マススペクトロメトリー(APMS)との組み合わせでタグ付けされたタンパク質のアフィニティー精製は、タンパク質相互作用ネットワークの体系的マッピングのため、生物学的プロセスの基本メカニズムを調査するための強力な方法です。ここでは、細菌のために開発最適化された順次ペプチドアフィニティー(SPA)をAPMSの手順を説明大腸菌。
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マススペクトロメトリー(APMS)との組み合わせでタグ付けされたタンパク質のアフィニティー精製は、タンパク質相互作用ネットワークの体系的マッピングのため、生物学的プロセスの基本メカニズムを調査するための強力な方法です。ここでは、細菌のために開発最適化された順次ペプチドアフィニティー(SPA)をAPMSの手順を説明大腸菌。
ほとんどの細胞プロセスを高分子アセンブリによって媒介されているので、タンパク質-タンパク質相互作用(PPI)および多タンパク質複合体のサブユニット組成の同定を体系的に同定は、遺伝子の機能への洞察を提供し、生物学的システム1,2の理解を高めることができます。物理的な相互作用は、質量分析法(APMS)と組み合わせて染色体タグ融合タンパク質のアフィニティー精製に基づいて近い生理的条件下で内因性のタンパク質複合体の高い信頼vialargeスケールの単離および特性をマッピングすることができます。このアプローチは正常酵母、ハエ、虫、哺乳類細胞、細菌1月6日を含め進化的に多様な生物に適用されています。特に、我々はGEを使用して、培養したグラム陰性大腸菌からアフィニティー精製、天然のタンパク質複合体のためのカルボキシ末端シーケンシャルペプチドアフィニティー(SPA)をデュアルタギングシステムを生成した基礎生物学と生物1、2、7の保存プロセスのゲノムワイドな研究に適していnetically-扱いやすいホスト実験室株。当社SPA-タグシステムは、酵母8,9のために最初に開発されたタンデムアフィニティー精製法に類似していて、非常に特異的なタバコエッチウイルス (TEV)プロテアーゼと3つのコピーの切断部位が続くカルモジュリン結合ペプチド(CBP)から構成されていFLAGエピトープ(3X FLAG)の、親和性濃縮の2連続ラウンドを可能にする。カセットの増幅後、SPA-タグおよび選択可能なマーカーをコードする配列特異線形PCR産物が統合されており、一時的に非常に効率的な異種バクテリオファージラムダ組換え系10の発現が誘導さDY330背景にカルボキシ末端融合としてフレームで表現されます。カルモジュリンと抗FLAGアフィニティービーズを使用して、後続のデュアルステップ精製が高度に選択が可能大規模な文化からでも低濃度のタンパク質複合体と効率的な回収。タンデム質量分析を高感度(低ナノグラム検出限界)で安定して共同精製タンパク質を同定するために使用されます。
ここでは、 大腸菌由来の可溶性タンパク質複合体の精製と質量分析ベースの分析、我々は一般的に体系的タンパク質のタグ付けに使用する詳細なステップバイステップの手順を説明します大腸菌 、スケールアップと潜在的にコンビに従順である特定の日和見病原体を含む他の細菌種に合わせて調整することができます。結果の物理的相互作用は、しばしば小説序のリンクを示唆して興味深い予想外のコンポーネントと接続を明らかにすることができます。予測はBI内多タンパク質複合体のグローバルな分子組織の解明を容易にすることができますこのような遺伝的(遺伝子遺伝子)の相互作用とゲノム·コンテキスト(GC)などの代替分子会合データとPPIデータの統合ological経路。 大腸菌に対して生成されたネットワーク大腸菌は、機能アノテーションは現在欠けているために他の微生物のオーソログ遺伝子産物の機能アーキテクチャへの洞察を得るために使用することができます。
1。 大腸菌における遺伝子固有のSPA-タギングの構築大腸菌 DY330ひずみ
2。培養すると超音波処理
3。親和性精製
4。銀染色
5。質量分析のためのタンパク質分解とサンプルの調製
6。 LTQオービトラップVelos質量分析計によるタンパク質同定
木曜日隔離された複合体の電子ポリペプチド成分はのLTQオービトラップVelosハイブリッドタンデム質量分析計を使用して識別されます。オービトラップは高速Velosイオントラップしながら、コントロール精製で検出無関係な非特異的なバックグラウンド汚染物のMS / MSサンプリングを最小限に抑えることが非常に優れた解像力(> 60,000全幅半値か、FWHM)と質量精度(<2 ppm)を持ってコンポーネントは、電子移動解離と衝突誘起解離の両方のモードを使用して、低濃度のペプチドを検出およびフラグメントすることができます。結果としてMS / MSスペクトルの間で高い信頼マッチはリファレンスEにマップされSEQUESTとSTATQUEST 11のような確率アルゴリズムの実行中は、評価した各照合シーケンスなどのデータベース検索アルゴリズムを使用して大腸菌タンパク質配列。合計スペクトル番号、陰性コントロール( すなわち 。モック)精製で検出されたペプチド配列の一意性と共通のバックグラウンド汚染物質をfalse-DISロー経験を達成するために考えられているcovery率。次の手順は、タンパク質の同定のために実行されています:
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内因性レベルで発現させたタグ付きベイトタンパク質を対数増殖期の培養物からアフィニティー精製した後、分離された安定複合体の個々のポリペプチド成分を可視化するために、サンプルを銀染色ゲルで電気泳動しました。また、アフィニティー精製したタンパク質サンプルの別の分画を、対応するポリペプチド配列を同定するために、ゲルフリータンデム質量分析(LCMS)に供しました。このAPMSの手法の有効性は、E. coliからアフィニティー精製したRNAポリメラーゼ(RNAP)およびSufBCD鉄・硫黄(Fe-S)タンパク質複合体の成分の代表的なSDS-PAGE分析によって示されています(Figure 1C and D)。SPAタグ付きのRNAP σ70 (RpoD)と、機能未知のタンパク質であるYacLはともに、コアRNAP酵素(e.g.、α (RpoA)、β (RpoB)、β' (RpoC)サブユニット)およびRNAPリサイクル因子(HepA)と特異的に共精製されました。タグ付きRpoDとは対照的に、YacLは必須の転写終結/抗終結因子(NusG)にも結合しており、転...
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ここで説明するSPAベースAPMSアプローチの重要な側面は、タギングがそれによって正常な遺伝子調節を確保し、自然な染色コンテキスト内で実行される維持( すなわち 。ネイティブ餌プロモーターが保持され、それ故に発現レベルが乱されていない)と安定的に結合したネイティブであるということですタンパク質複合体は、近内在性レベルで回収される。オペロンの極性の問題は、選択マーカーで外向き志向のプロモーターを含むことによって避けられる。このSPA-タギングの手法は、サブユニットは、細菌の細胞あたりわずか数分子にまで表現されている場合であっても、膜関連アセンブリを含む、ほぼ均一に低濃度の複合体の成分を浄化するのに十分な効果があります。全体的に、このプロトコルは、 大腸菌でタグ付けされた可溶性タンパク質の大規模セットを精製するために容易にスケールアップすることができます大腸菌又は原則としてコンビ経由タギングが可能な他の細菌種、またはtransformaその保有は当然高いもの標的遺伝子ノックアウト13のひずみライブラリを構築するために、例えば、使用されているアシネトバクター、細菌の遺...
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特別な利害関係は宣言されません。
この作品は、イノベーションのためのカナダの財団、ゲノムカナダ、オンタリオゲノム研究所、イノベーションのオンタリオ州省、JGとAE赤発現大腸菌にヘルスリサーチ助成のカナダの協会からの資金によってサポートされていました大腸菌株DY330は、ドナルド·L·コート(米国国立がん研究所、フレデリック、メリーランド州)からの親切な贈り物だった。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| I. 抗生物質 | |||
| >Kanamycin | Bioshop | #KAN201 | |
| アンピシリン | Bioshop | #AMP201 | |
| 2.Terrific-Broth medium | |||
| Bio-Tryptone | Bioshop | #TRP 402 | |
| 酵母エキス | Bioshop | #YEX 555 | |
| Glycerol | Bioshop | #GLY 002 | |
| K2HPO4 | Bioshop | #PPM 302 | |
| KH2PO4 | Bioshop | #PPM 303 | |
| 3.細菌株とプラスミド | |||
| DY330 | Yu et al.(2000)10 | ||
| pJL148 | ゼグーフet al.(2004)7 | ||
| 4.PCRおよび電気泳動試薬 | |||
| >Taq DNAポリメラーゼ | Fermentas | # EP0281 | |
| 10 X PCRバッファー | Fermentas | #EP0281 | |
| 10 mM dNTPs | Fermentas | #EP0281 | |
| 25 mM MgCl2 | Fermentas | #EP0281 | |
| Agarose | Bioshop | #AGA002 | |
| Loading染料 | NEB | #B7021S | |
| Ethidium bromide | Bioshop | # ETB444 | |
| 10X TBE buffer | Thermo Scientific | #28355 | |
| Tris Base | Bioshop | #TRS001 | |
| Boric acid | Bioshop | #BOR001 | |
| 0.5 M EDTA (pH 8.0) | Sigma | # E6768 | |
| DNA ladder | NEB | #N3232L | |
| 5.プラスミド単離およびクリーンアップキット | |||
| プラスミドMIDIキット | Qiagen | #12143 | |
| QIAquick PCR精製キット | Qiagen | #28104 | |
| 6.PCRおよび形質転換装置 | |||
| サーマルサイクラー | BioRad | iCycler | |
| アガロースゲル電気泳動 | BioRad | ||
| エレクトロポレーター | Bio-Rad | GenePulser II | |
| 0.2 cm エレクトロポレーションキュベット | Bio-Rad | ||
| 42 °CウォーターバスシェーカーInnova | 3100 | ||
| ックマンコールターTJ-25遠心分離機 | ベックマンコール | ターTS-5.1-500 | |
| 32 °C シェーカー | ニューブランズウィック サイエンティフィック アメリカ | ||
| 32 °C 大型シェーカー | ニューブランズウィック サイエンティフィック、米国 | ||
| 32 >Cプレートインキュベーター | Fisher Scientific | ||
| 7.電気泳動およびウェスタンブロッティング | |||
| アクリルアミドモノマー、N,N'-メチレンビスアクリルアミド | Bio-Rad | #161-0125 | |
| 過硫酸アンモニウム | Bioshop | # AMP001 | |
| n-ブタノール | Sigma | # B7906 | |
| TEMED | Bioshop | #TEM001 | |
| Whatman No. 1 ろ紙 | Fischer Scientific | #09-806A | |
| Mini protean 3 cell | Bio-Rad | #165-3301 | |
| iBlot gel transfer device | Invitrogen | #IB1001 | |
| Nitrocellulose membranes | Bio-Rad | #162-0115 | |
| Monoclonal Anti-Flag M2 antibody | Sigma | #F3165 | |
| Horserad peroxidase | Amersham | #NA931V | |
| Pre-stainedタンパク質分子量標準 | Bio-Rad | #161-0363 | |
| 化学発光試薬 | PIERCE | #1856136 | |
| オートラジオグラフィーフィルム | Clonex Corp | #CLEC810 | |
| Quick Draw 吸い取り紙 | Sigma | #P7796 | |
| C2 platform rocking shaker | New Brunswick Scientific, USA | ||
| >Sonicator | Branson Ultrasonic | #23395 | |
| NaCl | Bioshop | #SOD001 | |
| Protease inhibitors | Roche | #800-363-5887 | |
| 0.5 mM TCEP-HCl | Thermo Scientific | #20490 | |
| 9.Affinity Purification 試薬および装置 | |||
| 0.8 x 4 cm Bio-Rad ポリプロピレンカラム | Bio-Rad | #732-6008 | |
| Benzonase nuclease | Novagen | #70746 | |
| Anti-FLAG M2 agarose beads | Sigma | #A2220 | |
| Calmodulin-sepharose beads | GE Healthcare | #17-0529-01 | |
| TEV protease | Invitrogen | #12575-015 | |
| トリトン X-100 Σ | Σ #T9284 | ||
| CaCl2 | Sigma | #C2661 | |
| EGTA | Σ | #E3889 | |
| LabQuake シェーカー | サーモリン | #59558 | |
| 10.銀染色試薬 | |||
| メタノール | バイオショップ | #MET302 | |
| 酢酸 | バイオショップ | t#ACE222 | |
| チオ硫酸ナトリウム | Sigma | #S-7143 | |
| 硝酸銀 | ッシャーサイエンティフィ | #S181-100 | |
| ホルムアルデヒド | バイオショップ | #FOR201 | |
| 炭酸ナトリウム | Bioshop | #SOC512 | |
| 11.蛋白質の同一証明のための試薬そして装置 | |||
| Trypsin Gold、質量分析の等級 | Promega | # V5280 | |
| 50 mM NH4HCO3 | Bioshop | #AMC555 | |
| 1 mM CaCl2 | Bioshop | #CCL302 | |
| アセトニトリル | Sigma | #A998-4 | |
| Formic酸性 | シグマ | #F0507 | |
| HPLCグレードの水 | Sigma | #95304 | |
| ヨードアセトアミド | Sigma | #16125 | |
| ミリポア ジップチップ | ミリポア | #ZTC18M960 | |
| ~10 cm of 3 μm Luna-C18 樹脂 | Phenomenex | ||
| Proxeon nano HPLC ポンプ | サーモフィッシャーサイエンティフィック | ||
| LTQ Orbitrap Velos 質量分析計 | サーモフィッシャーサイエンティフィ | ||
| 12.実験器具 | |||
| 4リットル 円錐形フラスコ | VWR | #89000-372 | |
| 50 ml ポリプロピレン製ファルコンチューブ | 任意のベンダー | ||
| 1.5 ml マイクロ遠心チューブ | 任意のベンダー | ||
| 250 ml 円錐形フラック | VWR | #29140-045 | |
| 15 ml 滅菌培養チューブ | Thermo Scientific | #366052 | |
| 極低温バイアル | VWR | #479-3221-80 | |
| °C 冷凍庫 | Fisher Scientific | #13-990-14 | |
| スピード真空システム | Thermo Scientific | ||
| Buffers and Solutions 1. 1 liter Terrific Broth (TB) media 11 g Bio-Tryptone 2.カリウム塩原液 1.5 M K2HPO4 3.超音波処理バッファー 20 mM Tris-HCl(pH 7.9) 4を加えてください。AFCバッファー 30 mM Tris-HCl (pH 7.9) 5.TEV切断バッファー 30 mM Tris-HCl (pH 7.9) 6.カルモジュリン結合バッファー 30 mM Tris-HCl (pH 7.9) 7.カルモジュリン洗浄バッファー 30 mM Tris-HCl pH 7.9 8.カルモジュリン溶出バッファー 30 mM Tris-HCl (pH 7.9) 9.現像液(1L) 37%ホルムアルデヒド 10。消化バッファー 50 mM NH4HCO3 11.0.1%ギ酸 > <12 jove_step">12.洗浄液 0.1%ギ酸2O> |
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