В этом протоколе описаны процедуры обнаружения изменений в модификациях фосфорилирования белков-мишеней с помощью гель-электрофореза Phos-tag в клинических образцах и анализов киназы in vitro .
Методическая статья
В этом протоколе описаны процедуры обнаружения изменений в модификациях фосфорилирования белков-мишеней с помощью гель-электрофореза Phos-tag в клинических образцах и анализов киназы in vitro .
Фосфорилирование — это классическая посттрансляционная модификация, которая регулирует функцию белка. Белки обычно содержат несколько потенциальных сайтов фосфорилирования, которые могут быть модифицированы различными киназами в разных местах. Для изучения изменений фосфорилирования белков-мишеней при заболевании часто требуются фосфоспецифические антитела. Однако коммерческие варианты могут быть ограничены одним сайтом или полностью недоступны. В данной работе описан метод обнаружения изменений в модификациях фосфорилирования белков-мишеней в клинических образцах с помощью электрофореза в геле Phos-tag и идентификации подробных сайтов фосфорилирования с помощью анализов киназы in vitro . Фосфорилированные белки, связанные с Phos-tag, демонстрируют более медленную скорость миграции при гель-электрофорезе SDS-PAGE, что позволяет проводить полуколичественный анализ изменений фосфорилирования в патологических тканях на основе средней интенсивности пикселей медленно мигрирующих полос. Комбинируя Phos-tag SDS-PAGE с иммуноблоттингом с использованием панспецифических антител против нескольких белков-кандидатов, исследователи могут эффективно идентифицировать целевые белки с изменениями фосфорилирования. После скрининга киназ-кандидатов проводятся анализы киназы in vitro с белком-мишенью, а полученные фосфорилированные продукты подвергаются масс-спектрометрии для точной идентификации сайта. Этот метод не требует специфических антител к фосфорилированному белку, что позволяет проводить широкомасштабный скрининг образцов тканей для выявления измененных состояний фосфорилирования при заболевании. Кроме того, идентифицированные сайты фосфорилирования могут быть использованы для разработки специфических антител для количественного и локализационного анализа в тканях заболевания, что обеспечивает более глубокое понимание их функциональных ролей.
Фосфорилирование является ключевой посттрансляционной модификацией для модуляции субклеточной локализации, киназной активности и транскрипционной активности белков. В геноме человека обнаружено более 500 генов протеинкиназы, которые участвуют в передаче сигнала, экспрессии генов и белок-белковомвзаимодействии. Фосфорилирование и дефосфорилирование находятся под контролем различных киназ, которые быстро обратимы для регуляции клеточной адгезии, пролиферации клеток и клеточной дифференцировки2. Тем не менее, аномальные модификации фосфорилирования белка ответственны за многие заболевания человека, включая онкогенез, аутоиммунные расстройства, нейродегенерацию и субфертильность 3,4,5.
Фосфопротеомное профилирование клинических образцов позволяет получить несколько кандидатов в дифференциально фосфорилированные белки6. Для выявления ключевых модификаций фосфорилирования при заболеваниях человека необходим простой и эффективный метод определения статуса фосфорилирования специфических белков-мишеней. Фосфорилирование в различных участках может привести к отчетливым функциональным изменениям в белке. Следовательно, использование специфических для фосфорилирования антител, нацеленных на определенные аминокислотные сайты, несомненно, является лучшим методом для обнаружения изменений в фосфорилировании белков. Тем не менее, хорошо охарактеризованные фосфоспецифические антитела отсутствуют для многих белков. Кроме того, требуется более подходящий подход для выявления новых потенциальных сайтов фосфорилирования. Фосфорилирование на определенных аминокислотных остатках часто изменяет скорость миграции белка при гель-электрофорезе, а более медленно мигрирующие полосы могут отражать изменения в статусе фосфорилирования7. Однако эти сдвиги в мобильности обычно незначительны, что затрудняет их различие. Фос-таг представляет собой синтезированное химическое соединение, разработанное из каталитического домена щелочной фосфатазы в качестве модели, которое может захватывать фосфорилированные остатки Ser/Thr/Tyr и His/Asp/Lys. Таким образом, конъюгация фос-тегов эффективно усиливает различия в скорости миграции между фосфорилированными и нефосфорилированными белками, а также различает вариации в количестве сайтов фосфорилирования8.
Эта методология на основе Phos-tag для обнаружения изменений фосфорилирования целевых белков в образцах тканей имеет явные преимущества по сравнению с традиционными подходами. Важно отметить, что он устраняет необходимость в фосфоспецифических антителах, вместо этого используя стандартные белок-специфические антитела WB-класса для обнаружения. Фосфорилированные и нефосфорилированные формы белков-мишеней разрешаются в виде отдельных полос во время Phos-tag SDS-PAGE, что позволяет полуколичественно оценить изменения уровня фосфорилирования при болезненных состояниях с помощью сравнительного анализа интенсивности полос. Рабочий процесс в этом протоколе включает: (1) разделение образцов белка Phos-tag SDS-PAGE, (2) иммуноблоттинг на фосфорилированные мишени, (3) анализы киназ in vitro с киназами-кандидатами, верифицированными антителами фосфо-Ser/Thr. Последующий масс-спектрометрический анализ (проведенный внешней сервисной платформой) идентифицирует сайты фосфорилирования, что позволяет разработать сайт-специфические антитела; Подробная методология не включена в настоящий протокол. Примечательно, что этот подход был успешно применен для обнаружения изменений фосфорилирования Nur77 в клинических образцах, идентификации киназы Mst1 в качестве регулятора фосфорилирования Nur77 и разработки сайт-специфического фосфоантитела для клинического обнаружения фосфорилирования на треонине 366 Nur779. Таким образом, этот подход оказывается особенно ценным на предварительных этапах исследований при изучении нескольких белков-кандидатов, поскольку он позволяет проводить широкомасштабный скрининг изменений статуса фосфорилирования по многочисленным мишеням с использованием коммерчески доступных антител.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Институциональные наблюдательные советы больницы Drum Tower в Нанкине одобрили исследование на людях (2013-408081-01). Текущий протокол составлен с использованием ткани эндометрия в качестве репрезентативной модели. При соответствующей оптимизации эта методология может быть распространена на другие клинические образцы, включая, помимо прочего, опухолевые ткани для экстракции белка и последующих анализов. Биопсия эндометрия проводится в середине секреторной фазы у фертильных женщин (контрольная группа) и женщин с рецидивирующей неудачной имплантацией эмбрионов, перенесшихэкстракорпоральное оплодотворение-перенос эмбрионов (группа заболеваний). Все пациенты дали информированное согласие до начала процедуры забора проб. Используемые реагенты и оборудование приведены в Таблице материалов.
1. Подготовка образцов
2. Гель-приготовление геля Phos-tag SDS-PAGE
3. Электрофорез Phos-tag SDS-PAGE
4. Иммуноблоттинг и анализы
5. Иммунопреципитация целевого белка
6. Анализ in vitro киназы для определения фосфорилированных аминокислот
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Предварительное фосфопротеомное профилирование человеческих образцов из контрольной группы и группы заболевания идентифицировало Nur77 как кандидата на дифференциально фосфорилированный белок. Для оценки эффективности Phos-tag SDS-PAGE в детектировании фосфорилирования белка Nur77 был проведен эксперимент Mn2+-Phos-tag SDS-PAGE. После экстракции общего белка из образцов тканей 30 мкг белка загружали и отделяли с помощью электрофореза гелем Mn2+-Phos-tag с последующим переносом на мембрану PVDF. Имму...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Основанный на Phos-tag подход к обнаружению изменений фосфорилирования белков-мишеней в клинических тканях дает значительные преимущества для исследований фосфорилирования белков. Фосфорилированные белки демонстрируют сниженную электрофоретическую подвижность из-за связывания с Phos-tag, что позволяет проводить высокопроизводительный скрининг статуса фосфорилирования белков-кандидатов без необходимости выработки фосфоспецифических антител. Это особенно ценно для начального крупномасштабн...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов.
Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (82271698) и Фондом естественных наук провинции Цзянсу (BK20231117).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 10% раствор SDS | Sangon Biotech | B548118 | |
| 10x Трис/Глицин/SDS | BIO-RAD | ||
| 4 раза; Белковый буфер Laemmli | BIO-RAD | 1610747 | |
| Акриламид | Sangon Biotech | A601032 | |
| Персульфат аммония | Sangon Biotech | A100486 | |
| Anti-FLAG M2 аффинный гель | Millipore | A2220 | |
| Усиленный хемилюминесцентный набор | ThermoFisher | 32106 | |
| FLAG антитело | CST | 14793 | |
| ФЛАГ Пептид | Millipore | F3290 | |
| HRP-конъюгированное вторичное антитело | Bioworld Technology | BS13278 | |
| Lipofectamine 3000 | ThermoFisher | L3000015 | |
| Mini Trans-Blot Cell | BIO-RAD | 1703930 | |
| Mini-PROTEAN Tetra Vertical Electrophoresis Cell | BIO-RAD | 1658005 | |
| антитело | Mst1CST | 3682 | |
| N, N'-метилен-бисакриламид | Sangon Biotech | A600025 | |
| N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамин(TEMED) | Sangon Biotech | A610508 | |
| Nur77 антитело | CST | 3960 | |
| Коктейль ингибиторов фосфатазы 2 | Sigma | P5726 | Для ингибирования тирозинпротеинфосфатаз, кислоты и щелочные фосфатазы |
| Коктейль ингибиторов фосфатазы 3 | Sigma | P0044 | Для ингибирования протеинфосфатазы 2А, щелочных фосфатаз, протеинфосфатаз 1 и 2А |
| Фосфо-сериновое антитело | Sigma | P5747 | |
| Фосфо-треониновое антитело | Sigma | P6623 | |
| Фос-тег Акриламид | Wako | 304-93526 | Для приготовления Фос-таг SDS PAGE гель |
| Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo | 23227 | |
| Коктейль ингибиторов протеазы | Sigma | S8830 | EDTA-Free, таблетка, для ингибирования серина, цистеина, аспарагиновой и металлопротеиназы мембраны |
| PVDF | Рош | 3010040001 | |
| Термомиксер | Eppendorf | 2231001127 | |
| Диспергатор для тканей | IKA | T 10 | Для получения гомогената тканей |
| Буфер Tris-HCl (0,5M, pH 6,8) | Sangon Biotech | B546020 | |
| Буфер Tris-HCl (1,5M, pH 8,8) | Sangon Biotech | B546019 | |
| Вакуумный эксикатор | ThermoFisher | 5311-0250 | Для дегазации раствора геля |
| бета;-меркаптоэтанол | Sigma | M3148 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение