טכניקת טיהור חלבון המאפשרת איתור של Sumoylation וUbiquitination של שמרים להנץ החלבונים קינטוכור Ndc10 וNdc80
Summary
כתב יד זה מתאר את הגילוי של sumoylation וubiquitination של חלבוני קינטוכור, Ndc10 וNdc80, בcerevisiae Saccharomyces שמרי ניצנים.
Abstract
לאחר translational שינויים (PTMs), כגון זרחון, מתילציה, acetylation, ubiquitination, וsumoylation, להסדיר את תפקידם של חלבונים רבים. PTMs של חלבוני קינטוכור שמקשרים עם DNA centromeric לתווך הפרדת כרומוזום נאמן לשמור על יציבות הגנום. גישות ביוכימיות כגון ספקטרומטר מסה וניתוח כתם המערבי הנפוצות ביותר לזיהוי PTMs. הנה, שיטת טיהור חלבון מתוארת המאפשרת זיהוי של שני sumoylation וubiquitination של חלבוני קינטוכור, Ndc10 וNdc80, בSaccharomyces cerevisiae. מתח שמבטא Smt3 מתויג polyhistidine-הדגל (HF-Smt3) וmyc-מתויג Ndc10 או Ndc80 נבנה ומשמש למחקרים שלנו. לגילוי של sumoylation, אנחנו המצאנו פרוטוקול לזיקה לטהר מתויגים חלבוני sumoylated באמצעות חרוזים ניקל ושימוש בניתוח כתם מערבי עם אנטי-Myc נוגדנים לזהות Ndc10 sumoylatedND Ndc80. לגילוי של ubiquitination, אנחנו המצאנו פרוטוקול לimmunoprecipitation של חלבוני myc-מתויגים ושימוש בניתוח כתם מערבי עם נוגדן אנטי-UB להראות שNdc10 וNdc80 הם ubiquitinated. התוצאות שלנו מראות כי epitope מתויג חלבון עניין בו-הדגל מתויג מתח Smt3 מאפשר זיהוי של PTMs מרובה. מחקרים עתידיים צריכים לאפשר ניצול של טכניקה זו כדי לזהות ולאפיין אינטראקציות חלבון שתלויות בPTM ספציפי.
Introduction
Ubiquitination וsumoylation לאפשר נטיה של היוביקוויטין ומשתנה כמו-יוביקוויטין הקטן (SUMO; Smt3 בcerevisiae ס 1) לחלבון מטרה, בהתאמה. PTMs של חלבוני קינטוכור להשפיע על הרמות הסלולריות שלהם ואינטראקציות בין חלבונים במהלך שלבי מחזור התא שונים על מנת להבטיח הפרדת כרומוזומים נאמן. לדוגמא, רמות סלולריות של Cse4 / CENP-וחלבון קינטוכור החיצוני Dsn1 מוסדרות על ידי proteolysis בתיווך היוביקוויטין להבטחת יציבות הגנום 2-5. יציבות של קבצים מצורפים קינטוכור-microtubule שגויים דורשת B קינאז Ipl1 / אורורה, שphosphorylates מתחמי Dam1 וNdc80 ישירות אינטראקציה עם microtubules 6-8. למרות זיהוי של למעלה משבעים חלבוני קינטוכור, יש מעט מאוד מחקרים שיבדקו את השינויים של חלבונים אלה עם PTMs, למשל, יוביקוויטין וסומו. מגבלה עיקרית היא היכולת לשמור על PTMים במהלך טיהור והמיעוט של נוגדנים מותאמים אישית עבור זיהוי של PTMs כגון sumoylation, זרחון, מתילציה, ואחרים. אפיון של חלבוני קינטוכור sumoylated Ndc10, Cep3, Bir1, וNdc80 מנוצל נוגדן מותאם אישית 9. בנוסף, Ndc10 היה מעורב כמצע לubiquitination 10. האדם Hec1 (Ndc80 בcerevisiae ס) הוא גם מצע עבור ubiquitination, מוסדר על ידי האנזים APC / C-hCdh1 E3 11. לכן, Ndc10 וNdc80 הם מועמדים טובים לאופטימיזציה של הפרוטוקול לזהות שני sumoylation וubiquitination בס cerevisiae.
כדי להקל על זיהוי של sumoylation, בנינו זנים המבטאים HF-Smt3 וNdc10 מתויג Myc או Ndc80. השימוש בתגי epitope (HF: His6-הדגל) ממזער את הרקע בשל תגובה צולבת הנצפה לעתים קרובות בסרום polyclonal הועלה נגד חלבון מועמד. אנחנו המצאנו פרוטוקול לזיקהלטהר conjugates HF-Smt3 ולאחר מכן השתמש באנטי-דגל מסחרי ואנטי-Myc נוגדנים כדי לזהות הנוכחות של Ndc10 sumolyated וNdc80 בהכנת Smt3 מטוהרת. לubiquitination, אנחנו המצאנו פרוטוקול immunoprecipitation שונה המשמר ubiquitination של חלבוני קינטוכור myc-מתויגים וביצעו ניתוח כתם מערבי עם נוגדן אנטי-UB מסחרי כדי לזהות ubiquitination של Ndc10 וNdc80.
Protocol
Representative Results
Discussion
תגי epitope כגון HA, Myc, דגל, וGST נמצאים בשימוש נרחב לאנליזה ביוכימית של חלבונים. בנייה של זנים עם HF-Smt3 וחלבוני קינטוכור מתויג Myc, כגון Ndc10 וNdc80, מאפשרת זיהוי של PTMs כגון sumoylation וubiquitination. HF-Smt3 ניתץ assay מאפשר זיהוי של חלבוני קינטוכור sumoylated, Ndc10 וNdc80 (איור 1). פרוטוקול טיהור ה…
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).
