タンデムアフィニティー精製法は、プロテオミクスのための細胞抽出物、主に真核生物から天然複合体を単離するために広く使用されてきました。ここでは、構造研究のための天然複合体の精製に最適化されたTAPメソッドプロトコールを紹介します。
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タンデムアフィニティー精製法は、プロテオミクスのための細胞抽出物、主に真核生物から天然複合体を単離するために広く使用されてきました。ここでは、構造研究のための天然複合体の精製に最適化されたTAPメソッドプロトコールを紹介します。
アフィニティー精製のアプローチはプロテオミクス特性評価用のネイティブ複合体を単離することに成功しています。構造的不均一性との複合体の組成不均一性の程度は、通常、このような研究を行うの進展が妨げられることはありません。これとは対照的に、構造的な特徴付けのために意図された複合体は、両方の組成と構造的に均質なだけでなく、プロテオミクスのために必要とされるよりも高い濃度である状態で、精製されるべきです。近年、大規模な高分子複合体の構造を決意する電子顕微鏡の応用において重要な進歩がありました。これは、電子顕微鏡による構造決意するのに十分な質と量のネイティブの複合体を精製するためのアプローチへの関心を高めています。タンデムアフィニティー精製(TAP)メソッドは18サブユニットを抽出し、精製するために最適化されている、〜出芽酵母から0.8 MDAリボアセンブリ( サッカロマイセス・セレビシエ)
多くの主要な細胞プロセスは、大きなタンパク質およびタンパク質-RNA複合体1によって行われます。このような複合体の生物物理学的および構造的な研究を行うに重大なボトルネックは、適切な品質( すなわち 、均一性)の、適切な濃度でそれらを得ることです。天然の供給源から複合体を分離することにより、サブユニットの関連する転写後および/または翻訳後修飾を保持し、適切な複雑なアセンブリを保証を含め、多くの利点があります。しかし、大規模な細胞複合体は、低コピー数で、多くの場合、細胞内に存在していると精製は非常に効率的で、複雑な整合性が維持されていることを確認するために近くの生理的条件下で発生する必要があります。真核生物源から複合体を精製することは特に困難であり、財政的に法外することができます。したがって、効率的でかつ均一な複合体をもたらす戦略または方法が非常に望まれています。
されている戦略彼らの初期の特性のために、真核細胞からの天然の複合体を精製することに成功は、タンデムアフィニティー精製(TAP)法2,3です。 TAPの方法は、最初因子(複数可)2相互作用との複合体で出芽酵母(S.セレビシエ)から天然のタンパク質を精製するために考案されました。 TAP法は、同じタンパク質をコードする遺伝子配列をタンデムに融合した各タグを二つのタグを利用しました。タイトかつ選択的な生理学的溶液条件の近くに維持する要望と親和性樹脂に結合するための必要性のバランスを取るように、タグを選択しました。このバランスは、精製後の特徴付けのための因子(単数または複数)の相互作用でタグ付けされたタンパク質の安定な相互作用(複数可)を維持するのに役立ちます。ゲノムに組み込まTAPタグは、タンパク質をコードする遺伝子の末端(C末端)に配置され、プロテインAに続くカルモジュリン結合ペプチド(CBP)のためのシーケンスをコードで構成された - タグを付けたにわずか20キロダルトンの追加タンパク質。 CBPは2、短いです6アミノ酸、および10 -9 M 4のオーダーのK Dとカルシウムの存在下で〜17 kDaのタンパク質カルモジュリン(CAM)によって認識。プロテインAタグは、反復間の短いリンカーを有する58残基二反復からなる、大きくなります。各58アミノ酸反復は、K D〜10 -8 M 5で免疫グロブリンG(IgG)によって認識されます。これら二つのタグの間にTEVプロテアーゼ、タバコエッチウイルス6,7からエンドペプチダーゼの認識部位を組み込みました。 TAPタンパク質をタグ付け方法の第1の親和性ステップにおいて、 図1に示すようにタグ付けされたタンパク質をTEVプロテアーゼ、特にサイト間切断を添加すると、カラム切断にすることによって溶出し、プロテインAを介してIgGを樹脂に結合されています二つのタグ。 IgGおよびプロテインAの相互作用が非常に強く、唯一の適切ソリューションの変性条件下で摂動することができますので、これは必要なステップです。 Prを欠きますタグotein、タンパク質は、カルシウムの存在下カム樹脂に結合され、金属イオンキレート剤EGTA(エチレングリコール四酢酸)( 図1)を添加して、この樹脂から溶出しました。
すぐTAP法を導入した後、それは、Sで複雑 な相互作用の「マップ」を生成するために、大規模な研究で使用しましたセレビシエ 8。重要なのは、この努力の結果として全体の酵母-TAPタグ付きオープンリーディングフレーム(ORF)ライブラリだけでなく、個々のTAPはのORF 9は商業的供給源から入手可能であるタグ付けされました。このように、1は、任意の酵母複合体のためのタグ付きタンパク質と任意の酵母株を取得することができます。 TAP法も含め、TAPタグの修正または変形に拍車をかけた。他の真核生物からの複合体の精製、ならびに細菌細胞10,11のためのその使用。プロテインAとCBPが異なるタンパク質12上に配置され、「スプリットタグ」のデザイン;そして、TA例えば、Ca 2+またはEGTA 13複合体の感度と、研究者のニーズに適応するようにGSは、変更しました。
器具類および方法論の両方における最近の進歩は、高分子複合体14の原子解像度画像の近くに高につながった構造決意、ための電子顕微鏡(EM)の適用における重要な進歩をもたらしてきました。 EMによる複合体の得られる分解能は、しかし、研究中の複合体の品質次第で残っています。本研究では、Sから精製するために、TAPタグのアプローチを利用していますセレビシエ U1 snRNP、スプライソソーム15,16の一部である18サブユニット(〜0.8 MDA)低コピー数のリボ核タンパク質複合体。ステップ数は、均一で十分な濃度であるように、この複合体を精製するためにとられています。精製の様々な段階で遭遇する潜在的な問題が記載されており、戦略はCHALLを克服するためにとらengesを強調しました。慎重に精製の手順を評価し、最適化することにより、精製されたU1 snRNPは、品質のとネガティブ染色および電子クライオ顕微鏡(クライオEM)の研究に適した量です。構造研究のために、天然の複合体の精製のための最適化されたTAP法プロトコルは、本明細書に記載されています。
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注:以下のプロトコルは、細胞培養の4 L、細胞の約40グラム湿重量から複合体を精製するために考案されました。調製したら、すべてのバッファは、4℃で保存し、それらの調製の月以内に使用すべきです。還元剤およびプロテアーゼ阻害剤は、使用直前に緩衝液に添加されます。
タンデムアフィニティー精製のための全細胞抽出物の調製
2.カラム精製ステップ1:IgGのクロマトグラフィー
3.カラム精製ステップ2:カルモジュリンアフィニティークロマトグラフィー
4.ポスト精製の分析は複雑な品質を評価するために、
5.コンプレックスストレージ
注:このようなNP-40などの界面活性剤の、その臨界ミセル濃度のそれ以上の濃度で存在することは、いくつかのアプリケーションのための進行を妨げるまたは阻害することができます。プロトからの除去の結果COLならびに他の添加剤または共溶媒との置換は、以下に議論されます。何のNP-40が必要ない場合は、オプションは、例えば、バイオビーズのために、除去のための商用アプリケーションを使用することです。
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修正されたTAP法はSから精製しましたU1 snRNP、18サブユニットリボ核タンパク質複合体をセレビシエ 。公開されたプロトコル2,3次複合体の初期TAPの精製は、銀上の3つのバンドは、ネイティブポリアクリルアミドゲル( 図2A)で染色として移行し、異機種登場複合体を得ました。 TAP法の最適化の複数のラウンドは、より均質なアセンブリ( 図2A)を示す天然ゲル上で主に単一バンドとして移動錯体を得ました。タンパク質や核酸の両方を染色する蛍光色素を使用して、それを精製した複合体が存在し、両方の生体高分子( 図2B)を有していたことが立証されました。
精製された複合体は、また、TAPタグ抗体( 図3A)を用いたSDS PAGEおよび...
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TAP法はタイトで、生理的溶液条件の近くに維持する欲求と親和性樹脂への結合選択性の必要性のバランスをとる二つのタグを利用しています。このバランスは、精製後の特徴付けのための因子(単数または複数)の相互作用でタグ付けされたタンパク質の安定な相互作用(複数可)を維持するのに役立ちます。また、個々のTAPは1つが、任意の酵母複合体のためにタグ付けされたタンパク質と任意の酵母株を得ることができるようにするORFは、商業的供給源から入手可能であるタグ付けされました。複合体の完全性および精製のための複雑で異なるタグ付きタンパク質サブユニットの使用をテストするために、リソースの可用性を維持することが本来の複合体を精製するためのTAP法を利用するための2つの利点があります。しかし、元のTAP法プロトコルは、精製された複合体は、組成と構造的に均質であることを確実にするために考案されませんでした。この目標を達成するために、上記で詳述したようTAP法は、したがって、変更されています。
さまざまなTAPの方法の工程は、組成と構造的に均質な複合体を精製するための最適なアプローチと条件を確立するために評価し...
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著者らは開示するものは何もない。
著者はニコラウス・グリゴリエフの支援と助言に感謝しています。Anna Loveland氏、Axel Brilot氏、Chen Xu氏、Mike Rigney氏には、有益なディスカッションとEMガイダンスを提供していただいたことに感謝します。この研究は、全米科学財団、賞第1157892号によって資金提供されました。Brandeis EM施設は、国立衛生研究所の助成金P01 GM62580によってサポートされています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| S. cerevisiae TAPタグ付き株 | Open Biosystems | YSC1177 | これは、TAPプロトコルの開発に使用された主要な酵母株です。その背景はS288Cです:ATCC 201388:MATa、his3Δ1、leu2Δ0、met15&デルタ;0、ura3&デルタ;0, SNU71::TAP::HIS3MX6 |
| コーヒーグラインダー | Mr. Coffee | IDS77 | 細胞溶解 |
| 血球計算盤に使用, Bright Line | Hausser Scientific | 3120 | 細胞溶解の評価に使用 |
| JA 9.100 遠心分離機ローター | ベックマン・コールター | 酵母細胞 | |
| JA 20固定角遠心分離機ローター | ベックマン・コールター社 | 不溶性細胞材料 | |
| Ti 60固定角遠心分離ローター | ベックマン・コールター社 | 可溶性細胞抽出物をさらに透明化するために使用されます | |
| サーモミキサー | エッペンドルフ | R5355 | 温度制御シェーカー |
| Novexゲルシステム | サーモフィッシャーサイエンティフィック | ||
| IgG樹脂 | GE Healthcare | 17-0969-01 | セファロース6 高速流 |
| カルモジュリン樹脂 | Agilent Technologies, Inc. | 214303 | アフィニティ樹脂 |
| プロテアーゼ阻害剤カクテル、ミニ錠 | Sigma Aldrich | 589297 | Mini cOmplete ultra EDTA-free tablets |
| プロテアーゼ阻害剤カクテル、大粒錠 | Sigma Aldrich | 5892953 | cOmplete ultra EDTA-free tablets |
| フェニルメタンスルホニルフッ化物 (PMSF) | イソプロパノール | ||
| 2 ml Bio-spin カラム | Bio-Rad に溶解株式会社ラボラトリーズ | 7326008 | Calmodulin レジン |
| 10 ml ポリプレップカラム | Bio-Rad Laboratories, Inc. | 7311550 | IgG樹脂の包装と洗浄に使用されます |
| プレキャストネイティブPAGE Bis-Trisゲル | Life Technologies | BN1002 | Novex NativePAGE Bis-Tris 4 - 16% プレキャストポリアクリルアミドゲル |
| NativeMarkタンパク質標準 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | LC0725 | ネイティブPAGEに使用される未染色タンパク質標準。ロード 7.5 μ銀染色ゲルの場合はl、5μl SYPRO Ruby染色ゲル用 |
| プレキャストSDS PAGE Bis-Trisゲル | Life Technologies | NP0321 | Novex Nu-PAGE Bis-Tris 4 - 12% プレキャストポリアクリルアミドゲル |
| PageRuler タンパク質標準品 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 26614 | ウェスタンブロッティング SDS ランニングバッファーに使用した未染色タンパク質標準品 |
| ライフテクノロジー | ズ NP0001 | 1x NuPAGE MOPS SDS | |
| BUFFER TAP ANTIBODY | サーモフィッシャーサイエンティフィック | CAB1001 | CBP タグに対する一次抗体 |
| 二次抗体 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 31341 | ヤギ抗ウサギアルカリホスファターゼ結合 |
| BCIP/NBT | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 34042 | 5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-リン酸/ニトロブルーテトラゾリウム |
| 透析ユニット | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 88401 | Slide-A-Lyzer ミニ透析ユニット |
| 遠心フィルターユニット、100kDa MWCO | EMD ミリポア | UFC5100008 | Amicon Ultra-0.5 遠心フィルターユニット、Ultracel-100メン |
| ブレン 界面活性剤吸収ビーズ | Bio-Rad Laboratories, Inc. | 1523920 | バイオビーズ SM-2 吸収剤 |
| SYBR Green II | サーモフィッシャーサイエンティフィック | S-7564 | 核酸染色用の蛍光色素は、SYPRO Rubyの存在で検出する場合は、励起波長488 nm、発光波長532 nm |
| SYPRO Ruby | Molecular Probes | S-12000 | 蛋白質染色用の蛍光色素は、SYBR Green IIの存在で検出する場合、励起波長457nm、発光波長670nmの |
| 銅格子 | Electron Microscopy Sciences | G400-CP |
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