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Biology

植物蛋白复合体的翻译后修饰的鉴定

doi: 10.3791/51095 Published: February 22, 2014

Summary

我们在这里描述的一个协议,用于植物蛋白质复合物的纯化和表征。我们证明了在一个复杂的免疫沉淀一个单一的蛋白质,这样我们就可以识别其翻译后修饰及其相互作用的合作伙伴。

Abstract

植物迅速适应不断变化的原因阐述感知环境和信号系统。在病原体攻击,植物迅速感染通过免疫复合物的募集和活化反应。免疫复合物激活与翻译后修饰的蛋白质(翻译后修饰),如磷酸化,糖基化,泛素化或关联。了解如何将这些翻译后修饰被编排将导致一个更好地了解如何电阻实现的。

这里我们描述了核苷酸结合富含亮氨酸的重复序列(NB-LRR)相互作用蛋白和随后的鉴定及其翻译后修饰(翻译后修饰)的蛋白质纯化方法。小的修改,该协议可应用于其它植物蛋白质复合物的纯化。该方法是基于对所关注的蛋白,它随后被部分纯化的B的表位标记的版本的表达Ý免疫沉淀,并进行质谱分析鉴定相互作用的蛋白质和翻译后修饰的。

该协议表明:i)条。在翻译后修饰,如磷酸化的动态变化可以通过质谱法进行检测;ⅱ)。有足够数量的感兴趣的蛋白质,这可以补偿缺乏的免疫沉淀物的纯度是很重要的;ⅲ)。为了检测目的蛋白质的翻译后修饰,这种蛋白质具有将免疫沉淀,以获得蛋白质的足够量。

Introduction

免疫途径依赖于蛋白质的各种翻译后修饰(翻译后修饰),以迅速地转导信号并激活免疫应答1。翻译后修饰是蛋白质结构的快速,可逆的,高度特异性的化学变化,可以影响蛋白质的构象,活性,稳定性,定位,和蛋白质-蛋白质相互作用2-4。在植物中,超过300种翻译后修饰已经确定,包括泛素化,SUMO化,硫酸化,糖基化和磷酸化2,5。越来越多的证据机身凸显翻译后修饰在植物免疫1,5,6的不同方面的重要性。蛋白质的磷酸化,可逆附着一个磷酸基团的一个丝氨酸,苏氨酸或酪氨酸残基是许多细胞功能的调节,而不是令人惊讶的最高度研究PTM在植物防御信号级联5-11。磷酸化依赖的信号是植物防卫厅的一个组成部分微生物胞外感知由跨膜受体,或细胞内承认多结构域蛋白质阻力后5,8化酶激活启动。

根据入侵植物,微生物是通过质膜受体称为模式识别受体(的PRRs)12进行检测。已知的PRR要么是受体样蛋白(RLPS)或受体样激酶(类受体蛋白激酶),两者都携带一个配体结合胞外域和一个单一的跨膜结构域。在对比RLPS,类受体蛋白激酶具有胞内激酶结构域13-15。模式识别受体的胞外域结合的保守微生物诱发剂分子,称为病原体相关分子模式(PAMP)的领导,在类受体蛋白激酶的情况下,向细胞内结构域6,16内的自身磷酸化和磷酸转移。下游猪蓝耳病感知诱导磷酸化,胞质蛋白激酶包括17以后的磷酸化 18,E3连接酶19,有丝分裂原活化蛋白激酶(系)20,21,钙依赖性蛋白激酶(CDPK)22,23,和转录因子24,25导致PAMP触发免疫(PTI)。

除了细胞外感知通过模式识别受体,细胞内识别病原体通过细胞质受体的实现。这些多域的电阻(R)的蛋白质包含一个可变的N-末端结构域,中央核苷酸结合(NB)基序,和C-末端富含亮氨酸的重复序列(LRR),因此被称为NB-LRR蛋白26,27。 R蛋白直接或间接地识别来源于病原体的毒力的分子,称为效应器,也被称为目标的PRR和免疫系统的其他节点。识别引起强烈抗辩,导致效应触发免疫(ETI)28-31。 NB-LRR蛋白具有requisiTE ATP结合基序的NB域30,32内,但他们缺乏一个激酶结构域。 NB-外LRRs的保守结构域的磷酸化已经报道在大规模蛋白质组调查33,但其为ETI相关性还不清楚。同样以公共交通交汇处,激活NB-LRR蛋白导致磷酸化细胞质蛋白包括的MAPK 34-3738-40 CDPK基因的。最重要的是,效应识别可导致磷酸化的辅助蛋白直接相互作用与NB-LRR蛋白41。一些例子包括RIN4( 拟南芥 )和PTO(番茄,茄lycopersicum)与NB-LRR蛋白相互作用的蛋白质,RPM1 42,4344的Prf分别。在感染野火病菌的效应蛋白AVRB RIN4诱导磷酸化,最有可能的受体类激酶RIPK 45, P。丁香效应AvrPto和AvrPtoB诱导磷酸化的Pto 47。在对比RIN4它缺乏一个激酶结构域,且必须反式磷酸化,PTO处于能够自动磷酸化48和反式磷酸化底物49,50的有效激酶。而PTO要求其对信号的效应依赖的启动激酶活性,激酶死亡突变的Pto仍然能以效应无关的方式51的信号。最近,我们通过证明的PRF /复杂的Pto低聚,包含多个的Prf和PTO分子52,并且在同一个复杂分子的Pto可以跨磷酸对方47解释了这些意见。我们提出了一个模型,其中PTO(传感器)的一个分子与效应蛋白相互作用,引起构象变化到NB-LRR蛋白(PRF),反过来激活第二的Pto分子(帮手)机智欣复杂。随后,辅助分子的Pto反式磷酸化传感器的Pto通向电阻复杂47的完全活化。

这些例子表明,免疫复合部件及其潜在翻译后修饰后效应器识别的识别可导致更好地理解信号如何从效应器感知导至下游目标。在这里,我们描述了NB-LRR型相互作用的蛋白质和随后的鉴定及其翻译后修饰的蛋白质纯化方法。我们用本氏烟草和番茄PRF /复杂的Pto作为一个模型,但是相同的方案可以很容易地被应用到类受体蛋白激酶从N。本生A.拟南芥 53小的修改,因为我们在协议中说明。

Protocol

注:所有的步骤都在室温下进行,除非另有说明。

1。植物材料和缓冲器的制备

  1. 对于N。本生
    1. 生长的根癌土壤杆菌的菌株息进行瞬时表达(在此示例PRF-FLAG,PRF-3xHA,PTO-FLAG和空载体作为对照)通过在28在液体培养基(含有适当抗生素的L培养基)摇动(200rpm)下°C,直到固定相。
    2. 收集和沉淀农杆菌通过离心(3,000×g离心5分钟)。弃上清,重悬制粒农杆菌中渗透的缓冲。
    3. 通过获得的光密度(OD)值在600nm的吸光率(Abs 600纳米)测量土壤杆菌的量。调整细菌的OD到0.1-0.8。
    4. 渗透4周老N。植物本生 (22℃,16小时光照)与农杆菌由汉D(用1毫升无针头的注射器),或通过真空(加0.02%体积/体积表面活性剂)。
      注意:使用第一近乎完全展开的叶片,两个紧接在老叶为最有效​​的蛋白表达。对于检测泛素化或乙酰化蛋白的渗透叶子用100nM的MG-132或100毫微克/毫升曲古抑菌素A,分别在1和2天后浸润。
    5. 收获叶浸润2-5天后渗透和冷冻在液氮中。存储样本中的-80℃冰箱。
      注:事先通过计算样本超过5天的时间过程,并通过免疫印迹法检测蛋白水平确定相关蛋白表达的最好水平。
  2. 对于A。稳定拟南芥转基因株系
    1. A.成长拟南芥种子在6孔板中补充用5ml MS液体培养基(1%w / v的蔗糖)中,每孔。放三到转基因一行五种子(消毒和分层)利息或每孔未转化的对照线。摇以200rpm板转移到生长室的前两天,离开2周(22℃,10小时光照)。
    2. 收获样品并冷冻在液氮中。
      注意:您可以作为控制用的表达无关蛋白具有相同标签的目的蛋白的转基因系。
  3. 缓冲器
    1. 准备缓冲A.德气体缓冲1-2小时(对于类受体蛋白激酶,其他膜结合蛋白和核蛋白,加1%V / V IGEPAL CA-630 53)。
      注意:你可以保持缓冲液A在4℃下去。你可以用1%V / V的Triton代替IGEPAL CA-360。
    2. 提取准备前加入80ml冷的缓冲液B至少1-2小时。
      注意:组织与提取缓冲液的理想的比例为1:4(重量/体积)。

2。蛋白抽提

  1. 之前,为了提取准备加入80ml冷的缓冲液C。
  2. 磨20克N本塞姆氏组织(约15叶)或A。用研钵和研杵拟南芥幼苗(每6孔板2-4克)在液氮中。
  3. 加上80毫升冷的缓冲液C,以各20 g地组织,拌匀,和解冻的冰。
    注:研所有样品的同时(利息及控制蛋白质)。
  4. 均质与3连发每个10秒的全速组织匀浆器(预冷4℃)。通过在4 22-25微米的组织和离心机以30,000×g离心30分钟过滤 °C。
    注:此外,同质化的新鲜预冷的研钵和杵。
  5. 对于阻塞和洗涤步骤的亲和基质,配制20 ml缓冲液D的
  6. 用500ml冷缓冲液D中含1%BSA为5分钟,在4块100毫升合适的亲和基质 °C。
    注意:首选AF菲妮迪矩阵包括抗FLAG M2琼脂糖,链亲和素琼脂糖,GFP-Trap_A和抗HA琼脂糖。
  7. 洗3次用1毫升冷缓冲液D。
  8. 通过0.45μm的注射器过滤器除去叶提取物和过滤器的上清液放入冰上的一个新的试管中。
    注:该提取物的颜色应为绿色或黄色;如果样品已经变成褐色,放弃并重新开始。
  9. 取粗提物进行免疫印迹的等分试样,加入5×SDS-PAGE上样缓冲液,涡旋,并通过煮沸10分钟的样品在80-100变性 °C下加热块。

3。蛋白免疫沉淀

  1. 分裂的蛋白质提取物分成两个50ml试管并加入50微升的亲和基质悬浮在缓冲液D以每管。用2小时轻柔旋转孵育在4°C
    注:长时间孵育也没有发现增加产量。
  2. 通过增加编制600微升的洗脱缓冲液(亲和基质的6倍珠体积)缓冲液D(终浓度):0.5%BSA,0.25 mg / ml的FLAG肽(抗-FLAG M2琼脂糖)或10mM的D-生物素(为链亲和素琼脂糖)。
    注:洗脱不建议在GFP-Trap_A和抗HA矩阵的情况下,所以直接进行在1x SDS-PAGE上样缓冲液中煮沸,步骤3.11。
  3. 通过离心分离沉淀的亲和基质,在4℃(5分钟,在1,000×g离心)。
  4. 取未结合的提取物进行免疫印迹的等分试样,弃去上清液的其余部分,留下约500μl的在管的底部。
  5. 重悬带宽口端部的浆料溶液。
  6. 传输从两个管将混合浆料溶液到单个1.5毫升管。
    注意:从现在起,使用绑定离心管1.5毫升低蛋白。
  7. 脉冲3次,持续5秒使用台式离心机,以沉淀出的亲和基质,去除上清。
  8. 洗3到5倍,用1ml冷的缓冲液D的洗涤沉淀之间的亲和力马特里x先前所描述的并丢弃上清液。在最后一次洗涤除去过量的缓冲液D,用注射器的针头。
    注意:在使用缓冲液D用0.1%IGEPAL甲最终洗涤可用于进一步减少非特异性结合。
  9. 用200微升适当的洗脱缓冲液(抗-FLAG M2或链亲和素琼脂糖见步骤3.2)3次,每次5 min洗脱持续振荡培养。
  10. 汇集3洗脱物在单管中。用30微升吸附树脂的浓缩蛋白质。涡,静置5分钟,沉淀出树脂(以10,000×g离心2分钟)。弃上清。
    注意:对于GFP-Trap_A和抗HA琼脂糖,跳过步骤3.9和3.10。
  11. 加50微升1X SDS-PAGE上样缓冲液中,以沉淀出的亲和度矩阵或吸收树脂。涡和熬在80-100 10分钟 °C下加热块。
  12. 离心煮沸亲和基质或树脂为2分钟,在10,000×g下。分装5微升的supernatan的t的免疫印迹,并用其它馏分运行到〜10厘米长的SDS-PAGE凝胶( 图2)。
  13. 用于分离和鉴定磷酸化蛋白的质谱,装入剩余的45微升到〜19厘米长的SDS-PAGE凝胶,如果额外的分离是必要的( 图2)。
    注意:空白车道可以包含所有的样品之间,以减少样品的污染。

4。蛋白质的消化

  1. 染色用胶体考马斯亮蓝(CCBB)染色的SDS-PAGE凝胶。
    注:最小化处理的凝胶,以减少污染与角质。确保没有装备或工具已被用于免疫印迹或可能已经离开残余蛋白污染物的其它活动。
  2. 脱色用大量水洗,最好的O / N的凝胶从用干净的刀片凝胶中切感兴趣的频带。
    注:对准免疫印迹凝胶如果necessaRY找到正确的区域。作为磷酸化可以延迟蛋白质的迁移在SDS-PAGE紧接的上方和下方所关心的频带切的区域。
  3. 切块的凝胶切片成2-4毫米的立方体(这确保了凝胶将不阻塞移液器吸头被覆盖在管的解决方案)。放置在一个试管中。
  4. 估计保持良好淹没凝胶所需的音量。使用此金额为衍生,孵化与蛋白酶和肽提取,然后用双三重卷洗。
    注意:在一个典型的具有大约100μl的切割凝胶条的消化,用于洗涤500μl的溶液,2×180微升进行脱水,加入150μl的减少,120μl的用于烷基化,和120微升消化。
  5. 通过加入50%乙腈(在50mM碳酸氢铵中,ABC)洗凝胶块2×20分钟(或直到脱色)。移液器起飞时注意不要删除凝胶块的解决方案。
  6. 脱水用100%乙酰腈5分钟,除去游离的液体。
    注:凝胶应该出现萎缩和白色。如果蓝色仍然存在,孵育时间在乙腈/ ABC和/或在升高的温度下(45-55℃)。
  7. 减少蛋白质二硫键,加入10 mM的DTT在水中孵育30-45分钟,在56ºC下振荡。除去游离液体。
  8. 烷基化的半胱氨酸残基通过加入55 mM的氯乙酰胺(在50mM ABC)20-30分钟(室温,避光)。除去游离液体。
  9. 用50%乙腈(在50mM ABC)洗凝胶块2×10分钟。除去游离液体。
  10. 脱水凝胶片用100%乙腈5分钟,除去游离的液体。
  11. 对于胰蛋白酶消化,加入40微升的胰蛋白酶工作液(在消化缓冲液100毫微克胰蛋白酶:50毫米农行,5%乙腈,平均考马斯亮蓝染色带)。允许凝胶片再水合10分钟。添加的消化缓冲不够的,如果需要覆盖凝胶块。在37ºC的O / N。
  12. 停止消化,并从凝胶块中提取的肽,添加5%的甲酸(50%乙腈)(加相同体积的消化量)。超声处理5-10分钟。将上清转移至新管。重复提取3倍。
  13. 用冷冻干燥法(首选)或真空浓缩器(如速度,Vac或萨文特)干燥肽。储存于-20ºC。
  14. 提交您的样品进行质谱分析。
    注:我们提交我们的样品在塞恩斯伯里实验室(英国诺里奇)质谱设施。协议在质谱设施有很大的不同,但通常将肽溶解于0.2%三氟乙酸中含有2%乙腈装载到耦合到电喷雾串联质谱法液相色谱系统之前。

Representative Results

我们在这里描述的协议标签蛋白的纯化稳定的转基因A。拟南芥线或蛋白质的N中瞬时表达后, 本塞姆氏如图1中的靶蛋白的纯化-质谱联用,以允许鉴定相互作用蛋白与靶蛋白的翻译后修饰的。该协议被设计为参与植物免疫和识别它们的翻译后修饰的蛋白质的纯化,但可以应用到任何标记的植物蛋白的纯化。

作为一个例子,我们使用来自N的PRF /复杂的Pto的净化本塞姆氏的转基因N。本塞姆氏线38-12 54,表达35S:PTO,瞬时转化的35S:PRF-FLAG和复杂的免疫沉淀用抗FLAG M2琼脂糖( 图2A)。图2A中的免疫印迹(IB)举例说明,大部分的靶蛋白(PRF)的免疫沉淀。 PTO和相互作用的效应蛋白AvrPtoB被共纯化用的Prf和使用抗体和质谱分析( 图2A2B)来检测。我们发现,随着共纯化的Prf在PTO迁移较慢的在SDS-PAGE凝胶当与效应子构建体35S共表达:AvrPto35S:AvrPtoB( 图2A)。这两种效应蛋白诱导的PRF-交互PTO( 图2A)的迁移速度较慢。的PTO此效应识别依赖性缓慢迁移先前归因于磷酸化的,因为它可以通过用磷酸酶44处理除去 ​​。为了检测磷酸化位点贡献于PTO的缓慢迁移,我们受到PRF的copurifying到的Pto质谱分析。尽管与高表达的PTO其易于检测与免疫印迹,我们可以检索肽çovering只有57%的Pto序列,我们没有发现任何磷酸化位点( 图2B)。

随后,我们改变了策略,目标在PTO蛋白与抗FLAG。N。本塞姆氏烟草植物的WT瞬时转化的35S:PRF-3HA35S:PTO-FLAG,带或不带35S:AvrPto35S:AvrPtoB的Pto蛋白,其包含两个PRF-络合的和游离的形式,总量为免疫沉淀用抗FLAG M2琼脂糖,并进行SDS-PAGE分级分离,凝胶内胰蛋白酶消化和质谱分析( 图2C)。用这种方法,我们鉴定的Pto肽跨越其序列的约80%和未知100kDa的相互作用蛋白。我们确定了一套单,双磷酸化位点PTO的肽187-202和188-202( 表1)。 SER-198和Thr-199是主要的磷酸化位点,但其他河粉还检测到sphorylation位点( 见表1)。在丝氨酸198和Thr-199最重要的是双磷酸化被认定只有在任一效应蛋白( 表1)的存在。我们最近发现了类似的一组的Pto磷酸化位点,并示出的双磷酸化事件的意义信令47。下面这里描述的方案,我们能够识别靶蛋白的磷酸化状态的动态变化。

图1
图1。一般实验设计的靶蛋白进行免疫沉淀(IP)进行标记,并表示在植物中 ,暂时在本氏烟或稳定在拟南芥 。继蛋白质提取靶蛋白免疫沉淀与亲和基质。将蛋白质通过电泳分离的丙烯酰胺凝胶。凝胶带被切除。蛋白质从凝胶中提取的频段,并进行质谱分析。磷酸化位点和相互作用的蛋白质鉴定。 点击这里查看大图。

图2
图2。的Prf和PTO免疫A)。构建35S:PRF-FLAG瞬时表达38-12行(35S:PTO)与空载体(EV),35S:AvrPto35S:AvrPtoB。使用抗FLAG亲和基质三天后浸润的Prf进行免疫沉淀。免疫noblots(IB)进行的Prf,AvrPtoB和PTO被执行。正如通过在免疫印迹的Pto面板底部的箭头所示,AvrPto和AvrPtoB诱导山口B的较慢迁移)。构建35S:PRF-FLAG瞬时表达38-12行(35S:PTO)与空载体(EV),35S:AvrPto35S:AvrPtoB。使用抗FLAG琼脂糖三天后浸润的Prf免疫沉淀和分离的SDS-PAGE。将凝胶用胶体考马斯亮蓝(CCBB)和可见的Prf,PTO和AvrPtoB蛋白质条带从凝胶切出,并通过质谱法进行分析。质谱鉴定PTO和的Prf序列的百分比肽覆盖被指示。℃)。该构建35S:PRF-3xHA35S:PTO-FLAG以及35S瞬时表达:AvrPtoB,35S:AvrPto空载体(EV) 本塞姆氏 。三天后浸润的总量使用抗FLAG琼脂糖PTO-FLAG免疫沉淀和解决在SDS-PAGE。可见PTO和PTO-相互作用蛋白的条带从凝胶切出,并通过质谱法进行分析。 PTO和100 kDa的PTO-相互作用蛋白带是清晰可见的胶体考马斯亮蓝(CCBB)染色凝胶,而的Prf略少可见的(如箭头所示)。 IP:免疫沉淀; IB:免疫印迹; CBB:考马斯亮蓝染色; CCBB:胶体考马斯亮蓝染色。 点击这里查看大图。

PRF
电动车 AvrPto AvrPtoB
PTO肽188-202
GTELDQ [P T 195] HLSTVVK 1 0
GTELDQTHL [P S 198] TVVK 10 7 5
GTELDQTHLS [P T 199] VVK 8 3 4
G [P T 190] ELDQTHLS [P T 199] VVK 0 1 2
GTELDQTHL [P S 198] [P T 199] VVK 0 8 4
GTELDQTHLSTVVK 46 26 48
PTO肽187-202
KGTELDQ [P T 195] HLS TVVK 0 1 0
KGTELDQTHL [P S 198] TVVK 17 17 12
KGTELDQTHLS [P T 199] VVK 4 2 2
KGTELDQ [P T 195] HLS [P T 199] VVK 0 1 1
KGTELDQTHL [P S 198] [P T 199] VVK 0 7 5
KGTELDQTHLSTVVK 21 37 18
肽187-202和188-202 83 88 50
肽与2的磷酸化事件的百分比 0% 26.9% 11.2%
PTO序列覆盖 78% 79% 82%

表1 PTO的肽在激活信号 35S 的双磷酸化:。PRF-3xHA35S:PTO-FLAG瞬时随EM表达PTY载体(EV),35S:AvrPto35S:AvrPtoB北本塞姆氏 。三天后浸润PTO-FLAG蛋白质的总量是用抗FLAG亲和基质免疫沉淀和解决在SDS-PAGE。的PTO上的胶体考马斯亮蓝染色凝胶可见光波段被切除并进行分析与质谱。确定与0的Pto肽,1,和2磷酸化事件的数目来表示。

表缓冲区
L培养基胰蛋白胨 10克/升
酵母提取物 5克/升
氯化钠 5克/升
D-葡萄糖为1g / L
农业渗透缓冲 氯化镁 10毫米
MES </ TD> 10毫米
调节pH至5.5
乙酰丁香酮(可选) 150微米
缓冲液A 的Tris-HCl pH为7.5 150毫
氯化钠 150毫
EDTA 5毫米
EGTA 2毫米
甘油 5%(体积/体积)
缓冲液B 缓冲液A
PVPP 2%(重量/体积)
缓冲液C 缓冲液B
二硫苏糖醇(DTT)的 10毫米
植物蛋白酶抑制剂 1%(体积/体积)
苯甲基磺酰氟(PMSF) 0.5毫米
Calyculin一个 50纳米
氟化钠(NaF) 50毫米
钼酸钠(钠2的MoO 4) 10毫米
原钒酸钠 1毫米
冈田酸 100纳米
缓冲液D 缓冲液C不PVPP
5×SDS-PAGE上样缓冲液的Tris-HCl pH 6.8的 60毫米
SDS 2%
甘油 0.15%
溴酚蓝 0.10%
DTT(临用前加) 50毫米

表2。缓冲液和介质配方。

Discussion

通过的PAMP和效应阐明受体激活的机制,可以极大地促进我们的植物免疫力的理解作出贡献。在过去的20年中,基因和酵母双杂交筛选是有助的蓝耳病和NB-LRR蛋白的发现。最近,基于质谱的协议已经建立了蛋白质的免疫信号55-58,其翻译后修饰11,33,59,60中差异调节的鉴定,免疫复合物61和效应的组合物的目标62。这里,我们描述一个简单的协议,用于翻译后修饰调节免疫复合物的活化的鉴定。

与前面所述的协议相比,该协议允许的翻译后修饰的动态变化的详细鉴定。大规模的蛋白质组方法的协议可以识别蛋白质的翻译后修饰,但不能够揭示由于限制了翻译后修饰的位点可塑性编辑的蛋白质。在蛋白质磷酸化的情况下,大型蛋白质组学方法通常只能识别的主要磷酸化位点11,33,59。的蛋白的磷酸化状态的详细的表征需要的蛋白质,可以仅通过目标蛋白47的部分纯化获得大量。在这里描述的协议伴侣的蛋白纯化方法,得到了目的蛋白的大量,用纯化的蛋白质的质谱分析。根据这一协议山口的单磷酸化事件主要归因于丝氨酸198,如前所述52,但有些质谱谱图也支持苏-195或Thr-199单磷酸化事件。当观察到的PTO双磷酸化,磷酸化氨基酸的主要组合为丝氨酸198和Thr-199虽然也观察到在其他网站组合(表1)。这些结果清楚地表明蛋白激酶的磷酸化位点的可塑性和所描述的协议,以在细节所有可能的磷酸化位点的特征的能力。

该协议中最关键的步骤是:蛋白质1)足够的提取; 2)保护翻译后修饰的,和靶蛋白3)足够量。首先,对蛋白质的充分萃取,研磨的组织在液氮中,并随后在协议中所描述的是使用组织匀浆器是很重要的。如果组织匀浆器不可用时,用研钵和研杵都可以使用。同样重要的是要使用一个的比率,以三(或四)的克组织的提取缓冲液体积。这个组织以缓冲和比率,我们建议的高强度缓冲液将确保该pH值将在提取过程中保持中立。我们发现,这是特别重要的为A。拟南芥和番茄额外ctions 52。保护翻译后修饰可通过包括在所有的缓冲区酶,可以除去翻译后修饰的合适的抑制剂来实现。同样重要的是要执行的所有步骤在4℃和预冷的缓冲液和仪器。靶蛋白的产量更高,可以通过使用植物表达该蛋白质以足够的量,并通过使用高含量的组织(约20g)来实现。为获得足够数量的靶蛋白的最关键的一步是通过直接免疫沉淀浓缩靶蛋白。这一步的意义是由我们失败的Prf免疫沉淀后,以确定的PTO翻译后修饰,由于共沉淀PTO( 图2B),数量有限高亮显示。与此相反,的PTO直接免疫沉淀,得到实质上更多可测量的肽( 图2C),导致约80%的覆盖率的蛋白质序列和翻译后修饰鉴定( 表1)中的。我们还STrongly推荐使用表位标记的蛋白免疫沉淀。在比较了针对天然蛋白表位标记亲和基质抗体可产生更高的金额部分纯化的蛋白质。使用针对的免疫原生蛋白质的Pto 51( 图2A)的抗体,我们能够确定的PTO两个主要的磷酸化位点只有单一的磷酸化。

这个协议主要被开发用于N的部分纯化本生胞浆蛋白和随后的鉴定及其磷酸化位点, 使用本文描述的修改,该协议可以很容易地适应A。拟南芥蛋白和膜结合蛋白。这个协议的主要目的是,得到足够量的靶蛋白的翻译后修饰进行的识别,而不是实现复杂的最高纯度。如果需要更高纯度是必需的复杂的提纯的第二步骤可以被添加到这个协议52。在这种情况下,第一步骤将允许从无需使用高盐或酸的和随后的步骤中的亲和基质洗脱目标蛋白,就可能需要一个矩阵,它要求苛刻的洗脱条件。需要强调的是,我们只测试了这个协议的磷酸化位点的鉴定和我们目前正在测试其能力的额外翻译后修饰细节识别是很重要的。

我们的代表结果清楚地表明蛋白激酶的磷酸化位点的可塑性和所描述的协议来表征磷酸化位点的能力。最重要的是,他们强调的是识别磷酸化位点通过质谱法和通过自动磷酸化位点的单个点突变依赖于蛋白质的低量的可给予混淆的结果。我们在这里展示和先前47 47,63表明,丝氨酸198和Thr-199的单点突变为丙氨酸,能防止磷酸化在这些网站上,有能力的信号表明这些网站的磷酸化是不复杂的激活的先决条件。这些结果现在可以通过磷酸化的辅助站点的Thr-195的解释。类似的洞察其他蛋白激酶的磷酸化位点的可塑性可以按照此协议来获得。此外,使用磷酸化位点相结合的办法点突变,蛋白质,可以抑制特定的蛋白激酶(效应物)结合蛋白免疫沉淀和质谱分析将导致一个更好的了解蛋白质激酶的磷酸化位点的可塑性的进化意义。

Disclosures

作者宣称,他们有没有竞争的利益(财务或其他)。

Acknowledgments

VN是由英国皇家学会的支持。 JPR是澳大利亚研究理事会未来研究员(FT0992129)。我们感谢仪吉福德博士批判地阅读手稿。

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

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References

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植物蛋白复合体的翻译后修饰的鉴定
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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).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).

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