Method Article

Test jednocząsteczkowy pull-down do analizy fosforylacji białek: wysokoprzepustowa technika ilościowego określania fosforylacji białek w lizacie komórkowym

July 8th, 2025

In This Article

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Źródło: Bailey, E. M. et al., Zoptymalizowany test ściągania pojedynczej cząsteczki do ilościowego oznaczania fosforylacji białek. J. Vis. Exp. (2022)

Ten film demonstruje czułą technikę fosforylacji białek za pomocą testu ściągania pojedynczej cząsteczki. Funkcjonalizacja glikolu polietylenowego-biotyny i zastosowanie znakowanych przeciwciał zwiększa wykrywalność fosforylowanej tyrozyny ze swoistością.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Funkcjonalizacja tablicy za pomocą biotynylowanego przeciwciała

  1. Przygotuj następujące rozwiązania.
    1. Bufor T50, roztwór 10 mM Tris-HCl (pH 8,0) i 50 mM NaCl. Roztwór jest stabilny przez 1 miesiąc w RT.
    2. T50-BSA poprzez uzupełnienie buforu T50 o 0,1 mg/ml BSA. Przygotowany roztwór należy przechowywać na lodzie.
    3. 10 mg/ml borowodorku sodu (NaBH4) w 1x PBS. Przygotuj to bezpośrednio przed użyciem.
    4. 0,2 mg/ml NeutrAwidyny (patrz Tabela Materiałów) w buforze T50.
      ostrożność: NaBH4 jest środkiem redukującym i jest łatwopalny. Po użyciu należy zawsze przepłukać pojemnik azotem gazowym i przechowywać go w eksykatorze.
  2. Funkcjonalizować macierz za pomocą biotynylowanego przeciwciała.
    1. Wyjmij z zamrażarki matryce funkcjonalizowane PEG-biotyną i zrównoważ stożkową rurkę z RT przed otwarciem. Umieścić szkiełko nakrywkowe z matrycą skierowaną do góry na wyłożonym folią uszczelniającą naczyniu do hodowli tkankowych o średnicy 100 mm (TC100).
      nuta: Zminimalizuj oświetlenie górne. Wszystkie roztwory powinny "perplać się" na kwadratach zdefiniowanych przez układ hydrofobowy. Dodaj odpowiednią objętość roztworu, aby całkowicie pokryć każdy kwadrat (zwykle 10-15 μl) i nie pozwól, aby płyn przelał się przez wyznaczoną przestrzeń. Aby szybko usunąć płyny, użyj wewnętrznego przewodu próżniowego podłączonego do kolby próżniowej w celu wychwytywania odpadów. Pozwól NaBH4 odgazować się przez 1 godzinę przed usunięciem, pozostawiając rurkę otwartą w okapie oparów chemicznych. Leczenie NaBH4 jest konieczne w celu zmniejszenia autofluorescencji tła, zmniejszając w ten sposób liczbę fałszywie dodatnich wykryć pojedynczych cząsteczek.
    2. Potraktuj każdy kwadrat tablicy 10 mg/ml NaBH4 w 1x PBS przez 4 minuty w temperaturze pokojowej. Przemyć trzykrotnie PBS.
    3. Inkubować każdy kwadrat przez 5 minut z 0,2 mg/ml NeutrAwidyny w T50. Umyć trzykrotnie T50-BSA.
      nuta: NeutrAwidyna wiąże się z PEG-biotyną i stanowi miejsce wiązania dla przeciwciał biotynylowanych.
    4. Inkubować każdy kwadrat przez 10 minut z 2 μg/ml biotynylowanego przeciwciała specyficznego dla POI w T50-BSA; przemyć trzykrotnie T50-BSA.
      nuta: Niniejszy protokół wykorzystuje biotynylowane anty-EGFR IgG (patrz tabela materiałów) do wychwytywania EGFR-GFP.

2. SiMPull POI z lizatów całokomórkowych

UWAGA: Umieść naczynie TC100 z funkcjonalizowanymi tablicami SiMPull na lodzie na resztę przygotowania SiMpull. Ten krok polega na pobraniu POI z całkowitego lizatu białkowego. Lizat nie może być ponownie użyty po rozmrożeniu.

  1. Przygotuj następujące rozwiązania.
    1. Przygotować 4% paraformaldehydu (PFA)/0,1% aldehydu glutarowego (GA) w 1x PBS.
      ostrożność: PFA i GA są toksycznymi utrwalaczami chemicznymi i potencjalnymi czynnikami rakotwórczymi. Nosić środki ochrony osobistej. Chemikalia należy utylizować jako odpady niebezpieczne zgodnie z lokalnymi przepisami i wytycznymi.
    2. Przygotuj 10 mM Tris-HCl, pH 7,4.
  2. Rozmrozić i wymieszać lizat, delikatnie pipetując w górę iw dół. Trzymaj na lodzie.
  3. Rozcieńczyć 1 μl lizatu w 100 μl lodowatego T50-BSA/PPI.
    nuta: W razie potrzeby należy określić odpowiedni współczynnik rozcieńczenia całkowitego lizatu białkowego, stosując szereg rozcieńczeń do matrycy. Optymalna gęstość receptorów SiMPull na powierzchnię matrycy wynosi 0,04-0,08/μm2.
  4. Inkubować lizat na matrycy przez 10 minut, a następnie przemyć czterokrotnie lodowatym roztworem T50-BSA/PPI.
  5. Rozcieńczyć przeciwciało antyfosfotyrozynowe sprzężone z AF647 (patrz tabela materiałów) w lodowatym T50-BSA/PPI i inkubować na matrycy przez 1 h.
    nuta: W niniejszym protokole do identyfikacji fosforylowanej populacji EGFR-GFP stosuje się pan-anty-pTyr (PY99)-AF647 IgG. Zastosowanie przeciwciał znakowanych bezpośrednio eliminuje potrzebę stosowania przeciwciał drugorzędowych, zwiększając możliwości znakowania i poprawiając spójność wyników. Przeciwciała znakowane fluorescencyjnie można uzyskać ze źródeł komercyjnych. Jeśli nie są dostępne na rynku, przeciwciała mogą być znakowane na zamówienie przy użyciu standardowych technik biokoniugacji, a dostępne są komercyjne zestawy do biokoniugacji. Każda partia przeciwciał znakowanych fluorescencyjnie musi zostać przetestowana pod kątem optymalnych warunków znakowania poprzez wykonanie SiMPull w celu zmierzenia krzywej dawki i znalezienia punktu nasycenia.
  6. Umyj sześć razy lodowatym T50-BSA, w sumie przez 6-8 minut.
  7. Umyć dwukrotnie lodowatym środkiem 1x PBS.
  8. Inkubować macierz z 4% roztworem PFA/0,1% GA przez 10 minut, aby zapobiec dysocjacji przeciwciał.
  9. Przemyć dwukrotnie przez 5 minut za pomocą 10 mM Tris-HCl, pH 7,4/PBS w celu dezaktywacji utrwalaczy.
    nuta: W przypadku eksperymentów z użyciem więcej niż jednego przeciwciała (np. wykrywanie wielu miejsc fosfotyrozyny) powtórz kroki 2.5-2.9.

3. Akwizycja obrazu

UWAGA: Akwizycja obrazu pojedynczej cząsteczki odbywa się za pomocą obiektywu TIRF 150x i rozdzielacza obrazu, który przechwytuje każdy kanał widmowy w określonym kwadrancie kamery emCCD (zobacz Tabelę materiałów). Obrazy kalibracyjne są najpierw pozyskiwane, aby umożliwić rejestrację kanałów i kalibrację wzmocnienia kamery za pomocą siatki wyrównania kanałów z nanowzorcem (nanogrid), która zawiera 20 x 20 tablic otworów o długości fali 200 ± 50 nm w odległości od 3 ± 1 μm (całkowity rozmiar ~60 μm × 60 μm).

  1. Dokonaj rejestracji kanału, wykonując poniższe czynności.
    nuta: Dokładna rejestracja kanałów jest potrzebna do prawidłowego obliczenia kolokalizacji emiterów. Ten krok ma kluczowe znaczenie.
    1. Wyczyść tarczę olejową i nałóż na nią kroplę oleju. Umieść nanosiatkę na stoliku w celu obrazowania. Korzystając z przechodzącego białego światła, skoncentruj się na wzorze siatki.
      nuta: Obrazy za pomocą nanosiatki są pozyskiwane za pomocą światła przechodzącego, które przechodzi przez nanosiatkę i jest wykrywane we wszystkich kanałach widmowych. Alternatywnie można użyć kulek multifluorescencyjnych, które emitują fluorescencję wykrytą w każdym kanale. Akwizycja obrazu będzie musiała być zoptymalizowana zgodnie z każdą konfiguracją mikroskopu.
    2. Zrób serię 20 obrazów siatki. Upewnij się, że piksele nie są nasycone. Zapisz serię obrazów jako "Wierny".
    3. Rozogniskuj nanosiatkę, aby utworzyć wzór Airy. Wykonaj serię 20 obrazów w celu kalibracji wzmocnienia. Zapisz obraz jako "Wzmocnienie".
    4. Uzyskaj serię 20 obrazów do przesunięcia kamery, blokując całe światło przed dotarciem do aparatu. Zapisz obraz jako "Tło".
  2. Pobierz SiMPull images.
    nuta: Przed obrazowaniem układu szkiełek nakrywkowych należy wymienić roztwór Tris na T50-BSA i zrównoważyć układ do RT.
    1. Wyczyść obiektyw olejowy i nałóż na niego dodatkową ilość oleju. Zamocuj matrycę szkiełek nakrywkowych na stoliku mikroskopu.
    2. Zoptymalizuj moc wzbudzenia każdego fluoroforu, kąt TIRF i czas integracji kamery. Celem jest osiągnięcie najwyższego stosunku sygnału do szumu przy jednoczesnej minimalizacji fotowybielania próbki. Zapisz moc lasera, aby zachować spójność w przyszłych pomiarach.
      nuta: W niniejszym badaniu wykorzystano czas ekspozycji 300 ms dla kanału dalekiej czerwieni i 1 s dla kanału zielonego. Zastosowano laser o długości fali 642 nm o mocy około 500 μW, natomiast laser o długości fali 488 nm o mocy 860 μW, mierzonej przed soczewką tuby.
    3. Uzyskaj obrazy dla każdej próbki. Najpierw zobrazuj kanał dalekiej czerwieni, a następnie każdy fluorofor o niższej długości fali, aby zmniejszyć fotowybielanie. Ze względu na małą objętość używaną do każdej próbki, sprawdzaj poziom buforu co 30-45 minut i uzupełniaj w razie potrzeby.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Probówki do mikrowirówek o pojemności 1,5 mlŻyciorys MTCZobacz materiał C2000
10 mM Tris-HCl pH 7,4
10 mM Tris-HCl pH 8,0/ 50 mM NaClBufor T50
Naczynie do hodowli tkankowej 100 mmCELLTREATNumer katalogowy: 229620Przechowywanie szkła/matryc trawionych piranią
Rurka stożkowa 15 ml
16% wodny roztwór paraformaldehyduNauki o mikroskopii elektronowejNumer katalogowy: 15710niebezpieczny
Probówka stożkowa 50 mlFunkcjonalizowane przechowywanie szkła / ponowne wykorzystanie KOH
8% wodny roztwór aldehydu glutarowegoNauki o mikroskopii elektronowejNumer katalogowy 16020niebezpieczny
Alexa Fluor 647 NHS EsterThermo Fisher NaukowyA-20006
Anty-ludzki EGFR (domena zewnętrzna) – biotynaLeinco Technologies, IncE101
Przeciwciało anty-p-tyro (PY99) Alexa Fluor 647Biotechnologia Santa CruzSC-7020 AF647
Biotyna-PEGŻyciorys LaysanaBiotyna-PEG-SVA, MW 5,000
Albumina surowicy bydlęcejZłoto BiotechnologiaA-420-1Komponent buforowy Tyrode'a
Szkiełka nakrywkowe 24 x 60 #1.5Nauki o mikroskopii elektronowejNumer katalogowy: 63793
Kamera emCCDAndor iXon
Koktajl inhibitorów fosfotazy i proteazy (100X)Thermo Fisher NaukowyNumer telefonu 78446Składnik bufora do lizy
lód
Olejek immersyjny Immersol 518FZeiss444960-0000-000
Własna linia próżniowa
Zestawy do znakowania przeciwciał Mix-n-Stain CF DyeBiotNumer katalogowy 92245
NanosiatkaTechnologia Miraloma
NeutrAwidin Białko wiążące biotynęThermo Fisher Naukowy31000
Azot (sprężony gaz)
Mikroskop Olympus iX71Olympus
Folia uszczelniająca Parafilm MZajezdnia laboratoryjnaHS234526C
PBS pH 7,4Laboratoria kesonoweZobacz materiał PBL06
Receptor fosfo-EGF (Tyr1068) (1H12) MAb myszyTechnologia sygnalizacji komórkowej2236BF
Rozdzielacz obrazu w widoku poczwórnymFotometriaWzór QV2
Filtry emisji Semrock: niebieski (445/45 nm), zielony (525/45 nm), czerwony (600/37 nm), dalekiej czerwieni (685/40 nm)SemrockLF405/488/561/635-4X4M-B-000
Borowodorek sodu (NaBH4)Millipore Sigma452874niebezpieczny
powiedział: TGL szt. powiedział:

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Single Molecule Pull DownProtein PhosphorylationFluorescence MicroscopyNeutravidin BindingAntibody ImmobilizationCell Lysate AnalysisPhosphotyrosine DetectionBiotin PEG FunctionalizationArray ImagingGain Calibration

Related Articles