Analisi della piegatura della proteina, trasporto e degradazione in cellule viventi di radioattivo Pulse Chase
Summary
Qui descriviamo un protocollo per un metodo generale di pulse-chase che permette l’analisi cinetica di pieghevole, trasporto e degradazione delle proteine da seguire in cellule vive.
Abstract
Impulso-insegua radioattivo etichettatura è un potente strumento per lo studio della maturazione conformazionale, il trasporto a loro posizione cellulare funzionale e la degradazione di proteine in cellule vive. Utilizzando radiolabeling tempi brevi (impulso) (< 30 min) e strettamente controllato chase volte, è possibile aggiungere etichette solo una piccola frazione della piscina della proteina totale e seguire sua pieghevole. Quando combinato con non riducente/riducendo l'elettroforesi del gel di SDS-poliacrilammide (SDS-PAGE) e immunoprecipitazione con anticorpi (conformazione-specifici), processi di piegatura può essere esaminato in dettaglio. Questo sistema è stato utilizzato per analizzare il ripiegamento di proteine con una variazione enorme in proprietà quali proteine solubili, proteine transmembrana singole e multi-pass, pesantemente N – e O-glicosil proteine e proteine con e senza bisolfuro di vasto incollaggio. Impulso-insegua metodi sono alla base di studi cinetici in una gamma di funzionalità aggiuntive, tra cui co – e modifiche di posttranslational, oligomerizzazione e polimerizzazione, essenzialmente che consente l'analisi di una proteina dalla nascita alla morte. Impulso-Insegua gli studi sul folding delle proteine sono complementari con altri metodi biochimici e biofisici per lo studio delle proteine in vitro , fornendo una maggiore risoluzione temporale e informazioni fisiologiche. I metodi come descritto all’interno di questa carta sono adattati facilmente per studiare la piegatura di quasi tutta la proteina che può essere espressa nei sistemi mammiferi o insetto-cella.
Introduction
La piegatura delle anche relativamente semplice proteine coinvolge molti diversi enzimi pieghevoli, chaperoni molecolari e modificazioni covalenti1. Una ricostituzione completa di questi processi in vitro è praticamente impossibile, dato il vasto numero di differenti componenti coinvolti. È altamente auspicabile, pertanto, per studiare il folding delle proteine in vivo, in cellule vive. Impulso-insegua radioattivo tecniche rivelarsi uno strumento potente per studiare la sintesi, pieghevole, trasporto e degradazione delle proteine nel loro ambiente naturale.
Il metabolica etichettatura delle proteine durante un breve impulso con 35S-labeled metionina/cisteina, seguita da un inseguimento in assenza di un’etichetta radioattiva, permette il rilevamento specifico di una popolazione di proteine appena sintetizzate nel più ampio ambiente cellulare. Quindi, proteine bersaglio possono essere isolato tramite immunoprecipitazione e analizzati tramite SDS-PAGE o altre tecniche. Per molte proteine, il loro viaggio attraverso la cella è segnata da modifiche che sono visibili su gel di SDS-PAGE. Ad esempio, il trasporto di proteine glicosilate dal reticolo endoplasmatico (ER) al complesso di Golgi è spesso accompagnato da modifiche dei glycans N-collegati o l’aggiunta di glicani O-collegata2,3. Queste modifiche causare grandi aumenti nella massa molecolare apparente, che può essere visto dai cambiamenti di mobilità in SDS-PAGE. Maturazione può anche essere contrassegnato da fenditure proteolitici, come fenditura del peptide di segnale o la rimozione di pro-peptidi, conseguente cambiamenti nella apparente massa molecolare che possono essere seguite facilmente su gel di SDS-PAGE4. Radioattività ha notevoli vantaggi rispetto alle tecniche comparabili come inseguimenti cicloesimmide, dove sintesi proteica romanzo è impedita, come trattamenti di lunga durata sono tossici per le cellule e non escludono la maggior parte delle proteine più vecchio, allo steady-state dalla analisi, come alcune proteine hanno emivite di giorni. Il confronto di proteine sotto entrambi non riducente e condizioni riducenti permette l’analisi della formazione di legami disolfuro, un passo importante nella piegatura di molte proteine secretorie4,5,6, 7.
Qui descriviamo un metodo generale per l’analisi del protein folding e trasporto in cellule intatte, utilizzando un approccio di impulso-insegua radioattivo. Mentre abbiamo l’obiettivo di fornire il metodo come dettagliato possibile, il protocollo ha un potenziale quasi illimitato per adattabilità e permetterà di ottimizzazione studiare le proteine specifiche di ogni lettore.
Sono disponibili due protocolli alternativi pulse-chase, uno per cellule aderenti (passo 1.1 del protocollo presentato qui) e uno per cellule in sospensione (punto 1.2 del protocollo presentato qui). Le condizioni di cui qui sono sufficienti per visualizzare una proteina espressa con livelli di medio-alta espressione. Se il lettore sta lavorando con proteine mal espresse o varie condizioni dopo trattamento, quali immunoprecipitati multiple, è necessario aumentare le dimensioni del piatto o numero di cellulare in modo appropriato.
Per chase di impulso di sospensione, i campioni di chase prelevati in ogni momento sono tutti presi da un singolo tubo di cellule. Le fasi di lavaggio dopo l’impulso vengono omessi; invece, ulteriore incorporazione di 35S è impedita da diluizione con un elevato eccesso di adenoida metionina e cisteina.
I protocolli presentati utilizzano radioattivo 35S-labeled cisteina e metionina per seguire processi di folding delle proteine cellulari. Tutte le operazioni con i reagenti radioattivi devono essere eseguite utilizzando adeguate misure di protezione per ridurre al minimo qualsiasi esposizione dell’operatore e dell’ambiente di radiazione radioattiva ed essere eseguite in un laboratorio designato. Come la pulse-chase etichettatura tecnica è relativamente inefficiente a volte di impulso corto (< 15 min), meno di 1% dell'importo iniziale di radioattività è incorporato nelle proteine recentemente sintetizzate. Dopo l'arricchimento della proteina tramite immunoprecipitazione destinazione, il campione per SDS-PAGE contiene meno dello 0.05% della quantità iniziale di radioattività.
Anche se il 35S metionina e cisteina etichettatura mix è stabilizzato, si verificherà alcune decomposizione, producendo composti radioattivi volatili. Per proteggere il ricercatore e l’apparato, dovrebbero essere prese alcune precauzioni. Il ricercatore deve sempre obbedire alle regole di sicurezza di radiazione locale e può indossare un carboncino maschera, oltre a un camice da laboratorio e guanti (doppie) di professione d’infermiera. Stock flaconcini con 35S metionina e cisteina devono sempre essere aperto in una cappa, o sotto un punto di aspirazione locale. Macchie di contaminazione noto laboratorio sono centrifughe, pipette, bagni d’acqua, incubatori e agitatori. La contaminazione di queste aree è ridotto mediante l’utilizzo di puntali per pipette con un filtro al carbone, positivo-seal per microcentrifuga (Vedi Tabella materiali), Acquario carbone spugne in acqua bagni, carbone filtri di carta incollati nei piatti pulse-chase, guardia del carbone di legna nel sistema di aspirazione e il posizionamento dei piatti che contiene granelli di carbone di legna in incubatrici e contenitori di stoccaggio.
Protocol
Representative Results
Discussion
Impulso-insegua metodi sono stati essenziali per sviluppare la comprensione degli scienziati del ripiegamento proteico nella cellule intatte. Mentre abbiamo cercato di fornire un metodo che è più generale possibile, questo approccio ha il potenziale per variazioni quasi illimitate di studiare i vari processi che si verificano durante la piegatura, il trasporto e la vita delle proteine all’interno della cellula.
Quando si esegue un inseguimento di impulso utilizzando cellule aderenti nei piat…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziare tutti i membri del laboratorio Braakman, passato e presentano, per le loro discussioni fruttuose e aiutano a sviluppare i metodi presentati in questo articolo. Questo progetto ha ricevuto finanziamenti dal Consiglio europeo della ricerca nell’ambito settimo programma quadro (FP7/2007-2013) N ° dell’Unione europea 235649 e i Paesi Bassi organizzazione della ricerca scientifica (NWO) sotto il programma ECHO-N ° 711.012.008.
Materials
| 1.5 mL safeseal microcentrifuge tubes | Sarstedt | 72.706.400 | |
| Acetic Acid | Sigma | A6283 | glacial acetic acid |
| BAS Storage phosphor screen 20×25 cm | GE Life Sciences | 28956475 | |
| Bromophenol Blue | Sigma | B8026 | Molecular biology grade |
| Carestream Biomax MR films | Kodak | Z350370-50EA | |
| Cell-culture media | Various | N/A | Normal cell culture media for specific cell-lines used |
| Cell-culture media, no methionine/cysteine | Various | N/A | Same media formulation as normal culture media e.g DMEM/MEM/RPMI, lacking methionine and cysteine |
| Charcoal filter paper | Whatman | 1872047 | |
| Charcoal filtered pipette tips | Molecular bioproducts | 5069B | |
| Charcoal vacu-guard | Whatman | 67221001 | |
| Coomassie Brilliant Blue R250 | Sigma | 112,553 | for electrophoresis |
| Cysteine | Sigma | C7352 | Molecular biology grade, Make 500 mM stock, store at -20 |
| Dithiothreitol (DTT) | Sigma | 10197777001 | Molecular biology grade |
| EasyTag Express35S Protein Labeling Mix | Perkin Elmer | NEG772014MC | Other size batches of label are available depending on useage |
| EDTA | Sigma | E1644 | Molecular biology grade |
| Gel-drying equipment | Various | N/A | |
| Glycerol | Sigma | G5516 | Molecular biology grade |
| Grade 3 chromatography paper | GE Life Sciences | 3003-917 | |
| Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) | Gibco | 24020117 | |
| HEPES | Sigma | H4034 | Molecular biology grade, Make 1M stock pH 7.4, store at 4˚C |
| Kimwipes delicate task wipes | VWR | 21905-026 | |
| MES | Sigma | M3671 | Molecular biology grade |
| Methanol | Sigma | MX0490 | |
| Methionine | Sigma | M5308 | Molecular biology grade, Make 250 mM stock, store at -20 |
| Minigel casting/running equipment | Various | N/A | |
| NaCl | Sigma | S7653 | Molecular biology grade |
| N-ethylmaleimide | Sigma | E3876 | Molecular biology grade, Make 1M stock in 100% ethanol, store at -20 |
| PBS | Sigma | P5368 | Molecular biology grade |
| Protein-A Sepharose fastflow beads | GE health-care | 17-5280-04 | |
| Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Sigma | L3771 | Molecular biology grade |
| Triton X-100 | Sigma | T8787 | Molecular biology grade |
| Trizma base (Tris) | Sigma | T6066 | Molecular biology grade |
| Typhoon IP Biomolecular imager | Amersham | 29187194 | |
| Unwire Test Tube Rack 20 mm for waterbath | Nalgene | 5970-0320PK |
Referências
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