Protein Kinaz Aktivitesini Radyoaktif Etiketli ATP ile Tahlil
Summary
Protein kinazlar, inter-ve intraselüler sinyal iletimi için kritik olan, oldukça gelişen sinyalleme enzimleri ve iskeletleridir. Radyoaktif işaretli adenosin trifosfatın ([γ- 32 P] ATP) kinaz aktivitesini ölçmek için bir protokol sunuyoruz, bu hücresel sinyal düzenlenmesinin aydınlatılmasına yardımcı olan güvenilir bir yöntemdir.
Abstract
Protein kinazlar, kompleks uyarı dizilerine yanıt olarak büyük ölçekli hücresel değişiklikleri yönetebilir ve düzenlemelerinin allosterik ayrıntılarını açığa çıkarmak için çok çaba harcanmıştır. Kinazlar, kusurları çoğunlukla birden fazla kanser türü ve ilgili hastalıkların özelliklerini gösteren işaret şebekelerini içerir ve bu sayede iyileştirici terapötik araştırmalarında kritik olan reaksiyon gereksinimlerinin geçerliliği için bir analiz platformu oluşturulabilir. Burada, biyokimyasal ve farmakolojik ajanlar, mutasyon ve silme gibi genetik manipülasyonların yanı sıra hücre kültürü koşulları ve problara uygulanan tedavilerin testleri de dahil ancak bunlarla sınırlı olmayan spesifik deneysel sorulara uyacak şekilde kolayca adapte edilebilen basit bir kinaz testini açıkladık Hücre sinyal mekanizmaları. Bu tahlil, niceliksel karşılaştırmalara ve sonuçların net görselleştirilmesine imkan tanıyan radyoaktif işaretlenmiş [γ- 32 P] ATP'yi kullanır ve mod olabilirImmüno-çökeltilmiş veya rekombinan kinaz, spesifik veya tipik substratlar ile birlikte kullanım için geniş bir yelpazede reaksiyon koşullarına sahiptir.
Introduction
Protein kinazlar, hücresel sinyallerin uygun cevaplara iletilmesi için kritik olan sofistike enzimlerdir 1 . Homeostazın korunması ve hastalık durumlarının önlenmesi veya yükseltilmesindeki rolleri göz önüne alındığında, kinaz aktivitesini değerlendirmeye yönelik biyokimyasal yöntemler, ökaryotik işaretlemenin ayrıntılarını açıklamak için güçlü araçlar olmaya devam etmektedir 3 . Fosfoya özgü antikorları kullanan stratejiler, farklı tedavi koşullarının hücre sinyal durumu 4 üzerindeki etkilerini ölçmek açısından son derece bilgilendirici olmasına rağmen, bir kinaz tahlili, farklı tedavi koşullarının doğrudan bir kinaz enzim aktivitesi açısından ölçülmesini sağlar. faiz. Benzer tahliller için radyoaktif materyal 5'i kullanmayan çeşitli seçenekler olsa da, sonuçların sağlıklı bir şekilde ölçülmesi için bu metoda güveniyoruz. Orada, Bu tahlilin, farklı nedenlerle değerli olan iki tipik uygulamasıdır: immüno çökeltilmiş (IP) kinaz tahlili ( Şekil 1 ) ve rekombinant protein kinaz tahlili ( Şekil 2 ).
IP kinaz tahlili, spesifik protein kinazları aktive edebilen faktörleri tanımlamak ve inhibe edici tedavi koşullarını belirlemek için çok yararlıdır. Kısaca, ilgilenilen bir epitopla etiketlenmiş kinaz kültürlenmiş ökaryotik hücrelere aktarılır, çeşitli tedavilere tabi tutulur, immüno-çökeltilir ve radyoaktif işaretlenmiş fosfatın bir model substrata ( örn., Miyelin bazik protein (MBP)) dahil edilme yeteneği açısından denenmiştir. IP kinaz tahlili, endojen proteinin immüno-çökmesi veya herhangi sayıda genom düzenleme tekniği ile aşırı ekspresyona başvurmadan da yapılabilir. Tedaviler kültüre uygulandığından, bu yöntem çok sayıda yukarı akış faktörü aracılığıyla iletilen uyarıları tespit edebilirVeya paralel yolaklarda in vitro okuma yoluyla. Bu yöntemin en önemli bir avantajı, direkt yukarı akış veya aşağı akış faktörlerine veya fosforilasyon bölgelerine ilişkin önceden bilgi gerektirmediğidir. Dahası, ilgilenilen bir kinaz için spesifik substratlar belirlendikten sonra, aynı kinaz tahlil protokolü, doğal substratlara karşı spesifik aktiviteyi ölçmek ve rekombinant bileşenlerle birlikte kütle spektrometresi analizi ile birleştirildiğinde spesifik fosforilasyon yerlerini belirlemek için kullanılabilir. Bu şekilde tanımlanan bölgeler, substrat mutantlarını kullanan kinaz tahlilleriyle daha da doğrulanabilir. Son olarak, bu yöntem otofosforilasyonu saptamak ve ölçmek için de kullanılabilir.
Burada verilen protokol, kültürlenmiş hücrelerde ilgi çekici bir etiketlenmiş kinazın ekspresyonu için optimize edilmiş bir protein saflaştırma şeması veya transfeksiyon yöntemi varsayar. Transfeksiyon, lizis, immüno çökeltme ve protein saflaştırma protokolünün daha ayrıntılı sergilenmesi içinOcols, Cold Spring Harbor Protocols 6'ya atfen öneriyoruz. Test geliştirme ve modifikasyonu hakkında daha fazla bilgi için, Protein Fosforilasyonu: Enzimolojide Seçilmiş Yöntemler 7'ye bakın .
Protocol
Representative Results
Discussion
Kinazlar sayısız bağlamda kapsamlı işlevsellik geliştirdiler proteinlerin bir ailesidir ve kinaz tahlilleri birkaç sinyal protein incelenmesi için inanılmaz faydalı olmuştur ve hücresel iletişim mevcut mevcut anlayışımıza büyük ölçüde katkıda bulunmuştur. Özellikle yapı ve aktivitede büyük farklılıklara rağmen iki farklı kinazın karakterizasyonunda aynı temel tahliller kullanılmıştır. WNK1 kinazı, kritik lizin eşsiz bir konuma kaymış ve hem kinaz hem de iskele işlevleri yoluyla…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar değerli çalışmalar ve tartışmalar için Cobb laboratuarı eski ve eski üyelerine ve idari yardım için Dionne Ware'e teşekkür ederler. Bu çalışmalar Ulusal Sağlık Enstitüsü Hibe R37 DK34128 ve MHC'ye Welch Vakfı Grant I1243 tarafından desteklenmiştir
Materials
| Protein A Sepharose CL-4B | GE Healthcare Life Sciences | 17-0963-03 |
| Radiolabeled [γ-32P] ATP | Perkin Elmer | NEG035C010MC |
| Laemmli Buffer | Bio-Rad | #1610737 |
| Radioactive shielding | Research Products International | BR-006 |
| R-250 dye (Coomassie) | Thermo Fisher | 20278 |
| Whatman Grade 3 qualitative filter paper | Whatman | 1003-917 |
| Slab gel vacuum dryer | Bio-Rad | Model 583 Gel Dryer #1651745 |
| Autorad marker | Agilent Technologies | 420201 |
| Phosphorescent ruler | Sigma Aldrich | R8133 |
| Phosphorescent dots | Sigma Aldrich | L5149 |
| Geiger counter | Ludlum | Model 3 with 44-9 detector |
| BioMax Cassette 8×10" | Carestream Health | 107 2263 |
| BioMax MS Film 8×10" | Carestream Health | 829 4985 |
| BioMax MS Intensifying Screen 8×10" | Carestream Health | 851 8706 |
| Medical/X-ray film processor | Konica Minolta | SRX-101A |
| Scintillation vials | Research Products International | 125500 |
| Scintillation fluid | MP Biomedicals | 188245305 |
| Beckman LS 6500 Scintillation counter | Beckman | LS 6500 |
References
- Raman, M., Chen, W., Cobb, M. H. Differential regulation and properties of MAPKs. Oncogene. 26 (22), 3100-3112 (2007).
- Wellbrock, C., Arozarena, I. The Complexity of the ERK/MAP-Kinase Pathway and the Treatment of Melanoma Skin Cancer. Front Cell Dev Biol. 4, 33 (2016).
- Yang, T., Terman, J. R. Characterizing PKA-Mediated Phosphorylation of Plexin Using Purified Proteins. Methods Mol Biol. 1493, 147-159 (2017).
- Ross, H., Armstrong, C. G., Cohen, P. A non-radioactive method for the assay of many serine/threonine-specific protein kinases. Biochem J. 366 (Pt 3), 977-981 (2002).
- Akita, S., Umezawa, N., Kato, N., Higuchi, T. Array-based fluorescence assay for serine/threonine kinases using specific chemical reaction. Bioorg Med Chem. 16 (16), 7788-7794 (2008).
- Dalby, K. N. Protein Phosphorylation: Selected Methods in Enzymology. J Am Chem Soc. 121 (51), 12215 (1999).
- . Autoradiography Available from: https://www.nationaldiagnostics.com/electrophoresis/article/autoradiography (2011)
- Walker, J. M. . The Protein Protocols Handbook. , (2009).
- Xu, B. WNK1, a novel mammalian serine/threonine protein kinase lacking the catalytic lysine in subdomain II. J Biol Chem. 275 (22), 16795-16801 (2000).
- McReynolds, A. C. Phosphorylation or Mutation of the ERK2 Activation Loop Alters Oligonucleotide Binding. Biochemistry. 55 (12), 1909-1917 (2016).
- Carlson, S. M. Large-scale discovery of ERK2 substrates identifies ERK-mediated transcriptional regulation by ETV3. Sci Signal. 4 (196), rs11 (2011).
- Courcelles, M. Phosphoproteome dynamics reveal novel ERK1/2 MAP kinase substrates with broad spectrum of functions. Mol Syst Biol. 9, 669 (2013).
- Myers, S. M. High-Throughput Screening and Hit Validation of Extracellular-Related Kinase 5 (ERK5) Inhibitors. ACS Comb Sci. 18 (8), 444-455 (2016).
