Sondeo de alta densidad microarrays de proteínas funcionales para detectar interacciones proteína-proteína
Summary
El uso de microarrays de proteínas que contienen casi toda la S. cerevisiae proteoma se sondeó para un rápido interrogatorio imparcial de miles de interacciones proteína-proteína en paralelo. Este método puede ser utilizado para la molécula de proteína pequeña, modificación postraduccional, y otros ensayos en alto rendimiento.
Abstract
De alta densidad de microarrays de proteínas funcionales que contienen ~ 4200 proteínas de levadura recombinantes se examinan las interacciones proteína-proteína quinasa utilizando una proteína de fusión purificada por afinidad levadura quinasa que contiene una etiqueta V5-epítopo para leer-out. Quinasa purificada se obtiene mediante cultivo de una cepa de levadura optimizado para la producción de proteínas de copia alto que alberga un plásmido que contiene una fusión de quinasa-V5 construir bajo un promotor inducible GAL. La levadura se cultiva en medios de comunicación restrictiva con una fuente de carbono neutral durante 6 horas seguido de inducción con 2% de galactosa. A continuación, el cultivo se recoge y se purifica usando quinasa de afinidad estándar técnicas cromatográficas para obtener una proteína quinasa altamente purificada para su uso en el ensayo. La quinasa purificada se diluye con tampón de quinasa a un rango apropiado para el ensayo y los microarrays de proteínas están bloqueados antes de la hibridación con el microarray de proteínas. Después de la hibridación, los arreglos se probaron con antib V5 monoclonalody para identificar proteínas unidas por la proteína quinasa-V5. Por último, las matrices se escanean con un escáner de microarrays estándar, y los datos se extrajeron para el análisis de la informática aguas abajo 1,2 para determinar una alta confianza conjunto de interacciones de proteínas para la validación de aguas abajo en vivo.
Introduction
La necesidad de realizar análisis globales de bioquímica de proteínas y la actividad in vivo de unión se ha traducido en el desarrollo de nuevos métodos para perfiles de interacciones proteína-proteína (IBP) y las modificaciones post-traduccionales de proteomas enteros 1,3-8. Microarrays de proteínas se fabrican como los microarrays de proteínas funcionales utilizando proteínas funcionales de larga duración 4-6,8,9 o microarrays de proteínas que contienen anticuerpos analíticos 10,11. Están diseñados para contener una alta densidad de proteínas dispuestas en portaobjetos de microscopio con una variedad de químicas de superficie para facilitar una variedad de condiciones experimentales requeridas para la realización de bioquímica amplio análisis 12. Nitrocelulosa y de superficie aldehído químicas para la unión química a través de métodos de fijación de lisina o de afinidad tales como toboganes quelatos de níquel para la fijación de proteínas etiquetadas-Su y el glutatión para la fijación de afinidad entre otros 13. </p>
El uso de microarrays de proteínas funcionales para detectar interacciones proteína-proteína requiere acceso a una biblioteca de alta calidad de proteína funcional 14. S. cerevisiae es susceptible de producir tal una biblioteca a través de la vinculación de la afinidad alta copia etiquetados construcciones de proteínas con alto rendimiento técnicas de purificación cromatográfica. La gran mayoría de genoma de la levadura ha sido secuenciado y casi todo el proteoma puede ser expresada a partir de un plásmido de alta copia para la purificación y análisis bioquímicos 12. Una vez que se obtienen las proteínas y dispuestas en formato de 384 pocillos, que se imprimen en un portaobjetos de microscopio que permite un rápido análisis bioquímico multi-paramétrico paralelo e interrogatorio bioinformático 8,14-16. Microarrays de proteínas se han utilizado para ensayos enzimáticos y de las interacciones con proteínas, lípidos, moléculas pequeñas, y ácidos nucleicos, entre muchas otras aplicaciones. La accesibilidad de las proteínas en la superficie del proteomaarrays los hacen susceptibles a diferentes tipos de detección analítica, incluyendo inmune afinidad, resonancia de plasmón superficial, la fluorescencia y muchas otras técnicas. Además, permite un control preciso de la condición experimental donde podría ser difícil de hacer en vivo.
El objetivo de este protocolo es demostrar el uso apropiado de los microarrays de proteínas funcionales para detectar interacciones proteína-proteína. Esta aplicación permite el análisis bioquímico paralelo de alto rendimiento de las actividades de unión a proteínas utilizando un analito altamente purificada (proteína) de interés. Un C-terminal (carboxi-terminal) etiquetada proteína cebo V5-fusión de interés se produce a partir de un plásmido de alta copia en una cepa de levadura optimizado para la purificación de proteínas. Marcado C-terminal asegura que la proteína de longitud completa se ha traducido. La proteína utilizada en este estudio es Tda1-V5 proteína de fusión de cinasa, que se purificó usando resina de afinidad de níquel a través de una etiqueta His6X. La construc fusión Tda1-V5t se purifica a través de elución serial usando un gradiente de imidazol para eluir la fracción más altamente enriquecido para su uso en el ensayo.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo presentado se realizó originalmente con 85 proteínas únicas fusión quinasa-V5 de proteínas de levadura para comparar la actividad de unión a través de familias distintas y relacionadas de quinasas de proteínas de levadura que resulta en la identificación de nuevas redes de interacción quinasa in vivo 1. Como la tecnología de perfiles proteómicos emergentes, el desarrollo de alto rendimiento (HTP) proyección de proteomas utilizando microarrays de proteínas confiado en biblio…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by a grant from the NIH. The assays shown in Figure 1 was performed by Dr. Joseph Fasolo. We thank Dr. Rui Chen for helpful comments.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Petri Dishes | VWR | NC-10747 | or comparable |
| Bacto yeast extract | Difco | 0217-17 | |
| Bacto peptone | Difco | 0118-17 | |
| Bacto agar | Difco | 0140-01 | |
| Dextrose | Sigma | D9434 | |
| Raffinose | Sigma | R0514 | |
| Galactose | Sigma | G0750 | |
| Sc-Ura drop out media | MP Bio | 114410622 | |
| Small Culture tubes | VWR/Fisher | ||
| Large Erlenmeyer Flask | VWR/Fisher | ||
| Centrifuge JA-10 rotor | |||
| Centrifuge tubes (500 mL) | |||
| Falcon tube (50 mL) | VWR/Fisher | 21008-951 | |
| PBS Tablets | Sigma | P4417 | |
| FastPrep Tubes(2ml screw cap tube) | |||
| FastPrep Machine | MP Biomedicals | 116004500 | |
| Zircon Beads | BioSpec | 11079105 | |
| Triton X100 | Sigma | P4417 | |
| DTT | Sigma | D9779 | |
| MgCl2 | Sigma | M8266 | |
| NaCl | Sigma | S3014 | |
| Imidazole (pH = 7.4) | Sigma | I5513 | |
| PMSF | Sigma | 93482 | |
| Complete Inhibitor Cocktail (EDTA Free) | Roche | 11873580001 | |
| Phosphatase inhibitor cocktail 1 | sigma | P2850 | |
| BSA | Sigma | A2153 | |
| Tween-20 | Sigma | P1379 | |
| ATP | Sigma | A1852 | |
| Shaking Incubator (30 °C) | |||
| Nickel Affinity Resin | Life Technologies | R901-01 | |
| G25 column | GE life sciences | 27-5325-01 | |
| Nutator | VWR/Fisher | ||
| SDS-PAGE Gel (NuPage) | Life Technologies | ||
| Coomassie Blue Stain | Life Technologies | ||
| Monoclonal V5 Antibody | Life Technologies | R960-25 | |
| Alexa647 Tagged monoclonal V5 Antibody | Life Technologies | 451098 | |
| Protein Microarrays Kit | Life Technologies | PAH0525013 | |
| Genepix Scanner | Molecular Devices | ||
| Lifter Slips | Thomas Scientific | http://www.thomassci.com/Supplies/Microscope-Cover-Glass/_/LIFTER-SLIPS/ | |
| Lysis Buffer: 0.1% Triton X-100, 0.5 mM DTT, 2 mM MgCl2, 500 mM NaCl, 50 mM imidazole (pH 7.4), Complete protease inhibitor cocktail – EDTA-free, Phosphatase inhibitor Cocktail 1, 1 mM PMSF (add just prior to use) |
Add the reagents to 1 X PBS (0.01 M phosphate buffer, 0.0027 M potassium chloride, 0.137 M sodium chloride; pH 7.4) to obtain the desired volume of lysis solution | ||
| Blocking Buffer: 1% bovine serum albumin (BSA), 0.1% Tween-20 | Add the reagents to 1 X PBS to obtain the desired volume of blocking buffer | ||
| Probe Buffer: 2 mM MgCl2, 0.5 mM DTT, 0.05% Triton X-100, 50 mM NaCl,500 μM ATP (for kinases), 1% BSA | Add the reagent to 1 X PBS to obtain desired volume of probe buffer | ||
| Wash Buffer: 0.1% Triton X-100, 500 mM NaCl, 0.5 mM DTT, 50 mM imidazole (pH 7.4),2 mM MgCl2 | Add the reagent to 1 X PBS to obtain desired volume of probe buffer | ||
| Elution Buffer: 0.1% Triton X-100, 0.5 mM DTT, 2 mM MgCl2, 500 mM NaCl, 50 – 500 mM imidazole (pH 7.4), Complete protease inhibitor cocktail – EDTA-free, Phosphatase inhibitor Cocktail 1, 1 mM PMSF (add just prior to use) | Before you begin, it is important to note the concentration gradient of imidazole (50 – 500 mM) and to create separate tubes for each concentration (it is advisable to create the interval using 50 mM increments). Add the reagent to 1 X PBS to obtain desired volume of probe buffer | ||
| 3x YEP +6% galactose: Dissolve 30 g of yeast extract and 60 g of peptone in 700 ml of H2O, and autoclave. Add 300 ml of filter sterilized 20% galactose (wt/vol) | galactose should not be autoclaved |
Referências
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