Probing hoher Dichte Funktionale Protein-Microarrays, um Protein-Protein Wechselwirkungen erkennen
Summary
Verwendung von Protein-Mikroarrays enthält fast die gesamte S. cerevisiae Proteom ist für schnelle unvoreingenommene Abfragetausende von Protein-Protein-Wechselwirkungen in parallel sondiert. Dieses Verfahren kann für die Protein-Kleinmolekül, posttranslationale Modifikation und andere Assays mit hohem Durchsatz verwendet werden.
Abstract
Hochdichte funktionelle Protein-Microarrays ~ 4.200 rekombinanten Hefe Proteine enthalten, werden für Kinase-Protein-Protein-Wechselwirkungen unter Verwendung eines affinitätsgereinigten Hefe Kinase-Fusionsproteins, enthaltend ein V5-Epitop-Tag zum Auslesen sucht. Gereinigte Kinase wird durch die Kultur eines Hefestammes für eine hohe Kopienproteinproduktion, der ein Plasmid enthält eine Kinase-V5-Fusionskonstrukt unter einem GAL induzierbarer Promotor optimiert erhalten. Die Hefe wird in restriktiven Medien mit einem neutralen Kohlenstoffquelle für 6 Stunden, gefolgt von der Induktion mit 2% Galactose gezüchtet. Anschließend wird die Kultur geerntet und Kinase unter Verwendung von Standard affinitätschromatographischen Methoden, eine hoch gereinigte Protein-Kinase für die Verwendung in Assays zu erhalten, gereinigt. Die gereinigte Kinase wird mit Kinase-Puffer auf einen geeigneten Bereich für den Test verdünnt, und die Protein-Mikroarrays werden vor der Hybridisierung mit dem Protein-Mikroarray blockiert. Nach der Hybridisierung werden die Arrays mit monoklonalen V5 ANTIB sondiertody um Proteine durch die Kinase-V5-Protein gebunden zu identifizieren. Schließlich werden die Arrays mit einem Standard-Microarray-Scanner abgetastet und Daten für nachgelagerte Informatik Analyse 1,2 extrahiert, um ein hohes Vertrauen Reihe von Protein-Interaktionen für Downstream-Validierung in vivo zu bestimmen.
Introduction
Die Notwendigkeit, die globale Analysen der Proteinbiochemie und Bindungsaktivität in vivo durchzuführen in der Entwicklung neuer Verfahren zum Profilieren von Protein-Protein-Wechselwirkungen (PPI) und die post-translationalen Modifikationen von ganzen Proteomen 1,3-8 geführt. Protein-Mikroarrays werden als funktionelle Protein-Microarrays mit voller Länge funktionelle Proteine 4-6,8,9 oder analytische Protein-Microarrays 10,11 Antikörper enthält, hergestellt. Sie sind so konstruiert, um eine hohe Dichte von Proteinen auf Mikroskop-Objektträgern mit einer Vielzahl von Oberflächenchemie angeordnet enthalten, um eine Vielzahl von zum Leiten von weitreichenden biochemischen Analysen erforderlichen 12 Versuchsbedingungen zu erleichtern. Nitrocellulose und Aldehyd Oberflächenchemie für die chemische Anbindung durch Lysin oder Affinität Befestigungsmethoden, wie beispielsweise Nickel-Chelat-Objektträger zur Befestigung His-markierte Proteine und Glutathion zur Affinitäts Befestigung unter anderem 13. </p>
Die Verwendung von funktionellen Protein-Mikroarrays, um Protein-Protein-Interaktionen zu detektieren erfordert den Zugriff auf einen hochwertigen funktionellen Proteinbibliothek 14. S. cerevisiae ist zugänglich Herstellung einer solchen Bibliothek durch die Paarung von hoher Kopienaffinitätsmarkierten Proteinkonstrukte mit Hochdurchsatz-chromatographischen Reinigung Techniken. Die überwiegende Mehrheit des Hefegenoms sequenziert wurde und fast die gesamte Proteoms kann aus einem high-copy-Plasmid zur Reinigung exprimiert und biochemischen Analysen 12. Sobald die Proteine gewonnen und in 384-Well-Format angeordnet sind, werden sie auf einen Objektträger so dass für eine schnelle parallele multiparametrischer biochemische Analytik und Bioinformatik Abfrage 8,14-16 gedruckt. Protein-Mikroarrays für enzymatische Assays und Wechselwirkungen mit Proteinen, Lipiden, kleine Moleküle und Nukleinsäuren, unter vielen anderen Anwendungen eingesetzt. Die Zugänglichkeit von Proteinen auf der Oberfläche des ProteomsAnordnungen machen, sich auf andere Arten von analytischen Nachweis einschließlich Immunaffinitäts, Oberflächenplasmonresonanz, Fluoreszenz und viele andere Techniken. Außerdem ermöglicht sie die Feinsteuerung der experimentellen Bedingungen ab, wo es schwer, in vivo tun.
Ziel dieses Protokolls ist es, die angemessene Verwendung der funktionellen Protein-Microarrays, um Protein-Protein Wechselwirkungen erkennen zu demonstrieren. Diese Anwendung ermöglicht die Hochdurchsatz parallel biochemische Analyse von Protein-Bindungsaktivitäten unter Verwendung eines hoch gereinigten Analyten (Protein) von Interesse. Ein C-terminal (carboxyterminalen) Markierte V5-Fusions-Köderprotein von Interesse aus einem high-copy-Plasmid in einem Hefestamm zur Proteinreinigung optimiert produziert. C-terminalen Markierungs sichergestellt, dass das Volllängen-Protein übersetzt worden ist. Das in dieser Studie verwendete Protein ist TDA1-V5-Fusionsprotein-Kinase, die mit gereinigtem Nickel-Affinitätsharz über eine His6X tag. Die TDA1-V5-Fusions Baut wird durch serielle Elution mit einem Imidazol-Gradienten, um die am stärksten angereicherten Fraktion für den Einsatz im Assay Eluieren gereinigt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das Protokoll vorgestellt wurde ursprünglich unter Verwendung von 85 einzigartigen Hefe-Proteinkinase-V5-Fusionsproteinen die Bindungsaktivität gegenüber verschiedenen und verwandte Familien von Hefe-Proteinkinasen, was zur Identifizierung von neuen Kinase-Interaktionsnetz in vivo 1 zu vergleichen. Als aufstrebender Proteom-Profiling-Technologie, die Entwicklung von High Throughput (HTP) Screening der Proteome mit Protein-Microarrays auf Peptidbibliotheken und eukaryotischen und prokaryotischen Mo…
Disclosures
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 |
References
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