ここで紹介する方法が有効にGEFをするための高い親和性を有する変異体RhoAのGST融合タンパク質を利用することにより、培養細胞におけるRhoAの特定のGDP / GTP交換因子(GEF)の活性化に従うアッセイを説明しています。 GEFを、ウエスタンブロット法とデンシトメトリーにより定量によって検出された細胞溶解液から沈殿させる。
方法論記事
ここで紹介する方法が有効にGEFをするための高い親和性を有する変異体RhoAのGST融合タンパク質を利用することにより、培養細胞におけるRhoAの特定のGDP / GTP交換因子(GEF)の活性化に従うアッセイを説明しています。 GEFを、ウエスタンブロット法とデンシトメトリーにより定量によって検出された細胞溶解液から沈殿させる。
低分子量GTPaseのRhoファミリーのタンパク質は細胞骨格の中心的調節因子であり、細胞遊走、遺伝子発現、細胞周期進行と細胞接着1を含む細胞プロセスの多種多様を制御します。のRhoタンパク質はGDP結合状態のGTP結合型と非アクティブで活躍している分子スイッチである。それらの活性化は、グアニンヌクレオチド交換因子(GEF)タンパク質のファミリーによって媒介される。 ρ-GEFが特異性2をオーバーラップして、大家族を構成します。進歩の多くは特定のシグナルによって活性化さGEFをを識別するのに行われているが、これらのタンパク質の経路固有の規制に関する残りの多くの質問がまだあります。ロー-GEFの数は70を超えており、各セルは、複数のGEFタンパク質を発現する。さらに、これらのタンパク質の多くは、制御ネットワークの複雑さに一層貢献し、ローが、家族の他のメンバーだけでなく、アクティブにします。重要なのは、探索どのようにGEFをが規制されていると、様々な刺激によって活性化され、細胞内の個々のGEFのアクティブなプールに従う方法を必要とします。ここでは、親和性の沈殿アッセイを使用して、使用可能なアクティブロー固有のGEFをを評価し、定量化するために使用される方法のためのステップバイステップのプロトコルを提供しています。このアッセイは、Burridge研究室3,4で数年前に開発され、我々は、腎尿細管細胞ライン5,6,7にそれを使用しています。アッセイは、GEFをアクティブに高い親和性を持つ、 "ヌクレオチドフリー"変異型RhoAのを利用しています。変異(G17A)はGDPまたはGTPを結合することができない蛋白質をレンダリングし、この状態は、GEFにバインドされている中間状態を模倣しています。この変異体タンパク質のGSTタグ付きバージョンは、Eから発現させ、精製された大腸菌 、グルタチオンセファロースビーズに結合し、未処理と刺激した細胞の溶解物から沈殿アクティブGEFをするために使用。ほとんどのGEFを、阻害バインディングから翻訳後修飾やリリース、彼らのアクティブ状態を介して活性化される細胞ライセートに保存され、それらはこのアッセイ8で検出することができます。捕捉されたタンパク質は、ウェスタンブロッティング、または特定の刺激により活性化未知のGEFをを識別するために質量分析を使用して、特定の抗体で検出することで知られているGEFををプローブすることができます。
1。 E.の変容をpGEX-RhoAの(G17A)を構築した大腸菌
2。 GST-RhoAの(G17A)ビーズの調製
3。ヌクレオチドフリーRhoAの(G17A)ビーズとGEFプルダウンアッセイ
4。代表的な結果
プロトコルのパート1と2はGSH-セファロースビーズとSDS-PAGEによるそのテスト( 図1上のプロトコルの概要を参照)に結合されたGST-RhoAの(G17A)の調製を説明しています。典型的なクマシー染色したゲルは、 図2に示されています。溶出したタンパク質を含むサンプルは、約50 kDaの( 図2、レーン6)で単一のバンドを含んでいる必要があります。タンパク質の濃度は、BSAのリファレンスサンプルを用いて推定することができます。 図2の例では、RhoAの(G17A)の濃度は15μg/10μLであると推定される。したがって、10μL/チューブのアリコートを作製した。典型的な収率私たちの手に10ミリリットル細菌の溶菌15から20μgのタンパク質である。プロトコルの第3部では、親和性の沈殿アッセイ( 図1の概要を参照)について説明します。交換因子GEF-H1の活性化を検出することに成功しGEFアッセイは、 図3に示されています。 RhoAの(G17A)タンパク質は、GEF-H1は、基底活性を有することを示唆し、コントロール(未処理)細胞溶解物からいくつかのGEF-H1を捕獲した。量は、TNF-αは、GEF-H1 5,7を活性化するという概念と一致して、しかし、炎症性サイトカインの腫瘍壊死因子-α(TNF-α)で処理した細胞の増加を沈殿させた。重要なのは、全細胞溶解物は、治療は、GEF-H1のレベルを変化させなかったことを示唆し、制御と処理サンプル中のGEF-H1同様の量を示し、アッセイで使用する入力が等しくなります。

図1:プロトコルの概要。


GEF-H1のTNF-α誘導活性を示す図3代表的なGEF活性化アッセイ。コンフルエントLLC-PK1細胞は、5分間10 ng / mlのTNF-αで処理した。治療後の細胞を溶解し、アクティブなGEFををGST-RhoAの(G17A)バインドされたビーズを用いて捕獲された。沈殿したタンパク質(上ブロット)および全細胞ライセート試料(底ブロット)でGEF-H1の存在は、西洋抗GEF-H1抗体(セルシグナリング)でブロッティングを用いて検出した。成功した結果を示す同等の入力、相対非処理細胞と比べTNF-α処理で沈殿したGEF-H1の増加量に注意してください。
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図4: "悪い結果"。ここに示されているGEFのプルダウンアッセイはビーズによってキャプチャされたいくつかのGEF-H1の結果が、制御およびTNF-αで処理した細胞から析出量は同じです。したがって、TNF-α、このケースでは、GEF-H1のノウハウ活性剤は、活性化を誘導しなかった。この特定の実験、その後のトラブルシューティングに使用されるTNF-αが十分に新鮮な、おそらく分解されなかったことを示唆している。
ここで紹介する方法は、細胞内でGEFのアクティブなプールに従うことができますGEFをのためにのみ利用可能な非放射性活性化アッセイである。アッセイは、以下の低分子量GTPaseの活性化などのRacおよびCdc42に対するGEFを使用される降水量アッセイに似ています。これらのアッセイは異なるGSTタグ融合タンパク質を使用して、ここで説明したものから若干の違いがある、しかし、基本的な手順は同じです。したがって、このプロトコルは、簡単に他の低分子量GTPaseとGEF活性化アッセイのために適合させることができます。
提示GEFアッセイは最近、核分画9,10用のアプリケーションのために変更されました。さらに変更を加えるだけで、他の細胞内コンパートメントでのGEF活性化のテストも可能かもしれません。
我々は、上皮細胞株の5,6,7のGEFの活性化を研究するための提示方法を使用します。いくつかの最適化では、このアッセイは、任意のセルラインからGEFを検出するのに十分でなければなりません。時adapti特定の細胞型にNG(ウェスタンブロッティングに適した抗体が重要である)テストされるGEFに最適な細胞数を、溶解バッファー量、検出方法を見つける。アッセイの初期セットアップのためには、関心のあるGEFを活性化することが知られて刺激を使用することをお勧めします。未知の刺激を使用する場合は、常にあなたのアッセイが動作していることを確認するために陽性対照を使用しています。このアッセイは、ウェスタンブロッティングによって知られているGEFの活性化を検出するために使用することができます。しかし、それは未知のGEFをを識別するためにも十分です。このため、制御と刺激サンプルからキャプチャされたGEFを、クマシー染色ゲル上で分析する必要があります。唯一の刺激のサンプルに表示されるバンドは、活性化されたGEFをが含まれている可能性があり、質量分析法(例えば、5)で識別するために送信することができます。
最後に、注意事項に注意してください。アッセイは、アクティブなGEFをレンダリングを翻訳後修飾は、細胞溶解後に保存されているという前提に基づいています。確かに、これは明らかにCAですGEFの数のSEと、その施設から、このアッセイは、GEF-H1、p115RhoGEFとXPLN(例えば5,11,12,13)を含むさまざまなGEFを、の活性化を検出するために様々なグループによって使用されています。アクティブ状態の保存は、しかし、すべてのGEFの場合には起こらないかもしれません、したがって、それは、このアッセイは、すべてのGEFをのために動作しないことが考えられる。また、多くのGEFを、複数の低分子量GTPaseに向かって活性を発揮することに留意する必要があります。したがって、特定のGEFが検討されている場合、それは他の低分子量GTPaseと同様に、あるRhoA、Rac1とCdc42の機能を調べる研究のためのGEF沈殿アッセイと、このアッセイを補完することをお勧めします。
プロトコルの重要なステップ:
形質転換細菌のコロニーは、アンプ、優れた伸長と収量によって適切な選択を確保するため、新鮮な、適切に準備、プレートから選択する必要があります。他のソースから得られたコンピテントセルの形質転換条件は変わる場合がありますと相談する必要があります。
タンパク質調製プロトコル(手順2.3から)とアッセイ(ステップ3.2から)のすべてのステップは、°C冷却ソリューションや遠心分離機で4で実行する必要があります。
細菌の溶解(ステップ2.5)均質な懸濁液を得るために徹底的かつ完全でなければなりません。細菌、渦を溶解し、4°Cでそれを維持しながら、交互にライセートをピペットと超音波処理はタンパク質を変性防止するために氷の上で行われていることを確認します。超音波の異なるモデルを使用している場合、条件を調整する必要があります。ビーズと超音波処理のインキュベーションは、常に十分な結合を確保するために回転子に4°Cで行われるべきであり、ケアはタイミングの一貫性を保つために注意するべきです。
GST-Rhoの変異体は、細菌で発現されたときやや不安定なので、すぐにまたは数日以内に準備されたビーズを使用することをお勧めします。
降水量の測定法(その3)時間と温度に敏感であり、のアクティブ·GEFをを容易に細胞ライセートから失われる可能性がありますので、手順は、可能な限り迅速に実行する必要があります。
次のセクションでは、いくつかのトラブルシューティングのヒントが含まれています。
最後のビーズ準備中変異体Rhoタンパク質のない、または非常に低い金額ません:これは非効率的な誘導は、細菌の溶解が不十分、または準備プロセスまたは貯蔵中のタンパク質の損失によって引き起こされることがあります。これらの可能性のいくつかのトラブルシューティングに役立つように、バクテリアのサンプルは、誘導前と後に分析することができます。タンパク質の貧しい人々の誘導がある場合は、新たに画線播種したプレートから、または再形質転換コンピテント細胞からコロニーを使用してプロセスを繰り返します。別のIPTG濃度と誘導時間もテストする必要があります。溶解が不十分な場合(すなわち、タンパク質ではなく、上清中のペレットのままで)溶解緩衝液中で塩と洗剤の濃度を変化させることを試みることができます。代替の超音波処理時間と設定が考慮されるべきであり、超音波処理前後のサンプルは溶解の効率を決定するために顕微鏡で確認することができます。
いいえGST-タンパク質がビーズ上に存在するにもかかわらず、GEFを沈殿させない:これは、降水量アッセイ中に技術的な問題に起因する、または適用された刺激を用いて検討GEFの活性化の本当の有無によって可能性があります。常にあなたのアッセイが動作していることを確認するために、ポジティブコントロールとして知られている刺激を使用しています。数日以内に準備されたビーズを使用しています。沈殿アッセイはすべての条件で検討GEFの検出不可能な量をキャプチャした場合は、あなたのGEFが存在し、分析(ステップ3.3)に使用される遠心分離後の上清中にも検出可能であることを確認します。すべてのバッファおよびプロテアーゼ阻害剤は新鮮であり、できるだけ早く氷の上のすべての手順を実行していることを確認してください。入力蛋白質(2プレート/サンプルからライセートを使用してなど)の量を増やします。沈殿アッセイは基底析出が表示されている場合あなたのGEFのtationが、有意差は、制御と刺激のサンプル( 図4)の間に見られない、適用された刺激は、他の既知の影響を(他のシグナル伝達経路の活性化を検出することにより、例えば)を使用して、働いていることを確認することによってトラブルシューティングを開始します。処理条件および/または濃度を変えることを検討してください。あなたの刺激はおそらく時間と濃度を予測するRhoまたは他のシグナル伝達を活性化する方法、文献報告からのデータに依存しています。 GEFの活性化はよく検出可能なRhoの活性化に先立っての時点で最高の検出可能かもしれないとして、処理時間を最適化する場合、両方の短期および長期の時間ポイントを使用します。最後に、同じ刺激が継代数による細胞応答の変化による活性化の可変度、細胞密度などの原因となり
著者らは、開示することは何もありません。
この作品は、ヘルスリサーチのためのカナダ研究所(CIHR)(MOP-97774)と自然科学とカナダの工学研究評議会(:480619 NSERC、助成金NR)によって賄われていた。 KSはKRESCENT新奨励賞(カナダ、カナダの腎臓学会と健康研究のカナダ研究所の腎臓財団の共同受賞)と、研究とイノベーションのオンタリオ州省からの早期研究者賞を受賞しています。 FWは李嘉誠の奨学金によってサポートされています。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 試薬の名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント(オプション) |
| をpGEX-RhoAの(G17A) | Addgene | すぐに利用できるようになります | 博士キースBurridge(ノースカロライナ大学)(参照3)の研究室で生成された |
| DH5α | インビトロジェン | 18258-012 | 店舗-80°C |
| SOC培地 | BioShop | SOC001.10 | |
| LB | BioShop | LBL407.1 | 無菌に保つ |
| グリセロール | BioShop | GLY002.1 | |
| アンピシリン | BioShop | AMP201.25 | -20℃で保存する株式 |
| 寒天 | BioShop | AGR001.500 | |
| IPTG(ISOプロピルBD-thiogalacto-ピラノシド) | Calbio-CHEM | 420322 | -20℃で保存するストック溶液 |
| グルタチオンセファロースビーズ | GEヘルスケア | 17-0756-01 | |
| 10倍PBS | SIGMA | D1408 | |
| HEPES | SIGMA | H4034 | |
| NaClを | BioShop | SOD001.10 | |
| MgCl 2を | SIGMA | M-9272 | 使用直前に追加します |
| TX-100 | シグマアルドリッチ | X100 | |
| DTT | OmniPur EMD | 3860 | 使用直前に追加します |
| PMSF | SIGMA | P-7626 | 使用直前に追加します |
| プロテアーゼ阻害剤50倍 | BDバキュロ·ゴールド | 51-21426Z | 使用直前に追加します |
| 10倍の完全なミニ、EDTA-フリー | ロシュ社 | 11 836 170 001 | 使用直前に追加します |
| レムリサンプルバッファー×2 | バイオ·ラッド | 161-0737 | |
| β-メルカプトエタノール | SIGMA | M7154 | 使用直前に追加します |
| クマシーブリリアントブルー | バイオ·ラッド | R-250 | |
| 酢酸 | カレドン | 1000から1 | |
| メタノール | カレドン | 6701から7 | |
| バイオ·ラッドプロテインアッセイ | バイオ·ラッド | 500-0114 | |
| BLUeyeラダー | FroggaBio | PM008-0500 |
表1使用する試薬。
| 機器の名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント(オプション) |
|---|---|---|---|
| RC-5B遠心分離 | ソーバル | SS-34ローター | 4℃で使用°C |
| 遠心分離 | ソーバル、サーモフィッシャーサイエンティフィック | ST-16R | 4℃で使用°C |
| マイクロ遠心機 | エッペンドルフ | 5417R | 4℃で使用°C |
| 細菌のシェーカー | INFORS HT Ecotron | AG CH-1403 Bottmingen | 37℃または22℃使用°C |
| 超音波 | ブランソン | 超音波処理-450 | RTで使用 |
| 回転子 | GLAS-COL | 099A CR4012 | 4℃で使用°C |
表2。使用される特定の装置。
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