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Methodenartikel

Identifizierung von Inositolphosphat oder Phosphoinositid-Wechselwirkungsproteinen durch Affinitätschromatographie gekoppelt an Western Blot oder Massenspektrometrie

8.1K Aufrufe

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DOI:

10.3791/59865

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26. Juli 2019

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll konzentriert sich auf die Identifizierung von Proteinen, die an Inositolphosphate oder Phosphoinositide binden. Es verwendet Affinitätschromatographie mit biotinylierten Inositolphosphaten oder Phosphoinositiden, die über Streptavidin zu Agarose oder magnetischen Perlen immobilisiert werden. Inositolphosphat oder Phosphoinositid-bindende Proteine werden durch western blotting oder Massenspektrometrie identifiziert.

Zusammenfassung

Inositolphosphate und Phosphoinositide regulieren mehrere zelluläre Prozesse in Eukaryoten, einschließlich Genexpression, Vesikelhandel, Signaltransduktion, Stoffwechsel und Entwicklung. Diese Metaboliten führen diese regulatorische Aktivität durch Bindung an Proteine durch und verändern dadurch die Proteinkonformation, die katalytische Aktivität und/oder die Wechselwirkungen. Die hier beschriebene Methode verwendet Affinitätschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie oder Western Blotting, um Proteine zu identifizieren, die mit Inositolphosphaten oder Phosphoinositiden interagieren. Inositolphosphate oder Phosphoinositide werden chemisch mit Biotin markiert, das dann über Streptavidin konjugiert zu Agarose oder magnetischen Perlen gefangen wird. Proteine werden durch ihre Affinität zur Bindung an den Metaboliten isoliert, dann eluiert und durch Massenspektrometrie oder Western Blotting identifiziert. Die Methode verfügt über einen einfachen Workflow, der empfindlich, nicht radioaktiv, liposomenfrei und anpassbar ist und die Analyse der Protein- und Metaboliteninteraktion präzise unterstützt. Dieser Ansatz kann in etikettenfreien oder in aminosäuremarkierten quantitativen Massenspektrometriemethoden verwendet werden, um Protein-Metabolit-Wechselwirkungen in komplexen biologischen Proben oder mit gereinigten Proteinen zu identifizieren. Dieses Protokoll ist für die Analyse von Proteinen aus Trypanosoma bruceioptimiert, kann aber an verwandte protozoische Parasiten, Hefe- oder Säugetierzellen angepasst werden.

Einleitung

Inositolphosphate (IPs) und Phosphoinositide (PIs) spielen eine zentrale Rolle in der Eukaryotenbiologie durch die Regulierung zellulärer Prozesse wie die Kontrolle der Genexpression1,2,3, Vesikelhandel 4, Signaltransduktion5,6, Stoffwechsel7,8,9, und Entwicklung8,10. Die regulatorische Funktion dieser Metaboliten ergibt sich aus ihrer Fähigkei....

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Protokoll

1. Analyse von IP- oder PI-bindenden Proteinen durch Affinitätschromatographie und Western Blotting

  1. Zellwachstum, Lyse und Affinitätschromatographie
    1. Wachsen Sie T. brucei-Zellen bis zur Mid-Log-Phase und überwachen Sie die Zelllebensfähigkeit und -dichte. Insgesamt reichen 5,0 x 107 Zellen für einen Bindungstest aus.
      1. Bei Blutkreislaufformen wachsen Zellen in HMI-9-Medien, ergänzt mit 10% fetalem Rinderserum (FBS) bei 37 °C und 5%CO2. Halten Sie die Zelldichte zwischen 8,0 x 105 bis 1,6 x 106 Zellen/ml.
        HINWEIS: Eine Dichte von mehr als 1,8 x 106 Zellen/ml kan....

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Ergebnisse

Analyse der RAP1- und PI(3,4,5)P3-Wechselwirkung durch Affinitätschromatographie und Western Blotting
Dieses Beispiel veranschaulicht die Anwendung dieser Methode zur Analyse der Bindung von PIs durch RAP1 aus T. brucei lysate oder durch rekombinantes T. brucei RAP1-Protein. Lysate von T. brucei Blutbahnformen, die Hemagglutinin (HA)-getaggt RAP1 ausdrücken, wurden in Bindungstests verwendet. RAP1 ist ein Protein, das an der transkriptionellen Kontrolle der Varianten-Oberflä.......

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Diskussion

Die Identifizierung von Proteinen, die an IPs oder PIs binden, ist entscheidend, um die zelluläre Funktion dieser Metaboliten zu verstehen. Die Affinitätschromatographie, gekoppelt mit der Westlichen Fleck- oder Massenspektrometrie, bietet die Möglichkeit, IP- oder PI-interagierende Proteine zu identifizieren und so Einblicke in ihre regulatorische Funktion zu gewinnen. IPs oder PIs, die chemisch getaggt sind [z.B., Ins(1,4,5)P3, die chemisch mit Biotin verbunden sind] und über Streptavidin mit Agaroseperlen verbunden od.......

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Offenlegungen

Der Autor hat nichts zu verraten.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde vom Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC, RGPIN-2019-04658) unterstützt. NSERC Discovery Launch Supplement for Early Career Researchers (DGECR-2019-00081) und von der McGill University.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
AcetonSigma-Aldrich650501Keton
AcetonitrilSigma-Aldrich271004Lösungsmittel 
AmmoniumbicarbonatSigma-AldrichA6141anorganisches Salz
Avanti J6-MIBeckman CoulterAvanti J6-MIZentrifuge für große Volumina (z. B. 1 l)
ZentrifugenflaschenSigma-AldrichB1408Flaschen für die Zentrifugation von 1 l Kultur
KontrollperlenEchelonP-B000-1mlAffinitätschromatographie-Reagenz - Kontrolle
D-(+)-GlucoseSigma-AldrichG8270Zucker, zugesetzt in PBS, um die Zellen lebensfähig zu halten
Dithiothreitol (DTT) Bio-Rad1610610Reduktionsmittel
Dynabeads M-270 StreptavidinThermoFisher Scientific65305Streptavidin-Kügelchen zur Bindung an Biotin-Liganden
EDTA-freier Proteasehemmer CocktailRoche11836170001Proteasehemmer
Elektrophorese-LaufpufferBio-Rad161073225 mM Tris, 192 mM Glycin, 0,1 % SDS, pH 8,3
Falcon 15 mL Konische ZentrifugenröhrchenCorning Life Sciences430052Zum Zentrifugieren von 10 mL Kulturen
AmeisensäureSigma-Aldrich106526Säure
GlycinSigma-AldrichG7126Aminosäure
HMI-9 ZellkulturmediumThermoFisher ScientificME110145P1Zellkulturmedium für T. brucei Blutbahnformen
Imperial Protein StainThermoFisher Scientific24615Coomassie-Färbung für den Proteinnachweis in SDS/PAGE
Ins(1,4,5)P3 BeadsEchelonQ-B0145-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie 
Sofort  Fettfrei  Trocken   MilkThomas ScientificC837M64Blockierungsreagenz für Western Blotting
IodacetamidSigma-AldrichI6125Alkylierungsreagenz für Cysteinproteine oder Peptide
Lab  RotatorThomas Scientific1159Z92Für Bindungsassays
LoBind MikrozentrifugenröhrchenThermoFisher Scientific13-698-793Röhrchen mit geringer Proteinbindung für die Massenspektrometrie
Nonidet  P-40 (Igepal CA-630)Sigma-Aldrich21-3277Detergens
PBS, pH 7,4ThermoFisher Scientific10010031Physiologischer Puffer
Peroxidase-Substrat für ChemilumineszenzThermoFisher Scientific32106Substrat für den Western Bloting Nachweis von Proteinen
PhosSTOP Phosphatase-Inhibitor Cocktail TablettenRoche4906845001Phosphatase Inhibitoren
PI(3)P PIP BeadsEchelonP-B003a-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie 
PI(3,4)P2 PIP BeadsEchelonP-B034a-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie 
PI(3,4,5)P3 diC8EchelonP-3908-1mgReagenz für die Affinitätschromatographie
PI(3,4,5)P3 PIP BeadsEchelonP-B345a-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie 
PI(3,5)P2 PIP BeadsEchelonP-B035a-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie 
PI(4)P PIP BeadsEchelonP-B004a-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie
PI(4,5)P2 diC8EchelonP-4508-1mgReagenz für die Affinitätschromatographie
PI(4,5)P2 PIP BeadsEchelonP-B045a-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie
PI(5)P PIP BeadsEchelonP-B005a-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie
Ponceau S LösungSigma-AldrichP7170Proteinfärbung (0,1 % [w/v] in 5 % Essigsäure)
Kaliumhexacyanoferrat(III)Sigma-Aldrich702587Kaliumsalz 
PtdIns PIP BeadsEchelonP-B001-1mlReagenz für die Affinitätschromatographie 
PVDF-MembranBio-Rad1620177für Western Blotting 
KühlzentrifugeEppendorf5910 RMikrozentrifuge für kleine Volumina (z.B. 1,5 mL)
NatriumdodecylsulfatSigma-Aldrich862010Reinigungsmittel
NatriumthiosulfatSigma-Aldrich72049Chemisch 
SpeedVac VakuumkonzentratorenThermoFisher ScientificSPD120-115Probenkonzentration (z.B. für die Massenspektrometrie)
T175 Kolben für Zellkultur ThermoFisher Scientific159910Zur Züchtung von 50 mL T. brucei Kultur
Trypsin, Massenspektrometrie GradePromegaV5280Trypsin für den Proteinaufschluss
HarnstoffSigma-AldrichU5128Denaturierungsreagenz
VortexFisher Scientific02-215-418Für Mischreaktionen
Western Blot TransferpufferBio-Rad161073425 mM Tris, 192 mM Glycin, pH 8,3 mit 20 % Methanol
3 mm PapierSigma-AldrichWHA3030861Papier für Wester Transfer
2-Mercaptoethanol (14,2 M)Bio-Rad1610710Reduktionsmittel
2x Laemmli ProbenpufferBio-Rad161-0737Protein-Ladepuffer
4– 20% Mini-PROTEAN  TGX Precast Protein GelsBio-Rad4561094Gel für die Proteinelektrophorese
4x Laemmli ProbenpufferBio-Rad161-0747Protein-Ladepuffer
Zentrifuge für

Referenzen

  1. Cestari, I., Stuart, K. Inositol phosphate pathway controls transcription of telomeric expression sites in trypanosomes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (21), 2803-2812 (2015).
  2. Odom, A. R., Stahlberg, A., Wente, S. R., York, J. D.

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Nachdrucke und Genehmigungen

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