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Genetische Bildschirme und in jüngster Zeit haben genomische Ansätze das Studium der biologischen Funktionen revolutioniert. Wichtige zelluläre Informationen sind jedoch in Proteinen und ihrem Ensemble von interagierenden Partnern codiert. Während traditionelle genetische Modifikatorbildschirme ratenbegrenzende Wegkomponenten identifizieren und indirekte Wechselwirkungen wiederherstellen können, liegt die Stärke der proteomischen Ansätze in ihrer Fähigkeit, vollständige unmittelbare Interaktionsnetze von interessanten Proteinen zu identifizieren. Proteomik ist also eine wertvolle orthogonale Methode, um biologische Systeme zu studieren und ergänzt Genomik, Transkriptomik und traditionelle genetische Bildschirme. Affinitätsreinigungs-Massenspektrometrie (AP-MS) hat sich als ein leistungsfähiger Ansatz zur Untersuchung von Protein-Protein-Wechselwirkungen (PPIs) in ihrer nativen Umgebung in Zellen und Geweben 1 , 2 erwiesen. Diese Methode ermöglicht die Identifizierung von direkten oder indirekten Wechselwirkungen bei einer spezifischen EntwicklungAl-Stadien oder Gewebe-Kontexte, und wurde erfolgreich verwendet, um mehrere neuartige PPIs in einer Vielzahl von Entwicklungswegen zu identifizieren (siehe Referenz 1 ). Trotz des unbestrittenen Erfolgs von PPI-Studien wurden die meisten von ihnen in kultivierten Zellen durchgeführt, in denen die interessierenden "Köder" -Proteine überexprimiert wurden. Es gibt zwei Probleme mit dem Studium von PPIs in der Zellkultur: Erstens kann eine spezifische Zelllinie keine vollständige Komplementierung von Wechselwirkungen aufgrund des Mangels an Expression bestimmter Proteine liefern. Zweitens könnte eine hohe Überexpression, die gewöhnlich bei solchen Analysen verwendet wird, zu Artefakten führen, wie z. B. Proteinfehlfalten oder Identifizierung von falsch positiven Wechselwirkungen.
Beide Einschränkungen können durch die Analyse von PPIs in vivo überwunden werden . Ein limitierender Schritt bei solchen Experimenten ist die Verfügbarkeit des Ausgangsmaterials zur Reinigung von Proteinkomplexen. Drosophila melanogaster ist seit langem als Modell für funktionelle Analyten verwendet wordenSis, und vor kurzem wurde auch gezeigt, dass es ein ausgezeichnetes System für das Studium von PPIs in vivo ist . Die Drosophila- Embryogenese stellt einen besonders attraktiven Gewebetyp dar, um PPIs zu untersuchen, da Embryonen leicht in großen Mengen gesammelt werden können und auch weil die meisten Gene (> 88%) im Verlauf der Embryogenese exprimiert werden, so dass eine reiche in vivo- Umgebung für die Erkennung von relevanten Informationen bereitgestellt wird PPIs 3
Traditionell verwendeten biochemische Studien an Fliegen sehr große Embryosammlungen (100-150 g), wie sie für die Reinigung von funktionellen Transkriptionslysaten 4 , 5 notwendig sind . Bisherige AP-MS-Studien in Drosophila benötigten auch große Mengen an Embryonen (5-10 g), da sie sich auf einen zweistufigen Reinigungsansatz wie Tandem-Affinitätsreinigung (TAP) mit dem damit verbundenen Materialverlust bei jedem Schritt 6 stützten. Großes amounTs des Ausgangsmaterials erforderten die Einrichtung von Embryosammlungen in großen Populationskäfigen, die sowohl teuer sein können (wenn sie kommerziell gekauft werden) und zeitaufwändig, um 7 , 8 , 9 zu erhalten und zu reinigen.
Jüngste Fortschritte bei der Entwicklung von Einstufen-Affinitätsreinigungsansätzen sowie die zunehmende Empfindlichkeit von Massenspektrometern haben die notwendige Menge an Ausgangsmaterial um eine Größenordnung reduziert. Unter Verwendung von Markierungen wie dem Streptavidin-bindenden Peptid (SBP) oder dem grün fluoreszierenden Protein (GFP) und ausgehend von weniger als 1 g Embryos ist es möglich, die Mengen des Köderproteins und die interagierenden Komponenten zu isolieren, die für die Identifizierung durch ausreichend sind Massenspektrometrie 10 , 11 .
Das Ziel des hier vorgestellten Protokolls ist es, den Forschern Overco zu helfenMir eine wahrgenommene Barriere zur biochemischen Analyse von PPIs in vivo . Zu diesem Zweck stellen wir ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Verfügung, um Drosophila- Embryos im mittleren Maßstab (0,5-1 g) zu sammeln, gefolgt von einer einstufigen Herstellung von ganzzelligen Proteinextrakten, die für die anschließende Analyse durch AP-MS oder andere Ansätze geeignet sind . Unsere Methode beruht auf der Verwendung von maßgeschneiderten 1-L- oder 5-L-Populationskäfigen, die von jedem Labor leicht hergestellt werden können. Weiterhin wurden die hier vorgestellten Extraktionsbedingungen in mehreren Studien sowohl in kultivierten Zellen als auch in vivo 10 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 validiert.