Este protocolo usa tanto co-expressão de subunidades e subunidade postlysis mistura para um exame mais aprofundado do conjunto proteassoma recombinante.
Artigo de método
Este protocolo usa tanto co-expressão de subunidades e subunidade postlysis mistura para um exame mais aprofundado do conjunto proteassoma recombinante.
Proteossomas são encontrados em todos os domínios da vida. Eles fornecem a principal via de degradação da proteína intracelular em eucariotas, embora a sua montagem não está completamente esclarecido. Todos os proteasomas conter uma partícula estruturalmente conservada núcleo (CP), ou proteassoma 20S, contendo dois anéis de subunidade beta heptamérico imprensado entre dois anéis de subunidades α heptamérico. Archaea proteosomas 20S são de composição simples em comparação com os seus homólogos eucarióticos, ainda que ambos partilham um mecanismo de montagem comum. Consequentemente, Archaea proteosomas 20S continuam a ser modelos importantes para a montagem do proteassoma eucariótica. Especificamente, a expressão recombinante de 20s archaeal proteasomas juntamente com não desnaturante eletroforese em gel de poliacrilamida (PAGE) rendeu muitos insights importantes sobre a biogênese proteassoma. Aqui, discutimos um meio para melhorar a estratégia habitual de co-expressão de α proteassoma e archaea subunidades p antes nondenaturing PAGE. Nós demonstramos que, embora rápida e eficiente, uma abordagem co-expressão por si só pode perder intermediários chave de montagem. No caso de o proteassoma, a co-expressão pode não permitir a detecção da meia-proteassoma, um contendo uma completa α-anel intermédio e uma completa β-anel. No entanto, este intermediário é facilmente detectado por meio de mistura lisado. Sugerimos que a combinação de co-expressão com mistura lisado produz uma abordagem que seja mais aprofundada na análise de montagem, ainda permanece nonintensive trabalho. Esta abordagem pode ser útil para o estudo de outros complexos multiproteicos recombinantes.
Complexos multiprotein realizar inúmeras actividades celulares críticas 1. Para muitos desses complexos, muito mais se sabe sobre sua estrutura e função do que cerca sua montagem 2,3. O proteassoma é um tal complexo e é encontrado em todos os domínios da vida. Em eucariotas, esta máquina molecular está no cerne do Sistema Proteasoma / ubiquitina (UPS) e fornece a principal via de degradação da proteína intracelular 4. O proteassoma eucariótica (referido como o proteassoma 26S) é composto de duas principais subconjuntos: um proteassoma 20S, ou partícula central (CP) 5, que pode ser tapado com uma ou ambas as extremidades por uma partícula de regulamentação 19S (RP) 6.
O proteassoma 20S é um grande protease compartimentada. A sua estrutura quaternária é absolutamente conservado em todos os domínios de vida e consiste de uma pilha de quatro anéis de sete membros contendo dois tipos de subunidades estruturalmente relacionadas, α; e p 5,7,8. Nos eucariotas, os dois anéis exteriores são cada um composto por sete sub-unidades a distintas, e os dois anéis interiores são cada um composto por sete subunidades p diferentes; actividade proteolítica reside dentro de três das subunidades p. Em contraste, os anéis de CP arquebactérias e bactérias são geralmente composta por apenas um tipo de α e um tipo de subunidade β. Proteasomas Arqueais forneceram um importante sistema modelo para estudar a montagem do proteassoma devido tanto à sua simplicidade de composição e sua partilha de um mecanismo de montagem comum com os seus homólogos eucarióticos 9-13. Em breve, subunidades a montar em anéis alfa em primeiro lugar, que servem como um andaime sobre o qual p subunidades montar. As meias-proteassomas resultantes (7 α β 7) dimerizar, dando origem a CP totalmente montado (α β 7 7 7 β α 7). Durante a dimerização, os pró-péptidos apresentar em subunidades psão autocataliticamente removida, expondo as treoninas N-terminais catalíticas. A utilização de proteossomas de arqueia para modelar montagem frequentemente leva vantagem de a produção de proteínas recombinantes de proteassoma de arqueia em Escherichia coli. Esta é uma abordagem útil porque permite que as subunidades a ser produzidos em várias combinações, como tanto a WT e versões mutantes, num organismo hospedeiro que não produz as suas próprias proteossomas.
Acompanhamento do conjunto de complexos multi-protéicos requer bioquimicamente algum tipo de método de fraccionamento que separa complexos totalmente montados a partir de intermediários de montagem e precursores. Devido à sua capacidade de resolução superior, não desnaturante em gel de poliacrilamida de electroforese (PAGE), tem provado ser especialmente úteis no fraccionamento de vários grandes complexos multiproteicos 14-17. A combinação de produção proteassoma archaeal recombinante e PAGE não desnaturante tornou-se uma abordagem poderosa em dissecting de montagem do proteassoma 9,11,12,18. No entanto, o método usual, através da qual esta abordagem é aplicada (isto é. Por meio da co-expressão recombinante de subunidades a e p) tem uma importante desvantagem. Reações de montagem são cooperativos e fortemente dependente da concentração 3. Dado que a concentração de proteínas no interior das células é muito alta 19, devido a efeitos de volume excluído, reacções de montagem proceder rapidamente in vivo. Por isso, é possível perder importantes intermediários de montagem quando aep subunidades são co-expressos.
Aqui, defendem uma abordagem combinada no estudo da montagem do proteassoma usando subunidades de proteassoma archaeal recombinantes. Nesta abordagem, ambos os métodos de mistura e co-expressão de lisado são empregues. O ex-permite a análise rápida de reunião, porque a co-expressão é menos trabalhosa. Este último depende da expressão separada de subunidades a e p, seguidos por mistura. Embora este requires um pouco mais esforço do que co-expressão, é mais do que compensada pela capacidade de detectar intermediários que são perdidas durante a co-expressão. Juntos, estes dois métodos podem fornecer um quadro mais completo de montagem do proteassoma.
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1. Expressão Bacteriana.
Nota: Os plasmídeos de expressão usados neste estudo estão descritos na Tabela 1. Soluções, meios, e tampões utilizados neste estudo estão descritos na Tabela 2. A clonagem de genes de subunidade de proteassoma e archaea a geração de plasmídeos de expressão são descritos noutro local 18,20. Em resumo, os plasmídeos para a co-expressão recombinante de subunidades empregar uma estratégia operão bicistrónico que ajuda na obtenção de níveis de expressão comparáveis de subunidades individuais 18,20. Os parâmetros de expressão enumerados abaixo foram empiricamente determinada como sendo óptima para as subunidades de proteassoma do presente estudo. Pode ser necessário optimizar a expressão de outros mutantes de proteassoma, por proteossomas de outras espécies de arqueia, ou para outros complexos de proteína recombinante (ver discussão).
2. Lise bacteriana e Lisado de mistura.
Nota: Para amostras estudadas através de co-expressão, siga secção 2.1 (e suas subseções). Para amostras que necessitam de mistura lisado, siga secção 2.2 (e suas subseções). A análise de TSP (total, solúvel, pastilha) que está incluído no protocolo é útil na optimização da expressão da proteína que pode ajudar a garantir que quantidades aproximadamente iguais de subunidades a e p são combinadas durante o lisado de mistura (ver discussão). Ele também fornece um controle importante se resultados inferiores não são como esperado (ou seja, ele verifica que a proteína foi expressa e solúvel). Assim, recomendamos incluindo análise TSP inicialmente. Uma vez que um protocolo ideal foi alcançado para uma combinação subunidade particular, a análise TSP não é estritamente necessário, que é por isso que ela é descrita como opcional abaixo.
3. Purificação de Proteínas Imobilizadas cobalto através de afinidade em resina(ICAR).
4. não desnaturante em gel de poliacrilamida eletroforese (PAGE).
Cuidado: acrilamida não polimerizado é uma neurotoxina. Desgaste gea de protecção adequador.
5. Actividade visualização e coloração da proteína.
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Montagem de proteassoma (Figura 1) começa quando sub-unidades a combinam-se para 9 formam anéis. Isto pode ser ilustrado quando subunidades alfa do archaeon Methanococcus maripaludis S2 são expressas em E. coli como C-terminal de hexa-histidina com etiquetas (His-tag) derivados (Tabela 1). Quando o α-His recombinante foi purificada por ICAR e analisadas por PAGE não desnaturante, duas bandas foram observadas (Figura 2A, pista 1). Temos demon...
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Nós demonstramos o benefício de uma abordagem combinada à análise de montagem do proteosoma pelo não desnaturante PAGE utilizando proteasomas archaeal recombinantes. O método usual de 9,11 a co-expressão bacteriana de subunidades de proteassoma permite a análise rápida mas pode não revelar intermediários chave de montagem. Sugerimos combinando co-expressão com ligado misturando a desenvolver um quadro mais amplo de eventos de montagem.
A vantagem desta abordagem combinada é que ap...
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Os autores não têm nada a divulgar.
Este trabalho foi financiado em parte por uma fundos de apoio Grant Research (RSFG) da Universidade de Indiana University-Purdue, Indianapolis, e em parte por um prêmio da American Heart Association 14GRNT20390154, a ARK
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Solução de acrilamida (40%) | Biorad | 1610104 | A acrilamida não polimerizada é uma neurotoxina. Use equipamento de proteção adequado |
| Amicon ultra 0.5 mL filtros centrífugos | EMDMillipore | UFC501024 | |
| Persulfato de amônio | Sigma | A3678 | |
| ATP | Sigma | A7699 | |
| Kit de ensaio BCA | Pierce | 23225 | |
| Solução de bisacrilamida (2%) | Biorad | 1610142 | |
| Azul | de bromofenolSigma | B8026 | |
| DNaseI | Sigma | DN25 | |
| Ditiotreitol (DTT) | Thermo Fisher | BP172 | |
| E. coli BL21 células competentes | EMD Millipore | 69450 | |
| GelCode Blue | Thermo Fisher | 24592 | Reagente de coloração coomassie coloidal para géis |
| Gel doc EZ system | Biorad | 1708270 | Sistema de documentação de gel |
| Liberadores de gel | Biorad | 1653320 | Plástico em forma de cunha usado para separar placas de gel; útil para espalhar líquido. |
| Haste de vidro | Thermo Fisher | 11-380B | |
| Glicerol | Sigma | 49767 | |
| Glicina | Thermo Fisher | BP3865 | |
| Seringa Hamilton | Thermo Fisher | 14-813-38 | Seringa de vidro para carregar géis |
| HEPES | US Biologicals | H2010 | |
| HMW Kit de calibração nativo | GE Healthcare | 170445-01 | Padrões de proteína de alto peso molecular |
| Hoefer SG30 | Thermo Fisher | 03-500-277 | Fabricante |
| gradiente Imidazole | US Biologicals | 280671 | |
| IPTG | US Biologicals | I8500 | Para indução de expressão de proteína |
| Isopropanol | Thermo Fisher | BP26181 | |
| sulfato de canamicina | US Biologicals | K0010 | |
| Lysozyme | Sigma | L6876 | |
| MgCl2 | Fluka analítica | 630680 | |
| Mini Protean Tetra Cell | Biorad | 1658002EDU | Aparelho de eletroforese em gel |
| NaCl | Thermo Fisher | S640-3 | |
| NaOH | Thermo Fisher | S318-1 | |
| Pefabloc SC | Roche | 11429876001 | Inibidor de protease |
| pET42 | EMD Millipore | 70562 | Plasmídeo de expressão |
| Precision mais todos os padrões azuis | Biorad | 1610373 | Padrão de proteína molecular para SDS-PAGE |
| Kit de mutagênese Quickchange | Agilent technologies | 200521 | |
| Dodecyl Sulfate de sódio (SDS) | Thermo Fisher | BP166 | |
| Suc-LLVY-AMC | Enzo lifesciences | BML P802-0005 | Substrato fluorogênico |
| Talon Metal Affinity Resin | Clontech | 635502 | Resina de afinidade de cobalto imobilizado |
| TEMED | Sigma | T7024 | |
| Tris | US Biologicals | T8600 | |
| Triton-X100 | Sigma | 93426 | |
| Triptona | Bacto BD | ||
| bandeja de amostras UV | Biorad | 1708271 | Para imagens UV de géis |
| Extrato de levedura | Bacto BD | 212720 |
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