CENP-Aのユビキタスは、細胞分裂間の二量体化によって受け継がれ、細胞の生存率に不可欠なセントロメレでのCENP-A沈着にとって重要な要件です。ここでは、EYFP タグ付き CENP-A (EYFP-CENP-A) タンパク質のユビキタス性を同定するための質量分析分析について説明します。
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方法論記事
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CENP-Aのユビキタスは、細胞分裂間の二量体化によって受け継がれ、細胞の生存率に不可欠なセントロメレでのCENP-A沈着にとって重要な要件です。ここでは、EYFP タグ付き CENP-A (EYFP-CENP-A) タンパク質のユビキタス性を同定するための質量分析分析について説明します。
キネトコレスとセントロメアの構造とダイナミクスを研究することは、染色体不安定性(CIN)および癌進行を理解する上で重要である。染色体の位置と中心の機能(すなわち、セントロメアの同一性)がどのように決定され、正確な染色体分離に参加しているかは、根本的な問題である。CENP-Aは、中心性同一性の非DNA指標(エピジェネティックマーク)であることが提案されており、細胞分裂間の二量体化によって継承されたCENTP-A沈着にはCENP-Aのユビキテレンスが必要であり、細胞生存能に不可欠である。
ここでは、CENP-A K124R変異タンパク質におけるEYFPタギングのために異なるリジンでのユビキタス化が誘導されることを示唆する、EYFP-CENP-A K124R変異体のユビ分量を同定するための質量分析分析について述べている。EYFP-CENP-A K124Rにおけるリジン306(K306)のユビキタス化が同定され、これは、質量分析を通じてCENP-Aのリジン56(K56)に相当する。GFP/EYFPの使用、またはタンパク質の機能を分析するツールとしての高分子量タンパク質のタグ付けについて注意点が説明されています。現在の技術的限界は、ユビキタスバンドの検出、部位特異的なユビキタス性の同定、および細胞全体の周期の間に生きている細胞または特定の単一細胞におけるユビキタス化の視覚化についても議論されている。
ここで提示される質量分析法は、異なるタグおよび他のセントロメアキネトコレタンパク質を有するヒトCENP-Aタンパク質に適用することができる。いくつかのアッセイ/分析からなるこれらの組み合わせ方法は、ユビキタスの機能的役割を特定することに興味を持っている研究者に推奨される可能性があります。
ほとんどの真核生物では、スピンドル微小管は、セントロメアと呼ばれる各染色体の単一領域に付着する必要があります。キネトコレは、セントロメアに位置するタンパク質の複合体です。セントロメアとキネトコレタンパク質の動きのタイミングとキネトコレスとセントロメレスの構造を研究することは、染色体不安定性(CIN)および癌進行を理解するために重要です。重要な問題は、染色体の位置と中心の機能(すなわち、セントロメアの同一性)がどのように決定され、それらが正確な染色体分離にどのように関与しているかである。ほとんどの種では、CENP-Aと呼ばれる特定のヒストン様タンパク質を含む特殊なヌクレオソームの存在がセントロメア同一性を定義する。そこで、CENP-Aが中心同一性の非DNA指標(エピジェネティックマーク)であることを提案する。CENP-Aがヒトのセントロメア同一性をどのように定義するかを解明することが重要です。
ホリデイ接合認識タンパク質(HJURP)は、CENP-A特異的シャペロンであり、CENTP-Aを中心核組中11、2、32,3に沈着させる。我々は、リジン124(K124)およびセントロメレローカリゼーション4のCENP-A ubiquityationに、CUL4A-RBX1-COPS8 E3リガーゼが必要であることを以前に報告している。また、我々の結果は、新たに合成されたCENP-Aのセントロメア募集には、既存のユビキタスCENP-A5が必要であることを示した。したがって、CENP-Aのユビキタス化は細胞分裂間の二量体化によって継承されることを示唆するモデルが提供された。
我々の調査結果及びYuらのそれとは対照的に、CENP-Aとその中心局在化に関する否定的な結果が最近発表された6.記事は、リジン124(K124)に対するCENP-A修飾は、K124Rの突然変異がCENP-Aの局在性に影響を及ぼさなかったことを示す否定的な結果に基づいて、ヒトセントロメレの確立、維持、および長期機能に欠かせないと主張した。しかし、彼らの結果と結論には議論の余地が十分にあり、我々はすでに彼らの前の出版物7にどのような問題があるかを説明しました。彼らは内因性CENP-Aのサイズよりもはるかに大きな分子量を持つCENP-Aとタンパク質を融合させることに注意を払う必要があります:例えば、彼らは〜30 kDa強化黄色蛍光タンパク質(EYFP)を〜16 kDa CENP-Aに融合し、RPE-1 CENP-A-Fノックアウト中のEYFP-CENP-A K124R融合タンパク質を分析しました。K124ユビキチンは、構造予測4に基づいてHJURPに直接結合するとは考えられていないが、モノユビキチンの添加はCENP−Aのタンパク質の立体構造に影響を与えると予測される。CENP-Aの立体構造は、大きな融合タンパク質の存在によって変化する可能性があり、この立体構造変化は、ユビキサリ化の喪失によって引き起こされる構造変化を隠す可能性がある。我々は、大型タンパク質の融合が、EYFP-CENP-A K124R変異体におけるK124以外のリジンでのユビキスチン化を誘導し、別の部位におけるこのユビキタス化が、元のK124R単一変異型を阻害/マスクすることを示唆する。大きなタグタンパク質を有するCENP-A K124R変異タンパク質(EYFP)の異なるリジンにおいてユビキタンスが起こるという証拠は、我々の前の出版物8で報告された。EYFPタグはEYFP-CENP-A K124Rの別のリジン部位のユビキチン化を誘導し、EYFP-CENP-A K124R変異体がHJURPに結合することを発見した。その結果、別の部位でのこのユビキタス性は、元のK124R単突然変異表現型を阻害/マスクし、EYFP-CENP-A WTおよびK124R変異体の両方がセントロメア局在化を示した(pBabe-EYFP-CENP-A WTおよびK124R変異体をpBabe-EYFP対照と共に使用し、比較した)。この結果は、Flagタグ付きまたはタグなしCENP-A K124R変異体が致死的であるが、モノウビキチン融合によって救出できることを示し、CENP-Aのユビキタス化が細胞生存に不可欠であることを示唆した。
近年、多くの研究では、IN IN 9、10、11の両方で、CENP-Aタンパク質および他のセントロメアキネトコレタンパク質の翻訳後修飾(PTM)を同定するための異なるアッセイ,10を11開発している。9クロマチンの機能を調節する主要なメカニズムであるヒストンタンパク質のPTMに類似した、中心クロマチン成分のPTMはまた、全体的な構造と中心の機能を調節するために不可欠なメカニズムに関与しています。CENP-A PTM部位の大部分はCENP-A含有ヌクレオソームに特異的であるが、それらのいくつかはヒストンH3で保存されているが、これらの残基の修飾が中心基質特異的な機能に寄与することを示唆している。リン酸化、アセチル化、メチル化、およびユビ価化を含むCENP-AのPTMは、以前に報告された9であり、CENP-Aがそのアミノ末語およびC末語ヒストンフォールドドメイン上の様々なPTMおよびその組合せ配列を受けていることを示唆した。複数の機能におけるCENP-Aの変更の重要性は、我々を含む多くのグループによって明らかにされた。これらの機能は、セントロメアでのCENP-A沈着、タンパク質安定性、およびCCAN(構成中心性関連ネットワーク)9の募集を伴う。しかし、CENP-A PTMの限られた研究と所見は、直接的または間接的にその機能を調節する正規のヒストンの1つと比較される場合に前形化される。これらのCENP-A PTMを特定するための方法論に焦点を当てた技術報告書も制限されています。
CENP-Aの積み重ねには、細胞分裂5の間の二量体化によって継承され、細胞生存率8に不可欠なCENTP-A沈着にはCENP-Aのユビメンテーションが必要であるため、CENP-Aのユビキタス性を同定する方法は、将来的には、中心の機能活性、位置、構造を研究するために不可欠である。そこで、ここでは、EYFPタグ付けがCENP-A K124R変異タンパク質8中の異なるリジンでのユビキタス化を誘導することを示唆するEYFP-CENP-A K124R変異体のユビキタス性を同定するための質量分析分析について説明する。他の制御アッセイおよび分析のプロトコル(免疫蛍光分析、コロニー成長アッセイ、インビボのユビキタスアッセイ)も提示され、主要な質量分析分析の結果を適切に議論する。
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1. pBabe-EYFP-CENP-Aコンストラクトの細胞培養およびレトロウイルストランスフェクション
注:EYFP-CENP-Aは、内因性CENP-Aと同様のタンパク質レベルでpBabe-EYFP-CENP-Aから発現されます。総細胞性CENP-Aタンパク質は、RPE-1 CENP-A-----細胞6のようにCREリコンビナーゼによるCENP-A-/Fアレルの破壊後に、このEYFP-CENP-Aと置換される。
2. pBabe-EYFP-CENP-Aを含む細胞の蛍光免疫分析
3. レトロクレウイルス感染後のpBabe-EYFP-CENP-Aを用いたコロニーの成長アッセイ
注:このアッセイを行う理由は、CREリコンビナーゼによるCENP-A-/F対立遺伝子の破壊後のEYFP-CENP-A WTとK124R変異体の細胞生存率を比較するためです(全細胞CENP-Aタンパク質の置換後)。
4. pBabe-EYFP-CENP-Aを用いたウェスタンブロット分析
注:図1Bおよび図2AおよびEYFP-CENP-Aタンパク質の材料表に示されている抗体を用いたウェスタンブロット分析については、前述の方法13を参照してください。
5. 細胞培養、トランスフェクション、および生体内での pQCXIP-EYFP-CENP-A を用いたインビボユビエキシトリションアッセイ
注:pQCXIP-ベクターから発現されるEYFP-CENP-Aのタンパク質レベルは、内因性CENP-Aタンパク質レベルよりも〜10倍高い。このベクターの使用は、EYFP-CENP-Aタンパク質の高い量の免疫沈降、EYFP-CENP-Aのユビキタスバンドの観察、および質量分析を通じたEYFPタグ付きCENP-A(EYFP-CENP-A)タンパク質のユビキタス性の同定を促進する。
6. EYFP-CENP-A K124R変異体のユビキタス部位を同定するための質量分析
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EYFP-CENP-A K124変異体は、ユビエキタリミン、HJURPとの相互作用、およびセントロメア局在化の欠陥を示さない細胞致死性を示す。ここでファキネッティらによって報告されたシステム(2017)66は再構成された:1つの破壊を運ぶ二倍化ヒト(RPE-1)細胞と1つの'floxed'CENP-Aアレル(CENP-A-/F)、EYFP-CENP-AはpBabe-EYFPウイルスベクターから発現した。CENP-A-/F CENP-Aこのシステムでは、CENP-A-/Fアレルからの内因性CENP-Aの発現は、クレリコンビナーゼ6によって破壊される可能性がある。内因性CENP-Aの喪失を救うEYFP-CENP-A WTまたはK124R変異体(図1A)の遺伝子構築物は、レトロウイルス集積が行われたときに安定的に発現した。CENP-A-/Fア...
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ここでは、EYFPタグ付けがCENP-A K124R変異タンパク質8の異なるリジンでのユビキタス化を誘導することを示唆するEYFP-CENP-A K124R変異体のユビキタンスを同定するための質量分析分析の方法を説明した。結果として、質量分析によりCENP-Aのリジン56(K56)に対応するEYFP-CENP-A K124Rのリジン306(K306)のユビキタンスを同定しました。ここで説明する質量分析法は、以前にCENP-A WT-Flag12のリジン124(K124)のユビキタスサイトを同定した模擬法である。12したがって、この方法は、異なるタグおよび他のセントロメアキネトコレタンパク質を有するヒトCENP-Aタンパク質に適用することができる。LC-MS/MSに基づく質量分析は、広い範囲のタンパク質の潜在的な翻訳後修飾(PTM)を同定するために一般に受け入れられています。いくつかのアッセイ/分析(すなわち、インビボのユビキタス化アッセイ、コロニー成長アッセイ、質量分析)からなる組み合わせ方法は、標的タンパク質のユビキタス化の機能的役割を特定...
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著者らは競合する利益を宣言しない。
南京大学モデル動物研究センターのChao-Jun Liに質量分析に感謝します。ヤンミニ・ダラル、深川達夫、そして南京大学・グリーヒー小児がん研究所のモデル動物研究センターの研究者の皆さんに、有益な議論、実験指導、試薬をありがとうございました。ドン・W・クリーブランド,ダニエレ・ファキネッティ,ヤンミニ・ダラル,ミン・ブイ,グスタボ・W・レオーネ,ジョン・トンプソン,ローレンス・S・キルシュナー,アムルタ・アシュテカール,ベン・E・ブラック,グレニス・A・ログドン,田先健二,ドーン・S・チャンドラーに試薬の寛大な贈り物に感謝します。Y.N. 江蘇省「二重一流」建設基金、江蘇省自然科学基金(SBK2019021248)、江蘇省第16回シックス・ビッグ・タレント・ピークス・ファンド(TD-SWYY-001)、江蘇省「外国人専門家百人財プログラム」基金(SBK2019010048)、国立自然科学財団(3666年)この研究の一部は、NCI助成金R21 CA205659によってサポートされました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Equpiments/Tools | |||
| 0.5 ml タンパク質低結合チューブ | Eppendorf | 022431064 | 質量分析用 |
| 10cm細胞培養皿 | BIOFIL/JET, China | 700224 | 10 cm tissue culture dish (Yohei lab, PN63) |
| 6 well Cell Culture Cluster | Fisher/Corning Incorporated | 07-200-83 | 6-well cultureプレート |
| CentriVap | LABCONCO | - | 質量分析用真空乾燥ペプチド用卓上真空濃縮器 |
| ChromXP C18CL, 120A, 15 cm x 75 μm | Eksigent Technologies | 805-00120 | 質量分析用液体クロマトグラフィー(RPLC)カラム |
| HCX PL APO 100x 油浸レンズ | ライ | カ LEICA HCX PL APO NA 1.40 OIL PHE | 100X 油浸レンズ |
| HCX PL APO 63x 油浸レンズ | ライカ | LEICA HCX PL APO NA 1.40 OIL PH 3 CS | 63X 油浸レンズ |
| Immobilon-FL PVDF トランスファーメンブレン | EMD ミリポア | IPVH00010 | ウェスタンブロット用 |
| ライカ DM IRE2 電動蛍光顕微鏡 | ライカ | 電動蛍光顕微鏡 | |
| ライカ EL6000 コンパクト光源 | ライカ | 蛍光励起用外部光源 | |
| マイクロカバーガラス (22 mm x 22 mm) | Surgipath | 105 | カバーガラス (22 mm x 22 mm) |
| モデル V16-2 ポリアクリルアミドゲル電気泳動装置 | Apogee Electrophoresis/CORE Life Sciences | 31071010 | ゲル電気泳動装置 I より大きなSDS-PAGEゲル |
| を適用する nanoLC.2D | Eksigent Technologies | - | 質量分析用液体クロマトグラフィーシステム |
| NuPAGE 4%-12% Bis-Trisタンパク質ゲル | サーモフィッシャー | NP0335BOX | 質量分析 |
| 用の市販の4%-12% Bis-Trisタンパク質ゲルオリンパス FLUOVIEW FV3000 共焦点レーザー走査型顕微鏡 | オリンパス | - | 共焦点レーザー走査型顕微鏡 (https://www.olympus-lifescience.com.cn/en/support/ ダウンロード/#!dlOpen=%23detail847250519) |
| ORCA-R2 デジタルCCDカメラ | 浜松 | C10600-10B | CCDカメラ |
| PAP ペン | 結合部位 | AD100.1 | 免疫蛍光染色組織における撥水バリア用 |
| 培養皿 10CM | VWR | 25382-166 | 10 cm 組織培養皿 |
| ゲルランニング用垂直電気泳動 (ビッグサイズ) | 中国 駿義 | JY-SCZ6+ | ゲル電気泳動装置 II より大きな SDS-PAGE ゲル (洋平研究室、PE23) |
| VWR マイクロスライド、つや消し | VWR インターナショナル | 48312-013 | マイクロスライド |
| Primary antibodies | |||
| 抗CENP-A抗体 | Stressgen/Enzo Life Sciences | KAM-CC006 | マウスモノクローナル抗体 |
| 抗CENP-B抗体 | Novus Biologicals | H00001059-B01P | マウスモノクローナル抗体 |
| 抗GAPDH | ABCAM | ab37168 | ウサギポリクローナル抗体 |
| 抗GAPDH | Invitrogen | PA1987 | ウサギポリクローナル抗体 |
| 抗GFP抗体 | ANTI #76 (自家製抗体) | ウサギポリクローナル抗体 | |
| 抗HA (3F10) | Roche | 11815016001 | ラットモノクローナル抗体 |
| 抗HJURP | Proteintech Group | 15283–1-AP | ウサギポリクローナル抗体 |
| 抗ユビキチン | ベチル研究所 | A300-317A-1 | ウサギポリクローナル抗体 |
| 試薬 | |||
| Bio-Rad タンパク質アッセイ | バイオ・ラッド | 500-0006 | タンパク質濃度の測定用市販タンパク質アッセイ試薬 I (0.1% SDSと互換性あり) |
| Branson SONIFIER 450 | ソニケーター | ||
| ブランソン 超音波ソニケーター マイクロチップ ステップ、ソリッド、ねじ式 9.5 mm | VWR サイエンティフィック プロダクツ | 33995-325 | 超音波処理用ディスラプターホー |
| ソン超音波超音波発生器マイクロチップテーパー6.5 mm | VWRサイエンティフィックプロダクツ株式会社 | 33996-185 | 超音波処理用マイクロチップ |
| バッファー A1 | - | - | 20 mM Tris-HCl、pH 7.4、50 mM NaCl、0.5% ノニデット P-40、0.5% デオキシコール酸、0.5% SDS、1 mM EDTA、完全 EDTA-free プロテアーゼ阻害剤試薬 完全 EDTA-free プロテアーゼ阻害剤 |
| EDTA-free プロテアーゼ阻害剤 カクテル | Roche | 11-873-580-001 | バッファー A1 |
| クマシー ブリリアント ブルー R-250 | BBI ライフサイエンス | 用CAS 6104-59-2 | 質量分析用クーマシーブルー溶液 |
| クリスタルバイオレット溶液 (2.3% クリスタルバイオレット、0.1% オキシ酸アンモニウム、20% エタノール) | SigmaI-Aldrich | HT90132-1L | コロニー染色用 |
| DAPI | SIGMA-SLDRICH | D9542 | 核染色用 |
| DMEM: F12 中型 | ATCC | 30-2006 | DMEM: F12 中 |
| 型ウシ胎児血清、認証済み、熱不活化、米国原産 | Life Technologies/Gibco | 10082 | FBS(ウシ胎児血清) |
| 高グルコースDMEM(Dulbecco'修正されたイーグル」Life | Technologies/BioWhittaker | 12-604 | High-glucose DMEM |
| Lipofectamin 3000 | Life Technologies/Invitrogen | L3000 | Transfection reagent I for chemical transfection |
| Lipofectamin 3000, P3000 solution | Life Technologies/Invitrogen | L3000 | Transfection reagent II for chemical transfection |
| Methanol | Fisher | A412-4 | Fixationreagant |
| 無脂肪粉乳(カーネーション粉ミルクの代替品として承認 | Fisher Scientific | NC9255871(再注文番号190915;Lot# 90629) | 脱脂脱脂乳 |
| Opti-MEM I | Life Technologies/Invitrogen | 31985 | 還元血清培地 |
| p-フェニレンジアミン | SIGMA-SLDRICH | P6001 | |
| ペニシリン、ストレプトマイシンの封入用;Liquid | Fisher/Gibco | 15-140 | Penicillin-streptomycin |
| Poly-L-Lysine SOLUTION | SIGMA-SLDRICH | P 8920 | Poly-L-Lysine, 0.1% w/v, 水中 |
| ポリエチレンイミン [PEI]; 1.0 mg/ml | Polysciences | 23966–2 | 化学トランスフェクション用トランスフェクション試薬 III |
| プロテインAセファロースCL-4Bビーズ | GE Healthcare/Amersham | 17-0963-03 | プロテインAセファロースCL-4Bビーズ、pQCXIP-EYFP-CENP-Aを用いたin vivoユビキチン化アッセイ用 |
| ウェスタンブロットストリッピングバッファーの復元 | Thermo Scientific | PI21059 | ウェスタンブロットストリッピングバッファーI |
| ケンシンググレードトリプシン | Promega | V5111 | 質量分析用 |
| SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate | Thermo | 34095 | 超高感度化学発光(ECL)基質 |
| UltraPure Distilled Water | Life Technologies/Invitrogen/Gibco | 10977 | 滅菌組織培養グレード水 |
| ウェスタンブロットストリッピングバッファー II ((50 mM Tris-HCl, pH 6.85; 2% SDS; 50 mM DTT; 100 mM 2-メルカプトエタノール) | - | - | Western Blot Stripping Buffer II |
| Secondary Antibodies | |||
| Alexa Fluor 488 Goat Anti-Rabbit IgG Life Technologies | /Invitrogen | A11008 | fluorophore-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody) |
| Alexa Fluor 594 Goat Anti-Mouse IgG | Life Technologies/Invitrogen | A11005 | 蛍光色素標識二次抗体 (Affinity-purified secondary antibody) |
| Softwares | |||
| Acquisition FV31S-SW software | Olympus-Sofware | C1 (https://www.olympus-lifescience.com.cn/en/support/ downloads/#!dlOpen=%23detail847250519) | |
| Analysis FV31S-DT software | Olympus | - | ソフトウェアC2 (https://www.olympus-lifescience.com.cn/en/support/ ダウンロード/#!dlOpen=%23detail847250519) |
| cellSens Dimension software Ver. 1. 18 | Olympus-Sofware | C3 (https://www.olympus-lifescience.com.cn/en/ ソフトウェア/cellsens/) | |
| Image Studio Analysis Software Ver 4.0 | LI-COR Biosciences-Software | D | |
| Molecular Imager Versadoc MP4000 System | Bio-Rad | - | イムノブロット検出用化学発光イメージャー |
| Odyssey CLx 赤外線イメージングシステム | LI-COR Biosciences | - | イムノブロット検出用赤外線イメージングシステム |
| OpenCFU saftware | - | - | コロニーカウント用 (http://opencfu.sourceforge.net/) |
| Openlab version 5.5.2.サイエンティフィックイメージングソフトウェア | Improvision/PerkinElmer-Software | ||
| A ProteinPilotソフトウェアバージョン4.5 | AB SCIEX | - | ソフトウェアF 質量分析分析用 |
| Quantity One 1-D解析ソフトウェア | Bio-Rad-Software | E | |
| TripleTOF 5600+ System | AB SCIEX-Mass | spectrometry instrument | |
| Volocityバージョン6.3 3D画像解析ソフトウェア(Volocity Acquisition) | PerkinElmer | - | ソフトウェアB1 |
| Volocityバージョン6.3 3D画像解析ソフトウェア(Volocity Quantification) | PerkinElmer | - | ソフトウェアB2 |
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