כאן, אנו מתארים שיטה לביטוי משותף חיידקי של חלבונים מתויגים באופן דיפרנציאלי באמצעות קבוצה של וקטורים תואמים, ואחריה טכניקות משיכה קונבנציונליות לחקר קומפלקסים חלבוניים שאינם יכולים להרכיב במבחנה.
מאמר שיטה
כאן, אנו מתארים שיטה לביטוי משותף חיידקי של חלבונים מתויגים באופן דיפרנציאלי באמצעות קבוצה של וקטורים תואמים, ואחריה טכניקות משיכה קונבנציונליות לחקר קומפלקסים חלבוניים שאינם יכולים להרכיב במבחנה.
Pulldown הוא מבחן אינטראקציה חלבון-חלבון קל ובשימוש נרחב. עם זאת, יש לו מגבלות בחקר מתחמי חלבון שאינם מתאספים ביעילות במבחנה. קומפלקסים כאלה עשויים לדרוש הרכבה משותפת ונוכחות של מלווים מולקולריים; או שהם יוצרים אוליגומרים יציבים שאינם יכולים להתנתק ולהתחבר מחדש במבחנה , או שהם לא יציבים ללא שותף מחייב. כדי להתגבר על בעיות אלה, ניתן להשתמש בשיטה המבוססת על ביטוי משותף חיידקי של חלבונים מתויגים באופן דיפרנציאלי באמצעות קבוצה של וקטורים תואמים ואחריו טכניקות משיכה קונבנציונליות. זרימת העבודה חסכונית יותר בזמן בהשוואה למשיכה מסורתית מכיוון שהיא חסרה את השלבים הגוזלים זמן של טיהור נפרד של חלבונים המקיימים אינטראקציה והדגירה הבאה שלהם. יתרון נוסף הוא יכולת רבייה גבוהה יותר בשל מספר שלבים קטן משמעותית ופרק זמן קצר יותר שבו חלבונים הקיימים בסביבת מבחנה נחשפים לפראונוליזה ולחמצון. השיטה יושמה בהצלחה לחקר מספר אינטראקציות חלבון-חלבון כאשר טכניקות אחרות במבחנה נמצאו בלתי מתאימות. השיטה יכולה לשמש לבדיקת אינטראקציות חלבון-חלבון אצווה. תוצאות מייצגות מוצגות עבור מחקרים על אינטראקציות בין תחום BTB וחלבונים בעלי הפרעה פנימית, ועל הטרודימרים של תחומים הקשורים לאצבעות אבץ.
משיכה קונבנציונלית נמצאת בשימוש נרחב לחקר אינטראקציות חלבון-חלבון1. עם זאת, חלבונים מטוהרים לעתים קרובות אינם מתקשרים ביעילות במבחנה2,3, וחלקם אינם מסיסים ללא שותפו הקושר 4,5. חלבונים כאלה עשויים לדרוש הרכבה משותפת או נוכחות של מלווים מולקולריים 5,6,7,8,9. מגבלה נוספת של משיכה קונבנציונלית היא בדיקת פעילות הטרומולטימריזציה אפשרית בין תחומים שיכולים להתקיים כהומו-אוליגומרים יציבים המורכבים בתרגום משותף 8,10, מכיוון שרבים מהם אינם יכולים להתנתק ולהתחבר מחדש במבחנה בזמן הדגירה. ביטוי משותף נמצא כיעיל בהתגברות על בעיות כאלה 3,11. ביטוי משותף באמצעות וקטורים תואמים בחיידקים שימש בהצלחה לטיהור קומפלקסים מקרומולקולריים מרובי יחידות גדולות, כולל קומפלקס דיכוי פוליקומב PRC212, RNA פולימראז II מתווך ראש מודול13, בקטריופאג T4 baseplate 14, SAGA קומפלקס deubiquitinylase מודול 15,16, ו ferritin 17. מקורות השכפול הנפוצים לביטוי משותף הם ColE1, p15A18, CloDF1319 ו-RSF20. במערכת הביטוי Duet הזמינה מסחרית, מקורות אלה משולבים עם גנים שונים של עמידות לאנטיביוטיקה ואתרי שיבוט מרובים נוחים ליצירת וקטורים פוליציסטרוניים, המאפשרים ביטוי של עד שמונה חלבונים. למקורות אלה יש מספרי העתקה שונים וניתן להשתמש בהם בשילובים שונים כדי להשיג רמות ביטוי מאוזנות של חלבוני מטרה21. כדי לבדוק אינטראקציות חלבון-חלבון, נעשה שימוש בתגי זיקה שונים; הנפוצים ביותר הם 6xHistidine, גלוטתיון-S-transferase (GST) וחלבון קושר מלטוז (MBP), שלכל אחד מהם זיקה ספציפית לשרף המתאים. GST ו- MBP גם משפרים את המסיסות והיציבות של חלבונים מתויגים22.
כמו כן פותחו מספר שיטות לביטוי משותף של חלבונים בתאים איקריוטים, הבולטת שבהן היא בדיקת שמרים דו-היברידית (Y2H)23. בדיקת Y2H זולה, קלה ומאפשרת בדיקה של אינטראקציות מרובות; עם זאת, זרימת העבודה שלו נמשכת יותר משבוע אחד. יש גם כמה בדיקות מבוססות תאי יונקים פחות נפוצות, לדוגמה, בדיקה פלואורסצנטית דו-היברידית (F2H)24 ובדיקת אינטראקציה חלבון-חלבון במערך התא (CAPPIA)25. בדיקת F2H מהירה יחסית, ומאפשרת לצפות באינטראקציות חלבונים בסביבה התאית הטבעית שלהם, אך כרוכה בשימוש בציוד הדמיה יקר. לכל השיטות הללו יש יתרון על פני ביטוי פרוקריוטי המספק את סביבת התרגום והקיפול האיקריוטית הילידית; עם זאת, הם מזהים אינטראקציה בעקיפין, או על ידי הפעלת שעתוק או על ידי העברת אנרגיה פלואורסצנטית, אשר לעתים קרובות מייצרת חפצים. כמו כן, תאים אאוקריוטים עשויים להכיל שותפים אחרים לאינטראקציה של חלבונים בעלי עניין, אשר יכולים להפריע לבדיקת אינטראקציות בינאריות בין חלבונים של איקריוטים גבוהים יותר.
המחקר הנוכחי מתאר שיטה לביטוי משותף חיידקי של חלבונים מתויגים באופן דיפרנציאלי ואחריו טכניקות משיכה קונבנציונליות. השיטה מאפשרת לחקור אינטראקציות בין חלבוני מטרה הדורשות ביטוי משותף. הוא חסכוני יותר בזמן בהשוואה למשיכה מסורתית, ומאפשר בדיקת אצווה של מטרות מרובות, מה שהופך אותו ליתרון ברוב המקרים. ביטוי משותף באמצעות וקטורים תואמים נוח יותר מאשר ביטוי משותף פוליציסטרוני מכיוון שהוא אינו דורש שלב שיבוט מייגע.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הייצוג הסכמטי של זרימת העבודה של השיטה מוצג באיור 1.
1. טרנספורמציה משותפת של E. coli
2. ביטוי
3. מבחן משיכה כלפי מטה
הערה: ההליכים המפורטים מתוארים עבור חלבונים המתויגים עם 6xHis או MBP/GST. כל ההליכים מבוצעים בטמפרטורה של 4°C.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השיטה המתוארת שימשה באופן שגרתי עם מטרות רבות ושונות. להלן כמה תוצאות מייצגות שככל הנראה לא ניתן להשיג באמצעות טכניקות משיכה קונבנציונליות. הראשון הוא המחקר של דימריזציה ספציפית של ZAD (תחום הקשור לאבץ באצבע)11. ZADs יוצרים דימרים יציבים וספציפיים, כאשר הטרודימרים אפשריים רק בין תחומים קרובים בתוך קבוצות פרלוגיות. הדימרים הנוצרים על ידי תחומים אלה יציבים ואינם מתנתקים לפחות כמה ימים; לפיכך, ערבוב ZADs מטוהרים אינו מייצר כל קשירה ניתנת לזיהוי. באותו הזמן, הביטוי המשותף של MBP ו-Thioredoxin-6xHis-fu...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השיטה המתוארת מאפשרת בדיקה של אינטראקציות חלבון-חלבון שאינן ניתנות להרכבה יעילה במבחנה ודורשות ביטוי משותף. השיטה היא אחת הגישות המתאימות הבודדות לחקר חלבונים הטרודימריים, שגם הם מסוגלים להומודימריזציה, שכן כאשר הם מטוהרים בנפרד, חלבונים כאלה יוצרים הומודימרים יציבים שלרוב אינם יכולים להתנתק ולקשר מחדש במהלך הניסוי 3,11.
זרימת העבודה של השיטה המתוארת היא חסכונית יותר בזמן בהשוואה למשיכה מסורתית מכיוון שהיא חסרה את השלבים הגוזל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין אינטרסים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הרוסית למדע פרויקטים 19-74-30026 (פיתוח שיטה ותיקוף) ו 19-74-10099 (בדיקות אינטראקציה חלבון-חלבון); ועל ידי משרד המדע וההשכלה הגבוהה של הפדרציה הרוסית-מענק 075-15-2019-1661 (ניתוח של אינטראקציות חלבון-חלבון מייצג).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| בדיקה 8-ELEMENT | Sonics | 630-0586 | בדיקות סוניקטור 8 אלמנטים בתפוקה גבוהה |
| Agar | AppliChem | A0949 | |
| שרף עמילוז | שרף ניו אינגלנד Biolabs | E8021 | לטיהור חלבונים מתויגים MBP |
| אנטיביוטיקה | AppliChem | A4789 (קנמיצין); A0839 (אמפיצילין) | |
| בטא-מרקפטואתנול | AppliChem | A1108 | |
| BL21(DE3) | Novagen | 69450-M | |
| CaCl2 | AppliChem | A4689 | |
| צנטריפוגה | Eppendorf | 5415R (Z605212) | |
| גלוטתיון | AppliChem | A9782 | |
| גלוטתיון אגרוז | פירס | 16100 | שרף לטיהור חלבונים מתויגים GST |
| גליצרול | AppliChem | A2926 | |
| HEPES | AppliChem | A3724 | |
| HisPur Ni-NTA Superflow Agarose | Thermo Scientific | 25214 | שרף לטיהור חלבונים 6xHis-tagged |
| Imidazole | AppliChem | A1378 | |
| IPTG | AppliChem | A4773 | |
| KCl | AppliChem | A2939 | |
| LB | AppliChem | 414753 | |
| מלטוז | AppliChem | A3891 | |
| MOPS | AppliChem | A2947 | |
| NaCl | AppliChem | A2942 | |
| NP40 | Roche | 11754599001 | |
| pACYCDuet-1 | Sigma-Aldrich | 71147 | וקטור לביטוי משותף של חלבונים עם מקור שכפול p15A |
| pCDFDuet-1 | סיגמא-אולדריץ' | 71340 | וקטור לביטוי משותף של חלבונים עם מקור שכפול CloDF13 |
| PMSF | AppliChem | A0999 | |
| קוקטייל מעכב פרוטאז VII | קוקטייל מעכב פרוטאז | Calbiochem | 539138 |
| pRSFDuet-1 | Sigma-Aldrich | 71341 | וקטור לביטוי משותף של חלבונים עם מקור שכפול RSF |
| SDS | AppliChem | A2263 | |
| Tris | AppliChem | A2264 | |
| VC505 סוניקטור | Sonics | CV334 | מעבד נוזלי אולטראסוני |
| ZnCl2 | AppliChem | A6285 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה