Method Article
פרוטוקול זה מתמקד בזיהוי של חלבונים התאגד כדי אינוזיטול פוספטים או פוספופנוסיידים. היא משתמשת בכרומטוזיקה באמצעות מלחי הביוטיטול או פוספופנוסידים הנמצאים בדרך streptavidin לחרוזים או חרוזי מגנטים. אינוזיטול פוספט או פוספוליזיסיטייז מחייב חלבונים מזוהים על ידי בלוק מערבי או ספקטרומטריה מאסיבית.
מלחי אינוזיטול ופוספוליזידים מווסת מספר תהליכים סלולריים ב-eukaryotes, כולל ביטוי גנטי, סחר בסמים, התמרה של אותות, חילוף חומרים, ופיתוח. מטבוליטים אלה לבצע פעילות תקינה זו על ידי איגוד לחלבונים, ובכך שינוי היווצרות חלבון, פעילות קטליטי, ו/או אינטראקציות. השיטה המתוארת כאן משתמשת בכרומטוגרפיה של זיקה בשילוב עם הספקטרומטר המסה או הכתמים המערביים כדי לזהות חלבונים הפועלים באינטראקציה עם מלחי אינוזיטול או פוספופנוסיידים. הפוספטים inositol או פוספיונוסיידים הם כימית מתויג עם biotin, אשר נלכד אז באמצעות streptavidin מצועם מעלה או חרוזים מגנטיים. חלבונים מבודדים על ידי הזיקה שלהם של קשירה המטולוליט, ולאחר מכן הודללו וזוהו על ידי ספקטרומטר המסה או בלוק המערבי. השיטה יש זרימת עבודה פשוטה רגיש, לא רדיואקטיבי, ליפומי-חינם, להתאמה אישית, תמיכה בניתוח של חלבון ואינטראקציה מטבלייט עם דיוק. גישה זו יכולה לשמש ללא תווית או בחומצה אמינית מתויג כמותית שיטות המסה כדי לזהות אינטראקציות חלבון-מטבוליט בדגימות ביולוגיות מורכבות או באמצעות חלבונים מטוהרים. פרוטוקול זה מותאם במיוחד לניתוח של חלבונים מטריאנוסומה ברוסייבי, אך ניתן להתאים אותו לטפילים פרוטוזוקיים, שמרים או מהיונקים.
אינוסיטול פוספטים (IPs) ו פוספהונוסידים (פיס) לשחק תפקיד מרכזי בביולוגיה איקריוטים באמצעות התקנה של תהליכים סלולריים כגון השליטה בביטוי הגנים1,2,3, שלפוחית הסחר 4, שינוי האותות של5,6, מטבוליזם7,8,9, ופיתוח8,10. הפונקציה התקינה של מטבוליטים אלה תוצאות מהיכולת שלהם אינטראקציה עם חלבונים ובכך לווסת את תפקוד החלבון. עם כריכה על ידי חלבונים, IPs ו-פיס עשויים לשנות את היווצרות חלבון11, פעילות קטליטי12, או אינטראקציות13 ומכאן להשפיע על הפונקציה התאית. שב ס ו-פיס מופצים בתאי משנה מרובים, כגון: גרעין2,3,14,15, אנפלזמית ברשת16,17, פלזמה ממברנה1 ו ציטוסול18, המשויכים לחלבונים3,19 או עם rnas20.
המחשוף של הממברנה המשויכת PI (4, 5) P2 ידי פוספוליפדאז C תוצאות בשחרור של Ins (1, 4, 5) P3, אשר יכול להיות זרחנים או deated על ידי הקיסים IP ו פוספאטטיות, בהתאמה. שב ס מולקולות מסיסים שיכולות לאגד חלבונים ולהפעיל פונקציות רגולטוריות. לדוגמה, Ins (1, 4, 5) P3 ב מטזוזה יכול לשמש כשליח השני על ידי מחייב IP3 קולטנים, אשר מעורר שינויים בקולטן ובכך לשחרר של Ca2 + מן חנויות תאיים11. Ins (1, 3, 4, 5) P4 נקשר לקומפלקס הימרחליקלז ומסדיר הרכבה ופעילות של מורכבות חלבון13. דוגמאות אחרות של הפונקציה התקינה של IPs כוללות את השליטה של ארגון כרומטין21, rna תחבורה22,23, RNA עריכה24, ושעתוק1,2,3 . לעומת זאת, הפיס משויך לעתים קרובות לגיוס חלבונים לקרום הפלזמה או לקרומים האורגונל25. עם זאת, המאפיין המתעוררים של פיס הוא היכולת לקשר עם חלבונים בסביבה לא קרומי3,15,19,26. זהו המקרה של הגורם לקולטן גרעינית, אשר פונקציה שליטה ההמרה מוסדר על ידי PI (3, 4, 5) P319, ו-פולי פולימראז אשר פעילות אנזימטית מוסדר על ידי הגרעין PI (4, 5) P226. תפקיד רגולטורי עבור IPs ו-פיס הוצג באורגניזמים רבים כולל שמרים22,27, תאים מוחיים19,23, דרוסוהילה10 ותולעים28. המשמעות היא התפקיד של מטבוליטים אלה בטריאנוזומים, אשר התפצל מוקדם מן השושלת איקריוטית. מטבוליטים אלה לשחק תפקיד חיוני בטריאנוסומה ברוסייס1 בקרת שליטה,3, פיתוח8, ארגונית biogenesis ו חלבון התנועה 29,30 , מיכל בן 31 , 32, והם מעורבים גם פיתוח וזיהום של פתוגנים T. cruzi33,34,35, טוקסופלזמה36 ו פלמודיום מיכל 5 , 37. מכאן, הבנת התפקיד של IPs ו-הפיס בטריאנוזומים עשויים לסייע להבהיר פונקציה ביולוגית חדשה עבור מולקולות אלה ולזהות מטרות של סמים חדשניים.
הספציפיות של חלבון ו-IP או כריכת PI תלוי בתחומים של אינטראקציה חלבונים ואת המצב זירחון של אינוזיטול13,38, למרות אינטראקציות עם החלק השומנים של פיס גם מתרחשת19. מגוון של כתובות ה-Ip ו-פיס ושינוי שלהם מספק מנגנון הסלולר גמיש לשליטה בתפקוד החלבון אשר מושפע על ידי זמינות מטבוליזם ושפע, המצב של זירחון של inositol, וחלבון אהדה של אינטראקציה1,3,13,38. למרות כמה תחומים חלבונים מאופיינים היטב39,40,41, למשל, pleckstrin הומולוגיה תחום42 ו SPX (SYG1/Pho81/XPR1) תחומים43 ,44,45, כמה חלבונים אינטראקציה עם IPs או הפיס על ידי מנגנונים שאינם ידועים. לדוגמה, חלבון activator 1 (RAP1) של T. brucei חסר הקאנוני התחומים מחייב pi אבל אינטראקציה עם pi (3, 4, 5) P3 ושליטה שעתוק של גנים המעורבים וריאציה אנטי הגניים3. כרומטוגרפיה וניתוח הספקטרומטר ההמוני של החלבונים בעלי אינטראקציה של ip או pi מתוך טריאנומין, שמרים או תאי מיונקים זיהו מספר חלבונים ללא מחשבים מבוססי IP או pi-כריכה מסוג8,46, 47. הנתונים מציעים מחשבים נוספים שאינם מאופיינים בחלבון שתאגד לאותם מטבוליטים. מכאן, הזיהוי של חלבונים האינטראקציה עם IPs או הפיס עשוי לחשוף מנגנונים חדשניים של האינטראקציה חלבון-מטבוליט ופונקציות חדשות הרגולציה הסלולר עבור אלה מולקולות קטנות.
השיטה המתוארת כאן מעסיקה כרומטוגרפיה של אהדה בשילוב עם הדגמים המערביים או ספקטרומטר המסה כדי לזהות חלבונים הקושרים ל-IPs או לפיס. הוא משתמש ב-IPs biotinylated או ב-"פיס" המקושרים לstreptavidin בעלי מבטים לחרוזים או לחילופין, שנתפסו באמצעות חרוזים מגנטיים streptavidin-מצוייביים (איור 1). השיטה מספקת זרימת עבודה פשוטה רגישה, לא רדיואקטיבית, ליפומי-חינם, והיא מתאימה לזיהוי הכריכה של חלבונים מתאי ליטים או חלבונים מטוהרים3 (איור 2). ניתן להשתמש בשיטה ללא תווית8,46 או מצמידים לחומצות אמינו ממותגים בעלי שמות מספרים מבוססי חומצה אמימטריה47 כדי לזהות חלבונים של IP או PI-מחייב מדגימות ביולוגיות מורכבות. מכאן, שיטה זו היא חלופה לכמה שיטות זמין ללמוד את האינטראקציה של IPs או הפיס עם חלבונים סלולריים יסייע להבין את התפקוד הרגולטורי של מטבוליטים אלה בטריאנוזומים ואולי eukaryotes אחרים.
1. ניתוח החלבונים של IP או PI-מחייב על ידי כרומטוגרפיה של אהדה ובלוק מערבי
2. ניתוח מחייב החלבונים באמצעות כרומטוגרפיה של אהדה וספקטרומטר מסה
אנליזה של RAP1 ו-PI (3, 4, 5) P3 אינטראקציה באמצעות כרומטוגרפיה של אהדה ובלוק מערבי
דוגמה זו ממחישה את היישום של שיטה זו כדי לנתח את הכריכה של RAP1 מ t. brucei ליפוסט או על ידי רקומביננטי t. brucei RAP1 חלבון. ליזוטים של T. brucei מחזור הדם צורות לבטא hemagglutinin (HA)-מתויגים RAP1 שימשו בכריכה assays. RAP1 הוא חלבון מעורב השליטה transcript של פני השטח של שונות גליקופרוטאין (vsg) גנים3,48, אשר קידוד עבור חלבונים פני השטח מעורב התחמקות החיסונית טפיל על ידי וריאציה העברה אנטיגנית49. RAP1 אינטראקציה בתוך קומפלקס החלבון telomeric עם פוספולידיליליניום 5-פוספטאז (PIP5Pase) אנזים3, אשר גם פונקציות בשליטה של שעתוק vsg גנים1,3. RAP1 יש סרטן השד N-מסוף 1 carboxyl-טרמינל (brct) התחום אשר ואחריו מיאלואובלסטוזיס (myb) התחום המחייב ה-DNA ו-C-טרמינל myb-תחום כמו3,48. עם זאת, אין לו קבוצות מחשבים כריכה קאנונית. כריכה מספרת הוצעו עם הפיס כי הם לא זרחונים או הם זרחונים בתנוחות שונות של הטבעת אינוזיטול, עם חרוזים שאינם מצובטים מעלה. הניתוח המערבי מראה כי RAP1 נקשר המועדפת ביותר PI (3, 4, 5) P3-חרוזים (איור 3A), אבל זה גם נקשר במידה פחותה יותר PI (4, 5)-חרוזים P2. עם זאת, זה לא לאגד לחרוזים אחרים הפיס או agarose. בגלל RAP1 הוא חלק מורכבת מרובת חלבון3, האינטראקציה שלה עם כמה מהפיס לא יכול להיות ישיר ולכן התוצאות של RAP1-HA אינטראקציה עם חלבונים סלולריים אחרים הכרוך ל-פיס.
מכאן, כדי לבדוק אם RAP1 נקשר ישירות ל-פיס, C-סופני מתויג 6x-שלו רקומביננטי RAP1 (rRAP1) חלבון ביטא וטוהר הומוגניות של E. coli3. החלבון שימש בכריכת הכריכה עם PI (3, 4, 5) P3-חרוזים בנוכחות של ריכוזים מתחרים של PI (3, 4, 5) P3 או PI (4, 5) P2. בלוק מערבי מראה כי ריכוזים גוברת של PI (3, 4, 5) P3, אבל לא PI (4, 5) P2 מעכב את האינטראקציה של rRAP1 עם PI (3, 4, 5) P3 (איור 3ב). יתר על כן, התוספת של T. brucei מטוהרים PIP5Pase האנזים לתגובה שוחזר PI (3, 4, 5) P3-מחייב על ידי rRAP1, אשר בשל PIP5Pase dephosphorylation של PI חינם (3, 4, 5) P33 ולכן מציין כי תבנית זירחון של זה מטבוליט חיוני עבור איגוד rRAP1. מכאן, rRAP1 אינטראקציה עם PI (3, 4, 5) P3 כפי שהוא עושה RAP1-HA מ T. brucei ליסטט. יתר על כן, הנתונים מראים כי האיגוד של RAP1-HA מ lysate כדי PI (4, 5) P2 כנראה תוצאה של אינטראקציה RAP1 עם חלבונים אחרים במתחם (למשל, PIP5Pase)3. הנתונים מדגימים את השלמת הכריכה של מחייב עם תאי ליטים וחלבונים רקומביננטי. זה גם מראה את השירות של מחייב תחרותי בחני לקבוע את הספציפיות של אינטראקציות בין חלבונים ו-פיס.
זיהוי של Ins (1, 4, 5) P3 מאגד חלבונים באמצעות כרומטוגרפיה של זיקה וספקטרומטר מסה
בדוגמה זו, נעשה שימוש בכרומטוגרפיה של אהדה לאחר השימוש בספקטרומטר המסה כדי לזהות חלבונים של T. brucei התאגד ל-Ins (1, 4, 5) P3; לפיכך, הניסוי סוקר את היכולות הפוטנציאליות (1, 4, 5) P3 מחייב חלבונים מפני טפסי הדם של T. brucei . T. brucei ליפוסט היה מודרט עם Ins (1, 4, 5) P3 מצופחת חרוזים או עם חרוזים לא מצובית (משמש שליטה), וחלבונים מאוגדים היו שרוט עם מאגר לדוגמה Laemmli. SDS/עמוד ניתוח מראה העשרה בחלבונים שמודלים מ-Ins (1, 4, 5) P3-חרוזים לעומת חלבונים שמודלים מן הבקרה agarose חרוזים (איור 4א). ניתוח ספקטרומטר מסה של חלבונים שזוהו מעל 250 חלבונים, אשר 84 העשירו עם Ins (1, 4, 5) P3 חרוזים לעומת חרוזי בקרה (איור 4B, שינוי מקפלים [FC] ≥ 2, p < 0.05). העשרת החלבונים המאוגדים ל-Ins (1, 4, 5) P3 בהשוואה לחרוזי בקרה עם אות החלבון שזוהה על ידי SDS/PAGE. הנתונים כוללים חלבונים שאומתו לאגד (1, 4, 5) P3 וחלבונים אשר מנגנונים של איגוד ל-Ins (1, 4, 5) P3 אינם ידועים8. יתר על כן, ה-Ins (1, 4, 5) P3 כריכה פרוטאום שונה במידה רבה מתוך זה של Ins (1, 3, 4, 5) P4 ואחרים פיס8, אשר מרמז כי חלק מהחלבונים הללו מכירים את תצורת פוספט מסוים של Ins (1, 4, 5) P3. לפיכך, biotin-מתויג Ins (1, 4, 5) P3 יכול לשמש עבור כרומטוגרפיה זיקה בשילוב עם ספקטרומטר המסה כדי לזהות חלבונים התאגד ל-Ins (1, 4, 5) P3. ניתן לחקור את הגישה כדי לזהות חלבונים התאגד לשב ס אחרים או לפיס3,8,46,47.
איור 1 : בעלי אהדה לכריכה מחייבת. (א) PI (3, 4, 5) P3 (למעלה) ו-Ins (1, 4, 5) P3 (למטה) מצומנת לביוטין במיקום sn1 של האינוסיטול. ב PI (3, 4, 5) P3, ביוטין מצומדת לשרשרת השומנים במיקום sn1 של inositol, ואילו בתוך Ins (1, 4, 5) P3 הביוטין מצושלת הפוספט במיקום sn1. (ב) תוספות (1, 4, 5) P3 מצומנת בביוטין ונלכדה באמצעות קשירה לstreptavidin מצומנת לחרוזים (לדוגמה, מחרוזות או חרוזים מגנטיים). וריאציות של ריאגנטים אלה באמצעות משתמשים מסונתז מותאם אישית המחליף את ביוטין הם גם אפשריים46. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2 : זרימת העבודה של פרוטוקולים מתארת את השלבים לניתוח של אינטראקציה IP או PI של זיקה עם חלבונים של T. brucei וזיהוי על ידי (א) מערבי הספקטרוקטימטריה או (ב) ספקטרומטר מסה. AC-WB, כרומטוגרפיה של אהדה ובלוק מערבי; AC-MS, כרומטוגרפיה של אהדה וספקטרומטר מסה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3 : הכריכה של T. brucei RAP1 לפוספיונוסיידים. (א) lysates של T. brucei (5.0 x 107 טפילים) כי לבטא HA-tagged RAP1 היו מודבטים עבור 2 h ב 4 ° c עם 50 μl של פיס (כל 1 מ ג של חרוזים של agarose המכיל 10 nmol של מעלה מצוח) או agarose (Ag) חרוזים. תגובת הקשירה נשטפה והופרדה עם 2 x Laemmli לדוגמה מאגר מחומם ב 95 ° צ' עבור 5 דקות. חלבונים הופרדו ב 4-20% SDS/עמוד, הועברו קרום PVDF, ובדק עם נוגדנים חד שבטיים anti-HA (1:5000, מדולל ב 6%-חלב PBS) ואחריו על ידי אנטי עכבר IgG-HRP (1:5000, מדולל ב 6%-החלב PBS), וזוהה על ידי כימויומימיננציה. (ב) אחד μg של rRAP1 היה מודבטים עבור 1 h ב RT עם 50 μl של PI (3, 4, 5) P3-agarose חרוזים בנוכחות או היעדרות של 5 כדי 50 μm dioctanoylglycerol (DIC8) PI (3, 4, 5) P3, 20 עד 50 Μm diC8 pi (4, 5) P2, או 50 Μm diC8 pi (3, 4, 5) P3 ו 250 PIP5Pase מטוהרים ממחזור הדם של T. brucei טפסים3. הכריכה נותחה על ידי הכתמים המערביים עם העכבר נגד הנוגדנים האנטי-שבטיים (1:2000, מדולל ב-6% מחלב PBS) ופותח על ידי כימוצ. דמות זו שונתה מ-Cestari et al.3. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4 : כרומטוגרפיה של אהדה וניתוח הספקטרומטר מסה של חלבונים T. brucei התאגד ל-Ins (1, 4, 5) P3. (א) 10% sds/ניתוח דף של חלבונים T. brucei התאגד ל-Ins (1, 4, 5) P3 חרוזים או חרוזים. Lysates של 5.0 x 109 טפילים היו מודבטים ב 4 ° c עבור 2 h עם 400 Μl של Ins (1, 4, 5) P3 מצופחת חרוזים או עם חרוזים מכיל ללא תוספות (1, 4, 5) P3 [1 מ ל של חרוזים מכילים 10 nmol של מצופני מעלה (1, 4, 5) P3]. התגובה הכבילה נשטפה, הרקיעה ב 2 x Laemmli לדוגמה מאגר מבושל 5 דקות ב 95 ° c. חלבונים הופרדו ב-10% SDS/PAGE והוכתם בצביעת Coomassie (טבלת חומרים). ראשי חץ מראים חלבונים המועשר ב-Ins (1, 4, 5) P3-חרוזים בהשוואה לחרוזי agarose; עיגולים מצביעים על חלבונים הקיימים בשני הצדדים (1, 4, 5) P3 חרוזים וחרוזים, והסוגר מציין חלבונים המצויים בשניהם אך מועשרים ב-Ins (1, 4, 5) P3 חרוזים בהשוואה לחרוזי agarose. (ב) נקודה-עלילה מראה חלבונים המזוהים על ידי ספקטרומטר המסה המועשרת ב-Ins (1, 4, 5) P3-חרוזים בהשוואה לחרוזי agarose. העשרה המוגדרים על ידי FC > 2 ו -p-value < 0.05. ארבעה משכפל ביולוגי שימשו לאגקם-חרוזים AC-MS, ושלושה משכפל ביולוגי עבור IP3-מחרוזות AC-MS. מקפלים-שינוי של חלבונים שזוהו IP3-חרוזים vs agarose-חרוזים חושבה באמצעות האינטנסיביות ספקטרום של פפטיד באמצעות MSstat50. תוצאות מפורטות ורשימה של פפטידים זמינים8. נתונים בעלי ספקטרומטר מסה מופרומטריה זמינים גם עם מזהה PXD005907 דרך ה-פרוטאוצ'יינג Consortium דרך מאגר השותפים של גאוות. דמות זו שונתה מ-Cestari et al.8. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
הזיהוי של חלבונים התאגד ל-IPs או לפיס הוא קריטי להבנת התפקוד התאי של מטבוליטים אלה. כרומטוגרפיה של אהדה מצמידים לאבן החשופה המערבית או לספקטרומטר מסה מציעה הזדמנות לזהות את החלבונים באינטראקציה של IP או PI ומכאן לקבל תובנות על התפקוד הרגולטורי שלהם. שב ס או פיס כימית מתויג [למשל, Ins (1, 4, 5) P3 כימית מקושרים biotin] ו מקושרות לחרוזי agarose דרך streptavidin או נתפס על ידי חרוזים streptavidin מגנטיים מאפשר את הבידוד של אינטראקציה חלבונים אשר יכול להיות מזוהה על ידי המוני ספקטרומטריה או אבן חשופה מערבית. הפרוטוקולים המתוארים כאן שימשו לזיהוי חלבונים מ -T. brucei3,8 ו תאים מאמליות47 כי לאגד אלה מטבוליטים. וריאציות של הגישה המשתמשת תגים מותאמים אישית (מלבד biotin) היו גם בשימוש שמרים46. שיקול חשוב בגישה זו הוא השימוש בפקדים כדי להפלות מסוימות מאינטראקציות שאינן ספציפיות. חרוזים לא מצובטים הם שליטה חיונית, אבל פקדים נוספים עשויים לכלול בלתי זרחה1 ו-האינוזיטול מעלה מבטים חרוזים3. שב ס או פיס עם שילובי פוספט שונים3,8 יכול לשמש גם כי כריכת חלבונים אלה מטבוליטים עשויים לכלול תחומים להפלות את תצורת פוספט של אינוזיטול38, 39,40,41. בנוסף, מורכבות לדוגמה עלולה להשפיע על רגישות הגישה, ולכן ירידה במורכבות המדגם באמצעות שבירה לדוגמה עשויה לסייע לגילוי חלבונים שופע נמוך בתא. ישנם פרוטוקולים מבוססים היטב עבור משבר התאים ובידוד של המיטו,51, גרעין52, גלילחלק53, ו פלגסטאללום54,55 מטריאנוזומים. שימו לב כי מאגרים וריאגנטים המשמשים בהתפרצות תת-תאית עשויים להתאים לתאימות עם מאגרים וריאגנטים המשמשים בפרוטוקול זה. בעיקר, הזיהוי של חלבונים התאגד ל-IPs או לפיס על-ידי כרומטוגרפיה של אהדה כפי שמצוין כאן תלוי החלבון והזיקה המטלילייט של אינטראקציה, ולכן חלבונים אשר יש זיקה חלשה עבור IPs או הפיס לא ניתן לזהות בקלות.
ניתוח של האינטראקציה IP או PI עם חלבונים מתוך תא ליפוסט עלול גם לגרום לזיהוי של חלבונים שאינם לאגד ישירות אלה מטבוליטים, אבל אילו אינטראקציה התוצאות של האגודה חלבונים במתחם עם חלבונים אחרים לאגד IPs או הפיס. תכונה זו היא לדוגמה באיור 3A, שבו RAP1-HA מ T. brucei ליפוסט נראה לאגד pi (3, 4, 5) P3-חרוזים ו PI (4, 5)-חרוזים P2. עם זאת, כריכת בחני עם שלו-מתויג rRAP1 להראות כי חלבון זה נקשר pi (3, 4, 5) P3 ולא PI (4, 5) P23. זה מומחש באיור 3B, שבו תחרותי בחני להראות כי בחינם pi (3, 4, 5) P3 אבל לא חינם pi (4, 5) P2 מתחרה עבור rRAP1-האינטראקציה שלו עם pi (3, 4, 5) P3-חרוזים. RAP1 לכאורה אינטראקציה עם PI (4, 5) P2-חרוזים הוא בשל האגודה RAP1 בתוך קומפלקס עם חלבונים לאגד PI (4, 5) P2 (למשל, PIP5Pase)3. מכאן, כריכה מחייבת מפני lysates עשוי לזהות חלבונים הקושרים ישירות או בעקיפין ל-IPs או לפיס. בעיקר, אינטראקציות עקיפות הן ברורות מאינטראקציות לא ספציפיות מאחר שהראשון עשוי להיות בעל פונקציה ביולוגית (בהקשר של מתחם החלבון) המשפיע או מושפע על ידי כריכת מטבוליט. לדוגמה, Ins (1, 4, 5, 6) P4 נקשר לקומפלקס מרובה-משנה של שיתוף-הפעולה, ומפקח על ההרכבה המורכבת ופעילות13. מכאן, חיוני לאמת אינטראקציות IP/PI עם חלבונים. האימות של האינטראקציה עשוי לכלול התחרות בחני עם עודף של IPs או הפיס (כמו באיור 3ב)3,8, מוטציות של מחשבים חלבון פוטנציאליים56, או השימוש של חלבונים מטוהרים כדי ל קבוע אינטראקציות ישירות (איור 3א, ב)3.
שיטות אחרות לחקר חלבונים ואינטראקציות IP או PI כוללות את הכריכה של חלבונים כדי radiolabeled או הפיס, השימוש ב-IPs או בפיס לקרומים הידרופובי כבטריצות של לכידת חלבונים, או כריכת חלבונים ל-"פיס" המשולבת בתוך ליפוזומים 42 , 57 , 58. הדבר החשוב ביותר, אם האינטראקציה עם החלבון עם הפיס דורשת מבני ממברנה38, ניתן להשתמש בתוספות מבוססות-ליפומין כגישה משלימה. מגבלות גישות אלה כוללות תפוקה נמוכה, רגישות נמוכה, האוריינטציה הכימית הבלתי ידועה של IPs אוהאגודה ל58 מטריצות, או שימוש בחומרים רדיואקטיביים42. השיטה המתוארת כאן רגישה, ליפופי-חינם, לא רדיואקטיבית, ו-IP/PI חרוזים הם זמינים מסחרית, ולכן הם אינם דורשים סינתזה כימית אישית. יתר על כן, המיקום של ביוטין מקושר IPs או פיס הוא מוגדר היטב, והוא יכול גם להיות שונה46,58, אשר מאפשר ניתוח מדויק של חלבונים ואינטראקציה מטבלייט. השיטה המתוארת כאן יכולה להיות גם בשילוב עם גישות כמותית של ספקטרומטר מסה כגון: תוויות איזוטופ יציבות של חומצות אמינו בתרבית תאים (SILAC)47, שניתן להשתמש בה כדי לזהות אינטראקציות דינמיות בסלולר שונות טיפולים או תנאים. כרומטוגרפיה של אהדה מצמידים לאבן החשופה המערבית או לספקטרומטר המסה סייעה לזהות חלבונים רבים של IP או PI-מחייב מ -T. brucei, תאים מיונקים ושמרים3,8,46, 47, כולל חלבונים שאינם מאופיינים בתחומים מסוימים של איגוד IP או PI, והיא סייעה גם לזהות תחומים של איגוד הרומן, למשל, PI (3, 4, 5) P3 תחום מחייב47.
בסך הכל, הפרוטוקולים המתוארים כאן ניתן להשתמש כדי לסקור את החלבונים הפוטנציאליים אינטראקציה IP או PI מ -T. brucei, וללמוד את האינטראקציה המולקולרית של חלבונים עם אלה מטבוליטים. ניתן להתאים בקלות את הפרוטוקול כדי לזהות חלבונים של IP או PI-binding מטפילים חד-תאיים אחרים או מאורגניזמים אחרים כגון תאים מיונקים47 ושמרים46, וזה יעזור להבין עוד יותר את הפונקציה הביולוגית של IPs ו . בסדר.
. לסופר אין מה לגלות
עבודה זו נתמכה על ידי מדעי הטבע והמועצה לחקר ההנדסה של קנדה (NSERC, RGPIN-2019-04658); השקת NSERC גילוי תוספת עבור חוקרים קריירה מוקדמת (DGECR-2019-00081) ועל ידי אוניברסיטת מקגיל.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone | Sigma-Aldrich | 650501 | Ketone |
Acetonitrile | Sigma-Aldrich | 271004 | Solvent |
Ammonium bicarbonate | Sigma-Aldrich | A6141 | Inorganic salt |
Centrifuge Avanti J6-MI | Beckman Coulter | Avanti J6-MI | Centrifuge for large volumes (e.g., 1L) |
Centrifuge botles | Sigma-Aldrich | B1408 | Bottles for centrifugation of 1L of culture |
Control Beads | Echelon | P-B000-1ml | Affinity chromatography reagent - control |
D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | Sugar, Added in PBS to keep cells viable |
Dithiothreitol (DTT) | Bio-Rad | 1610610 | Reducing agent |
Dynabeads M-270 Streptavidin | ThermoFisher Scientific | 65305 | Streptavidin beads for binding to biotin ligands |
EDTA-free Protease Inhibitor Cocktail | Roche | 11836170001 | Protease inhibitors |
Electrophoresis running buffer | Bio-Rad | 1610732 | 25 mM Tris, 192 mM glycine, 0.1% SDS, pH 8.3 |
Falcon 15 mL Conical Centrifuge Tubes | Corning Life Sciences | 430052 | To centrifuge 10 mL cultures |
Formic acid | Sigma-Aldrich | 106526 | Acid |
Glycine | Sigma-Aldrich | G7126 | Amino acid |
HMI-9 cell culture medium | ThermoFisher Scientific | ME110145P1 | Cell culture medium for T. brucei bloodstream forms |
Imperial Protein Stain | ThermoFisher Scientific | 24615 | Coomassie staining for protein detection in SDS/PAGE |
Ins(1,4,5)P3 Beads | Echelon | Q-B0145-1ml | Affinity chromatography reagent |
Instant Nonfat Dry Milk | Thomas Scientific | C837M64 | Blocking reagent for Western blotting |
Iodoacetamide | Sigma-Aldrich | I6125 | Alkylating reagent for cysteine proteins or peptides |
Lab Rotator | Thomas Scientific | 1159Z92 | For binding assays |
LoBind Microcentrifuge Tubes | ThermoFisher Scientific | 13-698-793 | Low protein binding tubes for mass spectrometry |
Nonidet P-40 (Igepal CA-630) | Sigma-Aldrich | 21-3277 | Detergent |
PBS, pH 7.4 | ThermoFisher Scientific | 10010031 | Physiological buffer |
Peroxidase substrate for chemiluminescence | ThermoFisher Scientific | 32106 | Substrate for Western bloting detection of proteins |
PhosSTOP Phosphatase Inhibitor Cocktail Tablets | Roche | 4906845001 | Phosphatase inhibitors |
PI(3)P PIP Beads | Echelon | P-B003a-1ml | Affinity chromatography reagent |
PI(3,4)P2 PIP Beads | Echelon | P-B034a-1ml | Affinity chromatography reagent |
PI(3,4,5)P3 diC8 | Echelon | P-3908-1mg | Affinity chromatography reagent |
PI(3,4,5)P3 PIP Beads | Echelon | P-B345a-1ml | Affinity chromatography reagent |
PI(3,5)P2 PIP Beads | Echelon | P-B035a-1ml | Affinity chromatography reagent |
PI(4)P PIP Beads | Echelon | P-B004a-1ml | Affinity chromatography reagent |
PI(4,5)P2 diC8 | Echelon | P-4508-1mg | Affinity chromatography reagent |
PI(4,5)P2 PIP Beads | Echelon | P-B045a-1ml | Affinity chromatography reagent |
PI(5)P PIP Beads | Echelon | P-B005a-1ml | Affinity chromatography reagent |
Ponceau S solution | Sigma-Aldrich | P7170 | Protein staining (0.1% [w/v] in 5% acetic acid) |
Potassium hexacyanoferrate(III) | Sigma-Aldrich | 702587 | Potassium salt |
PtdIns PIP Beads | Echelon | P-B001-1ml | Affinity chromatography reagent |
PVDF Membrane | Bio-Rad | 1620177 | For Western blotting |
Refrigerated centrifuge | Eppendorf | 5910 R | Microcentrifuge for small volumes (e.g., 1.5 mL) |
Sodium dodecyl sulfate | Sigma-Aldrich | 862010 | Detergent |
Sodium thiosulfate | Sigma-Aldrich | 72049 | Chemical |
SpeedVac Vacuum Concentrators | ThermoFisher Scientific | SPD120-115 | Sample concentration (e.g., for mass spectrometry) |
T175 flasks for cell culture | ThermoFisher Scientific | 159910 | To grow 50 mL T. brucei culture |
Trypsin, Mass Spectrometry Grade | Promega | V5280 | Trypsin for protein digestion |
Urea | Sigma-Aldrich | U5128 | Denaturing reagent |
Vortex | Fisher Scientific | 02-215-418 | For mixing reactions |
Western blotting transfer buffer | Bio-Rad | 1610734 | 25 mM Tris, 192 mM glycine, pH 8.3 with 20% methanol |
Whatman 3 mm paper | Sigma-Aldrich | WHA3030861 | Paper for Wester transfer |
2-mercaptoethanol (14.2 M) | Bio-Rad | 1610710 | Reducing agent |
2x Laemmli Sample Buffer | Bio-Rad | 161-0737 | Protein loading buffer |
4–20% Mini-PROTEAN TGX Precast Protein Gels | Bio-Rad | 4561094 | Gel for protein electrophoresis |
4x Laemmli Sample Buffer | Bio-Rad | 161-0747 | Protein loading buffer |
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