タンパク質とタンパク質代謝の相互作用は携帯電話のすべての機能のために重要です。ここで、選択の蛋白質のこれらの相互作用の平行分析を可能にするプロトコルについて述べる。私達のプロトコルは、植物細胞培養用に最適化されたし、質量分析を用いたタンパク質と代謝物の検出と親和性の浄化を結合します。
細胞はタンパク質、代謝、核酸などの生体分子間の相互作用によって規制されています。タンパク質間相互作用 (PPI) の調査に目新しさはなく、内因性のタンパク質代謝相互作用 (PMI) を特徴付けることを目指して実験的アプローチはむしろ最近開発を構成します。ここで、PPI と選択、餌と呼ばれるタンパクの PMI の同時解析を可能にするプロトコルを提案する.我々 のプロトコルを最適化しましたシロイヌナズナ細胞文化し、親和性の浄化 (AP) を組み合わせた質量分析法 (MS)-基づくタンパク質と代謝産物の検出。一言で言えば、親和性タグに融合餌蛋白を発現するトランスジェニックのシロイヌナズナ ラインの最初ネイティブ細胞抽出物を取得する服従分離します。抗タグ抗体を使用して、餌の蛋白質のタンパク質と代謝産物のパートナーをプルダウンします。ワンステップ メチルtertを用いたアフィニ ティー精製錯体を抽出-ブチル エーテル (MTBE)/メタノール/水法。ながら代謝を極または疎水性相に分離、ペレットの蛋白質を見つけることができます。代謝産物やタンパク質は、超高性能液体クロマトグラフィー質量分析法 (高精度 MS または高精度・ MS/MS) によって分析しています。空のベクトル (EV) 制御線は、偽陽性を除外する使用されます。プロトコルの主な利点は、近く生理的条件 (細胞ライセート) で並行してターゲット蛋白質のタンパク質と代謝産物のパートナーの同定が可能です。提案手法は簡単です高速で、植物細胞培養以外の生物学的システムに簡単に適応することができます。
方法はここで説明近く体内細胞ライセート条件で選択の蛋白質の代謝産物やタンパク質のパートナーの同定を目指す。それは、今日特徴付けられるより多くより多くの代謝物が規制の重要な機能の1であることが推測されています。代謝生物学的スイッチ、活動、機能、および/またはその受容体タンパク質2,3,4のローカリゼーションを変更として使用できます。過去 10 年間で識別 PMI体内のまたは近い-生体内での条件でを有効にするいくつかの画期的な方法が開発5をされています。使用可能なアプローチは、2 つのグループに分類できます。最初のグループは構成蛋白質パートナーをトラップするために知られている代謝物餌で始まる技術です。親和性クロマトグラフィー6、薬物親和性応答ターゲット安定性アッセイ7、化学療法プロテオミクス8、9をプロファイリング熱プロテオームなどの方法。2 番目のグループは、小分子リガンド10,11を識別するために知られていた蛋白質で始まる 1 つのメソッドで構成されています。
MS ベース リピドと相まって AP が酵母12.タンパク質脂質複合体の分析に使用されました。開始点として、著者はエルゴステ ロールの生合成に関与する 21 の酵素を表現する酵母を使用、タンデム親和性の浄化 (蛇口) タグに融合した 103 キナーゼ。酵素の 70% と、キナーゼの 20% は、複雑なタンパク質-脂質相互作用ネットワークに光を流して別の疎水性配位子をバインドする発見されました。
以前は、我々 は、同様に脂質を極性、半極性化合物もに結合したまま細胞ライセート13から分離されたタンパク質複合体を示すことができます。我々 は ap 通信を最適化することを決めたこれらの調査結果に基づいて、メソッドは植物細胞と親水性化合物14の10、11以前公開します。この目的のため、バン リーネら2010 年工場 PPI 研究15で正常に使用によって記述されたタップ ベクトルを使用しました。トランスジェニックは行を取得するために必要な時間を短縮、シロイヌナズナ細胞培養しました。我々 採用ワンステップ メチルtert-ブチル エーテル、(MTBE)/メタノール/水抽出法、単一のタンパク質 (ペレット)、脂質 (有機相)、および親水性代謝産物 (水相)16の評価を許可します。親和性の浄化実験。EV の制御線は、偽陽性、単独でのタグに結合する蛋白質などを除外する導入されました。タグ付け (5) の 3 つのコンセプトの証明としてヌクレオシド二リン酸キナーゼ (NDPK1-NDPK3) シロイヌナズナのゲノムに存在します。その他の所見の中で我々 は NDPK1 がグルタチオンSと対話することを示すことができます-トランスフェラーゼとグルタチオン。したがって我々 は NDPK1 は glutathionylation14に服従することを証明できます。
要するに、提案するプロトコルはタンパク質間およびタンパク質-低分子間相互作用ネットワークの特性評価に重要なツールで、既存方法と比べて大きな進歩を構成します。
提案するプロトコルは、ターゲット蛋白質の PP と午後の複合体の並列識別を許します。最終結果へのクローン作成から実験は 8 〜 12 週間ほどで完了ことができます。完全な AP は、我々 のプロトコルを半ばスループット解析に適したレンダリング 12 に 24 サンプルのセットの約 4-6 時間かかります。
にもかかわらず全体的に簡単です、プロトコルには、いくつかの重要な手順があります。(入力蛋白質のアフィニティ ビーズ i) 十分な量は、代謝物の検出のダイナミック レンジに到達する重要です。したがって、効率的なセル換散ですプロシージャの重要なステップです。悪い蛋白質収量は、材料または次善の換散バッファー/材料比率の不十分な粉砕の結果をすることができます。(使用試薬が MS 向けであること、ii) 注意をすべき。彼らは MS 検出に干渉としては、強い洗剤、グリセリン、または塩の過剰を避けるべき。(iii) アガロース ビーズ過剰乾燥の手順を洗う時にする必要がありますいないと真空マニホールドを使用する場合は、ビーズを破壊する複雑な安定性に影響しないように低速流率を適用することが重要です。
提案するプロトコルをいくつかの重要な可能な修正がある: (i) 構成の CaMV35S プロモーターを使用して、餌の蛋白質の量を最大化します。過剰発現、非常に便利ですが、細胞の恒常性28に深刻な影響を与えることができるし、生理学的関連性の低い相互作用の形成に 。ネイティブのプロモーター、機能喪失バック グラウンドで可能な限りが真の生物学的インターアクターを取得するための優れたと見なされますを使用して付けられた蛋白質の表現。植物細胞培養で通常は表される蛋白質のため工場の背景が関連するインターアクターを識別するために必要な証明するかもしれない。(ii) 膜タンパク質を使用する場合、換散バッファーは MS 互換洗剤を補充する必要があります。(iii) 2 番目の親和性の浄化のステップの導入は真陽性率に偽陽性を改善できるし、EV コントロール29のための必要性を排除します。2 つの独立したプロテアーゼ切断サイト新規タンデム タグは、面倒で時間のかかる作業である前田ら201411追加サイズ排除クロマトグラフィー ステップに魅力的な代替手段を提示します。
AP の最も重大な欠点は、偽陽性の率が高いです。理由はたくさんあります。構成の過剰発現は、すでに言及されました。生理学的関連性の低い相互作用の別のソース分離細胞小器官を扱うを除き蛋白質および別の細胞内コンパートメントからの代謝物質の混合物を含む全体セル lysates の準備です。内局は、true インターアクターのフィルターに使用する必要があります。それにもかかわらず、不明確な結合蛋白質とアガロース樹脂の間起因する偽陽性の大半。はじめに 2 番目の精製ステップの前述のように、問題に最適なソリューションを提供しています、しかし時間とスループットを犠牲にして来る。さらに、プロトコルが長くなるにつれて弱い相互作用が失われることがあります。AP のもう一つの注意点は、包括的な情報を提供しています、インタラクトームについてターゲット蛋白質のにもかかわらず餌タンパク質の直接的および間接的なターゲット間の区別は不可能であります。ターゲットを絞った分子アプローチが相互作用を確認するため必要です。
MS ベース メタボロミクスと相まって AP を用いて酵母12.の蛋白質複合体の研究私たち以前観察13同様に脂質を極性、半極性化合物に結合したまま細胞溶解液から分離されたタンパク質複合体とともに、この仕事は、提案するプロトコルの概念的な基礎を提供しました。私達のプロトコルは 3 つのユニークなポイントによって特徴付けられる: (i) 対照的に、酵母に働く12AP は疎水性がまた親水性のタンパク質だけでなく有機配位子を取得するのに適しているを示します。(ii) 3 つの抽出のプロトコルを用いて、単一の AP を使用して餌タンパク質のタンパク質と代謝産物のインターアクターを勉強できます。(iii) は植物細胞にプロトコールを適用しました。
今後の取り組みは、2 つの独立したプロテアーゼ切断サイトで新規タンデム タグの作成について説明します。我々 はまた植物ホルモンなど低豊富小さい分子にプロトコルの適合性を探索したいと思います。
The authors have nothing to disclose.
我々 はプロジェクト、生産的な議論と偉大な監督の彼の介入のため教授ローター Willmitzer がのでご了承いただきたいと思います。プロテオーム MS 測定を助けるため博士ダニエル Veyel に感謝しております。夫人 Änne ミハイル LC-MS 測定で非常に貴重な技術サポートご提供くださったお願い申し上げます。さらに、テクニカル サポートの Weronika Jasińska に支援と元の原稿と仕事で関わり博士モニカー Kosmacz と博士 Ewelina Sokołowska に感謝したいと思います。
Murashige and Skoog Basal Salts with minimal organics | Sigma-Aldrich | M6899 | |
1-Naphthylacetic acid | Sigma-Aldrich | N1641 | |
Kinetin solution | Sigma-Aldrich | K3253 | |
Tris base | Sigma-Aldrich | 10708976001 | |
NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | |
MgCl2 | Carl Roth | 2189.1 | |
EDTA | Sigma-Aldrich | 3609 | |
NaF | Sigma-Aldrich | S6776 | |
DTT | Sigma-Aldrich | D0632 | |
PMSF | Sigma-Aldrich | P7626 | |
E-64 protease inhibitor | Sigma-Aldrich | E3132 | |
Protease Inhibitor Cocktail | Sigma-Aldrich | P9599 | |
Na3VO4 | Sigma-Aldrich | S6508 | |
AcTEV Protease | Thermo Fischer Scientific | 12575015 | |
Rotiphorese Gel 30 (37,5:1) | Carl Roth | 3029.2 | |
TEMED | Carl Roth | 2367.3 | |
PageRuler Prestained Protein Ladder | Thermo Fischer Scientific | 26616 | |
SBP Tag Antibody (SB19-C4) | Santa Cruz Biotechnology | sc-101595 | |
Goat anti-mouse IgG-HRP | Santa Cruz Biotechnology | sc-2005 | |
Bradford Reagent | Sigma-Aldrich | B6916 | |
Trypsin/Lys-C Mix, Mass Spec Grade | Promega | V5071 | |
Urea | Sigma-Aldrich | U5128 | |
Thiourea | Sigma-Aldrich | T8656 | |
Ammonium bicarbonate | Sigma-Aldrich | 9830 | |
Iodoacetamide | Sigma-Aldrich | I1149 | |
MTBE | Biosolve | 138906 | |
Methanol | Biosolve | 136806 | |
Water | Biosolve | 232106 | |
Acetonitrile | Biosolve | 12006 | |
Trifluoroacetic acid | Biosolve | 202341 | |
Formic acid | Biosolve | 69141 | |
Unimax 2010 Platform Shaker | Heidolph | 5421002000 | |
Nylon Mesh (Wire diameter 34 µM, thickness 55 µM, open area 14%) | Prosepa | Custom order | |
Glass Funnel, 47 mm, 300 ml | Restek | KT953751-0000 | |
Filter Bottle Top 500 mL 0,2 µM Pes St | VWR International GmbH | 514-0340 | |
Mixer Mill MM 400 | Retsch GmbH | 207450001 | |
IgG Sepharose 6 Fast Flow | GE Healthcare Life Sciences | 17-0969-02 | |
Mobicol ""Classic"" with 2 different screw caps without filters | MoBiTec GmbH | M1002 | |
Filter (small) 35 µM pore size, for Mobicol M 1002, M1003, M1050 & M1053 | MoBiTec GmbH | M513515 | |
Variable Speed Tube Rotator SB 3 | Carl Roth | Y550.1 | |
Rotary dishes for rotators SB 3 | Carl Roth | Y555.1 | |
Resprep 24-Port SPE Manifolds | Restek | 26080 | |
Finisterre C18/17% SPE Columns 100mg / 1ml | Teknokroma | TR-F034000 | |
Autosampler Vials | Klaus Trott Chromatographie-Zubehör | 40 11 01 740 | |
Acclaim PepMap 100 C18 LC Column | Thermo Fischer Scientific | 164534 | |
EASY-nLC 1000 Liquid Chromatograph | Thermo Fischer Scientific | LC120 | |
Q Exactive Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap Mass Spectrometer | Thermo Fischer Scientific | IQLAAEGAAPFALGMBDK | |
Acquity UPLC system | Waters | Custom order | |
ACQUITY UPLC HSS C18 Column, 100A, 1.8 µM, 2.1 mM X 100 mM, 1/pkg | Waters | 186003533 | |
High-power ultrasonic cleaning baths for aqueous cleaning solutions | Bandelin | RK 31 | |
Genedata Expressionist | Genedata | NaN | |
Xcalibur Software | Thermo Fischer Scientific | NaN | |
MaxQuant | NaN | NaN |