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DOI: 10.3791/69197-v
Anna Rodina*1, Hediye Erdjument-Bromage*2, Mara Monetti3, Zhuoning Li3, Souparna Chakrabarty1, Shujuan Wang1, Chander S. Digwal1, Laura Tuffery3, Palak Panchal1, Sahil Sharma1, Tanaya Roychowdhury1, Thomas A. Neubert2,4, Gabriela Chiosis1,5
1Chemical Biology Program,Memorial Sloan Kettering Cancer Center, 2Department of Neuroscience and Physiology,NYU Grossman School of Medicine, 3Proteomics Core,Memorial Sloan Kettering Cancer Center, 4NYU Neuroscience Institute,NYU Grossman School of Medicine, 5Department of Medicine, Division of Solid Tumors,Memorial Sloan Kettering Cancer Center
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
This study presents a protocol that captures and identifies disease-specific protein-protein interactions from native cells and tissues using chemical probes and mass spectrometry. Through a dedicated web-based platform, the interaction datasets are analyzed to highlight dynamic network dysfunctions and pathway alterations linked to diseases.
在这里,我们提出了一种方案,可以使用化学探针和质谱法捕获和鉴定来自天然细胞和组织的疾病特异性蛋白质-蛋白质相互作用。通过专用的基于网络的平台分析生成的相互作用数据集,以揭示与疾病相关的动态网络功能障碍和通路改变。
我们的研究直接绘制了来自原生细胞和组织的功能失调蛋白-蛋白质相互作用图谱,揭示了疾病如何重塑细胞网络。与大多数原子间方法不同,dfPPI对患者群体不需要基因工程和技能要求,每个样本只需一次多重采集。首先,准备一个蛋白质提取缓冲液,含20毫莫尔三氯、20毫莫拉氯化钾、5毫莫拉氯化镁和0.01%Nb-40。
使用前立即添加蛋白酶和磷酸酶抑制剂,并将缓冲液冰藏保存。将冷冻组织样本放入装有杵的微小组织均质管中。加入500-700微升天然裂解缓冲液,根据组织紧缩度和均匀化难易度调整体积。
然后,通过轻柔地上下移动杵和摩擦磨料壁,使样品在冰上均匀均匀。将裂解液置于旋转装置上,在4摄氏度下孵育30分钟。培养过程中通过轮换轻柔混合样本。
使用台式离心机,在4摄氏度下以13,000克离心10分钟,去除细胞残渣。仔细收集上清液,并将其转移到透明的1.5毫升微离心管中。按照制造商说明,使用BCA检测套件确定上清液中的总蛋白浓度。
接着,直接取一叠聚氨酯珠子,取自异丙醇原料。让珠子沉降以去除储存溶剂。小心抽取异丙醇,然后加入天然裂解缓冲液,并通过轻柔移液或倒置完全重新浮起珠子。
为了洗涤和平衡珠子,先对管子进行漩涡,然后离心。之后用带吸管头的真空管抽吸上清液,注意不要扰动沉淀。在洗涤过的珠子中均匀添加结合缓冲剂,以形成均匀的工作珠浆。
将40微升聚氨酯珠浆液放入1.5毫升微离心管中,使用切割的移液器尖端以实现平滑分配。然后,用天然裂解缓冲液清洗三次,每管加入1毫升缓冲液。用漩涡将管子重新悬浮,然后在10,000克下离心1分钟,最后通过抽吸排出上清液。
洗完后,将管子中剩余的大部分液体去除,确保珠丸不受扰动。将归一化后的蛋白质提取物加入装有40微升控制珠浆的单个1.5毫升微离心管中。通过添加适当量的天然裂解缓冲液,将最终体积调整为250微升。
在4摄氏度下孵育样品30分钟,并使用端至端旋转旋转器,转速为每分钟10-15转。以10,000克、4摄氏度离心1分钟,沉淀控制珠及聚集或不溶性蛋白。使用1毫升移液管小心收集控制珠上的上清液,并将其转移到装有40微升洗涤聚氨酯颗粒的新鲜1.5毫升管中。
在4摄氏度下孵育样品3小时,并用端上旋转器旋转。仔细离心管后,抽取上清液并清洗四次,如前所述。清除管内残留的PBS。
将洗净的珠子重新悬浮在80微升的2摩尔尿素中,这些尿素通过移液或短暂漩涡处理,新鲜制备于50毫莫拉碳酸铵中,pH值为8.5。然后加入二硫代糖醇,达到最终1毫莫尔浓度。盖好管子后,在加热轨道摇动器上以每分钟1,100转的速度潜伏30分钟。
加入碘乙酰胺,最终浓度为3.67毫莫尔。将管子在室温下黑暗孵育45分钟,摇晃速度为每分钟1,100转。现在,加入额外的二硫代特里醇以淬灭未反应的碘乙酰胺,确保最终浓度为3.67毫莫拉,并用移液法轻柔混合。
向样品中加入750纳克,每毫升0.5毫克的质谱级Lys-C蛋白酶。将混合物在37摄氏度下孵育1小时,摇晃速度为每分钟1,150转。接着,向样品中加入750纳克新鲜制备的0.5毫克/毫升测序级tripsin。
在37摄氏度下孵育混合物,摇晃速度为每分钟1,150转。第二天,在室温下以1,000-5,000克离心1-5分钟。小心地将上清液转移到新的1.5毫升微离心管中,使用移液管,然后丢弃小珠。
通过滴入50%三氟乙酸,将消化物的pH值调整到3以下。用指示条检查pH值。PU珠强烈捕获了上环体高裂解物的HSP90、HSC70和高温蛋白,而上鞘低裂解物的信号极少,证实了探针的生物学特异性。
PU珠的货物剖面显示PU珠通道中存在丰富且高分子量的信号,对照珠通道中背景极少,证实探针活动成功。Coomassie染色的SDS-PAGE胶片在四个凝胶内处理样品中显示出均匀的条带分布,证实了质谱前从天然裂解液中成功富集蛋白质复合物。技术可重复性通过主成分分析得到确认,重复样品紧密聚集,而不同样品则干净分离。
前体离子强度分布显示大多数特征变异系数低于20%,中位数在9.7%至11.9%之间,确认肽检测和恢复的一致性。对对数转化蛋白丰度的层级聚类显示了强烈的样本分离和样本间变异的保留,蛋白质强度从低丰度到高富集蛋白不等。通路富集分析展示了跨多个本体的广泛注释覆盖,包括基因本体分类和策划数据库,如Reactome、KEGG和WikiPathways。
dfPPI使我们发现了其他方法无法触及的机制和治疗见解。dfPPI将组学提升到真实世界疾病队列和本土疾病的水平,从而实现精确的机制和治疗假说。我们现在正在扩展dfPPI来绘制神经退行性疾病(如阿尔茨海默病和帕金森病)的网络层面变化。
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