Пространственно-временные манипуляции малых активность ГТФ на субклеточном уровне, и на шкале времени секунды в живых клетках
Summary
Метод пространственно-временной контроль деятельности малого ГТФ света описывается. Этот метод основан на рапамицин вызванных FKBP-FRB гетеродимеризации и фото-останов системы. Оптимизация светового облучения позволяет пространственно-временном управлять активацией малых ГТФаз на субклеточном уровне.
Abstract
Динамическое регулирование семьи Ро малого triphosphatases гуанозин (GTPases) с большой пространственно-временной точностью имеет важное значение для различных клеточных функций и мероприятий 1, 2. Их spatiotemporally динамичный характер был выявлен по визуализации их деятельности и локализации в реальном времени 3. Для того чтобы получить более глубокое понимание их роли в различных клеточных функций на молекулярном уровне, то следующим шагом должно быть возмущение белка деятельность в точном внутриклеточной локализации и времени.
Для достижения этой цели мы разработали метод светоиндуцированного, пространственно-временное контролируемое активации малых ГТФаз путем объединения двух методов: (1) рапамицин вызванных FKBP-FRB гетеродимеризации и (2) фото-останов метод рапамицина. С помощью рапамицина опосредованного FKBP-FRB гетеродимеризации, мы разработали метод быстрого индуцибельной активации или инактивации малых ГТФаз includiнг Rac 4, Cdc42 4 RhoA 4 и Рас-5, в котором рапамицин вызывает перемещение FKBP слившихся GTPases или их активаторов, к мембране, где ФРС на якорь. В связи с этим гетеродимеризации системы, мы также разработали фото-останов системы рапамицина аналогов. Фото-клетках соединение маленькие молекулы, чья деятельность подавляется с photocleavable защиты группы, известной как удерживание группы. Для подавления гетеродимеризации деятельность полностью, мы разработали в клетке рапамицина, которые привязаны к макромолекуле такие, что в результате большого комплекса не может пересечь плазматической мембраны, что приводит к практически без фоновой активности в качестве химического dimerizer внутри клеток 6. На рисунке 1 показана схема нашей системы. Благодаря сочетанию этих двух систем, мы набранных на местах Rac активатора плазматической мембраны на шкале времени в секундах и достигли светоиндуцированного Rac активации на субклеточном левэль-6.
Protocol
Discussion
Мы описали технику, которая использует новые соединения в клетках вместе с FKBP-FRB гетеродимеризации системы для того, чтобы манипулировать Rho ГТФ деятельность в точном внутриклеточной локализации на временной шкале в секундах.
Существуют три ограничения данного подхода…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано НИЗ финансирования научных исследований (DK090868 и GM092930 ТИ). Существует в ожидании патента на клетке рапамицин аналог.
Materials
| Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue number |
| Rapamycin | Tecoland | RAPA99 |
| FuGENE HD | Roche | 04709691001 |
| Avidin | Sigma | A9275-10MG |
| DMSO | Sigma | D2650-5X5ML |
| Size-exclusion column | GE Healthcare | Spin Trap G-25 |
| Glass bottom 8-well chamber | Thermo Scientific | 12-565-47 |
| Inverted Fluorescence microscope | Zeiss | Axiovert200M |
| UV LED light source | Rapp Opto Electronics | UVILED |
| Confocal spinning disk | Yokogawa Electric Corp. | CSU10 |
| CCD camera | Hamamatsu Photonics | ORCA-ER |
| 100x Objective lens | Zeiss | Plan Apochromat |
Synthetic scheme of cRb (Copyright ACS2011) 6
Synthetic conditions: (a) BnBr, K2CO3, DMF (b) f.HNO3, AcOH (c) TFA (d) Propargyl-Br, K2CO3, DMF, (e) glycerol, cat. pTsA, Toluene (f) NaBH3CN, TiCl4, MeCN (g) Tf2O, Pyridin (h) methanol HCl, (i) LiAlH4, THF (j) TsCl, Pyridine, CH2Cl2 (k) NaN3, DMF (l) 8, 2,6-di-t-butylpyridine, CH2Cl2 (m) 13, CuSO4, Ascorbate, 2-propanol, H2O, CH2Cl2.
Referências
- Etienne-Manneville, S., Hall, A. Rho GTPases in cell biology. Nature. 420, 629-635 (2002).
- Takai, Y., Sasaki, T., Matozaki, T. Small GTP-binding proteins. Physiol. Rev. 81, 153-208 (2001).
- Kiyokawa, E., Aoki, K., Nakamura, T., Matsuda, M. Spatiotemporal regulation of small GTPases as revealed by probes based on the principle of Forster Resonance Energy Transfer (FRET): Implications for signaling and pharmacology. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 51, 337-358 (2011).
- Inoue, T., Heo, W. D., Grimley, J. S., Wandless, T. J., Meyer, T. An inducible translocation strategy to rapidly activate and inhibit small GTPase signaling pathways. Nat. Methods. 2, 415-418 (2005).
- Komatsu, T. Organelle-specific, rapid induction of molecular activities and membrane tethering. Nat. Methods. 7, 206-208 (2010).
- Umeda, N., Ueno, T., Pohlmeyer, C., Nagano, T., Inoue, T. A photocleavable rapamycin conjugate for spatiotemporal control of small GTPase activity. J. Am .Chem. Soc. 133, 12-14 (2011).
- Kolb, H. C., Finn, M. G., Sharpless, K. B. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 40, 2004-2021 (2001).
- Kennedy, M. J. Rapid blue-light-mediated induction of protein interactions in living cells. Nat. Methods. 7, 973-975 (2010).
- Levskaya, A., Weiner, O. D., Lim, W. A., Voigt, C. A. Spatiotemporal control of cell signalling using a light-switchable protein interaction. Nature. 461, 997-1001 (2009).
- Wu, Y. I. A genetically encoded photoactivatable Rac controls the motility of living cells. Nature. 461, 104-108 (2009).
- Yazawa, M., Sadaghiani, A. M., Hsueh, B., Dolmetsch, R. E. Induction of protein-protein interactions in live cells using light. Nat. Biotechnol. 27, 941-945 (2009).
- Fegan, A., White, B., Carlson, J. C., Wagner, C. R. Chemically controlled protein assembly: techniques and applications. Chem. Rev. 110, 3315-3336 (2010).
- Suh, B. C., Inoue, T., Meyer, T., Hille, B. Rapid chemically induced changes of PtdIns(4,5)P2 gate KCNQ ion channels. Science. 314, 1454-1457 (2006).
- Varnai, P., Thyagarajan, B., Rohacs, T., Balla, T. Rapidly inducible changes in phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate levels influence multiple regulatory functions of the lipid in intact living cells. J. Cell. Biol. 175, 377-382 (2006).
