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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Le protocole décrit une méthode étape par étape pour purifier les protéines ubiquitinées à partir de cellules de mammifères en utilisant la protéine suppresseur de tumeur p53 comme exemple. Les protéines p53 ubiquitinées ont été purifiées à partir de cellules dans des conditions strictes de non-dénaturation et de dénaturation.
L’ubiquitination est un type de modification post-traductionnelle qui régule non seulement la stabilité, mais aussi la localisation et la fonction d’une protéine substrat. Le processus d’ubiquitination se produit intracellulaire chez les eucaryotes et régule presque tous les processus biologiques cellulaires de base. La purification des protéines ubiquitinées aide à étudier le rôle de l’ubiquitination dans le contrôle de la fonction des protéines substrat. Ici, une procédure étape par étape pour purifier les protéines ubiquitinées dans les cellules de mammifères est décrite avec la protéine suppresseur de tumeur p53 à titre d’exemple. Les protéines p53 ubiquitinées ont été purifiées dans des conditions strictes de non-dénaturation et de dénaturation. La protéine p53 totale marquée au drapeau cellulaire a été purifiée avec de l’agarose conjuguée à l’anticorps anti-drapeau dans des conditions non dénaturantes. Alternativement, la protéine ubiquitinée totale marquée His cellulaire a été purifiée à l’aide de résine chargée de nickel dans des conditions de dénaturation. Les protéines p53 ubiquitinées dans les éluats ont été détectées avec succès avec des anticorps spécifiques. En utilisant cette procédure, les formes ubiquitinées d’une protéine donnée peuvent être efficacement purifiées à partir de cellules de mammifères, facilitant ainsi les études sur les rôles de l’ubiquitination dans la régulation de la fonction protéique.
L’ubiquitine est une protéine conservée au cours de l’évolution de 76 acides aminés 1,2,3. L’ubiquitine se lie de manière covalente aux résidus de lysine sur les protéines cibles par des cascades impliquant des enzymes activatrices (E1), conjuguées (E2) et ligases (E3). L’ubiquitine est d’abord activée par l’enzyme E1, puis transférée aux enzymes conjuguées E2. Par la suite, E3 ubiquitin ligases interagit à la fois avec les enzymes E2 chargées d’ubiquitine et les protéines de substrat et médie la formation d’une liaison isopeptidique entre le C-terminal de l’ubiquitine et un résidu de lysine dans le substrat 1,2,3,4,5. L’ubiquitination implique la fixation de fractions ubiquitine à des résidus de lysine sur des protéines substrats ou à elle-même, conduisant à une monoubiquitination ou une polyubiquitination des protéines. Ce processus d’ubiquitination se produit intracellulaire chez les eucaryotes et régule une grande variété de processus biologiques. L’ubiquitination entraîne la dégradation des protéines du substrat via le système ubiquitine-protéasome 1,2,3,4,5. De plus, l’ubiquitination module la localisation subcellulaire des protéines, la formation de complexes protéiques et le trafic de protéines dans les cellules 3,5. Les fractions ubiquitine ligaturées sur les protéines substrat peuvent être éliminées par des enzymes déubiquitinantes (DUB)6,7. Notamment, les différentes façons dont les chaînes ubiquitines sont assemblées fournissent une myriade de moyens pour réguler divers processus biologiques 1,5. Les rôles exacts de l’ubiquitination dans la régulation de la fonction des protéines du substrat restent incomplètement compris jusqu’à présent. La purification des protéines ubiquitinées contribue à l’élucidation des effets de l’ubiquitination des protéines sur une variété de processus cellulaires.
La protéine p53 est l’une des protéines suppressrices de tumeurs les plus importantes et présente des mutations génétiques ou une inactivation dans presque tous les cancers humains 8,9,10,11. La stabilité et l’activité de P53 sont délicatement régulées in vivo par des modifications post-traductionnelles, y compris l’ubiquitination, la phosphorylation, l’acétylation et la méthylation12,13. La protéine p53 a une demi-vie courte allant de 6 min à 40 min dans diverses cellules, ce qui résulte principalement de sa polyubiquitination et de sa dégradation protéasomale ultérieure10,12. La souris double minute 2 (Mdm2) est une ubiquitine ligase E3 de p53 qui se lie à l’extrémité N de p53 pour inhiber son activité transcriptionnelle12,14,15. Mdm2 favorise la polyubiquitination et la dégradation protéasomale de p53 pour contrôler sa stabilité et induit une monoubiquitination de p53 pour faciliter son exportation nucléaire12,14,15,16. Ici, l’ubiquitination p53 médiée par Mdm2 est utilisée comme exemple pour introduire une méthode de purification des protéines ubiquitinées à partir de cellules de mammifères en détail. Les régulateurs qui influencent le statut d’ubiquitination des protéines cibles peuvent être identifiés à l’aide de ce test d’ubiquitination in vivo lorsqu’ils sont surexprimés ou renversés / assommés dans des cellules de mammifères. En outre, les protéines ubiquitinées peuvent être utilisées comme substrats pour le test de déubiquitination in vitro. Un criblage à haut débit peut être effectué pour identifier des DUB spécifiques pour les protéines cibles en incubant des substrats ubiquitinés avec des DUB individuels. Les protéines ubiquitinées peuvent agir comme un échafaudage pour recruter des protéines de signalisation en aval dans les cellules. Un complexe protéique cible ubiquitiné peut être purifié par immunoprécipitation séquentielle dans des conditions de purification natives et identifié par spectrométrie de masse. Le protocole actuel peut être largement utilisé pour étudier les protéines cellulaires régulées par ubiquitination.
Plusieurs méthodes ont été établies pour purifier les protéines ubiquitinées, notamment l’utilisation d’ubiquitine marquée par affinité, d’anticorps ubiquitine, de protéines de liaison à l’ubiquitine et de domaines isolés de liaison à l’ubiquitine (UBD)17. Ici, nous fournissons un protocole utilisant l’ubiquitine marquée par affinité comme médiateur pour purifier les protéines ubiquitinées dans les cellules de mammifères. L’utilisation de l’ubiquitine poly-marquée offre des avantages par rapport aux autres méthodes. Les protéines ubiquitinées sont purifiées en présence de dénaturants puissants, ce qui réduit la liaison non spécifique à la résine chargée de nickel en linéarisant les protéines cellulaires et en perturbant les interactions protéine-protéine. En revanche, l’utilisation d’anticorps ubiquitine, de protéines de liaison à l’ubiquitine et d’UBD isolés comme médiateurs ne peut pas exclure efficacement les partenaires de liaison de la protéine cible, car la purification doit être effectuée dans des conditions moins strictes. De plus, la purification peut également conduire à une liaison accrue de protéines non apparentées à l’aide de ces médiateurs. De plus, il existe une propension à se lier à divers types de liaison ubiquitine ainsi qu’à la mono- et poly-ubiquitination par des protéines de liaison à l’ubiquitine ou des UBD isolés17. L’utilisation de l’ubiquitine poly-marquée contribue à abattre toutes les protéines cellulaires ubiquitinées. Alternativement, l’utilisation d’agarose conjuguée anti-Flag ou anti-HA disponible dans le commerce facilite l’immunoprécipitation de protéines cibles marquées Flag ou HA à grande échelle dans des conditions non dénaturantes. Une deuxième étape de purification, par exemple, par résine chargée de nickel ciblant l’ubiquitine marquée poly-His, peut être utilisée pour acquérir des protéines cibles ubiquitinées d’une grande pureté pour des expériences en aval. Notamment, une stratégie de purification du marquage des épitopes peut être adaptée lorsqu’un anticorps spécifique ne peut pas être acquis pour immunoprécipiter efficacement les protéines cibles. Enfin, la purification des protéines ubiquitinées dans les cellules de mammifères, en comparaison avec la purification in vitro, conserve le mode de liaison ubiquitine des protéines cibles dans des conditions plus physiologiques.
REMARQUE: Les cellules H1299 ont été aimablement fournies par la Banque de cellules souches de l’Académie chinoise des sciences et se sont révélées négatives pour la contamination par les mycoplasmes.
1. Culture cellulaire
2. Transfection plasmidique
3. Collecte de cellules
4. Purification des protéines ubiquitinées dans des conditions non dénaturantes
5. Purification des protéines ubiquitinées dans des conditions de dénaturation
6. Détection de protéines ubiquitinées purifiées par transfert Western
Le diagramme schématique montre les protéines p53 (Flag-p53) et His/HA ubiquitin double-marqué (HH-Ub) (Figure 1A). Les procédures utilisées pour purifier les protéines ubiquitinées sont résumées à la figure 1B. L’ubiquitine marquée par Poly-His peut être ligaturée pour cibler les protéines dans les cellules de mammifères. Les protéines ubiquitinées peuvent être purifiées avec des billes Flag/M2 dans des conditions non dénaturantes ou par chromatographie d’affinité d’ions métalliques immobilisés (IMAC) dans des conditions de dénaturation (Figure 1B). La protéine p53 totale, y compris la protéine p53 ubiquitinée, a été immunoprécipitée avec des billes Flag/M2 provenant de cellules H1299 dans des conditions non dénaturantes. Le signal de la protéine p53 ubiquitinée, qui apparaît comme une bande étalée de faible à haut poids moléculaire, a été nettement augmenté lorsque Mdm2 a été exprimé ectopiquement dans ces cellules, suggérant que la protéine p53 ubiquitinée a été efficacement purifiée à partir de cellules (Figure 2). Ensuite, les cellules ont été lysées dans des conditions de dénaturation, et la protéine ubiquitinée cellulaire totale a été tirée vers le bas avec de la résine chargée de nickel. La protéine cellulaire totale a été détectée par transfert Western à l’aide d’un anticorps monoclonal anti-HA et la protéine p53 ubiquitinée a été détectée à l’aide d’un anticorps monoclonal anti-p53. Les résultats ont montré que le niveau total de protéines ubiquitinées était inchangé, mais que le niveau de protéine p53 ubiquitinée a été considérablement augmenté après que Mdm2 ait été surexprimé dans ces cellules. Ces résultats ont indiqué que les protéines totales d’ubiquitine contenant du p53 ubiquitiné étaient efficacement extraites des lysats cellulaires dans des conditions de dénaturation (Figure 3).

Figure 1 : Résumé des procédures utilisées pour purifier les protéines ubiquitinées. (A) Diagramme schématique des protéines p53 marquées Flagged (Flag-p53) et His/HA ubiquitin double-tagged (HH-Ub). (B) Les protéines ubiquitinées peuvent être purifiées avec des billes Flag/M2 dans des conditions non dénaturantes et par IMAC dans des conditions de dénaturation. Abréviations : Hès/HA = polyhistidine/hémagglutinine; Ub = ubiquitine; Perles Flag/M2 = perles conjuguées anticorps M2 anti-Flag; IMAC = chromatographie d’affinité par ions métalliques immobilisés. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Les protéines p53 ubiquitinées ont été purifiées dans des conditions non dénaturantes. Le plasmide d’expression Flag-p53 a été transfecté seul, avec HH-Ub, ou avec Mdm2 et HH-Ub en cellules H1299. Les protéines p53 totales et les formes ubiquitinées ont été immunoprécipitées par des billes Flag/M2 provenant d’extraits cellulaires. L’éluat a été soumis à un transfert Western avec des anticorps monoclonaux anti-p53 (A) et anti-HA (B). (C) Les extraits de cellules brutes (Input) ont été soumis à un transfert Western avec des anticorps monoclonaux anti-p53 et anti-Mdm2. GFP a été utilisé comme contrôle de chargement. Abréviations : HH-Ub = His/HA ubiquitin à double balisage; HA = hémagglutinine; Perles Flag/M2 = perles conjuguées anticorps M2 anti-Flag; GFP = protéine fluorescente verte. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Les protéines p53 ubiquitinées ont été purifiées dans des conditions de dénaturation. Le plasmide d’expression Flag-p53 a été transfecté seul, avec HH-Ub, ou avec Mdm2 et HH-Ub en cellules H1299. Les protéines cellulaires ubiquitinées totales ont été arrachées avec de la résine chargée de nickel et ont ensuite été soumises à un transfert Western avec des anticorps monoclonaux anti-p53 et anti-HA. (A) La protéine p53 ubiquitinée a été détectée à l’aide d’un anticorps anti-p53. (B) La protéine ubiquitinée totale a été détectée à l’aide d’un anticorps anti-HA. (C) Les extraits de cellules brutes (Input) ont été soumis à un transfert Western avec des anticorps monoclonaux anti-p53 et anti-Mdm2. GFP a été utilisé comme contrôle de chargement. Abréviations : HH-Ub = His/HA ubiquitin à double balisage; HA = hémagglutinine; GFP = protéine fluorescente verte. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Les auteurs ne déclarent aucun intérêt financier concurrent.
Le protocole décrit une méthode étape par étape pour purifier les protéines ubiquitinées à partir de cellules de mammifères en utilisant la protéine suppresseur de tumeur p53 comme exemple. Les protéines p53 ubiquitinées ont été purifiées à partir de cellules dans des conditions strictes de non-dénaturation et de dénaturation.
Ce travail a été soutenu par une subvention de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (81972624) à D.L.
| &beta ;-mercaptoéthanol | Sangon Biotech | M6250 | |
| Amersham ECL Souris IgG, AB entier lié à la HRP (provenant de moutons) | GE healthcare | NA931 | Antibdoy secondaire |
| Amersham ECL Rat IgG, AB entier lié à la HRP (provenant de l’âne) | GE healthcare | NA935 | Antibdoy secondaire |
| Anti-Flag M2 Affinity Gel | Sigma-Aldrich | A2220 | FLAG/M2 billes |
| Anticorps monocolonal anti-GFP | Santa cruz | sc-9996 | Anticorps primaire |
| Anti-HA Haute Affinité | Roche | 11867423001 | Anticorps primaire |
| Anticorps monocolonal anti-Mdm2 (SMP14) | Santa cruz | sc-965 | Anticorps primaire |
| Anticorps monocolonal anti-p53 (DO-1) | Santa cruz | sc-126 | Anticorps primaire |
| EDTA | Sigma-Alddich | E5134 | solvant |
| Sérum de veau fœtal | VivaCell | C04001-500 | FBS |
| FLAG Peptide | Sigma-Alddich | F3290 | Préparer le tampon d’élution |
| GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | supplément |
| Guanidine-HCI | Sangon Biotech | A100287-0500 | solvant |
| H1299 | Banque de cellules souches, Académie chinoise de Sciences | ||
| Image Lab | Logiciel Bio-rad | ||
| Immidazole | Sangon Biotech | A500529-0100 | solvant |
| Immobilon Western Chemiluminescent HRP Substrat | Millipore | WBKLS0500 | |
| Lipofectamine 2000 réactifs | Invitrogen | 11668019 | Réactif de transfection |
| MG132 | MedChemExpress | HY-13259 | Inhibiteur de protéasome |
| Na2HPO4 | Sangon Biotech | A501727-0500 | solvant |
| NaCl | Sangon Biotech | A610476-0005 | solvant |
| NaF | Sigma-Alddich | 201154 | solvant |
| NaH2PO4 | Sangon Biotech | A501726-0500 | solvant |
| Ni-NTA Agarose | QIAGEN | 30230 | résinechargée de nickel |
| Membrane buvard en nitrocellulose | GE healthcare | 10600002 | 0,45 & micro ; m taille des pores |
| Opti-MEM sérum réduit moyen | Gibco | 31985-070 | Milieu de transfection |
| PBS | Corning | 21-040-cv | |
| Pénicilline-Streptomycine Solution | Sangon Biotech | E607011-0100 | antibiotique |
| Cocktail d’inhibiteurs de protéase | Sigma-Aldrich | P8340 | |
| RPMI 1640 | Biological Industries | 01-100-1ACS | medium |
| Sarkosyl | Sigma-Alddich | L5777 | solvant |
| SDS Tampon de chargement | Beyotime | P0015L | |
| Pyruvate de sodium | Gibco | 11360-070 | supplément |
| Tris-base | Sangon Biotech | A501492-0005 | solvant |
| Tris-HCI | Sangon Biotech | A610103-0250 | solvant |
| Triton X-100 | Sangon Biotech | A110694-0500 | réactif |
| Tween-20 | Sangon Biotech | A100777-0500 | supplément |
| Système d’imagerie par chimiluminescence ultra haute sensibilité | Bio-rad | ChemiDoc XRS+ | |
| Urea | Sangon Biotech | A510907-0500 | solvant |