Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

זיהוי לאחר translational השינויים של קומפלקסי חלבוני צמח

Published: February 22, 2014 doi: 10.3791/51095
Automatic Translation
1, 2, 2, 1,2, 3, 1
1School of Life Sciences, University of Warwick, 2The Sainsbury Laboratory, Norwich Research Park, 3Research School of Biology, The Australian National University

Summary

אנו מתארים כאן פרוטוקול לטיהור והאפיון של קומפלקסי חלבוני צמח. אנו מראים כי על ידי immunoprecipitating חלבון יחיד בתוך מתחם, כדי שנוכל לזהות לאחר translational השינויים שלה והשותפים באינטראקציה שלה.

Abstract

צמחים להסתגל במהירות לשינויים בסביבה בשל לפרט תפיסה ומערכות איתות. במהלך התקפת הפתוגן, צמחים במהירות להגיב לזיהום באמצעות הגיוס וההפעלה של מתחמים חיסוניים. הפעלה של מתחמים חיסוניים קשורה לאחר translational שינויים (PTMs) של חלבונים, כגון זרחון, glycosylation, או ubiquitination. ההבנה כיצד PTMs אלה כוריאוגרפיה תוביל להבנה טובה יותר של איך התנגדות מושגת.

כאן אנו מתארים שיטת טיהור חלבונים לחוזרים מחייב נוקלאוטיד לאוצין עשיר (NB-LRR)-אינטראקציה חלבונים וזיהוי הבא של שינוייהם שלאחר translational (PTMs). עם שינויים קטנים, הפרוטוקול יכול להיות מיושם לטיהור של קומפלקסי חלבונים צמחיים אחרים. השיטה מבוססת על הביטוי של גרסה מתויג epitope של החלבון של עניין, אשר לאחר מכן הוא מטוהר באופן חלקי בimmunoprecipitation y ונתון ספקטרומטריית מסה לצורך זיהוי של חלבונים וPTMs אינטראקציה.

פרוטוקול זה מוכיח כי: ט). שינויים דינמיים בPTMs כגון זרחון יכולים להיות מזוהים על ידי ספקטרומטריית מסה; השני). זה חשוב לנו כמויות מספיקות של החלבון של עניין, וזה יכול לפצות על חוסר טוהר immunoprecipitate; iii). על מנת לזהות PTMs של חלבון של עניין, חלבון זה יש immunoprecipitated כדי לקבל כמות מספקת של חלבון.

Introduction

מסלולים חיסוניים להסתמך על שלאחר translational שינויים שונים (PTMs) של חלבונים לtransduce במהירות אותות ולהפעיל את תגובה חיסונית 1. PTMs הם שינויים כימיים מהירים, הפיכים, ומאוד ספציפיים של מבנה חלבון שיכול להשפיע על קונפורמציה בחלבון, פעילות, יציבות, לוקליזציה, ואינטראקציות בין חלבונים 2-4. בצמחים, יותר מ -300 סוגי PTMs זוהו כוללים ubiquitination, sumoylation, sulfation, glycosylation, וזירחון 2,5. גוף הולך וגדל של ראיות מדגיש את החשיבות של PTMs בהיבטים שונים של חסינות צמח 1,5,6. זירחון חלבון, הקובץ המצורף הפיך של קבוצת פוספט לסרין, שאריות תראונין או טירוזין הוא רגולטור של פונקציות רבות תאיות, שאינו מפתיע למדו PTM גבוה ביותר בהגנת צמח איתות מפלים 5-11. איתות זירחון תלוי היא חלק בלתי נפרד מהמפעל defeהפעלת NSE יזם לאחר תפיסה תאית של חיידקים על ידי קולטנים הטרנסממברני, או הכרה תאית על ידי חלבוני התנגדות multidomain 5,8.

עם פלישה לצמחים, חיידקים זוהו על ידי קולטני קרום פלזמה נקרא קולטנים זיהוי תבניות (PRRs) 12. PRRs ידוע הם או חלבונים כמו קולטן (RLPs) או קינאזות כמו קולטן (RLKs), שניהם נושאים ectodomain מחייב ליגנד ותחום הטרנסממברני אחת לעבור. בניגוד לRLPs, יש לי RLKs תחום קינאז תאיים 13-15. Ectodomain של PRRs נקשר למולקולות elicitor חיידק שימור נקראות הקשורים דפוסים מולקולריים הפתוגן מוביל (PAMPs), במקרה של RLKs, לautophosphorylation וtransphosphorylation בתוך התחום תאיים 6, 16. במורד הזרם של זירחון-Induced תפיסת PRRs, זירחון הבא של חלבוני cytoplasmic כולל קינאזות 17, 18, E3 ligases 19, קינאז החלבון מופעל mitogen (MAPKs) 20, 21, קינאז חלבון סידן תלוי (CDPK) 22, 23, ושעתוק גורמי 24, 25 מוביל לחסינות מופעלת-PAMP (PTI).

בנוסף לתפיסה תאיים על ידי PRRs, הכרה תאית של פתוגנים מושגת באמצעות קולטנים cytoplasmic. חלבוני התנגדות multidomain אלה (R) מכילים תחום משתנה N-סופית, מוטיב מרכזי מחייב נוקלאוטיד (NB), וחוזר בטרמינל C-לאוצין עשיר (LRR) ונקראים לכן חלבוני NB-LRR 26, 27. חלבוני R במישרין או בעקיפין להכיר במולקולות המופקת ממחולל מחל ארסיות נקראות effectors, הידוע גם למקד PRRs וצומת אחרים של מערכת החיסון. הכרה גורמת לגינות חזקות שמובילות לחסינות-מופעל על מפעיל (ETI) 28-31. יש חלבוני NB-LRR requisite ATP מחייב מוטיב בתוך תחום NB 30, 32, אך הם חסרים תחום קינאז. זירחון של תחומים שימור של NB-LRRs כבר דיווח בסקר proteomic בקנה מידה גדולה 33, אבל הרלוונטיות שלה לETI אינן ברורה. בדומה לPTI, הפעלה של חלבוני NB-LRR מובילה לזירחון של חלבוני cytoplasmic כולל MAPKs 34-37 וCDPKs 38-40. והכי חשוב, הכרת מפעיל יכולה להוביל לזירחון של חלבוני אבזר המתקשרים ישירות עם חלבוני NB-LRR 41. כמה דוגמאות כוללות RIN4 (thaliana ארבידופסיס) וPto (עגבנייה, Solanum lycopersicum) חלבונים הפועלים באינטראקציה עם חלבוני NB-LRR, 42 RPM1, 43 ו44 PRF, בהתאמה. במהלך זיהום על ידי חיידקי Pseudomonas syringae, חלבון מפעיל AvrB גורם זירחון RIN4, ככל הנראה על ידי קינאז כמו קולטן RIPK 45, פ syringae effectors AvrPto וAvrPtoB לגרום זירחון של Pto 47. בניגוד לRIN4 שחסר תחום קינאז וחייב להיות טרנס פוספורילציה, PTO הוא קינאז פעיל מסוגל האוטומטי זירחון 48 וטרנס זירחון של מצעים 49, 50. בעוד Pto דורש פעילות קינאז לייזום מפעיל תלוי של איתות, מוטציות Pto קינאז מת עדיין מסוגלת לאותת בדרך מפעיל עצמאי 51. לאחרונה הסבירו את התצפיות הללו על ידי הוכחת כי מורכב PRF / Pto הוא oligomeric, המכיל PRF מרובה וPto מולקולות 52 וכי מולקולות Pto בתוך אותו מורכב יכולות טרנס phosphorylate אחד את השני 47. הצענו מודל שבו מולקולה אחת של Pto (חיישן) אינטראקציה עם חלבון מפעיל, וגרמה לשינוי קונפורמציה לחלבון NB-LRR (PRF) שבתורו מפעיל מולקולה שנייה Pto (עוזר) שנינותהין המורכב. בהמשך לכך, העוזר Pto טרנס phosphorylates מולקולת החיישן Pto מוביל להפעלה מלאה של ההתנגדות המורכבת 47.

דוגמאות אלו מראות כי זיהוי של רכיבים מורכבים חיסוניים וPTMs את הפוטנציאל שלהם בעת הכרת מפעיל יכול להוביל להבנה טובה יותר של כיצד אותות transduced מתפיסת מפעיל למטרות במורד הזרם. כאן אנו מתארים שיטת טיהור חלבונים לחלבוני NB-LRR-אינטראקציה וההזדהות הבאה של PTMs. אנו משתמשים benthamiana ניקוטיאנה ומורכב עגבניות PRF / Pto כמודל, אבל באותו הפרוטוקול בקלות יכול להיות מיושם על RLKs מנ benthamiana וא ' thaliana 53 עם שינויים קטנים כפי שאנו מתארים במסגרת הפרוטוקול.

Protocol

הערה: כל הצעדים נעשים בטמפרטורת חדר, אלא אם כן צוין אחרת.

1. הכנה של צמח חומרים וחוצצים

  1. לנ ' benthamiana
    1. לגדול Agrobacterium tumefaciens זנים של עניין לביטוי חולף (בדוגמא זו PRF-FLAG, PRF-3xHA, PTO-FLAG ווקטור ריק כביקורת) על ידי טלטול (200 סל"ד) בתרבות נוזלית (בינוני L עם אנטיביוטיקה מתאימה) ב28 ° C עד שלב נייח.
    2. לאסוף וגלולת agrobacteria ידי צנטריפוגה (3,000 XG במשך 5 דקות). בטל supernatant ו resuspend agrobacteria טבליות במאגר הסתננות.
    3. למדוד את כמות agrobacteria ידי קבלת הצפיפות האופטית ערך (OD) בספיגה של 600 ננומטר (ABS 600 ננומטר). התאם את OD של חיידקים ל0.1-.8.
    4. לחדור נ 4 בן שבוע צמחי benthamiana (22 ° C, שעות אור 16) עם agrobacteria ידי האןד (עם מזרק מחטים 1 מ"ל) או על ידי ואקום (להוסיף 0.02% פעילי שטח V / V).
      שים לב: השתמש העלה התרחב כמעט באופן מלא, הראשון ושני עלים מייד מבוגרים לביטוי חלבון היעיל ביותר. לגילוי של חלבוני ubiquitinated או acetylated לחדור עלים עם 100 MG-132 או 100 ng ננומטר / מיליליטר Trichostatin, בהתאמה, ב 1 ו 2 ימים לאחר חדירה.
    5. לקצור את העלים הסתננו 2-5 ימים לאחר חדירה והקפאה בחנקן נוזלי. לאחסן דגימות ב-80 ° C במקפיא.
      הערה: קבע את הרמה הטובה ביותר של ביטוי של החלבון של עניין לפני כן על ידי לקיחת דגימות מעל קורס של 5 ימים זמן ולזהות רמות חלבון על ידי immunoblotting.
  2. עבור א ' thaliana קווים מהונדסים יציבים
    1. לגדול א thaliana זרעים ב6 צלחות היטב בתוספת 5 מיליליטר של מדיום MS הנוזלי (1% w / סוכרוז v) לכל טוב. שים 04:57 זרעים (מעוקר ומרובדת) של הקו המהונדסעניין או בשורת שליטת untransformed לכל טוב. לנער בסל"ד 200 יומיים לפני העברת הצלחת לחדר צמיחה ולהשאיר למשך 2 שבועות (22 C °, 10 אור hr).
    2. דגימות קציר והקפאה בחנקן נוזלי.
      הערה: ניתן להשתמש כביקורת קו מהונדס מבטא חלבון שאינו קשור עם אותו התג כמו החלבון של עניין.
  3. חוצצים
    1. הכן א De-גז הצפת חיץ ל1-2 שעות (לRLKs, חלבוני קרום מחויב אחרים וחלבונים גרעיניים, להוסיף 1% IGEPAL v v / CA-630 53).
      הערה: ניתן לשמור על מאגר על 4 מעלות צלזיוס לזמן בלתי מוגבל. אתה יכול להשתמש ב1% V / V טריטון במקום IGEPAL CA-360.
    2. הכן 80 מיליליטר של שעה לפחות 1-2 B הצפת קרה לפני החילוץ.
      הערה: היחס האידיאלי של רקמה לעומת חיץ חילוץ הוא 01:04 (w / v).

2. הפקת חלבון

  1. רק לפני המיצוי להכין 80 מיליליטר של הצפת הקרה ג
  2. טוחנים 20 גרם של נ ' רקמת benthamiana (כ 15 עלים) או א thaliana שתילים (2-4 גרם לכל צלחת 6 היטב) בחנקן נוזלי באמצעות מכתש ועלי.
  3. הוסף 80 מיליליטר של קר הצפת C ל20 גרם של רקמת קרקע, ומערבב היטב, ולהפשיר על קרח.
    הערה: טוחנים את כל הדגימות באותו הזמן (חלבון של עניין ושליטה).
  4. Homogenize עם 3 התפרצויות של 10 שניות כל אחד במלוא מהירות עם homogenizer רקמות (prechilled על 4 מעלות צלזיוס). לסנן דרך רקמות 22-25 מיקרומטר ו צנטריפוגות ב XG 30,000 עבור 30 דקות ב 4 ° C.
    הערה: לחלופין, homogenize עם מרגמה prechilled טרי ועלי.
  5. לצעדי חסימה ושטיפה של מטריצת הזיקה, להכין 20 מיליליטר של הצפת ד
  6. של מטריצת זיקה המתאימה בלוק 100 מיליליטר באמצעות 500 מיליליטר של D מאגר הקר המכיל BSA 1% למשך 5 דקות בשעה 4 ° C.
    הערה: המועדף afמטריצות finity כוללות agarose אנטי הדגל M2, agarose Streptavidin, ה-GFP-Trap_A וagarose אנטי HA.
  7. 3x לשטוף עם הצפת 1 ד הקר מיליליטר
  8. הסר supernatant של תמצית עליי ומסנן דרך מסנן מזרק 0.45 מיקרומטר לתוך צינור חדש על קרח.
    הערה: צבע התמצית צריך להיות ירוק או צהוב, אם המדגם הפך חום, לבטל ולהתחיל מחדש.
  9. קח aliquot של התמצית הגולמי לimmunoblot, להוסיף חיץ טעינת SDS-PAGE 5x, מערבולת ולפגל על ​​ידי דגימות רותחים 10 דקות ב 80-100 ° C בגוש חום.

3. Immunoprecipitation חלבון

  1. לפצל את תמצית החלבון לשני 50 צינורות מיליליטר ולהוסיף 50 μl של מטריצת הזיקה תלויה בהצפת D לצינור אחד. דגירה עם סיבוב עדין במשך שעה 2 ב 4 ° C.
    הערה: incubations הארוך יותר לא נמצא כדי להגדיל את התשואה.
  2. הכן 600 μl (חרוז 6x נפח של מטריצת זיקה) של חיץ elution על ידי הוספה להחיץ D (ריכוזים סופיים): BSA 0.5%, פפטיד FLAG 0.25 מ"ג / מיליליטר (לagarose M2 אנטי FLAG) או 10 מ"מ D-ביוטין (לagarose Streptavidin).
    הערה: Elution אינו מומלץ במקרה של מטריצות ה-GFP-Trap_A ואנטי HA, כך להמשיך ישירות רותח בחיץ טעינת עמוד SDS 1x, צעד 3.11.
  3. לזרז את מטריצת הזיקה על ידי צנטריפוגה ב 4 ° C (5 דקות ב1,000 XG).
  4. קח aliquot של התמצית מאוגדת לimmunoblot, לבטל את שאר supernatant, עוזב כ 500 μl בחלק התחתון של הצינור.
  5. Resuspend פתרון slurry עם קצה רחב נשא.
  6. מעביר את פתרון slurry מעורב משני הצינורות לצינור מיליליטר בודד 1.5.
    שים לב: מעתה והלאה, השתמש 1.5 מיליליטר דל חלבון מחייב צינורות microfuge.
  7. 3x דופק ל5 שניות באמצעות צנטריפוגות המעבדתיים כדי לזרז את מטריצת הזיקה ולהסיר את supernatant.
  8. לשטוף 3-5x עם 1 מיליליטר חיץ קר ד בין שוטף לזרז את מתרי הזיקהx כפי שתואר לעיל וזורקים supernatant. בכביסה האחרונה להסיר עודפי הצפת D עם המחט של מזרק.
    הערה: לשטוף סופי באמצעות הצפת D עם IGEPAL 0.1% יכולים לשמש כדי להפחית עוד יותר ספציפי מחייב.
  9. Elute עם 200 μl של חיץ elution המתאים (לאנטי הדגל M2 או Streptavidin צעד ראה agarose 3.2) 3x, 5 דקות בכל פעם עם רעד קבוע.
  10. בריכת 3 eluates בצינור יחיד. לרכז את החלבונים באמצעות 30 μl של שרף קליטה. וורטקס, לתת לעמוד במשך 5 דקות ולזרז את השרף (2 דקות ב 10,000 XG). בטל supernatant.
    הערה: agarose-GFP-Trap_A ואנטי HA, לדלג על השלבים 3.9 ו3.10.
  11. הוסף 50 μl של חיץ טעינת עמוד SDS 1x למטריצת הזיקה זירז או שרף קליטה. ורטקס ורתיחה 10 דקות ב 80-100 ° C בגוש חום.
  12. צנטריפוגה המטריצה ​​מבושלת זיקה או שרף למשך 2 דקות ב 10,000 X גרם. Aliquot 5 μl של supernatanלא לimmunoblot, ולרוץ עם שברים אחרים על ג'ל SDS-PAGE ~ ארוך 10 סנטימטר (איור 2).
  13. להפרדה וזיהוי של חלבוני פוספורילציה על ידי ספקטרומטריית מסה, טען 45 μl שנותר על ג'ל SDS-PAGE ~ ארוך 19 סנטימטר אם נדרשת הפרדה נוספת (איור 2).
    הערה: מסלול ריק יכול להיכלל בין כל הדגימות כדי להפחית את הזיהום של דגימות.

4. עיכול חלבון

  1. כתם ג'ל SDS-PAGE עם כתם מבריק colloidal Coomassie הכחול (cCBB).
    הערה: מזעור טיפול בג'ל להפחתת זיהום עם keratins. ודא שאף אחד מהציוד או הכלים שימש במשך immunoblotting או פעילויות אחרות שאולי השאירו זיהום חלבון שיורית.
  2. Destain ג'ל עם כביסה שופעת במים, רצוי O / נ חותכים את הלהקה של עניין מן הג'ל בסכין גילוח נקי.
    הערה: יישר את הג'ל עם immunoblot אם necessaר"י כדי לאתר את האזור הנכון. כזרחון יכול לעכב העברה של חלבונים על SDS-PAGE לחתוך את האזור באופן מיידי מעל ומתחת ללהקה של עניין.
  3. קוביות הפרוסה ג'ל לקוביות של 2-4 מ"מ (זה מבטיח כי הג'ל יהיה מכוסה על ידי פתרונות בצינור מבלי לחסום טיפים פיפטה). הנח בתוך שפופרת.
  4. לאמוד את ההיקף הנדרש כדי לשמור את הג'ל שקוע היטב. השתמש בסכום זה עבור derivatization, דגירה עם פרוטאז ומיצוי פפטיד, ולאחר מכן להשתמש כפול לכרכים משולשים לרחצה.
    הערה: בטיפוסי לעכל עם כ 100 μl של חתיכות ג'ל לחתוך, שימוש פתרון 500 μl לשטיפה, 2 x 180 μl להתייבשות, 150 μl להפחתה, 120 μl לאלקילציה, ו120 μl לעיכול.
  5. שטוף את חתיכות ג'ל 2 x 20 דקות (או עד destained) על ידי הוספת אצטוניטריל 50% (באמוניום ביקרבונט 50 מ"מ, ABC). פיפטה את הפתרון נזהר שלא להסיר את חתיכות ג'ל.
  6. ליבש עם Aceto 100%nitrile למשך 5 דקות ולהסיר נוזל חופשי.
    הערה: ג'ל אמור להופיע מצומק ולבן. אם הצבע הכחול נמשך, דגירה ארוכה יותר באצטוניטריל / ABC ו / או בטמפרטורה גבוהה (C ° 45-55).
  7. להפחית את אגרות חוב דיסולפיד חלבון על ידי הוספת 10 מ"מ DTT במים ודגירה של 30-45 דקות ב56 º C עם רעד. הסרת נוזל חופשי.
  8. שאריות ציסטאין Alkylate על ידי תוספת של 55 chloroacetamide מ"מ (ב50 מ"מ ABC) של 20-30 דקות (בטמפרטורת חדר, כהה). הסרת נוזל חופשי.
  9. לשטוף חתיכות ג'ל 2 x 10 דקות עם אצטוניטריל 50% (ב50 מ"מ ABC). הסרת נוזל חופשי.
  10. מייבש את חתיכות ג'ל עם אצטוניטריל 100% למשך 5 דקות ולהסיר נוזל חופשי.
  11. לtryptic לעכל, להוסיף 40 μl של פתרון עובד טריפסין (של טריפסין 100 ng במאגר עיכול: 50 מ"מ ABC, אצטוניטריל 5% ללהקה צבעונית Coomassie ממוצע). אפשר חתיכות ג'ל לרעננות ל10 דקות. הוסף מספיק של חיץ עיכול כדי לכסות חתיכות ג'ל במידת צורך. לדגור על 37 º CO / נ
  12. כדי לעצור את העיכול ולחלץ את הפפטידים חתיכות ג'ל, להוסיף 5% חומצה פורמית (באצטוניטריל 50%) (להוסיף את אותו נפח כמו עיכול הנפח). Sonicate ל5-10 דק '. מעביר את supernatant לצינור חדש. חזור על פעולה החילוץ 3x.
  13. ייבש את הפפטידים על ידי lyophilization (מועדפת) או רכז ואקום (כגון Speed-Vac או Savant). חנות ב -20 º C.
  14. שלח המדגם שלך לספקטרומטריית מסה.
    הערה: הגשנו המדגם שלנו למתקן ספקטרומטריית המסה במעבדה סיינסבורי (Norwich, בריטניה). פרוטוקולים במתקני ספקטרומטריית מסה להשתנות במידה ניכרת, אך בדרך כלל פפטידים יפורק ב0.2% חומצת trifluoroacetic עם אצטוניטריל 2% לפני שהעמיסו על מערכת כרומטוגרפיה נוזלית בשילוב אלקטרו ריסוס ספקטרומטריית מסת טנדם.

Representative Results

אנו מתארים כאן פרוטוקול לטיהור של חלבונים מתויגים מא המהונדס היציב thaliana קווים או אחרי ביטוי חולף של חלבונים בנ benthamiana. כפי שמודגם באיור 1 הטיהור של החלבון הממוקד בשילוב עם ספקטרומטריית מסה כדי לאפשר זיהוי של חלבוני אינטראקציה וPTMs של חלבון המטרה. הפרוטוקול תוכנן לטיהור של חלבונים מעורבים בחסינות צמח וזיהוי של PTMs שלהם, אבל יכול להיות מיושם לטיהור של כל חלבון צמחי מתויג.

כדוגמא אנו משתמשים בטיהור המורכבת PRF / Pto מנ benthamiana. נ המהונדס שורת benthamiana 38-12 54, להביע 35S: PTO, הפכה transiently עם 35S: PRF-FLAG והמורכב היה immunoprecipitated עם agarose אנטי הדגל M2 (איור 2 א). Immunoblots (IB) באיור 2 אלהמחיש כי רוב החלבון הממוקד (PRF) היה immunoprecipitated. PTO וחלבון מפעיל האינטראקציה AvrPtoB היו copurified עם PRF וזוהה באמצעות נוגדנים וניתוח ספקטרומטריית מסה (2A דמויות ו2B). מצאנו כי Pto שcopurified עם PRF היגר איטי יותר על ג'ל SDS-PAGE כאשר coexpressed עם מפעיל בונה 35S: (איור 2 א) AvrPtoB: AvrPto ו35S. שני חלבוני מפעיל מושרה הגירה איטית יותר של Pto PRF-האינטראקציה (איור 2 א). הגירה זו מפעיל ההכרה תלויה איטית של Pto יוחסה בעבר לזירחון כפי שניתן להסירו באמצעות טיפול עם phosphatase 44. כדי לזהות אתרי זירחון תורמים להגירה האיטית של PTO, אנחנו חשופים copurifying PRF Pto לניתוח ספקטרומטריית מסה. למרות הביטוי הגבוה של Pto וזיהוי קל שלה עם immunoblots אנחנו יכולים לאחזר פפטידים גovering רק 57% מהרצף Pto ואנחנו לא הצלחנו לזהות את כל אתרי זרחון (איור 2).

בהמשך לכך, שינינו אסטרטגיות למקד את חלבון Pto עם אנטי דגל. נ צמחי benthamiana WT נהפכו transiently עם 35S: PRF-3HA ו35S: PTO-דגל, עם או בלי 35S: AvrPto ו35S:. AvrPtoB הסכום הכולל של חלבון PTO, הכולל גם את המורכבת-PRF וצורות חופשיות, היה immunoprecipitated עם אנטי הדגל M2 agarose וכפוף לחלוקה-SDS, עיכול tryptic בג'ל וניתוח ספקטרומטריה (איור 2 ג). עם גישה זו זיהינו פפטידים Pto פורש כ 80% מהרצף שלו וחלבון kDa ידוע 100 אינטראקציה. זיהינו סדרה של אתרי זירחון יחיד וכפולים לפפטידים Pto 187-202 ו188-202 (טבלה 1). Ser-198 וTHR-199 היו אתרי זירחון הדומיננטיים אבל פו האחראתרי sphorylation גם התגלו (טבלה 1). זירחון והכי חשוב כפול על Ser-198 וTHR-199 זוהה רק בנוכחות של או חלבון מפעיל (טבלת 1). לאחרונה זיהו מערכת דומה של אתרי זירחון Pto ומאויר המשמעות של האירוע הכפול זירחון לאיתות 47. בעקבות הפרוטוקול שתואר כאן היינו מסוגלים לזהות שינויים דינמיים במדינת זירחון של חלבון המטרה.

איור 1
איור 1. כללי עיצוב ניסיוני. חלבון המטרה לimmunoprecipitation (IP) מתויג ובא לידי ביטוי בPlanta, transiently בbenthamiana Nicotiana או ביציבות בthaliana ארבידופסיס. בעקבות מיצוי חלבוןחלבון המטרה הוא immunoprecipitated עם מטריצת זיקה. החלבונים מופרדים על ג'ל אלקטרופורזה acrylamide ידי. להקות ג'ל הם נכרת. חלבונים המופקים מלהקות ג'ל ונתונים לספקטרומטריית מסה. אתרי זירחון וחלבונים אינטראקציה מזוהים. לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.

איור 2
איור 2. PRF וimmunoprecipitation Pto.). 35S המבנה: PRF-FLAG התבטא transiently ב38-12 קו (35S: PTO), יחד עם וקטור ריק (EV), 35S: AvrPto או 35S: AvrPtoB. שלושה ימים לאחר חדירה-PRF היה immunoprecipitated באמצעות מטריצת זיקה אנטי דגל. אימונוגלובולינnoblots (IB) לPRF, AvrPtoB וPto בוצע. כפי שצוינו על ידי חצים בחלק התחתון של פנל immunoblot PTO, AvrPto וAvrPtoB לגרום להגירה איטית יותר של Pto. ב '). 35S המבנה: PRF-FLAG התבטא transiently ב38-12 קו (35S: PTO), יחד עם וקטור ריק (EV), 35S: AvrPto או 35S: AvrPtoB. שלושה ימים לאחר חדירה-PRF היה immunoprecipitated באמצעות agarose נגד הדגל ונפרד ב- SDS. ג'ל היה מוכתם בcolloidal הכחול Coomassie מבריק (cCBB) וPRF הגלוי, להקות חלבוני Pto וAvrPtoB היו נכרתה מן ג'ל ונותחו על ידי ספקטרומטריית מסה. כיסוי פפטיד אחוז רצפי Pto וPRF זוהו על ידי ספקטרומטריית מסה מצויינים. C). מבני 35S: PRF-3xHA ו35S: PTO-FLAG באו לידי ביטוי transiently יחד עם 35S: AvrPtoB, 35S: AvrPto או וקטור ריק (EV) בנ benthamiana. שלושה ימים לאחר חדירת הסכום הכולל שלPTO-דגל immunoprecipitated באמצעות אנטי הדגל agarose ונפתר ב- SDS. Pto הגלוי ולהקות חלבון PTO-אינטראקציה שנכרתו מן ג'ל ונותחו על ידי ספקטרומטריית מסה. PTO ולהקת חלבון 100 kDa PTO-האינטראקציה נראה בבירור בכחול colloidal Coomassie מבריק (cCBB) הצבעוני ג'ל, ואילו PRF הוא מעט פחות גלוי לעין (כפי שצוין על ידי חיצים). IP: Immunoprecipitation; IB: immunoblot; CBB: מכתים הכחול מבריק Coomassie; cCBB: מכתים colloidal Coomassie מבריק הכחול. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.

PRF
EV AvrPto AvrPtoB
פפטיד PTO 188-202
GTELDQ [ט עמ '195] HLSTVVK 1 0
GTELDQTHL [S p 198] TVVK 10 7 5
GTELDQTHLS [ט עמ '199] VVK 8 3 4
G [T p 190] ELDQTHLS [ט עמ '199] VVK 0 1 2
GTELDQTHL [S p 198] [ט עמ '199] VVK 0 8 4
GTELDQTHLSTVVK 46 26 48
פפטיד PTO 187-202
KGTELDQ [ט עמ '195] HLS TVVK 0 1 0
KGTELDQTHL [S p 198] TVVK 17 17 12
KGTELDQTHLS [ט עמ '199] VVK 4 2 2
KGTELDQ [ט עמ '195] HLS [ט עמ' 199] VVK 0 1 1
KGTELDQTHL [S p 198] [ט עמ '199] VVK 0 7 5
KGTELDQTHLSTVVK 21 37 18
פפטידים 187-202 ו188-202 83 88 50
אחוז של פפטידים עם שני אירועי זירחון 0% 26.9% 11.2%
PTO רצף כיסוי 78% 79% 82%

טבלת 1 זירחון זוגי של פפטיד Pto עם הפעלה של איתות 35S:.. PRF-3xHA ו35S: PTO-FLAG בא לידי ביטוי transiently יחד עם אותםוקטור Pty (EV), 35S: AvrPtoB בנ: AvrPto או 35S benthamiana. שלושה ימים לאחר חדירה, הסכום הכולל חלבון PTO-הדגל היה immunoprecipitated באמצעות מטריצת זיקה נגד דגל והחליט על SDS-PAGE. הלהקות גלויות של Pto על הג'ל colloidal Coomassie המבריק הכחול המוכתם היו נכרת וניתחו עם ספקטרומטריית מסה. מספר פפטידים Pto המזוהה עם 0, 1, ו -2 אירועי זירחון מצויינים.

טבלה של חוצצים
מדיום L Tryptone 10 g / L
תמצית שמרים 5 גר '/ ליטר
NaCl 5 גר '/ ליטר
D-גלוקוז גרם 1 / L
חיץ Agro-הסתננות MgCl 2 10 מ"מ
MES </ Td> 10 מ"מ
התאם לpH 5.5
Acetosyringone (אופציונלי) 150 מיקרומטר
חיץ pH טריס-HCl 7.5 150 מ"מ
NaCl 150 מ"מ
EDTA 5 מ"מ
EGTA 2 מ"מ
גליצרול 5% (v / v)
הצפת B חיץ
PVPP 2% (w / v)
החיץ C הצפת B
Dithiothreitol (DTT) 10 מ"מ
קוקטייל צמחים מעכבי פרוטאז 1% (v / v)
פלואוריד Phenylmethylsulfonyl (PMSF) 0.5 מ"מ
Calyculin 50 ננומטר
פלואוריד הנתרן (NAF) 50 מ"מ
molybdate נתרן (Na 2 Moo 4) 10 מ"מ
נתרן orthovanadate 1 מ"מ
חומצת Okadaic 100 ננומטר
החיץ D החיץ C ללא PVPP
חיץ טעינת 5x-SDS pH טריס-HCl 6.8 60 מ"מ
SDS 2%
גליצרול 0.15%
Bromophenol כחול 0.10%
DTT (להוסיף רק לפני השימוש) 50 מ"מ

טבלה 2. חיץ ומתכונים תקשורת.

Discussion

הבהרת המנגנון של הפעלת קולט ידי PAMPs וeffectors יכולה לתרום רבה להבנה של חסינות מפעל שלנו. בשנים האחרונות 20, מסכי שני היברידיים גנטיים ושמרים כבר סייעו לגילוי PRRs והחלבונים NB-LRR. לאחרונה, פרוטוקולים מבוססי ספקטרומטריית מסה הוקמו לצורך זיהוי של חלבונים מווסתים באופן דיפרנציאלי במהלך חיסוניים מאותתים 55-58, PTMs 11,33,59,60, ההרכב של קומפלקסים חיסוניים 61 ומפעיל מטרות 62. כאן אנו מתארים פרוטוקול פשוט לזיהוי PTMs המסדיר את ההפעלה של מתחמים חיסוניים.

בהשוואה לפרוטוקולים שתוארו קודם לכן, פרוטוקול זה מאפשר זיהוי מפורט של שינויים דינמיים של PTMs. פרוטוקולים של גישות פרוטאומיקה בקנה מידה גדולה יכולים לזהות PTMs של חלבונים אבל לא מסוגל לחשוף את פלסטיות האתר של PTMs בשל להגבילed הסכומים של חלבון. במקרה של זירחון חלבון, גישות פרוטאומיקה בקנה מידה גדולה בדרך כלל לזהות רק אתרי זירחון השולט 11,33,59. האפיון מפורט של מעמד זירחון החלבון דורש כמות משמעותית של חלבון שיכול להיות מושגת רק באמצעות טיהור חלקית של חלבון המטרה 47. הפרוטוקול מתואר כאן זוגות גישת טיהור חלבונים שמניבה כמות משמעותית של חלבון המטרה, עם ניתוח ספקטרומטריית מסה של החלבון מטוהר. בעקבות פרוטוקול זה, אירוע זירחון היחיד של Pto יוחס בעיקר לSer-198 כפי שתואר קודם לכן 52 אבל כמה ספקטרום ספקטרומטריית מסה נתמך גם על אירוע זירחון יחיד על THR-195 או THR-199. כאשר אירועי זירחון כפולים של Pto נצפו, שילוב הדומיננטי של חומצות אמינו פוספורילציה היה Ser-198 וTHR-199 למרות שילובים באתרים אחרים נצפו גם (טבלה 1). תוצאות אלו מראות בבירור פלסטיות אתר זירחון של קינאזות חלבון והיכולת של הפרוטוקול המתואר לאפיין בפרטים כל אתרי זירחון האפשריים.

השלבים הקריטיים ביותר של פרוטוקול זה הם: 1) מיצוי מספק של חלבונים, 2) הגנה על PTMs: 3) כמות מספקת של חלבון המטרה של. ראשית, למיצוי מספק של חלבונים, חשוב לטחון את הרקמות בחנקן נוזלי ולאחר מכן להשתמש homogenizer רקמות כפי שתואר בפרוטוקול. אם homogenizer רקמות אינו זמין, ניתן להשתמש במכתש ועלי. כמו כן, חשוב להשתמש ביחס של אחד לשלוש (או ארבעה) של גרמים של רקמה לנפח של מיצוי מאגר. רקמה זו למאגר יחס וחיץ החוזק הגבוה שאנו מציעים תבטיח כי את ה-pH תישאר ניטראלית במהלך תהליך החילוץ. מצאנו שזו היא בעלת חשיבות מיוחדת עבור א thaliana ועגבניות נוספותctions 52. הגנה של PTMs יכולה להיות מושגת על ידי כולל בכל מאגרי מעכבים המתאימים של אנזימים שיכולים להסיר PTMs. זה גם קריטי לבצע את כל צעדים על 4 מעלות צלזיוס וprechill מאגרים ומכשירים. תשואות גבוהות יותר חלבון המטרה של יכולות להיות מושגת על ידי שימוש בצמחים המבטאים את החלבון בכמויות מספיקות ועל ידי שימוש בכמויות גדולות של רקמה (כ 20 ז). הצעד החשוב ביותר להשגת כמות מספקת של חלבון המטרה של מתרכז חלבון המטרה על ידי immunoprecipitation הישירה. המשמעות של הצעד הזה מודגש על ידי כישלוננו לזהות PTMs של Pto לאחר immunoprecipitation PRF בשל הכמות המוגבלת של coimmunoprecipitated Pto (איור 2). לעומת זאת, immunoprecipitation הישירה של Pto הניבה פפטידים באופן משמעותי יותר למדידה (איור 2 ג) שמוביל לכיסוי כ 80% מרצף החלבון וזיהוי של PTMs (טבלת 1). אנחנו גם strongly ממליץ על שימוש בepitope תגים לimmunoprecipitation חלבון. בהשוואה לנוגדנים שהועלו נגד מטריצת זיקת epitope תגי חלבונים האם יכול להניב כמויות גדולות יותר של חלבון מטוהר באופן חלקי. באמצעות נוגדן שהועלה נגד חלבון ילידי Pto 51 (איור 2 א) לimmunoprecipitation, הצלחנו לזהות זירחון אחד בלבד של שני אתרי זירחון השולט של Pto.

פרוטוקול זה בעיקר פותחו לטיהור חלקית של נ ' benthamiana חלבון cytoplasmic וההזדהות הבאה של אתרי זירחון שלהם. עם זאת, באמצעות השינויים המתוארים במסמך, פרוטוקול זה ניתן להתאים בקלות לא חלבוני thaliana וחלבונים קרום מחויב. המטרה העיקרית של פרוטוקול זה היא להניב כמויות מספיקות של חלבון המטרה לזיהוי PTMs ולא כדי להשיג את הטוהר הגבוה ביותר של המתחם. אם טוהר גבוה יותרמנדרש המורכב ניתן להוסיף שלב שני של טיהור לפרוטוקול זה 52. במקרה זה, צעד ראשון יאפשר elution של חלבון המטרה ממטריצת הזיקה ללא השימוש במלחים או חומצה גבוהות והשלב הבא עלול להיות כרוך במטריקס, אשר דורש תנאי elution קשים. חשוב להדגיש שיש לנו רק נבדקו פרוטוקול זה לזיהוי אתרי זירחון ושאנו בודקים את יכולתה לזיהוי מפורט של PTMs נוסף כרגע.

תוצאות הנציג שלנו הראו בבירור את פלסטיות אתר זירחון של קינאזות חלבון והיכולת של הפרוטוקול המתואר לאפיין אתרי זרחון. והכי חשוב, הם מדגישים כי זיהוי של אתרי זירחון להסתמך בכמות נמוכה של חלבונים על ידי ספקטרומטריית מסה ועל ידי מוטציות נקודה אחת של אתרים האוטומטי זרחון יכול לתת תוצאות מבלבלות. אנחנו מראים כאן בעבר ו47 47,63 הראו כי מוטציות נקודה אחת של Ser-198 וTHR-199 לאלאנין, המונעים זירחון באתרים אלו, מסוגלים איתות המצביעה על זירחון שהאתרים האלה הוא לא תנאי הכרחי להפעלה מורכבת . כעת ניתן להסביר תוצאות אלו על ידי זירחון של האתר המשני THR-195. ניתן להשיג תובנה דומה לפלסטיות אתר זירחון של חלבון קינאז השונה הבאה בפרוטוקול זה. יתר על כן, גישה משולבת בשימוש באתרי זירחון להצביע מוטציות, חלבונים שיכולים לעכב קינאז הספציפי (מפעיל) בשילוב עם immunoprecipitation חלבון וניתוח ספקטרומטריית מסה יוביל להבנה טובה יותר של המשמעות האבולוציונית של פלסטיות אתר זירחון של קינאזות חלבון.

Disclosures

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים מתחרים (כספיים או אחרים).

Acknowledgments

VN נתמך על ידי החברה המלכותית. JPR הוא עתיד עמית מועצה למחקר אוסטרלי (FT0992129). אנו מודים לד"ר מרים גיפורד לקריאה ביקורתית של כתב היד.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
MgCl2 Sigma M8266
MES Sigma M8250
Acetosyringone Sigma D134406 toxic - 1 M stock in DMSO
Syringe 1 ml sterile Terumo
Syringe needle Terumo NN-2525R
Silwet L-77 (surfactant) Lehle Seeds VIS-01 toxic
MG-132 (Z-Leu-Leu-Leu-al) Sigma C2211 1 M stock in DMSO, store at -80 °C
MS salts Sigma M5524 oxidizing, toxic
Sucrose Sigma 16104
Trizma base Sigma T1503 adjust pH with 1 N HCl to make 1 M Tris-HCl buffer
NaCl Sigma S3014 5 M stock
EDTA Sigma E6758 toxic - 0.5 M stock
EGTA Sigma E4378
Glycerol National Diagnostics EC-606
IGEPAL CA-630 Sigma I8896 corrosive
PVPP (polyvinylpolypyrrolidone) Sigma P5288 do not confuse with PVP
DTT (DL-dithiothreitol) Sigma 43815 toxic - 1 M stock, store at -20 °C
Plant protease inhibitor cocktail Sigma P9599 do not freeze/thaw too many times
PMSF (phenylmethylsulfonyl fluoride) Sigma P7626 corrosive, toxic
Calyculin A Cell Signaling Technology 9902
Sodium Fluoride (NaF) Sigma S7920 toxic - 1 M stock
Sodium Molybdate (Na2MoO4) Sigma S6646 0.5 M stock
Sodium orthovanadate (Na3VO4) Sigma 450243 toxic - Prepare a 200 mM solution of sodium orthovanadate. Adjust the pH to 10.0 using either 1 N NaOH or 1 N HCl. The starting pH of the sodium orthovanadate solution may vary with lots of the chemical. At pH 10.0 the solution will be yellow. Boil the solution until it turns colorless (approximately 10 min). Cool to room temperature.Readjust the pH to 10.0 and repeat steps 3 and 4 until the solution remains colorless and the pH stabilizes at 10.0. 
Okadaic acid Santa Cruz Biotechnology sc-3513
Kinematica Polytron tissue homogeniser Fisher Scientific 08-451-320
Miracloth Merck Millipore 475855-1R
anti-FLAG M2 agarose Sigma A2220 this matrix is recommended
Streptavidin-agarose Thermo-Scientific 20347 this matrix is recommended
GFP-Trap_A Chromotek gta-20 this matrix is recommended
Anti-HA-Agarose Sigma A2095 this matrix is recommended
0.45 μm filter VWR 513-1902
BSA Sigma A7906
FLAG peptide Sigma F3290
D-biotin Sigma 47868
StrataClean resin Agilent 400714 this absorption resin is recommended for protein precipitation
Mini-PROTEAN Tetra Cell Biorad
PROTEAN II XL Cell Biorad
SimplyBlue SafeStain Invitrogen LC6060 this stain is recommended
Protein low-binding tubes (LoBind) Eppendorf 0030 108.116 these tubes are recommended
Ammonium bicarbonate (ABC) Sigma 9830 toxic
Acetonitrile VWR 83639 toxic, flammable
2-chloroacetamide Sigma 22790 toxic
Trypsin Promega V5280 irritant, sensitizing
Formic acid Sigma 14265 toxic, corrosive
Water-bath sonicator Ultravawe Ultra BT Ultrasonic Bath
LTQ-Orbitrap XL Thermo-Scientific
Trichostatin A Sigma T8552 toxic

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Jones, A. M., Monaghan, J., Ntoukakis, V. Editorial: Mechanisms regulating immunity in plants. Front. Plant Sci. 4, 64 (2013).
  2. Jensen, O. N. Modification-specific proteomics: characterization of post-translational modifications by mass spectrometry. Curr. Opin. Chem. Biol. 8, 33-41 (2004).
  3. Cohen, P. The regulation of protein function by multisite phosphorylation-a 25 year update. Trends Biochem. Sci. 25, 596-601 (2000).
  4. Narayanan, A., Jacobson, M. P. Computational studies of protein regulation by post-translational phosphorylation. Curr. Opin. Struct. Biol. 19, 156-163 (2009).
  5. Stulemeijer, I. J., Joosten, M. H. Post-translational modification of host proteins in pathogen-triggered defence signalling in plants. Mol. Plant Pathol. 9, 545-560 (2008).
  6. Park, C. J., Caddell, D. F., Ronald, P. C. Protein phosphorylation in plant immunity: insights into the regulation of pattern recognition receptor-mediated signaling. Front. Plant Sci. 3, 177 (2012).
  7. van Bentem, S. D., Hirt, H. Using phosphoproteomics to reveal signalling dynamics in plants. Trends Plant Sci. 12, 404-411 (2007).
  8. Peck, S. C. Early phosphorylation events in biotic stress. Curr. Opin. Plant Biol. 6, 334-338 (2003).
  9. Thurston, G., Regan, S., Rampitsch, C., Xing, T. Proteomic and phosphoproteomic approaches to understand plant-pathogen interactions. Physiol. Mol. Plant P. 66, 3-11 (2005).
  10. Xing, T., Ouellet, T., Miki, B. L. Towards genomic and proteomic studies of protein phosphorylation in plant-pathogen interactions. Trends Plant Sci. 7, 224-230 (2002).
  11. Nuhse, T. S., Bottrill, A. R., Jones, A. M., Peck, S. C. Quantitative phosphoproteomic analysis of plasma membrane proteins reveals regulatory mechanisms of plant innate immune responses. Plant J. 51, 931-940 (2007).
  12. Boller, T., Felix, G. A renaissance of elicitors: perception of microbe-associated molecular patterns and danger signals by pattern-recognition receptors. Ann. Rev. Plant Biol. 60, 379-406 (2009).
  13. Wang, G., et al. A genome-wide functional investigation into the roles of receptor-like proteins in Arabidopsis. Plant Physiol. 147, 503-517 (2008).
  14. Wang, G. D., et al. The Diverse Roles of Extracellular Leucine-rich Repeat-containing Receptor-like Proteins in Plants. Crit. Rev. Plant Sci. 29, 285-299 (2010).
  15. Schwessinger, B., Ronald, P. C. Plant innate immunity: perception of conserved microbial signatures. Ann. Rev. Plant Biol. 63, 451-482 (2012).
  16. Schulze, B., et al. Rapid heteromerization and phosphorylation of ligand-activated plant transmembrane receptors and their associated kinase BAK1. J. Biol. Chem. 285, 9444-9451 (2010).
  17. Lu, D., et al. A receptor-like cytoplasmic kinase, BIK1, associates with a flagellin receptor complex to initiate plant innate immunity. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 496-501 (2010).
  18. Zhang, J., et al. Receptor-like cytoplasmic kinases integrate signaling from multiple plant immune receptors and are targeted by a Pseudomonas syringae effector. Cell Host Microbe. 7, 290-301 (2010).
  19. Lu, D., et al. Direct ubiquitination of pattern recognition receptor FLS2 attenuates plant innate immunity. Science. 332, 1439-1442 (2011).
  20. Asai, T., et al. MAP kinase signalling cascade in Arabidopsis innate immunity. Nature. 415, 977-983 (2002).
  21. Rasmussen, M. W., Roux, M., Petersen, M., Mundy, J. MAP Kinase Cascades in Arabidopsis Innate Immunity. Front. Plant Sci. 3, 169 (2012).
  22. Boudsocq, M., et al. Differential innate immune signalling via Ca2+ sensor protein kinases. Nature. 464, 418-422 (2010).
  23. Dubiella, U., et al. Calcium-dependent protein kinase/NADPH oxidase activation circuit is required for rapid defense signal propagation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110, 8744-8749 (2013).
  24. Ishihama, N., Yamada, R., Yoshioka, M., Katou, S., Yoshioka, H. Phosphorylation of the Nicotiana benthamiana WRKY8 transcription factor by MAPK functions in the defense response. Plant Cell. 23, 1153-1170 (2011).
  25. Mao, G., et al. Phosphorylation of a WRKY transcription factor by two pathogen-responsive MAPKs drives phytoalexin biosynthesis in Arabidopsis. Plant Cell. 23, 1639-1653 (2011).
  26. Dangl, J. L., Jones, J. D. G. Plant pathogens and integrated defence responses to infection. Nature. 411, 826-833 (2001).
  27. Eitas, T. K., Dangl, J. L. NB-LRR proteins: pairs, pieces, perception, partners, and pathways. Curr. Opin. Plant Biol. 13, 472-477 (2010).
  28. Jones, J. D., Dangl, J. L. The plant immune system. Nature. 444, 323-329 (2006).
  29. Boller, T., He, S. Y. Innate immunity in plants: an arms race between pattern recognition receptors in plants and effectors in microbial pathogens. Science. 324, 742-744 (2009).
  30. Bonardi, V., Dangl, J. L. How complex are intracellular immune receptor signaling complexes. Front. Plant Sci. 3, 237 (2012).
  31. Bonardi, V., Cherkis, K., Nishimura, M. T., Dangl, J. L. A new eye on NLR proteins: focused on clarity or diffused by complexity. Curr. Opin. Immunol. 24, 41-50 (2012).
  32. Takken, F. L., Albrecht, M., Tameling, W. I. Resistance proteins: molecular switches of plant defence. Curr. Opin. Plant Biol. 9, 383-390 (2006).
  33. Nakagami, H., et al. Large-scale comparative phosphoproteomics identifies conserved phosphorylation sites in plants. Plant Physiol. 153, 1161-1174 (2010).
  34. del Pozo, O., Pedley, K. F., Martin, G. B. MAPKKKalpha is a positive regulator of cell death associated with both plant immunity and disease. EMBO J. 23, 3072-3082 (2004).
  35. Ekengren, S. K., Liu, Y., Schiff, M., Dinesh-Kumar, S. P., Martin, G. B. Two MAPK cascades, NPR1, and TGA transcription factors play a role in Pto-mediated disease resistance in tomato. Plant J. 36, 905-917 (2003).
  36. Romeis, T., et al. Rapid Avr9- and Cf-9 -dependent activation of MAP kinases in tobacco cell cultures and leaves: convergence of resistance gene, elicitor, wound, and salicylate responses. Plant Cell. 11, 273-287 (1999).
  37. Zhang, S., Klessig, D. F. Resistance gene N-mediated de novo synthesis and activation of a tobacco mitogen-activated protein kinase by tobacco mosaic virus infection. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 7433-7438 (1998).
  38. Romeis, T., Piedras, P., Jones, J. D. G. Resistance gene-dependent activation of a calcium-dependent protein kinase in the plant defense response. Plant Cell. 12, 803-815 (2000).
  39. Romeis, T., Ludwig, A. A., Martin, R., Jones, J. D. G. Calcium-dependent protein kinases play an essential role in a plant defence response. EMBO J. 20, 5556-5567 (2001).
  40. Romeis, T. Protein kinases in the plant defence response. Curr. Opin. Plant Biol. 4, 407-414 (2001).
  41. Dodds, P. N., Rathjen, J. P. Plant immunity: towards an integrated view of plant-pathogen interactions. Nat. Rev. Genet. 11, 539-548 (2010).
  42. Grant, M. R., et al. Structure of the Arabidopsis RPM1 gene enabling dual specificity disease resistance. Science. 269, 843-846 (1995).
  43. Mackey, D., Holt, B. F. 3rd, Wiig, A., Dangl, J. L. RIN4 interacts with Pseudomonas syringae type III effector molecules and is required for RPM1-mediated resistance in Arabidopsis. Cell. 108, 743-754 (2002).
  44. Mucyn, T. S., et al. The tomato NBARC-LRR protein Prf interacts with Pto kinase in vivo to regulate specific plant immunity. Plant Cell. 18, 2792-2806 (2006).
  45. Chung, E. H., et al. Specific threonine phosphorylation of a host target by two unrelated type III effectors activates a host innate immune receptor in plants. Cell Host Microbe. 9, 125-136 (2011).
  46. Liu, J., Elmore, J. M., Lin, Z. J., Coaker, G. A receptor-like cytoplasmic kinase phosphorylates the host target RIN4, leading to the activation of a plant innate immune receptor. Cell Host Microbe. 9, 137-146 (2011).
  47. Ntoukakis, V., et al. The Tomato Prf Complex Is a Molecular Trap for Bacterial Effectors Based on Pto Transphosphorylation. PLoS Pathog. 9, (2013).
  48. Sessa, G., D'Ascenzo, M., Martin, G. B. Thr38 and Ser198 are Pto autophosphorylation sites required for the AvrPto-Pto-mediated hypersensitive response. EMBO J. 19, 3157-3157 (2000).
  49. Ntoukakis, V., et al. Host Inhibition of a Bacterial Virulence Effector Triggers Immunity to Infection. Science. 324, 784-787 (2009).
  50. Zhou, J. M., Loh, Y. T., Bressan, R. A., Martin, G. B. The Tomato Gene Pti1 Encodes a Serine/Threonine Kinase That Is Phosphorylated by Pto and Is Involved in the Hypersensitive Response. Cell. 83, 925-935 (1995).
  51. Wu, A. -J., Andriotis, V. M. E., Durrant, M. C., Rathjen, J. P. A Patch of Surface-Exposed Residues Mediates Negative Regulation of Immune Signaling by Tomato Pto Kinase. Plant Cell. 16, 2809-2821 (2004).
  52. Gutierrez, J. R., et al. Prf immune complexes of tomato are oligomeric and contain multiple Pto-like kinases that diversify effector recognition. Plant J. 61, 507-518 (2010).
  53. Ntoukakis, V., Schwessinger, B., Segonzac, C., Zipfel, C. Cautionary notes on the use of C-terminal BAK1 fusion proteins for functional studies. Plant Cell. 23, 3871-3878 (2011).
  54. Rommens, C. M., Salmeron, J. M., Oldroyd, G. E., Staskawicz, B. J. Intergeneric transfer and functional expression of the tomato disease resistance gene Pto. Plant Cell. 7, 1537-1544 (1995).
  55. Jones, A. M., et al. Specific changes in the Arabidopsis proteome in response to bacterial challenge: differentiating basal and R-gene mediated resistance. Phytochemistry. 65, 1805-1816 (2004).
  56. Widjaja, I., et al. Combining subproteome enrichment and Rubisco depletion enables identification of low abundance proteins differentially regulated during plant defense. Proteomics. 9, 138-147 (2009).
  57. Keinath, N. F., et al. PAMP (pathogen-associated molecular pattern)-induced changes in plasma membrane compartmentalization reveal novel components of plant immunity. J. Biol. Chem. 285, 39140-39149 (2010).
  58. Elmore, J. M., Liu, J., Smith, B., Phinney, B., Coaker, G. Quantitative proteomics reveals dynamic changes in the plasma membrane during Arabidopsis immune signaling. Mol. Cell. Proteom. 11, (2012).
  59. Benschop, J. J., et al. Quantitative phosphoproteomics of early elicitor signaling in Arabidopsis. Mol. Cell. Proteom. 6, 1198-1214 (2007).
  60. Maor, R., et al. Multidimensional protein identification technology (MudPIT) analysis of ubiquitinated proteins in plants. Mol. Cell. Proteom. 6, 601-610 (2007).
  61. Elmore, J. M., Coaker, G. Biochemical purification of native immune protein complexes. Methods Mol. Biol. 712, 31-44 (2011).
  62. Win, J., Kamoun, S., Jones, A. M. Purification of effector-target protein complexes via transient expression in Nicotiana benthamiana. Methods Mol. Biol. 712, 181-194 (2011).
  63. Sessa, G., D'Ascenzo, M., Martin, G. B. Thr38 and Ser198 are Pto autophosphorylation sites required for the AvrPto-Pto-mediated hypersensitive response. EMBO J. 19, 2257-2269 (2000).

Tags

ביולוגיה צמח גיליון 84 אינטראקציות צמח חיידק טיהור חלבון מורכבת ספקטרומטריית מסה זירחון חלבון PRF PTO AvrPto AvrPtoB
זיהוי לאחר translational השינויים של קומפלקסי חלבוני צמח
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Piquerez, S. J. M., Balmuth, A. L.,… More

Piquerez, S. J. M., Balmuth, A. L., Sklenář, J., Jones, A. M. E., Rathjen, J. P., Ntoukakis, V. Identification of Post-translational Modifications of Plant Protein Complexes. J. Vis. Exp. (84), e51095, doi:10.3791/51095 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter