Ici, nous présentons un protocole qui décrit les spécifications de conception, les normes de contrôle de la qualité et le système de vérification fonctionnelle du TAT-PIP, un peptide inhibiteur de modification post-traductionnelle.
Article de méthode
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Ici, nous présentons un protocole qui décrit les spécifications de conception, les normes de contrôle de la qualité et le système de vérification fonctionnelle du TAT-PIP, un peptide inhibiteur de modification post-traductionnelle.
Les protéines sont les principaux exécuteurs des activités de la vie et sont régulées aux niveaux transcriptionnel, translationnel et de modification post-traductionnelle (PTM). De plus, la PTM représente un mécanisme plus compliqué pour réguler les activités des protéines, car une protéine a généralement différents types de PTM et plusieurs sites pour une PTM spécifique. La transfection plasmidique ou le lentivirus et l’adénovirus pourraient être utilisés dans le dépistage initial du site PTM fonctionnellement important parmi tous les sites identifiés ; Cependant, ces méthodes sont toujours confrontées à des défis tels qu’une faible efficacité dans l’entrée des cellules et des tissus, des coûts longs et élevés, une réaction immunitaire potentielle, etc. Pour résoudre ce problème, nous avons récemment développé et utilisé avec succès un type de peptide recombiné appelé TAT-PIP, PEPTIDE inhibiteur de PTM conjugué au TAT. Le TAT-PIP se compose d’un module TAT qui facilite l’entrée dans les cellules et les tissus et d’un module PIP qui régule spécifiquement à la baisse le PTM sur des sites ciblés par le biais d’une liaison compétitive. Ici, nous présentons un protocole qui décrit les spécifications de conception, les normes de contrôle de la qualité et le système de vérification fonctionnelle de TAT-PIP. Dans la section conception, nous décrivons la cohérence, la longueur optionnelle, la spécificité et la conservation de TAT-PIP. Ensuite, nous introduisons les exigences de test de qualité de TAT-PIP, qui garantissent son efficacité et sa sécurité. Dans l’application de la partie TAT-PIP, nous avons introduit le test de gradient de concentration de TAT-PIP, le processus d’incubation des cellules testées et la détection phénotypique ultérieure. En résumé, nous décrivons une méthode efficace pour cribler les sites PTM en abattant sélectivement un site spécifique et en observant le phénotype résultant pour déduire sa fonction. En raison de son faible coût de synthèse et de son efficacité élevée, cette méthode surmonte les limites des technologies existantes, telles que la transfection plasmidique.
Les protéines sont les principaux exécuteurs des activités de la vie, et leurs processus de régulation biologique impliquent deux aspects fondamentaux de la régulation de l’expression génique : la transcription des gènes et la traduction de l’ARNm. Cependant, au cours des dernières décennies, la modification post-traductionnelle (PTM) est devenue un autre mécanisme indispensable pour réguler les fonctions cellulaires1. La phosphorylation, la PTM la plus connue des chercheurs, joue un rôle particulièrement important dans les fonctions physiologiques. Par exemple, après que la kinase régulée par le signal extracellulaire (ERK) est phosphorylée par la kinase MEK aux sites Thr202 et Tyr204, sa conformation change, exposant le site actif, qui active les protéines cibles en aval, telles que les facteursde transcription 2. En revanche, lorsque le Ser9 N-terminal de GSK-3β est phosphorylé par la kinase Akt/PKB, sa poche de liaison au substrat est bloquée, entraînant une perte d’activité de la kinase3. L’ubiquitination est une autre PTM importante qui régule divers processus cellulaires par la fixation covalente des molécules d’ubiquitine aux protéines du substrat. L’ubiquitine contient 7 résidus de lysine (K6, K11, K27, K29, K33, K48, K63) et une méthionine N-terminale (M1). La liaison des chaînes d’ubiquitine à différents sites confère des destins différents aux protéines du substrat. La fonction principale de l’ubiquitination liée à K48 est de marquer les protéines du substrat pour la dégradation par le protéasome4. À l’inverse, la fonction principale de l’ubiquitination liée à K63 est d’engager la transduction non dégradative du signal, telle que la réparation des dommages à l’ADN, les réponses inflammatoires et l’endocytose5. Au cours des dernières années, avec les progrès rapides des technologies protéomiques, un nombre croissant de nouvelles PTM ont été découvertes. Au-delà de l’acétylation classique, de nouvelles acylations telles que la propionylation, la crotonylation et la glutarylation ont été identifiées6. Dans le domaine des modifications des histones, la lactosylation des histones interfère avec la modification de l’ARN m6A et l’homéostasie du microenvironnement immunitaire7. Dans le domaine des modifications non-histones, la réduction de la crotonylation de l’ATP5O est un facteur néfaste majeur dans la régulation négative du métabolisme des phospholipides8.
La réalisation de recherches sur la PTM nécessite de faire progresser systématiquement l’analyse du protéome9 de la PTM. Ce domaine englobe deux grandes directions de recherche : l’analyse des profils PTM au niveau de l’ensemble du protéome et l’identification complète des sites PTM d’une protéine spécifique. Bien que la spectrométrie de masse moderne puisse identifier efficacement divers types de PTM et les sites spécifiques, le criblage et la validation des sites fonctionnels clés restent un défi scientifique fondamental qui limite les progrès de la recherche. L’établissement de stratégies efficaces d’examen préalable des sites est la première étape vers la résolution du rôle des principaux sites réglementaires. Les méthodes traditionnelles consistent à construire des plasmides mutants pour des sites spécifiques (mutations inactivantes, mutations activatrices), à les introduire dans des cellules cibles par des techniques de transfection in vitro et à évaluer systématiquement les changements dans les indicateurs phénotypiques tels que la prolifération cellulaire, l’apoptose et le stress oxydatif. Cependant, cette stratégie se heurte à des obstacles techniques importants dans les modèles cellulaires transcriptionnellement silencieux comme les ovocytes et les systèmes de culture de tissus primaires. Bien que le système de transduction lentivirale ou adénovirale puisse résoudre partiellement le problème de l’efficacité de la transfection, son application se heurte à un double défi : des coûts économiques élevés et une faible efficacité de pénétration des modèles de tissus in vitro de particules virales. Alors que la stratégie de construction de souris mutantes est extrêmement durable et coûteuse. Dans l’ensemble, il est urgent d’élaborer des stratégies économiques et efficaces pour l’examen initial des sites PTM d’importance fonctionnelle.
Au cours des dernières années, notre équipe a développé et utilisé avec succès une technique de régulation descendante rapide du PTM appelée TAT-PIP, PEPTIDE inhibiteur de PTM conjugué au TAT, basée sur l’inhibition compétitive des polypeptides. Son principal avantage est son universalité et sa grande efficacité pour effectuer un criblage préliminaire de sites PTM fonctionnellement importants, ce qui constitue une base cruciale pour des analyses approfondies des mécanismes moléculaires des principaux sites PTM. Cette étude élucide systématiquement le cadre principal et le processus de mise en œuvre de TAT-PIP, et démontre son efficacité à réguler le niveau de PTM à un site spécifique à l’aide de données expérimentales représentatives.
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1. Conception de la séquence TAT-PIP
REMARQUE : Le TAT-PIP se compose de deux parties de peptides (Figure 1) : La partie N-terminale est TAT, CYGRKKRRQRRR, qui reste inchangée pour chaque TAT-PIP et peut aider à pénétrer efficacement dans les cellules cultivées in vitro ou les tissus in vivo ; la partie C-terminale est une séquence polypeptidique autour du site PTM spécifique (Figure 1, généralement de la lysine dans le symbole « K », en rouge surligné) d’une protéine objet. La longueur du PIP est d’environ 10 à 15 résidus AA (si elle est longue, le coût augmente ; si elle est plus courte, la spécificité diminue considérablement).
2. Synthèse et vérification de la qualité du TAT-PIP
3. L’application du TAT-PIP
4. Transfert Western
5. Validation fonctionnelle de TAT-PIP dans des cellules cultivées in vitro
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Cette étude décrit une stratégie qui utilise TAT-PIP pour réguler à la baisse le niveau de PTM d’une protéine cible à un site spécifique en fonction de l’inhibition compétitive. Dans un exemple typique, le TAT-PIP est ici renommé spécifiquement THCIP. Il comprend deux modules fonctionnels : (1), le peptide pénétrant les cellules N-terminales TAT (CYGRKKRRQRRR), qui permet au THCIP de pénétrer dans les cellules ; (2) la séquence C-terminale autour de K116 de H3, AIHAKRVTIMPKD, qui entre spécifiquement en compétition avec ...
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Dans ce protocole, les étapes suivantes sont essentielles. Tout d’abord, la conception TAT-PIP tient compte de la spécificité du peptide. Deuxièmement, optimiser l’application et la concentration finale ; La concentration optimisée doit être soigneusement testée pour obtenir un renversement efficace et rapide. Troisièmement, pour vérifier l’effet du TAT-PIP, il est recommandé de réaliser plusieurs expériences plutôt que de s’appuyer sur une seule expérience pour confirmer ses effets supp...
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Les auteurs déclarent qu’ils n’ont rien à divulguer.
Nous remercions tous les membres du laboratoire pour leur aimable aide. Cette recherche a été soutenue financièrement par le National Key R&D Program of China à Dong Zhang (subvention n° : 2022YFC2702202).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Système d’imagerie multifonctionnel automatique | Tanon | 4600 | Le posemètre identifie et visualise les bandes protéiques cibles en détectant les signaux de fluorescence ou de chimiluminescence sur la membrane après le traitement de développement. |
| Kit de comptage cellulaire-8 | GLPBIO | GK10001 | Basée sur la corrélation entre la viabilité métabolique cellulaire et le nombre de cellules, cette méthode évalue la capacité de prolifération des cellules en mesurant la capacité de réduction des cellules en réactifs CCK-8 |
| s Aigle modifié' (DMEM) | Gibco | 11995065 | Dulbecco (DMEM) est un milieu basal largement utilisé pour soutenir la croissance d’un large éventail de cellules de mammifères. |
| Substrat chimiluminescent ECL | Biosharp | BL520B | ECL génèrent des signaux lumineux par des réactions de chimiluminescence qui permettent la détection de protéines ou d’acides nucléiques spécifiques. |
| Appareil d’électrophorèse | Tanon | EPS600 | Le rôle principal de l’appareil d’électrophorèse est de séparer et d’analyser les macromolécules biologiques &zwnj ; |
| Kit de dosage ATP amélioré | Beyotime | S0027 | Le kit peut détecter efficacement le niveau d’ATP des échantillons Sérum |
| fœtal bovin (FBS) | Gibco | 16000-044 | sérum fœtal bovin (FBS) fournit des nutriments essentiels et des facteurs de croissance pour le maintien et la croissance cellulaires. |
| GenScript eBlotL1 | GenScript | L00686 | L’appareil est très efficace et il est capable de réaliser rapidement le transfert de protéines du gel de polyacrylamide à la membrane PVDF en 15 minutes |
| Microscope à fluorescence inversée Olympus | Corporation | IX73 | La microscopie à fluorescence utilise la lumière ultraviolette comme source de lumière pour irradier l’objet examiné afin de lui faire émettre une fluorescence, puis d’observer la forme et l’emplacement de l’objet sous le microscope. |
| Spectrophotomètre UV-Vis microvolume NanoDrop2000 | Thermo Scientific | 2000 | NanoDrop a été utilisé pour déterminer la concentration de l’ADN ou de l’ARN |
| de la membrane PVDF | BioRAD | 1620177 | Ce type de membrane PVDF présente une excellente résistance chimique et une capacité de liaison élevée aux protéines |
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| TAT-conjugater H3K16 Peptide inhibiteur de crotonylation | Nanjing Taopu Biotechnology Co. LTD | CN218107533U | Il peut spécifiquement entrer en compétition avec l’endogène H3 pour être crotonylé à K16 ; |
| TBST | Biosharp | BL602A | TBST peut nettoyer les substances non pertinentes sur la membrane, réduire les erreurs expérimentales et garantir la précision des résultats expérimentaux &zwnj ; |
| Broyeur à ultrasons | LICHEN | LC-AUD-150P | Les principales fonctions de l’appareil comprennent la fragmentation cellulaire, la dispersion des particules et l’émulsification |
| Varioskan LUX | Thermo Fisher | VL0000D0 | peuvent réaliser une analyse quantitative à haut débit d’échantillons biologiques en détectant les signaux optiques (tels que l’absorbance, la fluorescence ou la luminescence) des échantillons dans les microplaques |
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