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Biochemistry

用利甘德分析(DRACALA)的微分径向毛细管作用识别小配体的结合蛋白

Published: March 19, 2021 doi: 10.3791/62331

Summary

利甘德分析(DRaCALA)的微分径向毛细管作用可用于使用ORFeome库识别生物体的小配体结合蛋白。

Abstract

在过去的十年里,细菌生理学中对小信号分子的理解取得了巨大的进步。特别是,在模型生物体中系统地识别和研究了几个核苷酸衍生的二次信使(NSM)的目标蛋白质。这些成就主要归功于一些新技术的发展,包括捕获复合技术和配体检测(DRaCALA)的微分径向毛细管作用,这些技术被用来系统地识别这些小分子的目标蛋白质。本文描述了使用NSM,瓜诺辛五角星和四磷酸盐(p)pppGpp,作为DRACALA技术的例子和视频演示。使用DRaCALA,在模型有机体 Escherichia大肠杆菌 K-12中发现了20种已知蛋白质中的9种,以及12种新靶蛋白(p)pppGpp,显示了这种测定的力量。原则上,DRACALA可用于研究可标有放射性同位素或荧光染料的小配体。这里讨论了 DRACALA 的关键步骤、优点和缺点,以便进一步应用此技术。

Introduction

细菌使用几个小信号分子来适应不断变化的环境1,2。例如,自动诱导剂,N-乙酰异丙胺乳酮及其改良的寡肽,调解细胞间细菌之间的交流,以协调人群行为,这种现象被称为法定人数感应2。另一组小信号分子是NSM,包括广泛研究的环状腺苷单磷酸盐(cAMP)、环二聚氨酸、环状二磷酸盐(环二磷酸盐)和瓜诺辛五磷酸盐和四磷酸盐(p)pppGpp1。细菌产生这些NSM作为对各种不同压力条件的反应。一旦产生,这些分子结合到他们的目标蛋白质,并调节几个不同的生理和代谢途径,以应付遇到的压力,提高细菌的生存能力。因此,识别目标蛋白是破译这些小分子分子功能的必然前提。

在过去的十年里,对这些小信号分子的了解激增,这主要是因为一些技术创新揭示了这些小分子的目标蛋白质。其中包括捕获复合技术3,4,5,和配体检测(DRaCALA)6的微分径向毛细管作用,本文将讨论。

DRaCALA 由文森特·李和同事于 2011年 6 月发明,它部署了硝基纤维素膜的能力,以微分隔离无蛋白质和蛋白质结合的配体。蛋白质等分子不能扩散到亚硝基纤维素膜上,而小配体(如NSM)能够扩散。通过将NSM(例如ppGpp)与要测试的蛋白质混合,并在膜上发现它们,可以预期两种情况(图1):如果(p)ppppp与蛋白质结合,放射性标签(p)pppGpp将由蛋白质保留在点的中心,并且不会向外扩散,从而给出一个强烈的小点(, 强烈的放射性信号)在磷构体下。然而,如果(p)pppGpp不与蛋白质结合,它将自由向外扩散,产生一个具有均匀背景放射性信号的大点。

此外,如果蛋白质存在足够的量,DRACALA可以检测小分子和整个细胞解剖中未纯化蛋白质之间的相互作用。这种简单性允许使用 DRACALA 使用 ORFeome 表达库快速识别蛋白质靶点。事实上,使用 DRaCALA 系统地识别了 cAMP7、环形二安培8、环形二聚氰化物9、10和 (p) pppGpp 11、12、13 的目标蛋白质。本视频文章以 (p) ppGpp 为例,演示和描述成功进行 DRACALA 筛查的关键步骤和考虑因素。值得注意的是,强烈建议在执行 DRACALA 之前,结合本文阅读对 DRACALA14进行更详尽的描述。

Figure 1
图1:德拉卡拉(A)示意图分析原理。有关详细信息,请参阅文本。(B) 约束分数的量化和计算。有关详细信息,请参阅文本。简言之,DRaCALA 点将通过绘制两个圆圈来分析,这些圆圈将整个点和内部暗点(由于测试蛋白质的结合而保留的 (p)pPpGpp)。特定的结合信号是减去非特定背景信号(按A1×计算(S 2-S 1)/(A2-A1)后内(S1)的放射性信号。结合分数是除以总放射性信号 (S2) 的特定绑定信号。缩写: Dracala = 利甘德分析的差速径向毛细管操作;(p) ppgpp = 瓜诺辛五角星和四磷酸盐;RT = 室温。请单击此处查看此图的较大版本。

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Protocol

1. 准备整个细胞解解剂

  1. 接种 大肠杆菌 K-12 ASKA ORFeome系列菌株15 到1.5mL莱索根肉汤(LB),含有25微克/mL氯霉素在96井深井板。在 30 °C 下生长 18 小时(O/N),在 160 rpm 时摇晃。第二天,在O/N培养物中加入异丙基β-d-1-硫高拉托平旁(IPTG)(最终0.5mM),以在30°C为6h时诱导蛋白质表达。
  2. 颗粒细胞在 500 x g 为 10 分钟。将颗粒冻结在 -80 °C 下,直到使用。要解冻细胞,请添加 150 μL 裂解缓冲 L1 (40 mM Tris pH 7.5, 100 m M NaCl, 10 m MgCl2, 辅以 2m 苯甲基磺胺 (PMSF), 40 μg/mL DNase 1, 和 0.5 毫克/mL 溶酶) 以重新悬浮颗粒。
  3. 将细胞冻结在 -80 °C 下 30 分钟,然后在 37 °C 下解冻 20 分钟。重复此循环三次以解合细胞。使用前将解剖物存储在 -80 °C。

2. 净化雷尔塞克 和格帕

注:来自链球菌等价物的重组蛋白Relseq和来自大肠杆菌K-12的GppA分别用于合成放射性标签pppGpp和ppGpp。

  1. 生长和收集细胞过度表达每种蛋白质。
    1. 大肠杆菌BL21 DE3 菌株种植到 LB 汤中的指数相(光学密度 (OD) +0.3-0.4),并在 6000 x g下旋转 1 mL 培养体,持续 5 分钟。将超高肉汤除以,并重新使用 100 μL 冰冷 TSB 汤(LB 汤辅以 0.1 克/mL PEG3350、0.05 mL/mL 二甲基硫化物、20 m M MgCl2)。
    2. 将带有组织丁标签的乳腺和gppA混合,每粒 100 ng,在 TSB 中加入上述细胞悬浮物,并在冰上孵育 30 分钟。热冲击细胞在42°C为40s。将混合物放在冰上2分钟,并在室温下加入1mL的LB肉汤,使细胞在37°C时恢复1小时,在160转时搅拌。
    3. 将回收的细胞镀在 LB Agar 板上,辅以相应的抗生素(Relseq:100 μg/mL 安皮西林;GppA: 30 微克/mL 卡纳霉素)。第二天,在LB肉汤中给菌落接种疫苗,在37°C下开始两种菌株的O/N预栽培。
    4. 18小时后,接种500 mL的LB介质,10 mL的O/N培养物和相应的抗生素。在 37 °C 下以 160 rpm 的速度摇晃来培养文化。 当OD600nm 达到 0.5-0.7 时,通过添加 0.5 mM IPTG 来诱导蛋白质表达,并在 30 °C 下生长 3 小时,在 160 rpm 时摇晃。
    5. 在 4 °C 下以 6084 x g 旋转 10 分钟来收集细胞。 将颗粒重新沉积在 20 mL 的冰冷 1x 磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 中,并在 1912 x g 下以 1912 x g 在 4 °C 下重新离心机 20 分钟。 将超高颗粒除以-20°C,然后再使用。
  2. 镍-氮酸(尼-NTA)亲和纯化
    注意:从此以后,请确保样品是冷的。
    1. 加入40mL的冰冷裂解缓冲L2(50mM Tris pH 7.5,150mM NaCl,5%甘油,10mM imidazole,10mM β-甲醇补充蛋白酶抑制剂(EDTA无片剂:见 材料表)来重新使用颗粒。通过声波(60% 振幅,2 s On/4 s 关闭 8 分钟开)来解振细胞。在 4°C 下以 23,426 x g 旋转 40 分钟,清除解糖,并继续用超高分子进行净化。
    2. 在上述离心过程中,准备尼-NTA树脂。
      1. 将 500 μL 的同质化 Ni-NTA 树脂转移到站立的聚丙烯色谱柱中,让它沉淀 15 分钟,存储溶液排出。用 15 mL 超纯水清洗树脂两次,然后用 15 mL 的裂解缓冲器 L2 清洗柱子。
    3. 将清除的细胞解解剂从第 1 步加载到柱子上,然后让它流过。用 30 mL 的洗涤缓冲器(50 m Tris pH 7.5、150 mM NaCl、5% 甘油、20 mM imidazole)清洗柱子。
    4. 用 400 μL 的洗发缓冲器 (50 mM Tris pH 7.5, 150 mM NaCl, 5% 甘油, 500 mM imidazole) 三次来吸收蛋白质。然后,用另外 300 μL的放射缓冲器重复。将精化蛋白组合到最终体积为 700 μL。
  3. 凝胶过滤
    1. 准备凝胶过滤缓冲器(50 mM Tris,pH 7.5;200mM NaCl;5%甘油)。用凝胶过滤缓冲器的一列体积(25 mL)清洗尺寸排除列。
    2. 使用 500 μL 循环加载上述 700 μL 样品,以 0.5 mL/min 的速度运行,并收集包含相应蛋白质的 0.5 mL 体积的 2-3 个分数。
    3. 使用自旋柱组合和浓缩包含每个蛋白质的分数,并使用布拉德福德检测测量蛋白质浓度。

3. 合成 32个 P 标记的 pppgpp 和 ppgpp

  1. 在螺丝帽管中组装小规模的 Relseq反应(参见表 1)。
    注:仅在有执照的地方使用放射性试剂和个人防护设备。
卷 (μL)
小规模 大型
超纯水
10 倍雷尔塞克 缓冲* 2 50
ATP (8 mM 决赛)
雷尔塞克 (4 μM 决赛)
32P-α-瓜诺辛三磷酸盐(GTP)(最终120纳米)(警告) 0.2 5
20 500

表1:汇总32个P标签ppgpp的小型和大规模合成反应信息。 *10倍Relseq缓冲器包含250mTris-HCl,pH 8.6:1M 纳克;80m M MgCl2。缩写: pppgpp = 瓜诺辛五磷酸盐。

  1. 在 37 °C 的热混合器中孵育管子 1 小时,然后在 95 °C 处孵化 5 分钟,并在冰上放置 5 分钟。将沉淀蛋白以 15,700 x g 旋转 5 分钟,并将超高纳特(合成 32P-pppGpp)转移到新的螺丝帽管中。
  2. 要从 32Ppppp 中合成 32PppGpp,将 32pppGpp 产品的一半转移到新的螺丝帽管中,并添加 1 μM Gppa。在 37 °C 处孵育管子 10 分钟,在 95 °C 处孵化 5 分钟,然后在冰上放置 5 分钟。
  3. 将沉淀蛋白以 15,700 x g 旋转 5 分钟,并将超高纳特(合成 32P-ppGpp)转移到新的螺丝帽管中。
  4. 使用1.5 M KH 2PO4、pH 3.4作为移动相,在薄层色谱 (TLC) 板 (聚乙烯改性纤维素 TLC 板) 上运行 1 μL 的样品,分析 32 个 P-pppgpp 和32个 P-ppGpp。
    注:使用α-32P标签瓜诺辛5'-三磷酸盐(32P-α-GTP)作为控制。
  5. 将 TLC 板完全干燥,放在透明塑料文件夹之间,并将其暴露在存储磷屏上 5 分钟。使用磷化剂可视化和量化信号。
    注:当 32个P-pppGpp和 32个P-ppGpp的比例高于85%时,可以通过使用 表1进行大规模反应(500微升,足以筛选20个96井板)。

4. Dracala 筛选目标蛋白质 (p) p. pgpp

  1. 解冻并转移 20 微升整个细胞解冻剂到 96 井 V 底微提亚板。从 塞拉蒂亚马塞森加入2.5U/井内分泌酶,在37°C下孵育15分钟,以降低莱萨特粘度。将解冻剂放在冰上20分钟。
  2. 32PppGpp 和 32PppGpp 混合在 1:1 的比例中,并添加 1 倍裂解缓冲 L1,使 (p)pppGpp 的最终浓度等于 4 nM。
    注:鉴于 pppGpp 和 ppGpp 的化学相似性,这两种化学品的混合将简化筛选过程。
  3. 使用多通道移液器和过滤移液器提示添加和混合 10 μL 的 (p)ppGpp 混合物与细胞解分析器。在室温下孵育 5 分钟。
  4. 将 0.01% 的非离子洗涤剂溶液放入 30s 中,并在纸巾上干燥 30s,从而清洗 96 x 针工具。重复洗净引脚工具 3 倍。
  5. 将引脚工具放在上面的 96 井样品板中,等待 30s。将销工具直接向上抬起,并将其直接放置在硝基纤维素膜上 30 秒。
    注意:如果缺少一个点,请用移液器和过滤提示发现相应的样品的 2 μL。建议对下文所示的相同样本进行重复点。
  6. 在 RT 处将膜干燥 5 分钟,将膜放在透明塑料文件夹之间,并将其暴露在存储磷屏上 5 分钟。使用磷化法可视化。

5. 潜在目标蛋白的量化和鉴定

  1. 使用与磷化器相关的分析软件打开可视化板的 .gel 文件。使用 阵列分析 功能,通过设置由 12 列 x 8 行组成的网格来定义 96 个点。
  2. 定义大圆圈以限制整个点的外缘(见 图1B)。导出定义的大圆圈的 Volumn®背景区域 ,并保存在电子表格中。
    注:如果需要,重新定位每个圆,使其与点完全重叠,并调整每个圆圈的大小,使其略大于实际点。
  3. 向下大小定义的圆,以限制小内点。导出 Volumn+背景和定义的小圆圈 区域 ,并保存在电子表格中。
  4. 使用 图 1B中的方程计算电子表格中的绑定分数,并绘制数据图。与其他大多数油井相比,确定油井中具有高结合分数的潜在结合蛋白。

Figure 2
2:DRACALA筛选过程的总体工作流程。大肠杆菌 ASKA集合产生的蛋白质被诱导,细胞被解解。同时,重组蛋白Relseq-他和GppA-His被净化,用于合成 32个P标签的ppgpp和ppGpp从 32个P-α-GTP。放射性标记 (p) ppGpp 分子随后与解糖混合,并使用 96 针工具在硝基纤维素膜上发现混合物,以便随后暴露在磷存储屏、成像和放射性信号定量中。缩写: Dracala = 利甘德分析的差速径向毛细管操作;(p) ppgpp = 瓜诺辛五角星和四磷酸盐;RT = 室温;Iptg = 异丙基β - d - 1 - 硫高卢托皮拉诺赛德;GTP = 瓜诺辛 5'-三磷酸盐;SDS-PAGE = 钠二甲基硫酸盐-聚丙烯酰胺凝胶电泳;TLC = 薄层色谱。 请单击此处查看此图的较大版本。

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Representative Results

遵循上述协议通常会产生两种类型的结果(图3)。

图 3A显示大多数油井的背景绑定信号相对较低的板(绑定分数< 0.025)。来自油井 H3 的正绑定信号给出的绑定分数为 ±0.35,远远高于其他油井的绑定分数。即使没有量化,H3 也非常显著,表明 H3 中表达的目标蛋白质与 pppGpp、ppGpp 或两者兼有。事实上,在H3井中过度表达的蛋白质是低氧磷酸乙基转移酶Hpt,它已知结合(p)ppGpp12,16。

Figure 3

图3:代表德拉卡拉筛选板(左)和量化(右图)。 (A) ASKA板-50的德拉卡拉点。唯一的正面命中,Hpt,给出了一个强大的约束信号,突出在现场和量化图。(B,C)重新排列的板 31 的两个复制德拉卡拉点。黑色破碎的圆圈和箭头表示(p)pppGpp的真正目标蛋白,而红色破碎的圆表示误报。有关详细信息,请参阅文本。缩写: Dracala = 利甘德分析的差速径向毛细管操作;(p) ppgpp = 瓜诺辛五角星和四磷酸盐;RT = 室温;Iptg = 异丙基β - d - 1 - 硫高卢托皮拉诺赛德;GTP = 瓜诺辛 5'-三磷酸盐;SDS-PAGE = 钠二甲基硫酸盐-聚丙烯酰胺凝胶电泳;TLC = 薄层色谱;Hpt = 低氧磷酸乙基转移酶;PrfC = 肽链释放因子 RF3;纳德 = NMN 腺基转移酶;Hflx = 翻译 Gtpase 。 请单击此处查看此图的较大版本。

筛选的另一个典型结果显示在图3B,C。在这个板块中,几口井的背景绑定信号比图3A中显示的要高。从许多油井相对强大的内点可以清楚地看到这一点。量化还表明,许多油井的结合分数在0.02-0.04之间。结合信号的更高背景可能是由于整个细胞解剖是粘性的,尽管治疗与DNase I和内分泌酶从S.马塞森,这降解释放的染色体DNA。对于这样的板块,比较板块的两个复制点(第 4.5 步:第 4.5 步)非常重要。图3B,C)。两个板的量化表明,真正的正目标(黑圈,井A10PrfC,B11 NadR)往往给一贯的高结合分数。

值得注意的是,一些真正的目标也可以给出可变的绑定分数(嗯D5,HflX12),如误报(红色圆圈)。这种变异的原因是,并不是库中所有的蛋白质都以可溶性的形式和所需的量表达。如果蛋白质的浓度接近或略低于 Kd 值,则可以预期可变结合结果,即使是真正的目标也是如此。事实上,大量的可溶性HflX蛋白并没有从ASKA菌株12中获取。要确定这些蛋白质是否是真正的活页夹,必须利用蛋白质的浓度更高(50-100 μM)来纯化到同质性和结合确认。

通过这次筛选,确定了(p)pppGpp12 的20种已知目标蛋白中的9种(参见讨论部分),验证了DRACALA对这项任务的用处。此外,还发现了并确认了12个新的目标(p)pppGpp,表明DRACALA是发现(p)ppppp新靶蛋白的有力技术。

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Discussion

进行 DRACALA 筛查的关键步骤之一是获得良好的全细胞解解。首先,测试的蛋白质应大量和可溶性地生产。其次,细胞的裂解应完成,裂解剂的粘度必须极小。酶的加入和三个冷冻-解冻周期的使用往往足以完全解冻细胞。然而,释放的染色体DNA使溶质粘稠,并产生高背景结合信号,导致误报如图3B,C所示。为了减轻这种情况,可以使用来自S.马塞森的Dnase 1和/或内分泌酶,并且样品可以孵育更长的时间来降解DNA。

在进行大规模筛查之前,应使用阴性(空质粒载体)和正(已知目标蛋白)控制来优化整个细胞解质制备和DRaCALA结合检测的条件。当发现这种最佳条件时,就没有必要在实际筛选每个板中包括控制。这是因为筛选过程非常短,而且盘子中的大多数蛋白质不会与 (p)pppp 结合。因此,这些蛋白质在量化结合分数时起到负控制作用(图3)。

生产更纯净的 32P 标签 pppgpp 和 ppgpp 对于 Dracala 筛查也至关重要。例如,GTP 与 pppGpp 的转换比率可能有所不同。因此,优化pH值、镁和酶的浓度以及反应时间非常重要。因此,小规模反应对于在建立大规模反应之前确定最佳状态非常重要。

与其他技术(如捕获复合技术)相比,DRaCALA 显然有一些优点和缺点(请参阅 Roelofs等人进行更多讨论)。首先,DRaCALA 使用32个 P 标记 (p)ppGpp,它不会影响 (p) ppppp 的化学结构,从而保持其与潜在目标蛋白的相互作用。其次,一旦准备了32p-pppGpp和细胞解解剂,使用DRaCALA筛选60个大肠杆菌库的盘子只需要一周时间。事实上,简短的实验程序(第4节)甚至允许识别降解(p)pppGpp(MutT,NudG)12,17蛋白质,捕获复合技术错过了18。

但是,使用 DRACALA 需要一个 ORFeome 表达库,该库仅适用于数量有限的模型生物体。此外,亲和力纯化标签,旨在促进蛋白质纯化在ORFeome库,有时影响蛋白质的表达或适当的折叠,产生一些假底片。理想的情况是,新的ORFeome库需要确定大多数(>80%)蛋白质是否以可溶性形式和足够数量表达。这种测试还使研究人员能够评估DRACALA筛查结果的覆盖范围和有效性。

尽管有这些限制,DRACALA 是成功发现几个核苷酸二次信使的新靶蛋白的强大技术。原则上,DRACALA可用于研究任何小配体,如果它可以通过使用放射性同位素,甚至荧光染料标记。

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Disclosures

作者没有利益冲突可以披露。

Acknowledgments

这项工作得到向YAZ提供的NNF项目赠款(NNF19OC0058331)以及根据玛丽·斯考多夫斯卡-居里赠款协议(No 801199)向MLS提供的欧洲联盟地平线2020研究和创新方案的支持。

Equation 1

Materials

Name Company Catalog Number Comments
32P-α-GTP Perkinelmer BLU006X250UC
96 x pin tool V&P Scientific VP 404 96 Bolt Replicator, on 9 mm centers, 4.2 mm Bolt Diameter, 24 mm long
96-well V-bottom microtiter plate Sterilin MIC9004 Sterilin Microplate V Well 611V96
Agar OXOID - Thermo Fisher LP0011 Agar no. 1
ASKA collection strain NBRP, SHIGEN, JAPAN Ref: DNA Research, Volume 12, Issue 5, 2005, Pages 291–299. https://doi.org/10.1093/dnares/dsi012
Benzonase SIGMA E1014-25KU genetically engineered endonuclease from Serratia marcescens
Bradford Protein Assay Dye Bio-Rad 5000006 Reagent Concentrate
DMSO SIGMA D8418 ≥99.9%
DNase 1 SIGMA DN25-1G
gel filtration10x300 column GE Healthcare 28990944 contains 20% ethanol as preservative
Glycerol PanReac AppliChem 122329.1214 Glycerol 87% for analysis
Hypercassette Amersham RPN 11647 20 x 40 cm
Imidazole SIGMA 56750 puriss. p.a., ≥ 99.5% (GC)
IP Storage Phosphor Screen FUJIFILM 28956474 BAS-MS 2040 20x 40 cm
Isopropyl β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG) SIGMA I6758 Isopropyl β-D-thiogalactoside
Lysogeny Broth (LB) Invitrogen - Thermo Fisher 12795027 Miller's LB Broth Base
Lysozyme SIGMA L4949 from chicken egg white; BioUltra, lyophilized powder, ≥98%
MgCl2 (Magnesium chloride) SIGMA 208337
MilliQ water ultrapure water
multichannel pipette Thermo Scientific 4661110 F1 - Clip Tip; 1-10 ul, 8 x channels
NaCl VWR Chemicals 27810 AnalaR NORMAPUR, ACS, Reag. Ph. Eur.
Ni-NTA Agarose Qiagen 30230
Nitrocellulose Blotting Membrane Amersham Protran 10600003 Premium 0.45 um 300 mm x 4 m
PBS OXOID - Thermo Fisher BR0014G Phosphate buffered saline (Dulbecco A), Tablets
PEG3350 (Polyethylene glycol 3350) SIGMA 202444
phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) SIGMA 93482 Phenylmethanesulfonyl fluoride solution - 0.1 M in ethanol (T)
Phosphor-imager GE Healthcare 28955809 Typhoon FLA-7000 Phosphor-imager
Pipette Tips, filtered Thermo Scientific 94410040 ClipTip 12.5 μl nonsterile
Poly-Prep Chromatography column Bio-Rad 7311550 polypropylene chromatography column
Protease inhibitor Mini Pierce A32955 Tablets, EDTA-free
screw cap tube Thermo Scientific 3488 Microcentifuge Tubes, 2.0 ml with screw cap, nonsterile
SLS 96-deep Well plates Greiner 780285 MASTERBLOCK, 2 ML, PP, V-Bottom, Natural
spin column Millipore UFC500396 Amicon Ultra -0.5 ml Centrifugal Filters
Thermomixer Eppendorf 5382000015 Thermomixer C
TLC plate (PEI-cellulose F TLC plates) Merck Millipore 105579 DC PEI-cellulose F (20 x 20 cm)
Tris SIGMA BP152 Tris Base for Molecular Biology
Tween 20 SIGMA P1379 viscous non-ionic detergent
β-mercaptoethanol SIGMA M3148 99% (GC/titration)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kalia, D., et al. Nucleotide, c-di-GMP, c-di-AMP, cGMP, cAMP, (p)ppGpp signaling in bacteria and implications in pathogenesis. Chemical Society Reviews. 42 (1), 305-341 (2013).
  2. Camilli, A., Bassler, B. L. Bacterial small-molecule signaling pathways. Science. 311 (5764), 1113-1116 (2006).
  3. Luo, Y., et al. The cAMP capture compound mass spectrometry as a novel tool for targeting cAMP-binding proteins: from protein kinase A to potassium/sodium hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels. Molecular & Cellular Proteomics. 8 (12), 2843-2856 (2009).
  4. Nesper, J., Reinders, A., Glatter, T., Schmidt, A., Jenal, U. A novel capture compound for the identification and analysis of cyclic di-GMP binding proteins. Journal of Proteomics. 75 (15), 4874-4878 (2012).
  5. Laventie, B. J., et al. Capture compound mass spectrometry--a powerful tool to identify novel c-di-GMP effector proteins. Journal of Visual Experiments. (97), e51404 (2015).
  6. Roelofs, K. G., Wang, J., Sintim, H. O., Lee, V. T. Differential radial capillary action of ligand assay for high-throughput detection of protein-metabolite interactions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (37), 15528-15533 (2011).
  7. Zhang, Y., et al. Evolutionary adaptation of the essential tRNA methyltransferase TrmD to the signaling molecule 3 ',5 '-cAMP in bacteria. Journal of Biological Chemistry. 292 (1), 313-327 (2017).
  8. Corrigan, R. M., et al. Systematic identification of conserved bacterial c-di-AMP receptor proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (22), 9084-9089 (2013).
  9. Roelofs, K. G., et al. Systematic identification of cyclic-di-GMP binding proteins in Vibrio cholerae reveals a novel class of cyclic-di-GMP-binding ATPases associated with type II secretion systems. PLoS Pathogen. 11 (10), 1005232 (2015).
  10. Fang, X., et al. GIL, a new c-di-GMP-binding protein domain involved in regulation of cellulose synthesis in enterobacteria. Molecular Microbiology. 93 (3), 439-452 (2014).
  11. Corrigan, R. M., Bellows, L. E., Wood, A., Grundling, A. ppGpp negatively impacts ribosome assembly affecting growth and antimicrobial tolerance in Gram-positive bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (12), 1710-1719 (2016).
  12. Zhang, Y., Zbornikova, E., Rejman, D., Gerdes, K. Novel (p)ppGpp binding and metabolizing proteins of Escherichia coli. Mbio. 9 (2), 02188 (2018).
  13. Yang, J., et al. The nucleotide pGpp acts as a third alarmone in Bacillus, with functions distinct from those of (p) ppGpp. Nature Communications. 11 (1), 5388 (2020).
  14. Orr, M. W., Lee, V. T. Differential radial capillary action of ligand assay (DRaCALA) for high-throughput detection of protein-metabolite interactions in bacteria. Methods in Molecular Biology. 1535, 25-41 (2017).
  15. Kitagawa, M., et al. Complete set of ORF clones of Escherichia coli ASKA library (A complete Set of E. coli K-12 ORF archive): Unique resources for biological research. DNA Research. 12 (5), 291-299 (2005).
  16. Hochstadt-Ozer, J., Cashel, M. The regulation of purine utilization in bacteria. V. Inhibition of purine phosphoribosyltransferase activities and purine uptake in isolated membrane vesicles by guanosine tetraphosphate. Journal of Biological Chemistry. 247 (21), 7067-7072 (1972).
  17. Zhang, Y. E., et al. p)ppGpp regulates a bacterial nucleosidase by an allosteric two-domain switch. Molecular Cell. 74 (6), 1239-1249 (2019).
  18. Wang, B., et al. Affinity-based capture and identification of protein effectors of the growth regulator ppGpp. Nature Chemical Biology. 15 (2), 141-150 (2019).

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生物化学, 第 169 期, 德拉卡拉, 奥菲姆, ppgpp, 循环放大器, c - di - amp, c - di - gmp
用利甘德分析(DRACALA)的微分径向毛细管作用识别小配体的结合蛋白
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Schicketanz, M. L., Długosz,More

Schicketanz, M. L., Długosz, P., Zhang, Y. E. Identifying the Binding Proteins of Small Ligands with the Differential Radial Capillary Action of Ligand Assay (DRaCALA). J. Vis. Exp. (169), e62331, doi:10.3791/62331 (2021).

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