August 6th, 2018
단백질 대사 산물 및 단백질-단백질 상호 작용은 모든 세포 기능에 중요 한. 여기, 우리는 선택의 이러한 상호 작용 단백질으로의 병렬 분석을 허용 하는 프로토콜을 설명 합니다. 우리의 프로토콜 식물 세포 배양에 대 한 최적화 되었습니다 및 질량 분석 기반 단백질 및 대사 산물 검출 친 화력 정화를 결합 했다.
이 방법은 기초 연구의 핵심 질문을 해결하는 데 사용할 수 있을 뿐만 아니라 필수 단백질의 새로운 소분자 리간드를 설명함으로써 의료, 제약 및 생명 공학 분야에 기여할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 밀접한 생체 조건에서 선택한 단백질의 단백질 및 대사 파트너를 병렬 분석할 수 있다는 것입니다. 이 방법은 미리 선택된 리간드에 국한되지 않고 상호 작용하는 분자를 찾아내는 데 도움이 됩니다.
이 방법은 식물을 위해 개발되었지만 HeLa 세포, E.coli 및 S.Cerevisiae와 같은 다른 시스템에도 적용할 수 있습니다. 시작하려면 MSMO 배지를 준비하고 1몰 수산화칼륨으로 pH를 5.7로 조정합니다. 그런 다음 섭씨 121도에서 15분 동안 용액을 오토클레이브합니다.
실험 시작 직전에 배지에 보충제를 추가합니다. 이제 100ml 플라스크에서 50ml의 MSMO 배지에서 형질전환 PSBL Arabidopsis thaliana 세포 배양을 성장시킵니다. 그런 다음 플라스크를 궤도 플랫폼 셰이커에 놓고 빛 아래에서 섭씨 20도에서 130rpm으로 셀을 부드럽게 교반합니다.
7일마다 1-10 용액에서 신선한 배지로 세포를 계대배양합니다. 다음으로, 원뿔형 플라스크에 장착된 나일론 메쉬가 있는 유리 깔때기를 사용하여 진공 펌프에 연결하여 로그 성장 단계 동안 세포를 수확합니다. 그런 다음 건조된 세포를 알루미늄 호일로 싸서 액체 질소로 얼립니다.
사전 냉각된 믹서 밀을 사용하여 20Hz의 진동 주파수로 설정합니다. 수확 및 냉동 식물 세포 물질을 2분 동안 미세한 분말로 균질화합니다. 다음으로, 액체 질소, 사전 냉각 장비를 사용하여 샘플당 분쇄 분말 3g을 분취하여 해동을 방지합니다.
그런 다음 액체 질소 사전 냉각된 모르타르를 사용하여 분쇄 분말을 3ml의 얼음 저온 용해 완충액으로 해동할 때까지 분쇄합니다. 해동된 샘플을 즉시 2개의 밀리리터 마이크로 원심분리 튜브로 나눕니다. 샘플을 섭씨 4도에서 10분 동안 20, 817g으로 원심분리하여 세포 파편을 제거합니다.
샘플이 원심분리되는 동안 샘플당 100마이크로리터의 IgG 세파로스 비드를 분취합니다. 1ml의 용해 완충액을 추가하고 볼텍싱으로 비드를 다시 현탁시킵니다. 2, 000g에서 3초 동안 플래시를 회전시키고 용해 버퍼를 버립니다.
마지막으로 400마이크로리터의 용해 완충액에 비드를 다시 현탁시킵니다. 원심분리 후 3ml의 투명 식물 용해물을 15ml 원추형 원심분리기 튜브로 옮깁니다. 사전 평형화된 비드를 식물 용해물에 첨가하고 섭씨 4도에서 1시간 동안 회전하는 바퀴에서 혼합물을 배양합니다.
혼합물을 진공 매니폴드 상단에 위치한 35마이크로미터 공극 크기의 필터가 있는 스핀 컬럼의 루어 잠금 캡에 연결된 주사기로 옮깁니다. 비드에 해를 끼치지 않도록 부드러운 압력으로 진공 펌프를 켜서 장치를 통해 용해물을 통과시킵니다. 결합되지 않은 용해물은 매니폴드의 기저부에 위치한 waste station으로 배출되고 비드에 결합된 단백질 복합체는 필터에 남아 있습니다.
세포 용해물에서 주사기를 비우면 10ml의 세척 버퍼를 추가하여 비드를 세척합니다. 그런 다음 밀리리터의 용출 버퍼를 추가하여 두 번째 세척 단계를 수행합니다. 이제 주사기와 루어 잠금 캡을 제거합니다.
컬럼의 하단 캡을 닫고 강화된 형태의 담배 에칭 바이러스인 프로테아제 50개를 함유한 용리 완충액 400마이크로리터를 비드에 추가합니다. 1, 000rpm으로 설정된 테이블 셰이커에 컬럼을 놓고 섭씨 16도에서 30분 동안 놓습니다. 그런 다음 컬럼에 50단위의 프로테아제를 추가로 추가하고 이전 단계와 같이 셰이커에서 혼합물을 배양합니다.
다음으로, 하단 캡을 제거하고 2ml 마이크로 원심분리 튜브에 컬럼을 교체합니다. 20, 817g에서 1분 동안 원심분리기를 사용하여 용리액을 수집하고 단백질 및 대사 산물 추출을 진행합니다. 추출을 시작하려면 1ml의 3 대 1 MTBE 메탄올 물 용매를 용리액에 첨가합니다.
튜브를 뒤집어 샘플과 혼합합니다. 다음으로, 혼합물에 0.4 밀리리터의 1-3 메탄올 수용액을 첨가하고 튜브를 뒤집어 샘플을 혼합한다. 그런 다음 실온에서 20, 817g의 시료를 2분 동안 원심분리하여 상 분리를 허용합니다.
1mL 수동 액체 취급 피펫을 사용하여 지질이 포함된 상부상을 제거합니다. 그런 다음 0.2ml의 메탄올을 넣고 튜브를 뒤집어 샘플을 혼합합니다. 20에서 817g의 원심분리기를 실온에서 2분 동안 가열하고 대사 산물 측정을 위해 새 튜브에서 극성 상을 수집합니다.
단백질 펠릿이 제거되는 것을 방지하기 위해 튜브 바닥에 약 50마이크로리터의 극성상을 남겨 두십시오. 다음으로, 극성 상이 포함된 튜브를 원심 증발기에서 밤새 건조시킵니다. 단백질 펠릿 튜브를 30-60분 동안 건조시켜 과도하게 건조되지 않도록 합니다.
형질전환 애기장대 탈리아나 세포 배양에서 질량 분석법과 함께 단백질-단백질 및 단백질-대사 산물 상호 작용을 사용하여 원스텝 친화성 정제를 확인했습니다. NDPK1을 발현하는 세포 배양은 빈 벡터, NDPK2 및 NDPK3 샘플과 비교할 때 발린-류신, 이소류신 글루타메이트, 류신 이소류신 및 이소류신 페닐알라닌에서 상당한 농축을 보여줍니다. 알려진 단백질-단백질 및 단백질-대사 산물 상호 작용을 찾기 위해 NDPK1과 함께 용리되는 13개의 단백질과 4개의 디펩타이드를 스티치 데이터베이스에 대해 퀴어합니다.
주요 연관성은 APX1 ortholog와 알데히드 탈수소효소 계열, 번역 시작 인자 FBR12 및 번역 시작 인자 2 subunit alpha homolog 사이에서 볼 수 있습니다. 확인된 디펩타이드는 보고된 단백질 파트너를 보여주지 않습니다. 이 기술을 한 번 숙달하면 제대로 수행하면 4시간 안에 완료할 수 있습니다.
이 절차를 시도하는 동안 실험 내내 샘플, 장비 및 시약을 차갑게 유지하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 현미경 열영동 또는 활성 분석과 같은 다른 방법을 수행하여 분자 간의 직접적인 상호 작용 또는 단백질 활성에 대한 리간드의 추론을 결정할 수 있습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 신뢰할 수 있는 결과를 얻고 선택한 단백질의 리간드를 식별하기 위해 전체 절차 중에 샘플을 처리하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
메탄올 및 MTBE 용액으로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있다는 것을 잊지 마십시오. 적절한 개인 보호 장비를 착용해야 하며 이 절차를 수행하는 동안 항상 흄 후드 아래에서 작업하는 것과 같은 예방 조치를 취해야 합니다.
이 기사는 식물 세포 배양에 최적화된 단백질-단백질 및 단백질-대사산물 상호작용의 평행 분석을 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 친화성 정제와 질량 분석을 결합하여 생체 내 상호작용 분자를 식별합니다.
This method enables parallel identification of protein-protein and protein-metabolite interactions in near-physiological conditions, supporting target validation and ligand discovery in early discovery workflows. By capturing endogenous complexes without pre-selection bias, it enhances predictive confidence in lead identification and reduces mechanistic ambiguity in drug target assessment. The approach is adaptable across biological systems, offering a scalable tool for de-risking therapeutic hypotheses in biopharma R&D.
The method fits within the discovery continuum from target engagement to lead identification, delivering interaction data that informs hit-to-lead progression.