我们介绍了一种利用哺乳动物双杂交检测法分析4-羟基他莫昔芬依赖性雌激素受体α配体结合域二聚化活性的方法。
我们介绍了一种利用哺乳动物双杂交检测法分析4-羟基他莫昔芬依赖性雌激素受体α配体结合域二聚化活性的方法。
雌激素受体α(ERα)是一种依赖雌激素配体的转录调控因子。ERα蛋白序列在不同物种间高度保守。人们普遍认为人和小鼠ERα的功能是相同的。我们利用哺乳动物双杂交(M2H)实验,展示了4-羟基他莫昔芬(4OHT)对小鼠与人ERα配体结合结构域(LBD)二聚化活性的不同影响。M2H实验可通过转染两种蛋白表达质粒(GAL4 DNA结合结构域[DBD]融合LBD和VP16转录激活结构域[VP16AD]融合LBD)以及一个含有GAL4应答元件(GAL4RE)的荧光素酶报告质粒,来检测哺乳动物细胞中LBD同源二聚化活性的效率。当GAL4DBD融合LBD与VP16AD融合LBD在细胞内形成二聚体时,该蛋白复合物会结合到GAL4RE上,并通过VP16AD依赖的转录活性启动荧光素酶基因的表达。在转染了小鼠ERα LBD融合蛋白表达质粒的HepG2细胞中,4OHT介导的荧光素酶激活水平高于转染人ERα LBD融合蛋白表达质粒的细胞。该结果表明,4OHT依赖的小鼠ERα LBD同源二聚化活性强于人ERα LBD。通常情况下,M2H实验并不适合用于评估核受体LBD的二聚化活性,因为激动性配体会增强LBD的基础活性,从而干扰对二聚化活性的检测。我们发现4OHT不会增强ERα LBD的基础活性,这是能够利用M2H实验成功检测4OHT依赖性LBD二聚化活性的关键因素。基于ERα LBD的M2H实验可应用于研究选择性雌激素受体调节剂(例如,4OHT)在多种哺乳动物细胞类型中的部分激动活性。
雌激素受体α(ERα)是一种依赖雌激素配体的转录调控因子。ERα的氨基酸序列在不同物种间高度保守。由于人和小鼠ERα具有较高的同源性,通常认为这两种受体功能相同,而雌激素类物质(例如,他莫昔芬)在这两个物种中的活性差异主要源于物种间化学代谢的不同,而非ERα结构的差异。ERα具有高度保守的结构域,这些结构域在核受体(NR)超家族中普遍存在,被命名为A至F结构域。其中E结构域即配体结合结构域(LBD),包含配体结合口袋以及称为激活功能2(AF-2)的转录激活区域。F结构域紧邻E结构域,是核受体家族中变异程度最高的区域。即使在人和小鼠ERα之间,F结构域的同源性也显著低于其他结构域1。配体结合后的ERα LBD可促进ERα蛋白形成同源二聚体,直接结合特定的雌激素反应性DNA元件,从而调控配体依赖性的基因转录(ERα的经典作用机制)。晶体结构研究表明,当LBD二聚体分别结合雌二醇(E2)或4-羟基他莫昔芬(4OHT)时,螺旋12(AF-2核心结构域)的空间位置存在差异2,3。ERα的F结构域(45个氨基酸)直接连接螺旋12,但目前尚无关于这一从螺旋12延伸出的45个氨基酸(F结构域)对ERα LBD二聚化影响的研究报道。本研究利用哺乳动物双杂交(M2H)实验,揭示了F结构域在物种特异性的4OHT依赖性ERα LBD同源二聚化过程中的作用。
M2H检测是一种用于在哺乳动物细胞中证明蛋白质-蛋白质相互作用的方法,需引入三种不同的质粒DNA:两个蛋白表达质粒,分别表达GAL4 DNA结合域(DBD)融合的ERα LBD和VP16激活域(AD)融合的ERα LBD,以及一个带有GAL4反应元件(GAL4RE)的荧光素酶表达报告质粒。当GAL4DBD融合的ERα LBD与VP16AD融合的ERα LBD在细胞内发生相互作用(形成二聚体)时,该蛋白复合物会结合到GAL4RE上,并通过VP16AD依赖的转激活功能启动荧光素酶基因的表达。LBD同源二聚化的水平可通过荧光素酶活性进行评估。
酵母双杂交(Y2H)实验是一种基于相同原理的替代方法,以酵母作为宿主环境。先前使用Y2H系统的研究报道显示,F结构域截短的人类ERα LBD会增强E2依赖的共激活因子招募,由此得出结论:F结构域可抑制E2介导的转录4该结果与其他研究报道不一致,后者表明在哺乳动物细胞中,F区截短的人源ERα转录活性减弱。5,6最近,我们的研究利用M2H系统证明,在哺乳动物细胞中,人ERα LBD的E2依赖性共激活因子募集活性因F结构域截短而降低,并且与转录活性一致1这些观察结果表明,蛋白质-蛋白质相互作用的生理功能在不同细胞类型及特定环境下存在差异。M2H检测可在与测定转录活性相同的细胞环境中展示蛋白质-蛋白质相互作用活性,这使得M2H检测相较于Y2H或其他方法具有优势 体外 蛋白质-蛋白质相互作用分析
关于选择性雌激素受体调节剂(SERMs)部分激动活性的分子机制仍存在一些问题例如,4OHT)来调控ERα介导的转录。基于ERα配体结合域(LBD)的M2H检测方法可用于研究选择性雌激素受体调节剂(SERMs)在多种哺乳动物细胞类型中部分激动活性的作用机制。
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1. 哺乳动物双杂交实验质粒的制备
2. 哺乳动物双杂交实验
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图3 展示了组合(i)和组合(ii)质粒转染细胞中可能的反应示意图。实验结果如图4所示。组合(i)(pG5-Luc + pBIND-mERαEF + pACT)在10 nM E2处理下显示出激活作用(图4A),因为ERα LBD包含配体依赖性转录激活功能域AF-2。激动剂(例如,E2)结合ERα LBD后会招募转录共激活因子至AF-2结构域,该事件可导致转录激活,而无需与VP16AD融合的LBD相互作用,从而因非特异性背景信号的存在而难以评估LBD的同源二聚化活性(图3C)。组合(ii)(pG5-Luc + pBIND-mERαEF + pACT-mERαEF)在1 nM和10 nM E2处理下均检测到活性(
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本文中,我们描述了哺乳动物双杂交(M2H)实验的方案,以检测ERα LBD同源二聚化活性为例,重点介绍该实验的检测条件。通常情况下,M2H实验并不常用于评估配体依赖性的ERα LBD二聚化活性,原因是ERα LBD本身具有转录激活功能,该功能在某些情况下会干扰M2H实验的结果。然而,正如本文所示,M2H实验可用于分析那些不激活LBD的AF-2转录激活功能的特定物质的LBD二聚化活性。例如,4OHT,SERMs)。为了降低LBD的本底活性(背景活性),我们从生产批次中筛选出雌二醇(E2)含量最低的活性炭剥离胎牛血清(FBS),并使用经热灭活处理的活性炭剥离FBS。这些因素对于利用野生型ERα LBD成功开展M2H实验以及检测微弱的相互作用活性至关重要。此外,我们利用mERα-I362D突变体检测了激动剂(E2和DES)诱导的ERα LBD二聚化活性,该突变体可破坏AF-2结构域介导的激动剂依赖性共激活因子募集功能。这些结果表明,M2H实验在评估配体依赖性ERα LBD二聚化活性方面具有更高的应用价值。
在核受体(NR)研究领域,M2H实验已被用于评估核受体配体结合结...
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作者感谢美国国家环境卫生科学研究所(NIEHS)的Sueyoshi博士和Wang博士对稿件的审阅,以及Tanner Jefferson完成视频中的操作步骤。 本研究由NIEHS所内研究部资助,获美国国立卫生研究院资助项目1ZIAES070065(授予K.S.K.)支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| pG5-Luc | Promega | E249A | CheckMate 哺乳动物双杂交系统组分 |
| pBIND | Promega | E245A | CheckMate 哺乳动物双杂交系统组分 |
| pACT | Promega | E246A | CheckMate 哺乳动物双杂交系统组分 |
| One Shot TOP10 化学感受态 E. coli | Invitrogen | C404010 | |
| 离心机转子 | SORVALL | 75006445 | |
| 摆动桶 | SORVALL | 75006441 | |
| 细胞重悬液(CRA) | Promega | A7112 | |
| 细胞裂解液(CLA) | Promega | A7122 | |
| 中和液(NSA) | Promega | A7131 | |
| 柱洗涤液(CWB) | Promega | A8102 | |
| Wizard Midipreps DNA 纯化树脂 | Promega | A7701 | |
| Wizard Midicolumns | Promega | A7651 | |
| MEM,无谷氨酰胺,无酚红 | Gibco | 51200038 | |
| L-谷氨酰胺(200 mM) | Gibco | A2916801 | |
| 0.5% 胰蛋白酶-EDTA(10倍浓缩液) | Gibco | 15400054 | |
| 青霉素-链霉素(100倍浓缩液) | Sigma-Aldrich | P0781 | |
| BenchMark 胎牛血清(FBS) | Gemini-Bio | 100-106 | 热灭活 |
| 炭吸附-葡聚糖处理胎牛血清 | Gemini-Bio | 100-119 | 热灭活 |
| DMEM,高糖,无谷氨酰胺,无酚红 | Gibco | 31053028 | 用于转染 |
| Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668027 | |
| 5倍被动裂解缓冲液 | Promega | E1941 | |
| 双荧光素酶报告基因检测系统 | Promega | E1980 | |
| SpectraMax L 微孔板读板仪 | Molecular Devices | ||
| SoftMax Pro 软件 | Molecular Devices |
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