Summary

La reconstitución bioquímicos de receptor de esteroides • Hsp90 complejos de proteínas y reactivación de la unión del ligando

Published: September 21, 2011
doi:

Summary

Un<em> In vitro</emMétodo> para la preparación funcional del receptor de glucocorticoides (GR) • hsp90 complejos de proteínas de las proteínas purificadas y lisados ​​celulares se describe. El método utiliza inmunoadsorción de GR recombinante seguido por la sal-stripping y la reconstitución de proteínas complejas. La importancia de los cofactores y las condiciones de amortiguación se discuten, como lo son las posibles aplicaciones del método.

Abstract

Hsp90 es una proteína chaperona molecular esencial y muy abundante que se ha encontrado para regular más de 150 proteínas eucariotas de señalización, incluyendo los factores de transcripción (por ejemplo, los receptores nucleares, p53) y las proteínas quinasas (por ejemplo, Src, Raf, Akt cinasa) que participan en el ciclo celular, tumorigénesis, la apoptosis, y múltiples vías de señalización 1,2 eucariotas. Muchos de estos "clientes" de las proteínas hsp90, el montaje de receptores de esteroides • hsp90 complejos es el mejor definidos (Figura 1). Presentamos aquí un receptor adaptable glucocorticoides (GR) ensayo de inmunoprecipitación e de vitro GR • hsp90 método de reconstitución que puede ser fácilmente utilizada para explorar eucariotas hsp90 actividad funcional, hsp90 mediada por ligando de unión al receptor de esteroides, y los requisitos de cofactor molecular acompañante. Por ejemplo, este ensayo puede ser utilizado para probar los requisitos de hsp90 cofactor y los efectos de la adición de compuestos exógenos al proceso de reconstitución.

El GR ha sido un sistema muy útil para el estudio de hsp90 porque el receptor debe estar enlazado a hsp90 para tener una unión del ligando libre hendidura que sea accesible a los esteroides 3. GR endógeno, unliganded está presente en el citoplasma de las células de los mamíferos no covalentemente unido a hsp90. Como se encuentra en la GR • hsp90 endógeno heterocomplex, la unión del ligando GR hendidura abierta y capaz de unirse con esteroides. Si hsp90 se disocia de los recursos genéticos o si su función se inhibe, el receptor es incapaz de unirse con esteroides y requiere la reconstitución de la GR • hsp90 heterocomplex antes de la actividad de unión de esteroides se restaura 4. GR se puede immunoprecipitated de citosol de la célula utilizando un anticuerpo monoclonal, y las proteínas, tales como hsp90 complejos con el GR se puede analizar por Western blot. Actividad de unión de los esteroides GR immunoprecipitated se puede determinar mediante la incubación de la immunopellet con [3H] esteroides.

Los experimentos anteriores han demostrado hsp90 mediada por la apertura de la unión del ligando GR hendido requiere Hsp70, una chaperona molecular segundo también es esencial para la viabilidad de las células eucariotas. Actividad bioquímica de HSP90 y HSP70 son catalizadas por la co-Hop acompañante proteínas HSP40, y 5 de p23. Una maquinaria acompañante multiproteico que contiene HSP90, HSP70 Hop, y HSP40 son endógena presente en el citoplasma de la célula eucariota, y lisado de reticulocitos proporciona una acompañante-rica fuente de proteínas 6.

En el método presentado, GR es immunoadsorbed de citosol de la célula y despojado de la maquinaria acompañante endógeno hsp90/hsp70 con condiciones suaves de sal. El GR-sal despojado se incuba con lisado de reticulocitos, ATP, y K +, lo que resulta en la reconstitución de la GR • hsp90 heterocomplex y la reactivación de la actividad de unión de esteroides 7. Este método puede ser utilizado para probar los efectos de varios cofactores acompañante, nuevas proteínas, y los inhibidores de HSP90 experimental o GR con el fin de determinar su significado funcional de hsp90 mediada por esteroides vinculante 11.08.

Protocol

1. Preparación de citosol de la célula que contiene GR funcional Nota técnica: Todos los tampones se deben refrigerar y cada paso de este protocolo, incluyendo centrifugaciones y la incubación, se debe realizar en hielo oa 4 ° C, a menos que se indique lo contrario. La baja temperatura es esencial para prevenir la degradación de los complejos de GR y proteínas. Utilizando una centrífuga refrigerada, obtener un ~ 1.5 ml de precipitado de células que expresa una alta concentración de GR func…

Discussion

El ensayo descrito anteriormente se puede adaptar para poner a prueba un gran número de condiciones que afectan a las acciones acompañante de la maquinaria acompañante hsp90/hsp70-based así como enlazar GR esteroides. Se trata de una modificación de los métodos previamente reportados 4,8,9,17 y está diseñado para aprovechar los avances recientes en tecnología de electroforesis y ser accesible a una comunidad de investigación más amplio. Cofactores adicionales o proteínas de interés se pueden aña…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud de subvención GM086822, Hope Heart Institute premio de Ciencias Básicas, y el MJ Murdock Charitable Trust Programa Facultad de Ciencias de la Investigación. Seleccionar los reactivos de electroforesis y el software de análisis de imágenes fueron generosamente proporcionadas por Bio-Rad.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
Sf9 insect cells Invitrogen   for baculovirus expression of recombinant mouse GR
L929 cells ATCC CRL-2173 for endogenous mouse GR cytosol preparation (alternative to baculovirus expression)
FiGR hybridoma cells ATCC CRL-2173 for preparing ascites containing anti-GR monoclonal antibody (alternative to purified BuGR2 antibody)
Complete-Mini protease inhibitor, EDTA-free Roche Applied Science 11836170001  
protein A-Sepharose Sigma-Aldrich P3391  
rabbit reticulocyte lysate Green Hectares (Oregon, WI)   rich source of endogenous hsp90/hsp70 chaperone machinery
creatine phosphokinase Sigma-Aldrich C3755 for ATP-regenerating system
phosphocreatine Sigma-Aldrich P7936 for ATP-regenerating system
anti-GR mouse monoclonal antibody (BuGR2) Pierce/Thermo Scientific MA1-510 used for GR immunoadsorption and as primary antibody in western blotting
anti-hsp90 mouse monoclonal antibody (AC88) Enzo Life Sciences ADI-SPA-830 used as primary antibody in western blotting
anti-hsp70 mouse monoclonal antibody (N27F3-4) Enzo Life Sciences ADI-SPA-820 used as primary antibody in western blotting
IgG from mouse serum Sigma-Aldrich 038K7690 used as nonimmune antibody for negative control of immunoadsorption
anti-mouse IgG-peroxidase conjugate Sigma-Aldrich A4416 used as secondary antibody in western blotting
Experion microfluidic electrophoresis system Bio-Rad 7007001 alternative to conventional SDS-PAGE
[1,2,4,6,7-3H] dexamethasone PerkinElmer NET1192001MC follow safety precautions

Referências

  1. Pratt, W. B., Toft, D. O. Regulation of signaling protein function and trafficking by the hsp90/hsp70-based chaperone machinery. Exp. Biol. Med. 228, 111-133 (2003).
  2. Murphy, P. J. M. Regulation of glucocorticoid receptor steroid binding and trafficking by the hsp90/hsp70-based chaperone machinery: implications for clinical intervention. Leukemia. 19, 710-712 (2005).
  3. Pratt, W. B., Morishima, Y., Osawa, Y. The Hsp90 chaperone machinery regulates signaling by modulating ligand binding clefts. J. Biol. Chem. 283, 22885-22889 (2008).
  4. Dittmar, K. D., Hutchison, K. A., Owens-Grillo, J. K., Pratt, W. B. Reconstitution of the steroid receptor•hsp90 heterocomplex assembly system of rabbit reticulocyte lysate. J. Biol. Chem. 271, 12833-12839 (1996).
  5. Morishima, Y. The Hsp organizer protein hop enhances the rate of but is not essential for glucocorticoid receptor folding by the multiprotein Hsp90-based chaperone system. J. Biol. Chem. 275, 6894-6900 (2000).
  6. Murphy, P. J. M., Kanelakis, K. C., Galigniana, M. D., Morishima, Y., Pratt, W. B. Stoichiometry, abundance, and functional significance of the hsp90/hsp70-based multiprotein chaperone machinery in reticulocyte lysate. J. Biol. Chem. 276, 30092-30098 (2001).
  7. Dittmar, K. D., Pratt, W. B. Folding of the glucocorticoid receptor by the reconstituted Hsp90-based chaperone machinery. The initial hsp90.p60.hsp70-dependent step is sufficient for creating the steroid binding conformation. J. Biol. Chem. 272, 13047-13054 (1997).
  8. Kanelakis, K. C. Differential effects of the hsp70-binding protein BAG-1 on glucocorticoid receptor folding by the hsp90-based chaperone machinery. J. Biol. Chem. 274, 34134-34140 (1999).
  9. Morishima, Y., Kanelakis, K. C., Murphy, P. J. M., Shewach, D. S., Pratt, W. B. Evidence for iterative ratcheting of receptor-bound hsp70 between its ATP and ADP conformations during assembly of glucocorticoid receptor.hsp90 heterocomplexes. Bioquímica. 40, 1109-1116 (2001).
  10. Murphy, P. J. M. Pifithrin-alpha inhibits p53 signaling after interaction of the tumor suppressor protein with hsp90 and its nuclear translocation. J. Biol. Chem. 279, 30195-30201 (2004).
  11. Murphy, P. J. M., Morishima, Y., Kovacs, J. J., Yao, T. P., Pratt, W. B. Regulation of the dynamics of hsp90 action on the glucocorticoid receptor by acetylation/deacetylation of the chaperone. J. Biol. Chem. 280, 33792-33799 (2005).
  12. Morishima, Y., Murphy, P. J. M., Li, D. P., Sanchez, E. R., Pratt, W. B. Stepwise assembly of a glucocorticoid receptor•hsp90 heterocomplex resolves two sequential ATP-dependent events involving first hsp70 and then hsp90 in opening of the steroid binding pocket. J. Biol. Chem. 275, 18054-18060 (2000).
  13. Pratt, W. B., Toft, D. O. Steroid receptor interactions with heat shock protein and immunophilin chaperones. Endocr. Rev. 18, 306-360 (1997).
  14. Bodwell, J. E. Identification of phosphorylated sites in the mouse glucocorticoid receptor. J. Biol. Chem. 266, 7549-7555 (1991).
  15. Penna, A., Cahalan, M. W. e. s. t. e. r. n. Blotting using the Invitrogen NuPage Novex Bis Tris minigels. J. Vis. Exp. (7), e264-e264 (2007).
  16. Choo, Y. S., Zhang, Z. Detection of Protein Ubiquitination. J. Vis. Exp. (30), e1293-e1293 (2009).
  17. Murphy, P. J. M. Visualization and mechanism of assembly of a glucocorticoid receptor&bull;Hsp70 complex that is primed for subsequent Hsp90-dependent opening of the steroid binding cleft. J. Biol. Chem. 278, 34764-34773 (2003).
  18. Schrum, A. G. High-sensitivity detection and quantitative analysis of native protein-protein interactions and multiprotein complexes by flow cytometry. Sci STKE. 389, pl2-pl2 (2007).
  19. Davis, T. R., Schrum, A. G. IP-FCM: Immunoprecipitation Detected by Flow Cytometry. J. Vis. Exp. (46), e2066-e2066 (2010).
  20. Felts, S. J., Karnitz, L. M., Toft, D. O. Functioning of the Hsp90 machine in chaperoning checkpoint kinase I (Chk1) and the progesterone receptor (PR). Cell Stress Chaperones. 12, 353-363 (2007).
  21. Cintron, N. S., Toft, D. Defining the requirements for Hsp40 and Hsp70 in the Hsp90 chaperone pathway. J. Biol. Chem. 281, 26235-26244 (2006).
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Citar este artigo
Murphy, P. J. M., Franklin, H. R., Furukawa, N. W. Biochemical Reconstitution of Steroid Receptor•Hsp90 Protein Complexes and Reactivation of Ligand Binding. J. Vis. Exp. (55), e3059, doi:10.3791/3059 (2011).

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