Protein Kompleksi belirlenmesi<em> Escherichia coli</em> Tandem Kütle Spektrometresi ile Kombine Sıralı Peptid Affinity Arıtma kullanarak

Summary

Kütle spektrometrisi (antipersonel mayınları) ile kombinasyon halinde etiketli proteinlerin saflaştırılması Affinity protein etkileşimi ağların sistematik eşleme için ve biyolojik süreçlerin mekanistik temeli araştırmak için güçlü bir yöntem. Burada, bakteri için geliştirilmiş optimize edilmiş sıralı peptid afinite (SPA) antipersonel mayınları prosedürü tarif<em> Escherichia coli</em> Bile hücre başına düşük kopya sayıları başlayarak yakın homojenliği kararlı multi-protein kompleksleri izole ve karakterize etmek için kullanılan olabilir.

Abstract

Çoğu hücresel süreçler makromoleküler meclisleri, protein-protein etkileşimlerinin sistematik tanımlama (ÜFE) ve kompleksleri gen fonksiyonu içgörü sağlamak ve biyolojik sistemleri ^{1, 2} anlayışı artırabilir çoklu-protein alt ünitesi kompozisyon tespiti aracılık beri. Fiziksel etkileşimler kütle spektrometrisi (antipersonel mayınları) ile kombinasyon halinde kromozomal-etiketli proteinlerin afinite arıtma esas yakın fizyolojik koşullar altında endojen protein komplekslerinin yüksek güven vialarge ölçekli izolasyonu ve karakterizasyonu ile eşlenebilir. Bu yaklaşım başarılı maya, sinek, solucan, memeli hücreleri ve bakteriler ^1-6 gibi evrimsel farklı organizmaların, tatbik edilmiştir. Özellikle, ge kullanılarak kültive gram-negatif Escherichia coli afinite arıtma doğal protein kompleksleri için bir karboksi-terminal Sıralı Peptid Affinity (SPA) çift etiketleme sistemi meydana getirmiştirtemel biyoloji ve prokaryotlar ^{1, 2, 7} korunmuş süreçlerinin genom araştırmaları için çok uygundur netically-uysal ana laboratuar suşları. Bizim SPA-etiketleme sistemi maya ^{8, 9} başlangıçta geliştirilen tandem afinite saflaştırma yöntemi ile benzerdir ve bir kalmodulin bağlayıcı derece özel tütün etch virüsü (TEV) proteaz için bölünme sitesinin takip peptid (CBP) ve üç nüsha oluşur benzeşim zenginleştirme üst üste iki tur için izin BAYRAK epitopu (3X BAYRAK), ve. Kaset amplifikasyon sonra, SPA-etiketi ve bir seçilebilir işaretleyici kodlayan sekans spesifik lineer PCR ürünleri entegre edilmiş ve geçici bir yüksek verimli heterolog bakteriyofaj lambda rekombinasyon sistemi ¹⁰ ifade indüklenen bir DY330 arka planda karboksi-terminal füzyon olarak çerçeve içinde ifade. Kalmodulin ve anti-FLAG afinite boncuklar kullanılarak daha sonraki iki aşamalı bir saflaştırma son derece seçici sağlayanbüyük ölçekli kültürlerden bile düşük bolluk protein komplekslerinin ve etkili kurtarma. Tandem kütle spektrometrisi sonra yüksek duyarlılık (düşük nanogram tespit limitleri) ile stabil olarak eş-temizleyici proteinleri belirlemek için kullanılır.

Burada, biz yaygın sistematik protein etiketleme, saflaştırma ve kitle E. çözünür protein komplekslerinin spektrometresi tabanlı analiz için kullanmak ayrıntılı adım adım prosedürleri tarif büyütülüyor ve potansiyel Recombineering mükellef olan belirli fırsatçı patojenler dahil olmak üzere diğer bakteri türlerinin, uygun olabilir coli. Sonuçlanan fiziksel etkileşimler genellikle ilginç beklenmeyen bileşenleri ve roman mekanistik bağlantılar düşündüren bağlantılarını ortaya çıkarabilir. Örneğin genetik (gen-gen) etkileşimleri ve tahminler iki içinde çok protein komplekslerinin küresel moleküler organizasyonun aydınlatılması kolaylaştırabilir genomik-bağlam (GC) gibi alternatif moleküler birleşme verileri ile ÜFE verileri Entegrasyonuological yollar. E. için oluşturulan ağlar coli fonksiyonel açıklamaları anda eksik olan diğer mikroplar orthologous gen ürünlerinin fonksiyonel mimarisi hakkında fikir edinmek için kullanılabilir.

Protocol

1. E. Gen özgü SPA-etiketleme İnşaatı coli DY330 Gerinim Plazmid pJL148 SPA-etiket DNA sekansı ve kanamisin antibiyotik direnç işaretleyicisi kaset (Kan R) içeren polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) amplifikasyon 7'de bir şablon olarak kullanılır. Bir 27 bp (5'-AGCTGGAGGATCCATGGAAAAGAGAAG -3 ') etiket spesifik ileri primer ile çerçeve içinde hedef gen stop kodonu arasında hemen akış yukarı yer alan bir 45 nt gen spesifik ileri primer, ve bir…

Representative Results

Once tagged bait proteins, which are expressed at endogenous levels are affinity-purified from logarithmic phase cultures the samples were run on a silver-stain gel to visualize the individual polypeptide components of the isolated stable complexes. We also subjected a second portion of the affinity-purified protein samples to gel-free tandem mass spectrometry (LCMS) to identify the corresponding polypeptide sequences. The effectiveness of this APMS procedure is shown with a representative SDS-PAGE analysis of the compon…

Discussion

Burada açıklanan SPA tabanlı antipersonel mayınları yaklaşımın önemli bir yönü olduğunu etiketleme böylece normal gen regülasyonu sağlamak korunur (yani. Yerel yem organizatörü dolayısıyla ekspresyon düzeyleri tedirgin değil, korunmuş) ve stabil ilişkili yerli olup, doğal kromozomal çerçevede yapılan olmasıdır protein kompleksleri yakın endojen düzeylerde geri kazanılır. Operon polarite konuları da seçilebilir işaretleyici bir dışa dönük organizatörü dahil önlenir. Bu …

Materials

Materials	Vendor	and Catalog Numbers
			I. Antibiotics
Kanamycin	Bioshop	#KAN201
Ampicillin	Bioshop	#AMP201
			2. Terrific-Broth medium
Bio-Tryptone	Bioshop	#TRP 402
Yeast extract	Bioshop	#YEX 555
Glycerol	Bioshop	#GLY 002
K2HPO4	Bioshop	#PPM 302
KH2PO4	Bioshop	#PPM 303
			3. Bacterial Strain and Plasmid
DY330		Yu et al. (2000)10
pJL148		Zeghouf et al. (2004)7
			4. PCR and Electrophoresis Reagents
Taq DNA polymerase	Fermentas	# EP0281
10 X PCR buffer	Fermentas	# EP0281
10 mM dNTPs	Fermentas	# EP0281
25 mM MgCl2	Fermentas	# EP0281
Agarose	Bioshop	# AGA002
Loading dye	NEB	#B7021S
Ethidium bromide	Bioshop	# ETB444
10X TBE buffer	Thermo Scientific	#28355
Tris Base	Bioshop	#TRS001
Boric acid	Bioshop	#BOR001
0.5 M EDTA (pH 8.0)	Sigma	# E6768
DNA ladder	NEB	#N3232L
			5. Plasmid isolation and Clean-up Kits
Plasmid Midi kit	Qiagen	#12143
QIAquick PCR purification kit	Qiagen	#28104
			6. PCR and Transformation Equipments
Thermal cycler	BioRad	iCycler
Agarose gel electrophoresis	BioRad
Electroporator	Bio-Rad	GenePulser II
0.2 cm electroporation cuvette	Bio-Rad
42 °C water bath shaker		Innova 3100
Beckman Coulter TJ-25 centrifuge	Beckman Coulter	TS-5.1-500
32 °C Shaker	New Brunswick Scientific, USA
32 °C large Shaker	New Brunswick Scientific, USA
32 °C plate incubator	Fisher Scientific
			7. Electrophoresis and Western blotting
Acrylamide monomer, N,N’- methylenebis-acrylamide	Bio-Rad	#161-0125
Ammonium persulfate	Bioshop	# AMP001
n-butanol	Sigma	# B7906
TEMED	Bioshop	#TEM001
Whatman No. 1 filter paper	Fischer Scientific	#09-806A
Mini protean 3 cell	Bio-Rad	#165-3301
iBlot gel transfer device	Invitrogen	#IB1001
Nitrocellulose membranes	Bio-Rad	#162-0115
Monoclonal Anti-Flag M2 antibody	Sigma	#F3165
Horseradish peroxidase	Amersham	#NA931V
Pre-stained protein molecular weight standards	Bio-Rad	#161-0363
Chemiluminescence reagent	PIERCE	#1856136
Autoradiography film	Clonex Corp	#CLEC810
Quick Draw blotting paper	Sigma	#P7796
C2 platform rocking shaker	New Brunswick Scientific, USA
			8. Sonication Equipment and Reagents
Sonicator	Branson Ultrasonic	#23395
NaCl	Bioshop	#SOD001
Protease inhibitors	Roche	#800-363-5887
0.5 mM TCEP-HCl	Thermo Scientific	#20490
			9. Affinity Purification Reagents and Equipment
0.8 x 4 cm Bio-Rad polypropylene column	Bio-Rad	#732-6008
Benzonase nuclease	Novagen	#70746
Anti-FLAG M2 agarose beads	Sigma	#A2220
Calmodulin-sepharose beads	GE Healthcare	#17-0529-01
TEV protease	Invitrogen	#12575-015
Triton X-100	Sigma	#T9284
CaCl2	Sigma	#C2661
EGTA	Sigma	#E3889
LabQuake Shaker	Thermolyne	#59558
			10. Silver Staining Reagents
Methanol	Bioshop	#MET302
Acetic acid	Bioshop	t#ACE222
Sodium-thiosulfate	Sigma	#S-7143
Silver nitrate	Fischer Scientific	#S181-100
Formaldehyde	Bioshop	#FOR201
Sodium carbonate	Bioshop	#SOC512
			11. Reagents and Equipment for Protein Identification
Trypsin Gold, Mass Spectrometry Grade	Promega	# V5280
50 mM NH4HCO3	Bioshop	#AMC555
1 mM CaCl2	Bioshop	#CCL302
Acetonitrile	Sigma	#A998-4
Formic acid	Sigma	#F0507
HPLC grade water	Sigma	#95304
Iodoacetamide	Sigma	#16125
Millipore Zip-Tip	Millipore	# ZTC18M960
~10 cm of 3 μm Luna-C18 resin	Phenomenex
Proxeon nano HPLC pump	Thermo Fisher Scientific
LTQ Orbitrap Velos mass spectrometer		Thermo Fisher Scientific
			12. Labware
4 liter conical flasks	VWR	#89000-372
50 ml polypropylene falcon tubes	Any Vendor
1.5 ml micro-centrifuge tubes	Any Vendor
250 ml conical flaks	VWR	#29140-045
15 ml sterile culture tubes	Thermo Scientific	#366052
Cryogenic vials	VWR	#479-3221
-80 °C freezer	Fisher Scientific	#13-990-14
Speed vacuum system	Thermo Scientific
			Buffers and Solutions 1. 1 liter Terrific Broth (TB) media 11 g Bio-Tryptone 22 g Yeast Extract 2% Glycerol 50 ml potassium salt stock solution 2. Potassium Salt Stock Solution 1.5 M K2HPO4 0.35 M KH2PO4 3. Sonication Buffer 20 mM Tris-HCl (pH 7.9) 150 mM NaCl 0.2 mM EDTA 10% Glycerol Before use add protease inhibitor (PI) and 0.1-0.5 mM TCEP 4. AFC buffer 30 mM Tris-HCl (pH 7.9) 150 mM NaCl 0.1% detergent Before use add PI and 0.1-0.5 mM TCEP 5. TEV cleavage buffer 30 mM Tris-HCl (pH 7.9) 150 mM NaCl 0.2 mM EDTA 0.1% detergent Before use add PI and 0.1-0.5 mM TCEP 6. Calmodulin binding buffer 30 mM Tris-HCl (pH 7.9) 150 mM NaCl 2 mM CaCl2 0.1% detergent Before use add PI and 0.1-0.5 mM TCEP 7. Calmodulin wash buffer 30 mM Tris-HCl pH 7.9 150 mM NaCl 2 mM CaCl2 0.1-0.5 mM TCEP 8. Calmodulin elution buffer 30 mM Tris-HCl (pH 7.9) 100 mM NaCl 10 mM EGTA 0.1-0.5 mM TCEP 9. Developing solution (1L) 37% Formaldehyde 30 g sodium carbonate 1000 ml distilled water 10. Digestion buffer 50 mM NH4HCO3 1 mM CaCl2 11. Wetting and Equilibration solution 70% acetonitrile (ACN) in 0.1% formic acid 12. Washing solution 100% H2O in 0.1% formic acid