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Um die Effizienz unseres Immunblotting-Protokolls zu demonstrieren, analysierten wir affinitätsmarkierte und endogene translationale Kontrollproteine in drei Arten von X. laevis-Proben: Eizellen im Stadium VI, Embryonen im Stadium 7 (Blastula) und Embryonen im Stadium 10,5 (Gastrula). Diese Stadien wurden ausgewählt, weil sie den Übergang der mittleren Blastula (Stadium 8.5) überspannen, der den Beginn einer robusten zygotischen Transkription markiert13,14. Da die Entwicklung vor dem Übergang in der Mitte der Blastula ohne Transkription erfolgt, verlassen sich präzygotische (d. h. mütterlich kontrollierte) Embryonen stark auf translationale Kontrollmechanismen, um Zellschicksalsproteine mit der richtigen zeitlichen und räumlichen Auflösung zu exprimieren15. Daher ist der Übergang in der Mitte der Blastula ein wichtiger Kontext, um RNA-Protein-Wechselwirkungen zu untersuchen.
Um die Proteinexpression mittels Immunblotting zu analysieren, wurden X. laevis Eizellen und Embryonen mit 500 pg mRNA injiziert, die für die C-terminale Hälfte von X. laevis Bicaudal-C (Bicc1) kodiert, die mit 3x Hämagglutinin (HA)-Affinitätsmarkierungen fusioniert ist. Wir haben uns für die Analyse von Bicc1 entschieden, da es für die Xenopus-Biologie und Protein-RNA-Interaktionen relevant ist. Bicc1 ist ein mRNA-bindendes Protein und ein translationaler Repressor, der Entscheidungen über das Zellschicksal im frühen Embryo steuert 16,17,18. Später in der Entwicklung beeinflusst es die Links-Rechts-Musterung 19,20,21 und die Funktion der Organe, einschließlich der Nieren 22,23,24,25. Bicc1 enthält eine Region, die die translationale Repression5 und hnRNP K Homology (KH)-Domänen steuert, die die Bindung an spezifische mRNAsvermitteln 5,26,27,28.
Es wurden Extrakte aus fünf HA-Bicc1-injizierten Eizellen oder Embryonen hergestellt, zusammen mit entsprechenden nicht injizierten Proben als Negativkontrollen. Ein Zehntel jedes Extrakts wurde auf einem Bis-Tris-Gel mit einem Gradienten von 4-12 % elektrophoresiert und nass auf eine Nitrozellulosemembran übertragen. Die Ponceau-Färbung der Membran zum Nachweis des Gesamtproteins bestätigte den erfolgreichen Transfer (Abbildung 3A). Im Rahmen unserer Studien haben wir bei Kaninchen einen Antikörper erzeugt, der die C-terminale Hälfte des humanen Bicc1-Proteins erkennt. Dieser Antikörper wurde zum Nachweis des endogenen und exogenen Xl-Bicc1-Proteins verwendet (Abbildung 3B). Frühere Arbeiten zeigten, dass das Bicc1-Protein in den Oozyten von X. laevis nicht vorhanden ist, aber in Prä-MBT-Embryonen exprimiert wird, bevor das zygotische Genom aktiv ist16. Dies deutet darauf hin, dass sich Bicc1-mRNA zwar während der Oogenese ansammelt, aber translational unterdrückt wird. In Übereinstimmung mit dieser früheren Arbeit wurde endogenes Bicc1 in Eizellen nicht nachgewiesen. Im Gegensatz dazu erkannte der Antikörper endogenes Bicc1 (~MW 107 kDa) sowohl in Embryonen im Stadium 7 als auch in 10,5 Embryonen. Zusammengenommen bestätigen diese Ergebnisse, dass der Antikörper das endogene Bicc1-Protein erkennt (Abbildung 3B, oberes Bild, rote Pfeilspitze). Der Bicc1-Antikörper erkannte ein kleineres Protein von etwa 70 kDa in Extrakten, die aus mRNA-injizierten Proben hergestellt wurden (Abbildung 3B, oberes Bild, schwarze Pfeilspitze, vergleichen Sie die Spuren 2, 4 und 6 mit den Spuren 1, 3 und 5). Um die Spezifität des Bicc1-Antikörpers zu kontrollieren, wurde die Membran abgestreift und erneut mit einem Antikörper gegen den HA-Affinitätstag untersucht. Der HA-Antikörper identifizierte das 70-kDa-Protein in den injizierten Proben, erkannte jedoch nicht das endogene Bicc1 (Abbildung 3B, zweites Feld, schwarze Pfeilspitze). Der Nachweis des HA-Bicc1 C-Terms variiert in der Intensität zwischen den Stadien aufgrund von Unterschieden in der Proteinexpression aus injizierter mRNA in den verschiedenen Zelltypen.
Als nächstes erweiterten wir die Ergebnisse, indem wir die Expression endogener translationaler regulatorischer Proteine testeten, die mit Bicc1 interagieren. Zunächst analysierten wir die Expression von Ccr4-Not Transcription Complex Subunit 1 (Cnot1), einem großen Gerüstprotein und Teil des Ccr4-Not Deadenylase (CNOT) Komplexes. Der Multi-Subunit-CONT-Komplex ist eine der wichtigsten eukaryotischen Deadenylasen und ist vor allem dafür bekannt, den Poly(A)-Schwanz am Ende von Boten-mRNAs als Auftakt zu deren Abbau zu kürzen. Dieser Komplex hat jedoch vielfältige Rollen in der Translationskontrolle, die über die Deadenylierung hinausgehen29. Wir waren an der Untersuchung der Cnot1-Expression interessiert, da der CNOT-Komplex für die mRNA-Regulation wichtig ist und frühere Beobachtungen gezeigt haben, dass Cnot1 mit Bicc1 interagiert20,30. Um die Cnot1-Expression zu analysieren, verwendeten wir einen Antikörper, der das endogene Cnot1-Protein erkennt. Es wurden zwei Proteine mit 250 kDa und 270 kDa in jeder Probe identifiziert, was der vorhergesagten Größe von Cnot1 entspricht (Abbildung 3B, drittes Panel). Dieses Protokoll ermöglicht es uns also, eine kritische Komponente eines regulatorischen Komplexes leicht zu identifizieren. Darüber hinaus unterstützen diese Daten die Fähigkeit des Protokolls, Proteine mit hohem Molekulargewicht erfolgreich zu identifizieren.
Um die Verallgemeinerbarkeit dieser Ergebnisse weiter zu testen, analysierten wir als nächstes Proben auf das Vorhandensein einer prominenten DEAD-Box-Helikase, die an der translationalen Repression beteiligt ist, der DEAD-Box-Helikase 6 (Ddx6, früher bekannt als xp54 in Xenopus und me31b in Drosophila). Ddx6 ist ein wichtiger Bestandteil von Ribonukleoprotein-Granula, ist an der mRNA-Speicherung beteiligt und interagiert mit Bicc1 und Cnot1 6,31,32. Ein Antikörper, der das endogene Ddx6 erkennt, identifizierte in jeder Probe ein Protein von etwa 54 kDa (Abbildung 3B, viertes Feld). Die Expression war in zygotischen Embryonen reduziert (Abbildung 3B, vergleiche die Spuren 5 und 6 mit 1-4), wie zuvor berichtet33.
Um sicherzustellen, dass die von uns beobachteten Unterschiede zwischen den Proben auf Unterschiede in der Expression zurückzuführen waren, entfernten wir den Immunoblot und untersuchten ihn erneut mit einem Antikörper, der das Enzym Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase (Gapdh) erkennt. Gapdh dient als allgegenwärtig ausgedrückte "Ladekontrolle". Äquivalente Niveaus der Gapdh-Expression bestätigen die Ponceau-Färbung: Eine gleiche Menge des Gesamtproteins wird über alle Proben hinweg analysiert (Abbildung 3B, fünftes Panel).
Zusammengenommen bestätigen diese Ergebnisse die Wirksamkeit dieser Immunoblot-Methode. Wir waren in der Lage, exogene und endogene Bicc1 über mehrere X. laevis-Entwicklungsstadien hinweg zu identifizieren, die für die Untersuchung von RNA-Protein-Interaktionen relevant sind: Eizellen und Prä-MBT-Embryonen, die nur maternal deponierte mRNAs enthalten, und Post-MBT-Embryonen, die auch zygotisch transkribierte mRNAs enthalten. Wir konnten diese Ergebnisse verallgemeinern, indem wir die Expression mehrerer translationaler Kontrollproteine bei einer Vielzahl von Molekulargewichten (Bicc1, Cnot1 und Ddx6) und einer Belastungskontrolle (Gapdh) analysierten. Wir zeigen auch, dass dieses Protokoll für X. tropicalis-Embryonen verwendet werden kann, wobei die Modifikation vorgenommen werden kann, um die Menge des verwendeten Materials zu erhöhen, um ihrer geringeren Größe Rechnung zu tragen (Ergänzende Abbildung 1).

Abbildung 3: Identifizierung des Gehalts an translationalen regulatorischen Proteinen durch Immunblotting in X. laevis. (A) Ponceau-Färbung des Immunoblots zur Identifizierung des Gesamtproteins aus X . laevis Eizellen im Stadium VI, Embryonen im Stadium 7 und Embryonen im Stadium 10,5. Jede Spur repräsentiert 10 % des Proteins, das aus einem Extrakt (0,5 Eizellen oder Embryo) hergestellt wird. (B) Immunoblot-Analyse ausgewählter translationaler regulatorischer Proteine von X. laevis in Eizellen im Stadium VI, Embryonen im Stadium 7 und Embryonen im Stadium 10,5. Die Spuren 2, 4 und 6 entsprechen Proben, die vor der Analyse mit HA-Bicc1-mRNA mikroinjiziert wurden, während die Spuren 1, 3 und 5 als negative (nicht injizierte) Kontrollen dienen. α-Bicc1-Antikörper wurde verwendet, um die Expression von endogenem Bicc1 in verschiedenen Stadien zu testen (oberes Bild). Der Blot wurde anschließend entfernt und erneut mit einem Antikörper gegen den HA-Affinitätstag untersucht, um die Spezifität des α-Bicc1-Antikörpers zu kontrollieren (zweites Panel). Die Blots wurden entfernt und mit α-Cnot1 (drittes Panel) und α-Ddx6 (viertes Panel) erneut auf zusätzliche regulatorische Proteine untersucht. α-Gapdh (unteres Feld) diente als Kontrolle für eine gleichmäßige Proteinbeladung. Rote Pfeilspitzen markieren die Position des endogenen Bicc1, während schwarze Pfeilspitzen die Position des exogen exprimierten HA-Bicc1 C-Terms markieren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Ergänzende Abbildung 1: Immunoplot-Analyse des Bicc1-Proteins in Xenopus laevis versus Xenopus tropicalis. α-Bicc1-Antikörper wurde verwendet, um die Expression von endogenem und exogenem Bicc1 über verschiedene Mengen an X. laevis und X. tropicalis Embryoextrakt zu testen. Spur 1: 0,5 nicht injizierte X. laevis-Embryonen . Spur 2: 0,5 HA-Bicc1 injizierter X. laevis Embryo. Spur 3: 3 nicht injizierte X. tropicalis-Embryonen . Spur 4: 1 nicht injizierter X. tropicalis-Embryo . Spur 5: 0,5 nicht injizierte X. tropicalis-Embryonen . Es wurden zwei Antikörper verwendet, die endogenes Bicc1 erkennen: einer gegen humanes Bicc1 (oberes Feld) und der andere gegen X. laevis Bicc1 (mittleres Feld). α-Gapdh (unteres Feld) wurde verwendet, um eine gleichmäßige Proteinbeladung zu kontrollieren. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.