このプロトコルは、サブユニットの同時発現および組換えプロテアソームアセンブリのより完全な検査のために混合postlysisサブユニットの両方を使用しています。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
方法論記事
このプロトコルは、サブユニットの同時発現および組換えプロテアソームアセンブリのより完全な検査のために混合postlysisサブユニットの両方を使用しています。
プロテアソームは、人生のすべてのドメインで発見されています。そのアセンブリが完全に理解されていないけれども彼らは、真核生物では細胞内タンパク質分解の主要な経路を提供します。すべてのプロテアソームは、構造的に保存されたコア粒子(CP)を含む、または20Sプロテアソーム二七量体αサブユニットのリング間に挟まれた2つの七量体のβサブユニットの環を含みます。古細菌の20Sプロテアソームは、彼らの真核生物の対応物と比較して、組成単純であり、まだ彼らの両方が共通の組立機構を共有しています。その結果、古細菌の20Sプロテアソームは、真核生物のプロテアソームのアセンブリのための重要なモデルであり続けます。具体的には、非変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)を用いて結合された古細菌の20Sプロテアソームの組換え発現は、プロテアソーム生合成に多くの重要な洞察をもたらしました。ここでは、nondenaturi前に古細菌のプロテアソームのαおよびβサブユニットの共発現の通常の戦略を改善するための手段を議論しますngのPAGE。我々は、迅速かつ効率的なものの、単独で共発現アプローチはキーアセンブリ中間体を逃すことができることを示しています。プロテアソームの場合には、共発現は、一つの完全なα-リングと一つの完全なβ-リングを含む中間のハーフプロテアソームの検出を許可しない場合があります。しかし、この中間体は、容易に溶解物混合を介して検出されます。私たちは、溶解液の混合と共発現を組み合わせることアセンブリを分析する上で、より徹底したアプローチをもたらす、まだ労働nonintensiveままであることを示唆しています。このアプローチは、他の組み換え多タンパク質複合体の研究に有用であり得ます。
多タンパク質複合体は、1多数の重要な細胞活動を行っています。これらの複合体の多くは、はるかに彼らのアセンブリ2,3についてよりも、構造と機能について知られています。プロテアソームは、そのような複雑であり、人生のすべてのドメインに含まれています。真核生物では、この分子機械は、ユビキチン/プロテアソームシステム(UPS)の中核であり、細胞内タンパク質分解4の主要な経路を提供します。 19S調節粒子(RP)6によって一方または両方の端部に蓋をすることができ20Sプロテアソーム、またはコア粒子(CP)5、(26Sプロテアソームと呼ばれる)、真核生物のプロテアソームは、二つの主要なサブアセンブリで構成されています。
20Sプロテアソームは、大区画化プロテアーゼです。その四次構造は、絶対に人生のすべてのドメインにわたって保存されており、構造的に関連したサブユニットの2つのタイプを含む4〜7員環のスタックで構成され、α;そして、5,7,8、β。真核生物では、二つの外側リングはそれぞれ7別個のαサブユニットから構成され、2つの内輪は、それぞれ7個別のβサブユニットから構成されています。タンパク質分解活性は、βサブユニットの3内に存在します。対照的に、古細菌のCPリングは、通常、αの唯一の種類及びβサブユニットの一種で構成されています。古細菌のプロテアソームは、その組成の単純さと彼らのが彼らの真核生物のカウンターパート9-13と共通の組立機構を共有の両方にプロテアソームアセンブリを研究するための重要なモデルシステムを提供しています。簡単に言えば、αサブユニットは、βサブユニットが集合し、その上に足場として機能する、最初のαリングに集合します。完全に組み立てられたCP(α7β7β7α7)を生じさせる結果のハーフプロテアソーム(α7β7)二量体化、。二量体化の間にβサブユニットに、プロペプチドが存在自己触媒触媒N末端スレオニンを露出、除去されます。アセンブリをモデル化するために古細菌プロテアソームの使用は、しばしば、大腸菌における組換え古細菌プロテアソームタンパク質の産生を利用します。それは自身のプロテアソームを産生しない宿主生物において、WT及び変異型の両方の、種々の組み合わせで製造されるサブユニットを可能にするので、これは価値のあるアプローチです。
多タンパク質複合体の集合を監視することが生化学的に組み立て中間体および前駆体から完全に組み立てられた複合体を分離分別方法のいくつかの種類を必要とします。その優れた解決能力に、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)を非変性することは、様々な大規模な多タンパク質複合体14-17の分別に特に有用であることが証明されています。組換え古細菌のプロテアソームの生産と非変性PAGEの組み合わせはdissectinに強力なアプローチとなっていますグラムプロテアソームアセンブリ9,11,12,18。しかし、このアプローチが適用される( すなわち 、α及びβサブユニットの組換え共発現を介して)通常の方法は重大な欠点を有しています。アセンブリ反応は、協同組合と強く濃度依存性の3です。細胞内部のタンパク質濃度は、アセンブリ反応は、インビボで急速に進んで、排除体積効果により、19非常に高いことを考えます。したがって、αおよびβサブユニットが同時発現させる際に重要なアセンブリ中間体を欠場することが可能です。
ここでは、組換え古細菌のプロテアソームサブユニットを使用して、プロテアソームアセンブリの研究に合わせたアプローチを主張しています。このアプローチでは、両方の同時発現と溶解液の混合方法が使用されます。共発現が少ない労働集約的であるため、前者はアセンブリの迅速な分析を可能にします。後者は、混合したαおよびβサブユニットの別々の発現に依存します。このrequiがけれども共発現よりも解像度もう少し努力が、それは同時発現の際に失われる中間体を検出する能力によって補償以上のものです。一緒に、これらの2つの方法は、プロテアソームのアセンブリのより完全な像を提供することができます。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
1.細菌発現。
注:この研究で使用した発現プラスミドを、 表1に記載されています。本研究で用いた溶液、培地、及び緩衝液は、表2に記載されています。古細菌のプロテアソームサブユニット遺伝子のクローニングおよび発現プラスミドの生成は、他の場所18,20に記載されています。簡単に言えば、サブユニットの組換え共発現のためのプラスミドは、個々のサブユニット18,20の同等の発現レベルを得ることに役立つシストロン性オペロンの戦略を採用しています。下記の式のパラメータは、この研究におけるプロテアソームサブユニットのために最適であることが経験的に決定されました。他の古細菌種由来の、または他の組換えタンパク質複合体(考察を参照)プロテアソームのために、他のプロテアソーム変異体のための発現を最適化する必要があるかもしれません。
2.細菌の溶解および溶解物をミキシング。
注意: 共発現を介して、研究サンプルについては、セクション2.1(およびそのサブセクション)に従います。溶解液の混合を必要とするサンプルについては、2.2節(およびそのサブセクション)に従います。プロトコルに含まれているTSP(合計、可溶性、ペレット)分析αおよびβサブユニットのほぼ等量を混合溶解液(説明を参照)の間に結合されていることを確認することができ、タンパク質発現を最適化するのに有用です。また、下流の結果が期待されていないようならば( すなわち、それはタンパク質が発現し、可溶性れたことを確認)重要な制御を提供します。したがって、我々は非常に最初にTSP分析などをお勧めします。最適なプロトコルは、特定のサブユニットの組み合わせのために達成されると、TSP分析は、厳密にそれが以下にオプションとして記載されている理由である必要はありません。
固定化コバルト親和性樹脂を介して3.タンパク質精製(ICAR)。
4.非変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)。
注意:未重合アクリルアミドは神経毒です。適切な保護GEAを着用rを。
5.活動およびタンパク質染色を可視化。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
αサブユニットはリング9を形成するために結合するとき、プロテアソームアセンブリ( 図1)が開始されます。 C末端ヘキサヒスチジンは、(彼のタグ)誘導体( 表1)のタグを付けたように古細菌Methanococcus maripaludis S2からのαサブユニットは、大腸菌で発現されるときに示すことができます。組換えα-Hisタンパク質はICARにより精製し、PAGEを非変性により分析したとき、2つのバンドは、( 図2A、レーン1)が観察されました。我々は以前、これらはシングルαリング(SR)とダブルα-リング(DR)18に対応することが実証されています。 DRは、その後の組み立て9,18のための生産的ではないデッドエンドの種です。
α-彼のサブユニットは、組換え古細菌プロテアソームのアセンブリがアッセイされる通常の方法を表す、βサブユニットと共発現した場合には、新たな種は670...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
私たちは、組換え古細菌のプロテアソームを使用してページを非変性することによりプロテアソームアセンブリを分析する組み合わせアプローチの利点を実証します。プロテアソームサブユニットの細菌共発現する通常の方法9,11は、迅速な分析を可能にしますが、キーアセンブリ中間体を明らかにしないことがあります。私たちは、アセンブリイベントの広い画像を開発するために混合溶解物と共発現を組み合わせることをお勧めします。
この組み合わせたアプローチの利点は、αの別々の発現を必要と溶解液の混合にβサブユニットにもかかわらず、それはまだ比較的労働フレンドリーれているということです。一つは、個々のタンパク質の同等と一貫した発現レベルを保証する場合、結果はまた、半定量的であることができます。この目的のために、我々は、溶解物の混合の前に発現されるタンパク質の同等のレベルを可能にする条件を決定するために、組換えタンパク質発現の通常の最適化を行うことをお勧めします。最適化は、様々な誘導ティムを含むことができ、E、誘導温度、誘導、細菌発現株での光学密度など、可溶性タンパク質の所望のレベルが達成される...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者らは開示するものは何もない。
この作品はARKに、米国心臓協会14GRNT20390154からの受賞によって、部分的にはインディアナ大学 - パデュー大学、インディアナポリスからの研究支援基金助成金(RSFG)によって部分的にサポートされていました
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アクリルアミド(40%)溶液 | Biorad | 1610104 | 未重合アクリルアミドは神経毒です。適切な保護具を着用してください |
| アミコンウルトラ0.5 mL遠心フィルター | EMDMillipore | UFC501024 | |
| 過硫酸アンモニウム | Sigma | A3678 | |
| ATP | Sigma | A7699 | |
| BCAアッセイキット | Pierce | 23225 | |
| Bisacrylamide(2%)溶液 | Biorad | 1610142 | |
| ブロモフェノールブルー | Sigma | B8026 | |
| DNaseI | Sigma | DN25 | |
| Dithiothreitol (DTT) | サーモフィッシャー | BP172 | |
| E. coli BL21 コンピテントセル | EMD Millipore | 69450 | |
| GelCode Blue | Thermo Fisher | 24592 | ゲル用コロイド状クマシー染色試薬 |
| Gel doc EZ システム | Biorad | 1708270 | ゲルドキュメンテーションシステム |
| ゲルリリーサー | Biorad | 1653320 | ゲルプレートを分離するために使用されるくさび形のプラスチックで、液体の散布に便利です。 |
| ガラス棒 | サーモフィッシャー | 11-380B | |
| グリセロール | シグマ | 49767 | |
| グリシン | サーモフィッシャー | BP3865 | |
| ハミルトンシリンジ | サーモフィッシャー | 14-813-38 | ゲル装填用ガラスシリンジ |
| HEPES | US Biologicals | H2010 | |
| HMW ネイティブキャリブレーションキット | GE Healthcare | 170445-01 | 高分子量タンパク質標準 |
| Hoefer SG30 | サーモフィッシャー | 03-500-277 | グラジエントメーカー |
| イミダゾール | US Biologicals 280671 | ||
| IPTG | US Biologicals | I8500 | タンパク質発現の誘導用 |
| イソプロパノール | サーモフィッシャー | BP26181 | |
| カナマイシン硫酸 | US Biologicals | K0010 | |
| リゾチーム | Sigma | L6876 | |
| MgCl2 | Fluka analytical | 630680 | |
| ミニ プロティアン テトラセル | Biorad | 1658002EDU | ゲル電気泳動装置 |
| NaCl | サーモフィッシャー | S640-3 | |
| NaOH | サーモフィッシャー | S318-1 | |
| Pefabloc SC | ロシュ | 11429876001 | プロテアーゼ阻害剤 |
| pET42 | EMD Millipore | 70562 | 発現プラスミド |
| プレシジョンプラスオールブルースタンダード | Biorad | 1610373 | SDS-PAGE用分子タンパク質スタンダード |
| クイックチェンジ突然変異導入キット | アジレントテクノロジー | 200521 | |
| ドデシル硫酸ナトリウム(SDS) | サーモフィッシャー | BP166 | |
| Suc-LLVY-AMC | Enzo lifesciences | BML P802-0005 | 蛍光基材 |
| タロン 金属 アフィニティ樹脂 | Clontech | 635502 | 固定化コバルト アフィニティ樹脂 |
| TEMED | シグマ | T7024 | |
| トリス | US Biologicals | T8600 | |
| Triton-X100 | Σ93426 | ||
| トリプトン | バクト BD | ||
| UVサンプルトレイ | Biorad | 1708271 | |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。