זרחון חלבונים הוא מאפיין מרכזי של האופן שבו תאים מפרשים ומגיבים למידע בסביבה החוץ-תאית שלהם. כאן, אנו מציגים פרוטוקול סינון בתפוקה גבוהה באמצעות קינאזות מטוהרות מתאי יונקים כדי לזהות במהירות קינאזות המזרחנות סובסטרט (ים) מעניין.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
זרחון חלבונים הוא מאפיין מרכזי של האופן שבו תאים מפרשים ומגיבים למידע בסביבה החוץ-תאית שלהם. כאן, אנו מציגים פרוטוקול סינון בתפוקה גבוהה באמצעות קינאזות מטוהרות מתאי יונקים כדי לזהות במהירות קינאזות המזרחנות סובסטרט (ים) מעניין.
פיתחנו פלטפורמת הקרנה לזהות קינאזות חלבון האנושית ייעודית למצעי phosphorylated אשר יכול לשמש כדי להבהיר מסלולי העברת אותות רומן. הגישה שלנו כוללת שימוש בספרייה של קינאזות חלבון אנושי מתויג GST מטוהר ומצע חלבון רקומביננטי של עניין. השתמשנו בטכנולוגיה זו כדי לזהות קינאז MAP / microtubule ויסות זיקה 2 (MARK2) כקינאז לאתר מוסדר גלוקוז על-מוסדר CREB תעתיק Coactivator 2 (CRTC2), חלבון דרוש להתפשטות תאי ביתא, כמו גם משפחת אקסל של טירוזין קינאז כרגולטורים של גרורות תא על ידי זירחון של חלבון המתאם ELMO. אנו מתארים את הטכנולוגיה הזו ולדון איך זה יכול לעזור להקים מפה מקיפה של כמה תאים מגיבים לגירויים סביבתיים.
שינויי חלבון לאחר translational (PTMs) חיוניים לתקשורת תאית. אולי הכי טוב למדו מכל PTMs הוא זרחון, מזורז על ידי קינאז חלבון, המסדיר את מספר עצום של פונקציות חלבון, כוללים הפעילות ביוכימית שלהם, לוקליזציה subcellular, קונפורמציה, ויציבות. זיהוי של אתרי זירחון על חלבוני יעד יכול להתבצע על ידי מיפוי phosphopeptide tryptic או על ידי טכניקות proteomic עכשיו סטנדרטיות באמצעות דגימות מועשרים לפפטידים phosphorylated 1,2. בעוד שלושה רבעים מproteome הביעה צפויים להיות phosphorylated 3 וזיהה 200,000 אתרי זירחון 5, עם הערכות עד 1 מ'6, רבים מהם אין לי ביולוגיה הוקצתה, מסלול איתות, או חלבון kinase.
בעוד זיהוי של אתרי פוספורילציה הוא יחסית פשוט, אתגר גדול יותר הוא יחסיתלזהות אותו מקור קינאז (ים) שמכוון את האתרים הללו, תהליך שאנו מכנים קינאז מיפוי: זוגות מצע. מספר גישות לזיהוי קינאז: זוגות מצע תוארו, או מתחיל עם קינאז של עניין ומחפש מצעים שלה או מתחיל עם מצע של עניין ומנסה למצוא קינאז שינוי בניסוי 7-11 או המחשוב 12. לזהות קינאזות למצע phosphorylated ידוע, ניתן להשתמש ביואינפורמטיקה לזהות חלבונים המכילים רצף נשמר קצר של חומצות אמינו משני צדי שאריות פוספורילציה (אתר הקונצנזוס), כמו גם זיהוי קינאז היוצרים מורכב precipitable עם המצע. עם זאת, גישות אלה הן זמן רב ולעתים קרובות אינו עומדות בהצלחה.
פיתחנו גישה פונקציונלית שיטתית לזהות במהירות קינאז שיכול phosphorylate מצע נתון 13. Assay המסך מייצר ספציפי מצוינתity, עם מבחר מאוד ברור לקינאז מקור הפוטנציאלי. בהתחשב במרכזיותה של זירחון לאיתות ביולוגית, המסך שימושי לגילוי במסלולי איתות כמעט בכל תא 14-16. המסך כולל ביצוע assay קינאז בקנה מידה גדולה עם ספרייה של קינאזות חלבון האנושית. קינאז תויג עם S-transferase גלוטתיון חיידקי חלבון (GST) והם מטוהרים מתמציות תאים יונקים, מה שאומר שאנזימי רקומביננטי - בניגוד לאלה שהוכנו מחיידקים - נוצרים בנוכחות חלבון קינאז במעלה הזרם לעתים קרובות נדרש ל אנזימי רקומביננטי יש פעילות במבחנה. ואכן, תוך פעילות קינאז סרין, תראונין, וטירוזין קינאז הנדרשת להפעלה במורד הזרם נמצא בשמרים 10, שמרי הגנום מקודד חלבון קינאז 122, המציין כי kinome היונקים, עם למעלה מ -500 גנים 17, הפך באופן משמעותי יותר מורכב כדי Regulate התהליכים ייחודיים לאורגניזמים מסדר גבוהים יותר. יתר על כן, ההשפעה של גירויים שונים רלוונטיים לביולוגיה של תא ומחלות של בני אדם (כגון מולקולות קטנות, גורמי גדילה, הורמונים, וכו ') יכולה לשמש לפעילות קינאז 14,15 לווסת בהקשר מתאים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת ריאגנטים, צלחות, ותאים
2. Transfection
הערה: ראה איור 1 עבור תרשים זרימה של כל פרוטוקול.
הנפתח 3. GST-קינאז
4. ריצה, מכתים, וג'לי ייבוש
הערה: כל העבודה צריכה להתבצע בdesigna אזורטד לרדיואקטיביות.
5. פיתוח XAR סרטים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נציגי תוצאות ממסך מוצגות באיור 2. 180 קינאז הוקרן באמצעות מצע פפטיד GST מתויג המתאים לaa 268-283 מCRTC2 כמו גם חלבון המיאלין מצע assay קינאז הקלאסי הבסיסי (MBP). רק שתי קינאזות, MARK2 וMARK3 קינאז הקשורים מאוד phosphorylated פפטיד CRTC2. MBP נכלל כבקרה פנימית בכל מבחני, כפי שהוא מכיל הרבה שאריות phosphorylatable ופועל ב -18 kDa, לכיוון החלק התחתון של הג'ל. זה מאפשר לפרשנות של סגוליות: כמה קינאז חסונה יהיה phosphorylate מצע וMBP. ראוי לציין כאן הוא שהבארות המכי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאז הפרסומים המקוריים המתארים את הגישה 14,15, הספרייה המקורית של 180 GST-קינאז הורחבה 420 חברים, או ~ 80% מkinome החלבון האנושי. עם הספרייה המורחבת, הפרוטוקול כפי שתואר לוקח 4-5 ימים ולאחר מכן 1-4 ימים כדי לפתח סרטים (כהכרחי), אשר יכול להתקצר על ידי שימוש בphosphorimaging ושיפור אותות דיגיטלי. יש כמה שלבים עיקריים שבו יש להקפיד (ראה איור 1 לסקירה של פרוטוקול). ראשון, היא הבריאות של המניה של תאים (mycoplasma חופשי, לא אפשר להגיע למפגש בהרחבה, וטופל בטריפ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק NSERC 386634. ברצוננו להודות לחברי המעבדה Screaton לדיונים מועילים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מאגר ליזה | תוצרת הבית | ראה פרוטוקול שלב 1.1 | |
| 10x מאגר קינאז | תוצרת הבית | ראה פרוטוקול שלב 1.2 | |
| 10x M-ATP | תוצרת הבית | ראה פרוטוקול שלב 1.3 | |
| פלסמידים קינאז אנושיים | Orfeome, Invitrogen, Origene | GST מתויג בבית | |
| 96 צלחות באר | Fisher Scientific | CS003595 | |
| 293T תאי | ATCC | CRL-11268 | |
| DMEM | Fisher Scientific | SH3002201 | תוסף תזונה עם 100 פניצילין U/ml, 100 μ גרם/מ"ל סטרפטומיצין, 10% סרום עגל עוברי. |
| חממת CO2 | Sanyo | MCO-17AIC | |
| 15 ס"מ כלי תרבית תאים | פישר סיינטיפיק | 877224 | |
| מדיום סרום מופחת | Invitrogen | 22600-050 | |
| מגיב טרנספקציה על בסיס ליפידים | Invitrogen | 11668-019 | |
| מתקן נוזלים אוטומטי | Thermo Scientific | 5840300 | |
| קובץ מצורף לקלטת קטנה | Thermo Scientific | 24073295 | |
| חיבור קלטת סטנדרטי | Thermo Scientific | 14072670 | |
| 4 מ"מ pervanadate | תוצרת הבית | ראה פרוטוקול שלב 3.1 | |
| 0.25 M CaCl2 | תוצרת הבית | ||
| פיפטה רב-ערוצית (20-200 & #956; l) | Labnet | p4812-200 | |
| פיפטה רב-ערוצית (1-10 μ l) | Thermo Scientific | 4661040 | |
| צלחות 6 בארות V-bottom | Evergreen Scientific | 290-8116-01V | |
| צלחות מצופות גלוטתיון 96 בארות | Fisher Scientific | PI-15240 | |
| תנור היברידיזציה | Biostad | 350355 | |
| GST מצע מתויג | תוצרת בית | ||
| חלבון בסיסי מיאלין (MBP) | Sigma | M1891 | |
| פיפטה משחזרת (1 מ"ל) | Eppendorf | 22266209 | |
| 32P gamma-ATP | Perkin Elmer | BLU502Z500UC | |
| 2x SDS lysis buffer (100 מ"ל) | תוצרת הבית | ראה פרוטוקול שלב 1.4 | |
| ג'ל TGX טרומי 26 בארות | BioRad | 567-1045 | אחוז הג'ל הנדרש תלוי במשקל המולקולרי של המצע המעניין |
| כתם Coomassie | תוצרת בית | 0.1% Coomassie R250, 10% חומצה אצטית, 40% מתנול | |
| Coomassie destain | תוצרת הבית | 10% חומצה אצטית, 20% מתנול | |
| מיכלי ג'ל מסומנים | תוצרת הבית | מכסי פלסטיק משומשים מקופסאות קצה ריקות, גדולים מספיק כדי להכיל נייר סינון ג'ל אחד | |
| Whatman Fisher | Scientific | 57144 | |
| יריעות צלופן (2) | BioRad | 165-0963 | |
| מייבש ג'ל | Labconco | 4330150 | |
| סרט אוטורדיוגרפיה תחליב כפול | VWR | IB1651454 | |
| קלטת סרט | פישר מדעי | FBAC-1417 | |
| מסך מתעצם | פישר מדעי | FBIS-1417 | |
| רולר גומי איטום צלחת | סיגמא | R1275 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.