggins, S., et al. The conserved protein kinase Ipl1 regulates microtubule binding to kinetochores in budding yeast. Genes Dev. 13, 532-544 (1999).
- Cheeseman, I. M., et al. Phospho-regulation of kinetochore-microtubule attachments by the Aurora kinase Ipl1p. Cell. 111, 163-172 (2002).
- Liu, D., Lampson, M. A. Regulation of kinetochore-microtubule attachments by Aurora B kinase. Biochem Soc Trans. 37, 976-980 (2009).
- Montpetit, B., Hazbun, T. R., Fields, S., Hieter, P. Sumoylation of the budding yeast kinetochore protein Ndc10 is required for Ndc10 spindle localization and regulation of anaphase spindle elongation. J Cell Biol. 174, 653-663 (2006).
- Furth, N., et al. Exposure of bipartite hydrophobic signal triggers nuclear quality control of Ndc10 at the endoplasmic reticulum/nuclear envelope. Mol Biol Cell. 22, 4726-4739 (2011).
- Li, L., et al. Anaphase-promoting complex/cyclosome controls HEC1 stability. Cell Prolif. 44, 1-9 (2011).
- Takahashi, Y., Yong-Gonzalez, V., Kikuchi, Y., Strunnikov, A. SIZ1/SIZ2 control of chromosome transmission fidelity is mediated by the sumoylation of topoisomerase II. 유전학. 172, 783-794 (2006).
- Liu, C., Apodaca, J., Davis, L. E., Rao, H. Proteasome inhibition in wild-type yeast Saccharomyces cerevisiae cells. Biotechniques. 42, 158 (2007).
- Kitamura, E., Tanaka, K., Kitamura, Y., Tanaka, T. U. Kinetochore microtubule interaction during S phase in Saccharomyces cerevisiae. Genes Dev. 21, 3319-3330 (2007).
- Gascoigne, K. E., Cheeseman, I. M. Kinetochore assembly: if you build it, they will come. Curr Opin Cell Biol. 23, 102-108 (2011).
