Method Article
Protein-protein interactions can occur in both the nucleus and the cytoplasm of a cell. To investigate these interactions, traditional co-immunoprecipitation and modern proximity ligation assay are applied. In this study, we compare these two methods to visualize the distribution of NF90-RBM3 interactions in the nucleus and the cytoplasm.
Protein-protein interactions are involved in thousands of cellular processes and occur in distinct spatial context. Traditionally, co-immunoprecipitation is a popular technique to detect protein-protein interactions. Subsequent Western blot analysis is the most common method to visualize co-immunoprecipitated proteins. Recently, the proximity ligation assay has become a powerful tool to visualize protein-protein interactions in situ and provides the possibility to quantify protein-protein interactions by this method. Similar to conventional immunocytochemistry, the proximity ligation assay technique is also based on the accessibility of primary antibodies to the antigens, but in contrast, proximity ligation assay detects protein-protein interactions with a unique technique involving rolling-circle PCR, while conventional immunocytochemistry only shows co-localization of proteins.
Nuclear factor 90 (NF90) and RNA-binding motif protein 3 (RBM3) have been previously demonstrated as interacting partners. They are predominantly localized in the nucleus, but also migrate into the cytoplasm and regulate signaling pathways in the cytoplasmic compartment. Here, we compared NF90-RBM3 interaction in both the nucleus and the cytoplasm by co-immunoprecipitation and proximity ligation assay. In addition, we discussed the advantages and limitations of these two techniques in visualizing protein-protein interactions in respect to spatial distribution and the properties of protein-protein interactions.
العامل النووي 90 (NF90) هو بروتين متعددة ISOFORM مع وظائف عديدة بما في ذلك الاستجابة للعدوى الفيروسية، وتنظيم انترلوكين 2 بعد النسخ وتنظيم ميرنا نشوء حيوي 1-3. RBM3 هو بروتين ملزمة RNA، والمشاركة في الترجمة وميرنا نشوء حيوي ويمكن الناجمة عن الضغوطات المختلفة بما في ذلك انخفاض حرارة الجسم ونقص الأكسجة 4-6. مؤخرا، وجدنا NF90 وRBM3 في مجمع بروتين 7. تفاعل NF90 وRBM3 ضروري لتعديل بروتين كيناز مثل RNA اندوبلازمية شبكية كيناز (بيرك) النشاط في استجابة البروتين تكشفت 7. وتقع كل من NF90 وRBM3 في الغالب في النواة ولكن نسبة صغيرة من NF90 ومكوك RBM3 إلى السيتوبلازم وربط هناك لبعضها البعض من أجل وظائف محددة، على سبيل المثال لتنظيم النشاط ورفع معنوياته. وبالتالي، فمن المهم أن تصور توزيع التفاعلات NF90-RBM3 في مقصورة التحت خلوية، والتي قد تشير إلىأدوارهم المختلفة في مقصورة منها.
منذ عقود، وقد وضعت الخميرة اثنين الهجين (Y2H) للكشف عن التفاعل بين اثنين من البروتينات 8. ومع ذلك، بسبب البناء الاصطناعي للبروتينات تنصهر، قيدت نتائج إيجابية كاذبة تطبيق هذا الأسلوب. لفترة طويلة، وكان شارك في مناعي التقنية الرئيسية لتحليل تفاعلات البروتين البروتين، خصوصا في ظروف endogeneous 9. لتحليل بروتين معقد immunoprecipitated المشترك، لطخة الغربية هي الأسلوب الأكثر ملاءمة، في حين يتم استخدام مطياف الكتلة عندما يتم المطلوب حساسية فائقة ودقة. في السنوات الأخيرة، وقد وضعت قرب ربط الفحص باعتبارها طريقة جديدة للكشف عن البروتين البروتين التفاعلات في كل من الخلايا والأنسجة في الموقع 10،11.
هنا، قارنا طريقة شارك في مناعي الأكثر شعبية ورواية نسبيا قرب ربط طريقة الفحص في التقاط NF9التفاعل 0-RBM3 في الكسور التحت خلوية. ناقشنا أيضا مزايا والقيود المفروضة على كل من التقنيات.
1. شركة مناعي
2. سيتولوجية مناعية والقرب من ربط الفحص
يوضح الشكل (1) التي NF90 وRBM3 كلاهما البروتينات النووية وفقط جزء صغير موجود في السيتوبلازم. والجدير بالذكر أن هناك ثلاثة نطاقات مختلفة ملطخة إيجابية لRBM3. أصغر أقل بقليل من 20 كيلو دالتون يعكس حجم الصحيح من RBM3 (وتنبأ الوزن الجزيئي للRBM3 هو 17 كيلو دالتون). يبقى أصل اثنين من فرق أخرى للتحقيق معهم. وكشفت التجارب المشتركة مناعي مع RBM3 كما البروتين الطعم أن التفاعلات NF90-RBM3 موجودة في الغالب في نواة وأقلية في السيتوبلازم. يدعم بيانات المشترك مناعي توطين كل بروتين واحد.
كما هو مبين في الشكل 2A، NF90 وRBM3 تقع أساسا في النواة ولكن أيضا في السيتوبلازم في الموقع. وتشير كل من البروتينات الكمال شارك في التعريب في كل من المقصورات. كشفت القرب ربط فحص نمطالتفاعلات NF90-RBM3، والتي هي مشابهة جدا لمناعية التقليدية، مع معظم التفاعلات في النواة في معظم الخلايا. فقط أظهرت نسبة صغيرة من الخلايا التوزيع في الغالب حشوية من التفاعلات NF90-RBM3.
معا، وشارك في مناعي وربط القرب تقنيات فحص تعكس أساسا نمط التوزيع نفسه من تفاعلات البروتين البروتين في المقصورات النووية وهيولية.
الشكل 1: ويسترن تحليل وصمة عار من NF90 وRBM3 وتفاعلاتها في الكسور النووية وهيولي من خلايا HEK293. تم تحميل مقتطفات النووية وحشوية إلى هلام SDS-PAGE في نسبة 1: 2 (V / V)، مما يعكس نفس الكمية من الخلايا كما جاء في بروتوكول الاستخراج. استخدمت امين وGAPDH كما النوويةوعلامات هيولية، على التوالي. وقد أجريت شارك في مناعي مع الأجسام المضادة لمكافحة RBM3، أو مفتش أرنب كما المراقبة السلبية. وحضنت مقتطفات النووية وهيولي أيضا مع الأجسام المضادة لمكافحة RBM3 في نسبة 1: 2 (ت / ت)، على التوالي. الشريط العلوي في لطخة NF90 تشير 110 كيلو دالتون الإسوي طويلة NF110. N: استخراج النووي؛ C: استخراج حشوية، IP: مناعي. وصفت علامات البروتين لفرق الإيجابية RBM3. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: سيتولوجية مناعية والقرب من ربط الفحص من HEK293 الخلايا. (A) انقر نقرا مزدوجا تلطيخ الخلايا HEK293 مع anti-NF90 (الخضراء) ومكافحة RBM3 (الحمراء) الأجسام المضادة. السهم خلايا عرض واضح مع حشوية شارك في توطين NF90 وRBM3. تم counterstained نوى مع دابي (الأزرق). (ب) فحص القرب ربط مع anti-NF90 وأضداد RBM3 في الخلايا HEK293. وتشير البقع الحمراء الفلورسنت التفاعلات NF90-RBM3. الأسهم تظهر التفاعلات NF90-RBM3 في السيتوبلازم. تم counterstained نوى مع دابي (الأزرق). حذفت كل من الأجسام المضادة الأولية: السيطرة السلبية 1 (NC 1). السيطرة السلبية 2 (NC 2): RBM3 احد الأجسام المضادة الأولية فقط. السيطرة السلبية 3 (NC 3): NF90 الأجسام المضادة الأولية واحد فقط. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
هناك العديد من الفوائد، وكذلك أوجه القصور لكلتا الطريقتين. كما تقنية جديدة نسبيا، وهي ميزة واضحة لفحص القرب ربط هي جدوى لتوضيح البروتين البروتين التفاعلات على مستوى خلية واحدة بدلا من مجموعة من الخلايا غير المتجانسة. الصور مع فائق الضخامة والقرار (مثلا عن طريق المجهر متحد البؤر) توفر إمكانية القياس الكمي عن طريق عد البقع الفلورسنت واحدة. في المقابل، فإن الجمع التقليدي للتقنية شارك في مناعي مع لطخة غربية لا يمكن إلا أن شبه الكمي العصابات البروتين، وذلك بسبب تحكم التحميل المناسبة ومن الصعب تحديد لعينات IP. وبالإضافة إلى ذلك، عندما تفاعل البروتين البروتين ضعيف أو عابرة، وكمية كبيرة من المواد البيولوجية، على سبيل المثال، الخلايا أو الأنسجة، مطلوب للمشاركة في مناعي أو نظام overexpressing الاصطناعي مع العلامة تنصهر يتم تطبيقها على تعزيز فرصة للكشف عن التفاعلات . بدلا من ذلك، كشف رechniques مع حساسية عالية مثل قياس الطيف الكتلي يمكن تحسين نوعية التجربة. ومع ذلك، في احترام لكمية من المواد ابتداء من القرب طريقة ربط الفحص لديها مزايا واضحة. فقط مطلوبة عدد قليل من الخلايا، شريطة تقديم نوعية عالية من الأجسام المضادة. وعلاوة على ذلك، في عينات الأنسجة، في التصور الموقع من البروتين البروتين التفاعلات في هياكل الأنسجة وأنواع مختلفة من الخلايا ويمكن تحقيق ذلك عن طريق فحص القرب ربط، في نمط مماثل المناعية الطبيعية. في المقابل، شارك في مناعي بطبيعته غير ملائمة لعرض التوزيع المكاني للتفاعلات البروتين البروتين.
في الخلايا مع نواة كبيرة ولكن المقصورات حشوية صغيرة، ويقتصر على مقربة طريقة ربط الفحص في تحليل التوزيعات النووية حشوية والتقليدي شارك في مناعي لديها تفوقها الخاصة. على سبيل المثال، في تي خطوط الخلايا اللمفاوية، على سبيل المثال Jurkat الخلايا، وزعته-حشوية النوويةbutions التفاعل NF90-RBM3 القرب تقنية ربط فحص يقتصر، لأن نواة تحتل تقريبا الفضاء كله داخل الخلية، وأنه من الصعب تحديد حدود حجرة هيولية. هذا يمكن أن يكون مشكلة مشتركة للمناعية في عام، عندما تكون نسبة النواة السيتوبلازم غير متوازنة للغاية. ومع ذلك، وشارك في مناعي في هذه الحالة لا يخضع لهذا القيد.
واحد قلق خاص بشأن فحص القرب ربط هو ما إذا كانت إشارات من فحص القرب ربط تمثل تفاعلات البروتين البروتين مباشرة أو غير مباشرة. كلا NF90 وRBM3 لها خصائص ملزم RNA وتفاعلها يعتمد على الحمض النووي الريبي، كما ورد في دراسة سابقة لدينا 7. وهكذا، المعالجة من الخلية لست] مع ريبونوكلياز يذوب التفاعل بين NF90 وRBM3 وليس هناك ما هو كشفها بواسطة طريقة شارك في مناعي 7. ومع ذلك، لا يتأثر إشارة فحص القرب ربطحتى لو تفاعل البروتين البروتين التي تعتمد على الحمض النووي الريبي يفقد الأنواع RNA، كما يتم إنشاؤه عند المسافة بين اثنين من البروتينات أقل من 40 نانومتر، الذي يعتبر عادة التفاعل المباشر. هذه الخاصية للربط الفحص القرب يمكن التغلب على المشاكل التقنية من شارك في مناعي، مثل الإفراج ريبونوكلياز في المحللة الخلية التي قد تلغي التفاعلات التي تتطلب وساطة الحمض النووي الريبي. ومع ذلك، من ناحية أخرى، فإن طريقة الفحص القرب ربط ويمكن أيضا توليد اشارات ايجابية كاذبة، إذا لا وجود تفاعل البروتين البروتين التي تعتمد على الحمض النووي الريبي في الواقع نتيجة لعدم وجود الحمض النووي الريبي محددة في الظروف الفسيولوجية.
وثمة مسألة أخرى تستحق اهتماما خاصا هي خصوصية الأجسام المضادة الأولية وإمكانية الإسوية البروتين، والسلائف والمجاميع البروتين. لاحظنا من قبل لطخة غربية أن الإسوي NF90 طويلة، NF110، أقل توافرا في كل نواة والسيتوبلازم في الخلايا HEK293 بالمقارنة مع NF90 (فايجوري 1). ومع ذلك، تداعى شارك في مناعي تقارب ملزم أعلى من NF110 إلى RBM3 ولا سيما في النواة. تم اكتشاف ثلاثة نطاقات رئيسية في البقع RBM3 في النواة، ولكن لوحظ فقط الفرقة RBM3 العادي 20 كيلو دالتون أساسا في السيتوبلازم. سواء تعكس الآخران 50 كيلو دالتون و 100 كيلو دالتون العصابات الإسوية RBM3 والسلائف، وحدات البروتين مع RBM3 ملزمة أو كانت بسبب الخلفية غير محددة تظل إلى توضيح. بدلا من ذلك، منذ يستند فحص القرب ربط على المناعية، وفحص القرب ربط لا يمكن تمييز الفرق بين مختلف الأشكال الإسوية البروتين، والسلائف، وحدات أو تلطيخ غير محددة، في حين شارك في مناعي يمكن أن توفر مزيد من المعلومات عن الأجسام المضادة خصوصية أو البروتين الإسوية والسلائف من فحص ربط القرب في التحقيق في تفاعلات البروتين البروتين. وفيما يتعلق RBM3، عند النظر في جميع النطاقات الثلاثة RBM3 لوحظ في النواة، ونتيجة لطخة غربية تتفق مع نوى السائدة localizatiعلى من RBM3 التي لاحظها المناعية.
في الختام، كلا تقنيات فحص شارك في مناعي وربط القرب لها مزايا الجوهرية والقيود. في كثير من الحالات، فإنها تنتج نتائج متسقة ولكن من المفيد استخدام كل التقنيات عند التحقيق بشكل منهجي معين تفاعل البروتين البروتين. ومع ذلك، في حالات خاصة أو مع غرض معين، يمكن للمرء أن تظهر التفوق من جهة أخرى. في الآونة الأخيرة، وقد استخدمت قرب ربط الفحص إلى الشاشة تفاعلات البروتين البروتين لتطوير رواية علامات النذير 12. ويعتبر تفاعل البروتين البروتين والعلامات البيولوجية أكثر موثوقية من بروتين واحد. في المستقبل، يمكن الفحص عن قرب ربط يحتمل أن تصبح وسيلة سريعة وموثوق بها لتحليل التفاعلات البروتين البروتين والمؤشرات الحيوية التشخيصية والتنبؤية في العيادات، على الرغم من أن تحديد وتوصيف هذه المؤشرات الحيوية لا يزال يتطلب التقليدية المشارك immuoprecipication ليثود.
The authors have nothing to disclose.
This study was supported by the Swiss National Science Foundation (SNSF, 31003A_163305).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Dulbecco's Modified Eagle’s Medium (DMEM) | Sigma | D6429 | High glucose 4,500 mg/L |
Fetal bovine serum (FBS) | Gibco, Thermo Fisher Scientific | 10270106 | |
Penicillin-Streptomycin (PenStrep) | BioConcept | 4-01F00-H | |
NE-PER Nuclear and Cytoplasmic Extraction Reagents | Thermo Fisher Scientific | 78833 | |
1,4-Dithiothreitol (DTT) | Carl Roth | 6908.3 | |
Dynabeads Protein G | Novex, Thermo Fisher Scientific | 10003D | |
DRBP76 (NF90/NF110) antibody | BD Transduction Laboratories | 612154 | use 1:1,000 for WB and 1:100 for ICC/PLA |
RBM3 antibody | ProteinTech | 14363-1-AP | use 1:1,000 for WB and 1:100 for ICC/PLA |
Lamin A/C antibody | Cell Signaling Technology | #2032 | use 1:1,000 for WB |
anti-GAPDH antibody | Abcam | ab8245 | use 1:1,000 for WB |
normal rabbit IgG | Santa Cruz | sc-2027 | |
anti-rabbit IgG, HRP-linked secondary antibody | Cell Signaling Technology | #7074 | use 1:5,000 for WB |
anti-mouse HRP secondary antibody | Carl Roth | 4759.1 | use 1:5,000 for WB |
Clarity Western ECL Blotting Substrate | Bio-Rad | #1705060 | |
NuPAGE Novex 4-12% Bis-Tris Gel | Novex, Thermo Fisher Scientific | NP0321BOX | |
NuPAGE LDS Sample Buffer (4x) | Novex, Thermo Fisher Scientific | NP0007 | |
NuPAGE MES SDS Running Buffer (20x) | Novex, Thermo Fisher Scientific | NP0002 | |
NuPAGE Transfer Buffer (20x) | Novex, Thermo Fisher Scientific | NP00061 | |
Amersham Hypond P 0.2 PVDF membrane | GE Healthcare Life Sciences | 10600021 | |
Poly-D-Lysine 8 Well Culture Slide | Corning BioCoat | 354632 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma | P6148 | |
Normal goat serum (NGS) | Gibco, Thermo Fisher Scientific | PCN5000 | |
Goat anti-mouse IgG (H+L Antibody), Alexa Fluor 488 conjugate | Thermo Fisher Scientific | A-11001 | |
Goat anti-rabbit IgG (H+L Antibody), Alexa Fluor 568 conjugate | Thermo Fisher Scientific | A-11011 | |
4′, 6-Diamidin-2-phenylindol (DAPI) | Sigma | D9542 | |
Duolink PLA probe Anti-mouse PLUS | Sigma | DUO92001 | |
Duolink PLA probe Anti-rabbit MINUS | Sigma | DUO92005 | |
Duolink Detection Reagents Red | Sigma | DUO92008 | |
Duolink Wash Buffers Fluorescence | Sigma | DUO82049 | |
Duolink Mounting Medium with DAPI | Sigma | DUO82040 | |
Mowiol 4-88 | Sigma | 81381 | |
Microscope | Olympus | AX-70 | |
CCD camera | SPOT | Insight 2MP Firewire | |
X-ray film | Fujifilm | Super RX | |
Film processing machine | Fujifilm | FPM-100A |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved