O presente estudo descreve um método simples de detectar níveis endógenos de fosforilação de Rab10 pela rica em leucina repetição quinase 2.
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Artigo de método
O presente estudo descreve um método simples de detectar níveis endógenos de fosforilação de Rab10 pela rica em leucina repetição quinase 2.
Mutações no rico em leucina repetição quinase 2 (LRRK2) foram mostradas para ser associada com a doença de Parkinson familiar (FPD). Como ativação anormal da atividade da quinase de LRRK2 tem sido implicada na patogênese da DP, é essencial estabelecer um método para avaliar os níveis fisiológicos da atividade da quinase de LRRK2. Estudos recentes revelaram que LRRK2 fosforila membros da família Rab GTPase, incluindo Rab10, sob condições fisiológicas. Embora a fosforilação de Rab10 endógeno por LRRK2 em pilhas cultivadas pode ser detectada por espectrometria de massa, tem sido difícil detectá-lo pelo immunoblotting devido à sensibilidade pobre de anticorpos de fosforilação específicos disponíveis atualmente para Rab10. Aqui, descrevemos um simples método de detectar os níveis endógenos de fosforilação de Rab10 por LRRK2 baseado na immunoblotting utilizando sódio Dodecil sulfato poliacrilamida electroforese do gel (SDS-PAGE) combinado com uma marca de ligação de fosfato (P-tag), que é N-(5-(2-aminoethylcarbamoyl)pyridin-2-ylmetyl) -N,N «,N «- tris (piridin-2-yl-metil) - 1,3 - diaminopropan-2-ol. O presente protocolo não só fornece um exemplo da metodologia utilizando a tag-P, mas também permite a avaliação de como mutações, bem como inibidor de tratamento/administração ou quaisquer outros fatores alteram a sinalização a jusante de LRRK2 em células e tecidos .
PD é uma das mais comuns doenças neurodegenerativas, predominantemente, afetando os neurônios dopaminérgicos no mesencéfalo, resultando em disfunção dos sistemas de motor em idosos1. Enquanto a maioria dos pacientes desenvolvem PD de forma esporádica, há famílias herdar a doença. Mutações em vários genes foram encontradas para ser ligado com FPD2. Um dos genes causadores de FPD é LRRK2, em que oito mutações missense (N1437H, R1441C/G/H/S, Y1699C, G2019S e I2020T), ligadas a um FPD predominantemente hereditária chamada PARK8 até agora têm sido relatados3,4,5. Vários estudos de associação de genoma-larga (GWAS) de pacientes com DP esporádicos também identificaram variações genômicas no locus LRRK2 como um fator de risco para a polícia, sugerindo que a anormalidade na função do LRRK2 é uma causa comum de neurodegeneração em ambos os casos esporádicos e PARK8 FPD6,7,8.
LRRK2 é uma proteína grande (2.527 aminoácidos), consistindo de um domínio de repetição rico em leucina, um Ras-GTP-vinculação do domínio de proteínas complexas (ROC), um C-terminal do domínio, um domínio da quinase serina/treonina proteína e um domínio de WD409ROC (CR). As oito mutações FPD localizar estes domínios funcionais; N1437H e R1441C/G/H/S no domínio do ROC, Y1699C no domínio do CR, G2019S e I2020T no domínio de cinase. Desde que a mutação G2019S, que é o mais frequentemente encontrada mutação em PD pacientes10,11,12, aumenta a atividade da quinase de LRRK2 por 2-3 vezes em vitro13, supor que o aumento anormal da fosforilação de LRRK2 substrate(s) é tóxico para os neurônios. No entanto, tem sido impossível estudar se a fosforilação de substratos LRRK2 fisiologicamente relevantes é alterada em pacientes com DP familiar/esporádicas devido à falta de métodos para avaliá-lo em amostras derivadas de pacientes.
Fosforilação de proteínas é geralmente detectada pelo immunoblotting ou ensaio imunoenzimático (ELISA), utilizando anticorpos especificamente, reconhecendo o estado fosforilado de proteínas ou por análise de espectrometria de massa. No entanto, a estratégia anterior às vezes não pode ser aplicada devido às dificuldades em criar anticorpos específicos de fosforilação. Etiquetando metabólica das células com fosfato radioativo é outra opção para examinar os níveis fisiológicos de fosforilação quando anticorpos específicos fosforilação não estão prontamente disponíveis. No entanto, ele requer uma grande quantidade de materiais radioativos e, portanto, envolve alguns equipamentos especializados para protecção contra as radiações14. Análise de espectrometria de massa é mais sensível em relação a esses métodos imunoquímicos e tornou-se popular na análise de fosforilação de proteínas. No entanto, a preparação da amostra é demorada e caros instrumentos são necessários para a análise.
Um subconjunto da família Rab GTPase, incluindo Rab10 e Rab8 foi relatado recentemente como substratos fisiológicos diretos para LRRK2 com base no resultado de uma análise de phosphoproteomic em grande escala15. Em seguida demonstramos que a fosforilação de Rab10 foi aumentada por mutações FPD em fibroblastos embrionários de rato e nos pulmões de ratos16de knockin. Neste relatório, nós escolhemos a empregar uma eletroforese em gel de poliacrilamida sódio Dodecil sulfato (SDS-PAGE)-método em que uma molécula de P-marca é co polimerizada em geles de SDS-PAGE (P-marca SDS-PAGE) para detectar os níveis endógenos de fosforilação de Rab10, baseado em Porque um altamente sensível anticorpos específicos Rab10 fosforilada ainda estava faltando. Nós não conseguiram detectar a fosforilação de endógena Rab8 devido a seletividade pobre de anticorpos disponíveis atualmente para Rab8 total. Por isso, decidimos focar a fosforilação de Rab10. LRRK2 fosforila Rab10 em Thr73 localizar no meio da região altamente conservadas "alternar II". Alta conservação dos sítios entre proteínas Rab fosforilação pode ser uma das razões por que os anticorpos phosphospecific reconhecer proteínas Rab distintas são difíceis de fazer.
A fosforilação de Rab8A por LRRK2 inibe a ligação do Rabin8, um fator da troca do nucleotídeo guanina (GEF) que ativa Rab8A trocando o PIB ligado com GTP15. A fosforilação de Rab10 e Rab8A por LRRK2 também inibe a ligação dos inibidores de PIB-dissociação (GDIs), que são essenciais para a ativação de proteínas Rab extraindo as proteínas Rab ligados a PIB de membranas15. Coletivamente, supor que a fosforilação de proteínas Rab por LRRK2 impede que a ativação embora o mecanismo molecular preciso e consequências fisiológicas da fosforilação permanecem obscuros.
P-marca SDS-PAGE foi inventado por Kinoshita et al em 2006: neste método, acrilamida covalentemente foi acoplada com P-tag, uma molécula capturando fosfatos com alta afinidade, que copolymerized em SDS-PAGE geles17. Porque as moléculas de P-etiqueta em um gel de SDS-PAGE seletivamente retardam mobilidade eletroforética de proteínas fosforiladas, P-marca SDS-PAGE pode separar proteínas fosforiladas aqueles não-fosforilada (Figura 1). Se a proteína de interesse é fosforilado em múltiplos resíduos, uma escada de bandas correspondentes às formas diferencialmente fosforiladas será observada. No caso de Rab10, observamos apenas uma banda deslocada, indicando que o Rab10 é phosphorylated apenas em Thr73. A grande vantagem de P-marca SDS-PAGE sobre immunoblotting com anticorpos específicos fosforilação é que Rab10 fosforilada pode ser detectado pelo immunoblotting com anticorpos de fosforilação específico (ou seja, reconhecendo Rab10 total) após ser transferido nas membranas, que é geralmente mais específica, sensível e disponível de fontes comerciais/acadêmico. Outra vantagem de usar P-marca SDS-PAGE é que um pode obter a estimativa aproximada da estequiometria da fosforilação, que é impossível pelo immunoblotting com anticorpos específicos fosforilação ou através da marcação metabólica das células com radioativo fosfatos.
Aparte o uso de barato P-marca acrilamida e algumas pequenas modificações relacionadas a ela, o presente método de detecção de fosforilação de Rab10 por LRRK2 segue um protocolo geral de immunoblotting.Portanto, deve ser simples e facilmente executável em alguns laboratórios onde immunoblotting é uma prática usual, com todos os tipos de amostras, incluindo proteínas purified, lisados celulares e tecido homogenates.
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1. amostra preparação para o P-marca SDS-PAGE
2. fundição géis para P-marca SDS-PAGE
Nota: O gel deve ser feita no mesmo dia como correr os géis. Gel pode ser feita sob condições de luz ambiente.
3. SDS-PAGE e Immunoblotting
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Superexpressão sistema: Fosforilação de HA-Rab10 por 3 × bandeira-LRRK2 em HEK293 de células:
Células HEK293 foram transfectadas com 0.266 µ g de HA-Rab10 selvagem-tipo e 1.066 µ g de 3 × bandeira-LRRK2 (mutante tipo selvagem, quinase-inativo (K1906M), ou mutantes FPD). Fosforilação de Rab10 foi examinada por P-marca SDS-PAGE seguido immunoblotting usando um anti-HA anticorpo (Figura 2). 10 µ g de prot...
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Aqui, descrevemos um método robusto e fácil de detectar a fosforilação de Rab10 por LRRK2 níveis endógenos com base na metodologia do P-marca. Porque o anticorpo atualmente disponível contra fosforilada Rab10 só funciona com proteínas Blumental15, o presente método utilizando P-marca SDS-PAGE é a única maneira de avaliar os níveis endógenos de fosforilação Rab10. Além disso, o presente método permite a estimativa da estequiometria da fosforilação de Rab10 nas células. Porque a metodologia de P-mar...
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Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecemos o Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio, Japão) por gentilmente fornecendo os plasmídeos codificação 3xFLAG-LRRK2 WT e mutantes. Agradecemos também o Dr. Dario Alessi (Universidade de Dundee, Reino Unido) para fornecer gentilmente MLi-2 e o plasmídeo codificação HA-Rab10. Este trabalho foi apoiado pela sociedade de Japão para a promoção da ciência (JSPS) KAKENHI Grant número JP17K08265 (G.I.).
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Reagentes | |||
| solução salina tamponada com fosfato de Dulbecco (DPBS) | caseiro | 150 mM NaCl, 8 mM Na2HPO4-12H2O, 2,7 mM KCl, 1,5 mM KH2PO4 em água MilliQ e esterilizado por autoclave | |
| Cloreto de sódio | Nacalai Tesque | 31320-34 | |
| Hidrogenofosfato Dissódico de Sódio 12-Água | Wako | 196-02835 | |
| Cloreto de potássio | Wako | 163-03545 | |
| Dihidrogenofosfato de potássio | Wako | 169-04245 | |
| 2,5% de tripsina (10X) | Sigma-Aldrich | T4549 | Diluir 10 vezes com DPBS estéril para preparar a solução |
| de trabalhoMeio Eagle modificado de Dulbecco (DMEM) | Wako | 044-29765 | |
| Soro fetal bovino | BioWest | S1560 | Inativado por calor a 56 ° C por 30 min |
| Penicilina-Estreptomicina (100X) | Wako | 168-23191 | |
| HEPES | Wako | 342-01375 | |
| Hidróxido de sódio | Wako | 198-13765 | |
| Polietileninina HCl MAX, Linear, Mw 40.000 (PEI MAX 40000) | PolySciences, Inc. | 24765-1 | A solução-mãe foi preparada em HEPES-NaOH 20 mM pH 7,0 a 1 mg/mL e o pH foi então ajustado para 7,0 com NaOH |
| Dimetilsulfóxido Wako | 045-28335 | ||
| Tris | STAR | RSP-THA500G | |
| Ácido clorídrico | Wako | 080-01066 | |
| Polioxietileno (10) Éter octilfenílico | Wako | 160-24751 | Equivalente a Triton X-100 |
| Etilenoglicol-bis (2-aminoetiléter) -N, N, N ', N'-ácido tetracético (EGTA) | Wako | 346-01312 | |
| Ortovanadato de sódio (V) | Wako | 198-09752 | |
| Fluoreto de sódio | Kanto Chemical | 37174-20 | |
| β -Ácido glicerofosfórico Sal dissódico Pentahidratado | Nacalai Tesque | 17103-82 | |
| Sódio pirofosfato decahidratado | Kokusan Químico | 2113899 | |
| Microcistina-LR | Wako | 136-12241 | |
| Sacarose | Wako | 196-00015 | |
| Coquetel completo de inibidores de protease sem EDTA | Roche | 11873580001 | Dissolva um comprimido em 1 mL de água, que pode ser armazenado a -20 ° C por um mês. Use-o na diluição de 1:50 para lise celular |
| Kit de Ensaio de Proteína Pierce Coomassie (Bradford) | Thermo Fisher Scientific | 23200 | |
| Dodecil sulfato de sódio | Nacalai Tesque | 31607-65 | |
| Glicerol | Wako | 075-00616 | |
| Azul de bromofenol | Wako | 021-02911 | |
| β-mercaptoetanol | Kanto Chemical | 25099-00 | |
| Etanol | Wako | 056-06967 | |
| Metanol | Wako | 136-01837 | |
| Acrilamida de etiqueta de ligação de fosfato | Wako | AAL-107 | Solução de acrilamida P-tag |
| 40% (p / v) | Nacalai Tesque | 06119-45 | Acrilamida: Bis = 29: 1 |
| Tetrametiletilenodiamina (TEMED) | Nacalai Tesque | 33401-72 | |
| persulfato de amônio (APS) | Wako | 016-08021 | 10% (p/v) foi preparada dissolvendo o pó de persulfato de amônio em água MilliQ |
| 2-propanol | Wako | 166-04831 | |
| Cloreto de manganês tetrahidratado | Sigma-Aldrich | M3634 | |
| Precision Plus Protein Prestained Standard | Bio-Rad | 1610374, 1610373, 1610377 | Marcador de peso molecular usado no protocolo |
| WIDE-VIEW Marcador de tamanho de proteína prestado III | Wako | 230-02461 | |
| Glycine | Nacalai Tesque | 17109-64 | |
| Amersham Protran NC 0,45 | GE Healthcare | 10600007 | Membrana de nitrocelulose |
| Filtro de membrana Durapore EMD | Millipore | GVHP00010 | membrana PVDF |
| No.1 | Advantec | 00013600 | |
| Ponceau S | Nacalai Tesque | 28322-72 | |
| Ácido acético | Wako | 017-00251 | |
| Tween-20 | Sigma-Aldrich | P1379 | monolaurato de polioxietilenoorbitano |
| Ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) | Wako | 345-01865 | |
| Leite em pó desnatado | Difco Laboratories | 232100 | |
| Immunostar | Wako | 291-55203 | Solução ECL (sensibilidade normal) |
| Solução Immunostar LD | Wako | 290-69904 | ECL (alta sensibilidade) |
| Solução de coloração CBB | caseira | 1 g CBB R-250, 50% (v/v) de metanol, 10% (v/v) de ácido acético em 1 L de água MilliQ | |
| CBB R-250 | Wako | 031-17922 | |
| CBB descoloração solução | caseira | 12% (v/v) de metanol, 7% (v/v) de ácido acético em 1 L de água MilliQ | |
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
| Anticorpos | |||
| anti-HA anticorpo | Sigma-Aldrich | 11583816001 | Usado em 0,2 μ g/mL para immunoblotting. |
| anticorpo anti-Rab10 | Tecnologia de sinalização celular | # 8127 | Usado em 1: 1000 para immunoblotting. A especificidade foi confirmada por CRISPR KO em Ito et al., Biochem J, 2016. |
| anti-pSer935 anticorpo | Abcam | ab133450 | Usado em 1 μ g/mL para immunoblotting. |
| anti-LRRK2 anticorpo | Abcam | ab133518 | Usado em 1 μ g/mL para immunoblotting. |
| anticorpo anti-&alfa;-tubulina | Sigma-Aldrich | T9026 | Usado em 1 μ g/mL para immunoblotting. |
| anticorpo anti-GAPDH | Santa-Cruz | sc-32233 | Usado a 0,02 μ g/mL para immunoblotting. |
| Peroxidase AffiniPure Sheep Anti-Mouse IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 515-035-003 | Usado a 0.16 μ g/mL para immunoblotting. |
| Peroxidase AffiniPure Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 111-035-003 | Usado a 0.16 μ g/mL para immunoblotting. |
| Nome | Empresa | Número de Catálogo | Comentários |
| Inibidores | |||
| GSK2578215A | MedChem Express | HY-13237 | A solução-mãe foi preparada em DMSO a 10 mM e armazenada a -80 ° C |
| MLi-2 | Fornecido pelo Dr. Dario Alessi (Universidade de Dundee) | A solução de estoque foi preparada em DMSO a 10 mM e armazenada a -80 ° C | |
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
| Plasmídeos | |||
| Rab10/pcDNA5 FRT TO HA | Fornecido pelo Dr. Dario Alessi (Universidade de Dundee) | Este plasmídeo expressa Rab10 humano marcado com HA aminoterminal. | |
| LRRK2 WT/p3xFLAG-CMV-10 | Fornecido pelo Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio) | Ito et al., Bioquímica, 46: 1380– 1388 (2007). Este plasmídeo expressa LRRK2 humano de tipo selvagem marcado com amino-terminal 3xFLAG. | |
| LRRK2 K1906M/p3xFLAG-CMV-10 | Fornecido pelo Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio) | Ito et al., Bioquímica, 46: 1380– 1388 (2007). Este plasmídeo expressa mutante inativo K1906M amino-terminal de LRRK2 humano marcado com quinase 3xFLAG. | |
| LRRK2 N1437H/p3xFLAG-CMV-10 | Este artigo. Este plasmídeo expressa o mutante N1437H FPD marcado com amino-terminal 3xFLAG de LRRK2 humano. | ||
| LRRK2 R1441C/p3xFLAG-CMV-10 | Fornecido pelo Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio) | Kamikawaji et al., Bioquímica, 48: 10963– 10975 (2013). Este plasmídeo expressa o mutante R1441C FPD marcado com amino-terminal 3xFLAG de LRRK2 humano. | |
| LRRK2 R1441G/p3xFLAG-CMV-10 | Fornecido pelo Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio) | Kamikawaji et al., Bioquímica, 48: 10963– 10975 (2013). Este plasmídeo expressa o mutante R1441G FPD marcado com amino-terminal 3xFLAG de LRRK2 humano. | |
| LRRK2 R1441H/p3xFLAG-CMV-10 | Fornecido pelo Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio) | Kamikawaji et al., Bioquímica, 48: 10963– 10975 (2013). Este plasmídeo expressa o mutante R1441H FPD marcado com amino-terminal 3xFLAG de LRRK2 humano. | |
| LRRK2 R1441S/p3xFLAG-CMV-10 | Este artigo. Este plasmídeo expressa o mutante R1441S FPD marcado com amino-terminal 3xFLAG de LRRK2 humano. | ||
| LRRK2 Y1699C/p3xFLAG-CMV-10 | Fornecido pelo Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio) | Kamikawaji et al., Bioquímica, 48: 10963– 10975 (2013). Este plasmídeo expressa o mutante Y1699C FPD marcado com amino-terminal 3xFLAG de LRRK2 humano. | |
| LRRK2 G2019S/p3xFLAG-CMV-10 | Fornecido pelo Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio) | Kamikawaji et al., Bioquímica, 48: 10963– 10975 (2013). Este plasmídeo expressa o mutante G2019S FPD marcado com amino-terminal 3xFLAG de LRRK2 humano. | |
| LRRK2 I2020T/p3xFLAG-CMV-10 | Fornecido pelo Dr. Takeshi Iwatsubo (Universidade de Tóquio) | Kamikawaji et al., Bioquímica, 48: 10963– 10975 (2013). Este plasmídeo expressa o mutante I2020T FPD marcado com amino-terminal 3xFLAG de LRRK2 humano. | |
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
| Equipamentos | |||
| CO2 Incubadora | Thermo Fisher Scientific | Forma Série II 3110 Pipeta | |
| Drummond | Micropipeta Pipet-Aid PA-400 | ||
| P10 | Nichiryo | 00-NPX2-10 | 0.5– 10 μ |
| L Micropipeta P200 | Nichiryo | 00-NPX2-200 | 20– 200 μ L |
| Micropipeta P1000 | Nichiryo | 00-NPX2-1000 | 100- 1000 μ L |
| Pontas para micropipeta P10 | STAR | RST-481LCRST | Pontas estéreis |
| para micropipeta P200 | FUKAEKASEI | 1201-705YS | Pontas estéreis |
| para micropipeta P1000 | STAR | RST-4810BRST | Pipeta estéril |
| de 5 mL desportável | Greiner | 606180 | Pipeta estéril |
| de 10 mL desportável | Greiner | 607180 | Pipeta desportável estéril |
| de 25 mL | Falcon | 357535 | Hematocitômetro estéril |
| Sunlead Glass | A126 | Microscópio Neubeuer aprimorado | |
| Olympus | CKX53 | ||
| pratos de 10 cm | Falcon | 353003 | Para cultura de tecidos |
| Placas de 6 poços | AGC Techno Glass | 3810-006 | Para cultura |
| de tecidosMisturador de vórtice | Scientific Industries | Vortex-Genie 2 | |
| Sumitomo Baquelite | MS-93100 | ||
| Tubos de 1,5 mL | STAR | RSV-MTT1.5 | |
| Tubos de 15 mL | AGC Techno Glass | 2323-015 | |
| Tubos de 50 mL | Centrífugas AGC Techno Glass | 2343-050 | |
| TOMY | MX-307 | ||
| Placas de 96 poços | Greiner | 655061 | Não para cultura de tecidos |
| Leitor de placas | Molecular Devices | SpectraMax M2e | |
| SDS– Tanques PAGE | Nihon Eido | NA-1010 | |
| Tanques de transferência | Nihon Eido | NA-1510B | |
| Placas de gel (entalhadas) | Nihon Eido | NA-1000-1 | |
| Placas de gel (lisas) | Nihon Eido | NA-1000-2 | |
| Espaçadores de silício | Nihon Eido | NA-1000-16 | |
| Pentes de 17 poços | Nihon Eido | Feito | |
| Clipes de fichário | Nihon Eido | NA-1000-15 | |
| seringa de 5 mL | Terumo | SS-05SZ | |
| 21G | Terumo | NN-2138R | |
| Power Station 1000 VC | ATTO | AE-8450 | Fonte de alimentação para SDS– PÁGINA e transferência |
| Grandes barcos de pesagem | Ina Optika | AS-DL | |
| Recipientes de plástico | AS | ONE PS CASE No.4 | 10 x 80 x 50 mm |
| Agitador | de balanço Titech | NR-10 | |
| Caixa de espuma de estireno | genérico | As dimensões internas devem caber em um tanque de transferência (200 x 250 x 250 mm). | |
| ImageQuant LAS-4000 | GE Healthcare | Um gerador de imagens equipado com uma câmera CCD refrigerada para detecção de ECL |
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