Yöntem makalesi

Peptit Diziler protein-protein etkileşim Siteleri belirlenmesi

DOI:

10.3791/52097

⸱

18 Kasım 2014

 ,  , 
1Institute of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Peptit dizisi taraması, protein-protein etkileşim bölgelerini tanımlamak için yüksek verimli bir testtir. Bu, bir hedef proteinin çoklu etkileşimlerinin haritalanmasına izin verir ve bir proteini hedef alan inhibitörler için bölgeleri belirlemek için bir yöntem olarak hizmet edebilir. Burada peptit dizilerini taramak ve analiz etmek için bir protokol açıklıyoruz.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protein-protein etkileşimleri, organizmanın canlı hücresi ve kontrol homeostazında işlemlerinin çoğunun aracılık eder. Engelliler protein etkileşimleri protein etkileşimlerini önemli ilaç hedeflerini, yapım hastalığına neden olabilir. Bu, moleküler seviyede, bu etkileşimleri anlamak için bu nedenle çok önemlidir. Protein etkileşimleri, hücresel ve biyokimyasal tahlilleri kantitatif biyofiziksel deneylerinde değişen çeşitli teknikler kullanılarak incelenmiştir ve bu protein alanları ile ya da peptidler ile, tam uzunlukta proteinler ile gerçekleştirilebilir. Peptitler peptitler kolaylıkla sentez edilebilir çünkü protein etkileşimleri çalışma ve belirli etkileşim siteleri odaklanarak izin olarak mükemmel araçlar hizmet vermektedir. Peptid dizileri tedavi amacıyla hedef proteini bağlanan peptidleri, iki protein arasındaki etkileşim bölgeleri tespitine olarak elenmesini sağlamak. Onlar da yüksek kapasiteli SAR çalışmaları sağlar. Bağlanma yerleri, bir tipik ola tanımlanması içinCal peptid dizisi genellikle, kısmen istenilen hedef proteinin bir veya daha fazla ortak proteinlerin tam dizilerinden türetilen 10-20 kalıntıları çakışan peptidler içerir. Hedef bağlama proteini için bir dizi tarama proteinin sadece az miktarda kullanarak kolay ve hızlı bir yöntem ortak proteinlerin bağlanma bölgeleri, karşılık gelen bağlanan peptitleri göstermektedir.

Bu yazıda, bir hedef protein ve ortakları arasındaki etkileşim siteleri haritalanması için peptid dizileri taranması için bir protokol açıklar. Peptid dizisi hesaba kendi ikincil yapılar alan ortak proteinlerin dizileri temel alınarak tasarlanmıştır. Bu protokolde kullanılan diziler INTAVIS Biyoanalitik Instruments tarafından hazırlanan Celluspots diziler vardı. Dizi özgül olmayan bağlanma ve üzerinde çalışılan protein ile kuluçkaya önlemek için bloke edilir. Bir antikor kullanılarak saptanması, proteinler arasındaki özel etkileşim sahalarına karşılık gelen bağlanan peptitleri göstermektedir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protein-protein etkileşimleri canlı hücrenin içinde işlemlerinin çoğunun aracılık eder. Engelliler protein etkileşimleri protein etkileşimlerini önemli ilaç hedeflerini, yapım hastalığına neden olabilir. Bu, moleküler seviyede, bu etkileşimleri anlamak için bu nedenle çok önemlidir. Protein etkileşimleri, hücresel ve biyokimyasal tahlilleri kantitatif biyofiziksel deneylerinde değişen çeşitli teknikler kullanılarak incelenmiştir ve bu protein alanları ile ya da peptidler ile, tam uzunlukta proteinler ile gerçekleştirilebilir. Peptidler protein etkileşimleri çalışmak için mükemmel araçlar hizmet vermektedir. Peptidler kolayca sentezlenebilen ve bir taraftan ve diğer taraftan 1,2 üzerinde yüksek verimli bir şekilde birden fazla protein hedefleri üzerinde belirli bir etkileşim sitesi odaklanarak izin edilebilir olmasıdır. Peptid dizisi tarama bir hızlı, kısa bir süre 3 çok sayıda ortakları ile bir hedef protein etkileşimleri ile ilgili verilerin büyük miktarda elde edilmesi için bir metodu gerçekleştirmek için kullanımı kolay. Protein-protein etkileşimlerini tespit etmek ve analiz etmek için diğer biyokimyasal ve biyofiziksel yöntemlerden farklı olarak, peptid dizi tarama protein çok düşük bir konsantrasyonu gerektirir ve nihai çok zayıf algılayabilir. Peptid dizileri enzim aktivitelerini 6 ve yüksek verim inceleyerek, protein-protein ya da reseptör-ligand etkileşim bölgeleri 4, homo veya hetero-oligomerizasyon arayüzleri eşleme gibi peptid-protein etkileşimleri birçok uygulama için karakterize edici antikorlar 5 epitoplar kullanılabilir Yapısal aktivite ilişkisi (SAR) 7 inceler. Peptit dizisi tarama hakkında derinlemesine bir inceleme için Katz ve arkadaşları bkz. 4

Peptid dizilerin çeşitli tipleri şu anda mevcuttur. Peptidlerin sentezi esas olarak spot tekniği 4,8 kullanarak, doğrudan katı destek üzerindeki peptit, katı destek veya sentezine tutturulmadan önce: peptid dizilerini hazırlamak için, iki büyük sentetik stratejiler vardır.peptidler, 9-florenilmetiloksikarbonil (FMOC) 8, genellikle katı bir destek üzerinde sentezlenir. Yaygın sentetik şemalarda arasında Cı ucu yoluyla peptid N ucu yoluyla bağlantı (ör JPT pepstar dizileri 9) ve peptit bağlanma (örneğin, PepScan pepchip dizileri 10, JPT pepspot diziler 9 ve INTAVIS celluspot dizileri 11) 4. Katı destek değişir ve böylece kendisine peptit bağlama kimyasını neden olmamaktadır. Cys-sonlu peptidler tiol grubu 12 ile cam slaytlar bağlı olabilir. Bir peptidin N sonu bir birlik oluşturacak amino asidin esterifikasyonu yoluyla selüloz zar üzerinde bir hidroksil grubuna bağlı olabilir 8 eklenmiş.

Burada, protein-protein etkileşimlerini incelemek için olan bir yöntem olarak peptid dizileri taranması için ayrıntılı bir protokol sunmaktır. Biz kullanılan dizi büyük amo içeren bir mikro-dizi Celluspots dizidirBir cam slayt tarafından desteklenen küçük bir selüloz zarı üzerine noktalar (384 noktalar çiftleri) ve unt. Bu düşük protein hacmi ve antikorlar ile çalışan ve tek bir deneyde başına veri önemli miktarda elde edilmesini mümkün kılmaktadır. Bu dizi aynı zamanda düşük bağlanma afinite algılanmasını sağlayan yüksek peptid yoğunluğu içerir. Dizi, normal hücre çoğalması 13 kontrol etmek için son derece önemli olan Stil-CHFR etkileşim haritalama için kullanılmıştır. İki protein arasındaki Kontrolsüz etkileşim kanser gelişimine yol açabilir. Bu etkileşimi haritalama biz spesifik bağlanma yeri ve artıklarını 14 bağlayıcı bulundu. Bu, protein-protein etkileşimini inhibe rasyonel inhibitörleri tasarımı için önünü açıyor.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Peptid dizisi Tasarımı

  1. Kısmen, 10-20 kalıntıları çakışan peptidler halinde hedef proteinin dizisini bölün. Belirli bir deney üzerinde örtüşme miktarı ve performans laboratuar kaynakları, ancak ilke olarak uzun örtüşme iyi Vary. Peptidler etkileşiminden sorumlu olabilir protein hesap bilinen ikincil yapı elemanları içine alır tasarımı.
  2. Ticari satıcıları aracılığıyla tasarlanmış peptid dizisi sipariş. Burada kullanımı peptidler kovalent olarak C-terminali dizi haline bağlandı.

Cilt 2. Engelleme Non-spesifik

  1. % 0.05 Tween 20 (TBST / PBST) içeren bir 50 mM Tris veya fosfat tampon çözeltisi oluşturunuz ve (tam iyonik kuvvet öğrenmek amacıyla) HCI veya NaOH, ölçülü bir miktarı ve NaCl ile arzu edilen iyonik gücü ile istenen pH değerine ayarlamak . Burada, 7.5 bir pH değerine ve 150 mM arasında bir iyonik gücünü kullanır.
  2. Bir bloke edici çözelti yapmak% 2.5 (ağırlık / hacim) TBST / PBST içinde yağsız süt tozu.
  3. Spesifik olmayan bağlanma, önlemek için, bloke etme çözeltisi 5 ml dizi bırakın. 2-4 saat oda sıcaklığında karıştırıldı ve gece boyunca bir çalkalayıcı üzerinde 4 ° C'de için dizi inkübe edin.

3. protein ile kuluçkalanarak

  1. Oda sıcaklığında, bir çalkalayıcı üzerinde 5 dakika boyunca 5 ml TBST'ye / PBST ile iki kez, daha sonra 30 saniye için çözüm engelleme ve 5 ml ilk dizi yıkayın.
  2. (Ağırlık / hacim), spesifik olmayan bağlanmayı önlemek için kaymağı alınmış süt tozu% 2.5 ihtiva eden His-takılı protein çözeltisinin 5 ml'si ile yıkanmıştır dizi inkübe edin. Burada tarif edilen bloke çözeltisi içinde çözülmüş protein çözeltisinin 4.5 uM (Stil 500-650) kullanın.
    Not: Genellikle 5-10 uM proteininin taranması için kullanılır, ancak protein konsantrasyonu, bağlama eğilimi ve yerel dizi bağlanmış peptidlerin konsantrasyonları (etkinliğine bağlı olarak, daha düşük 2-3 uM olabilir sentezi). Tampon hangi proteinin,değişebilir çözündürüldü, ancak yukarıda tarif edilen engelleme çözeltisi kullanılarak protein seyreltilmesi yaygın olan bir virüstür.
  3. Oda sıcaklığında ya da gece boyunca 4 ° C'de 3-8 saat için protein çözeltisi içinde dizi inkübe edin.

4. antikorla enkübe

  1. 5 ml TBST'dir / PBST'yle dizi üç kez yıkayın. Birinci yıkama, oda sıcaklığında bir karıştırıcı üzerinde iki adet 5 dakikalık yıkama ve ardından 30 saniye içindir.
  2. Oda sıcaklığında, bir çalkalayıcı üzerinde 1 saat süre ile, bloklama çözeltisi olarak aynı konsantrasyonlarda ile aynı katkı maddeleri ihtiva eden bir kültür ortamı tamponunda: seyreltilmiş HRP ile konjüge edilmiş antikor, 5 ml (1.500 1) ile yıkandı, dizi inkübe edin. Antikor, hedef proteini ya da etiketi ya da bağlanabilmektedir.
  3. Ste olmadan aynı protokol tekrarlayarak dizi hedef proteinin (örneğin, oligomerizasyonu çalışmaları) peptidler ihtiva ettiği takdirde, dizideki peptidler ile antikorun etkileşimi test kontrol deneyleri gerçekleştirmekp = 3, bir protein ile kuluçkalanarak.
  4. 5 ml TBST'dir / PBST'yle dizi üç kez yıkayın. Birinci yıkama, oda sıcaklığında bir karıştırıcı üzerinde iki adet 5 dakikalık yıkama ve ardından 30 saniye içindir.

5. Array Okuma

  1. Bir ECL batı lekeleme substrat kiti ile bir kemiluminesens geliştirme yürütmek.
  2. Bir parlak görüntü analiz cihazı ile algılamayı gerçekleştirin.
  3. Sonuçlarını analiz. Dizi hem çiftleri aynı sinyalleri gösterir, bu yüzden sonuçların güvenilir olduğundan emin olun. Protein ortağının yapısı eğer biliniyorsa, bağlama peptidleri için yapısına arama ve bağlanma siteleri için bir nokta. Sekansında uzakta bile peptidler üçüncül yapı birbirine yakın olacak ve bağlama sahası oluşturabilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stil, çok önemli centrosomal proteindir. 19 - Normal hücre bölünmesi ve hücre proliferasyonu 13,15 denetler. STİL çeşitli proteinlerin 18,20,21 ile etkileşime girer ve bu etkileşimlerin en doğası gereği düzensiz bölgesi (IDR) 14, merkezi bölümü aracılığıyla meydana gelir. Biz STİL bağlayıcı protein CHFR türetilen peptidlerin oluşan bir dizi tasarlanmıştır. CHFR stres 22 mitotik yanıt olarak oluşturulan bir tümör bastırıcıdır. CHFR en STİL bağlanma alanının yapısı an...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Peptid dizisi tarama ortaklarının bir hedef proteinin bağlanma mevkilerinin belirlenmesi için mükemmel bir araçtır. Bu testin gerçekleştirilmesi için, hızlı ve kolay ve sonuçlar, bir veya iki gün içinde elde edilebilir. Peptid dizisi tarama çok yönlüdür ve birçok amaç için kullanılabilir. Bu fosforilasyon gibi post çeviri modifikasyonlar tanımlanması ve kinazların alt tabakaların tanımlanması için de kullanılabilir. Örneğin: miyeloid lösemi, akut ilgilidir FLT3 kinaz, bir peptit dizisi 6 tarama tarafından bul...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

AF Avrupa Topluluğu Yedinci Çerçeve Programı kapsamında Avrupa Araştırma Konseyi bir başlangıç ​​hibe ile desteklenmiştir (FP7 / 2007-2013) / ERC Hibe sözleşmesi n 203.413 ° ve karmaşık systems.HA Bio-hibrid ve AI için Minerva Merkezi tarafından desteklenen Kudüs İbrani Üniversitesi'nde ileri derecesi olan öğrenciler için Dalia ve Dan Maydan Kardeşliği tarafından.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Peptit dizisiINTAVIS Biyoanalitik Cihazlar
His-probe Antikoru (H-3) HRPSanta Cruz Biyoteknolojisc-8036 HRP
EZ-ECL KitiBiyolojik endüstriler20-500-120
Yağsız SütBecton, Dickinson and Company232100
LAS-3000 kamera FUJI filmi

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Benyamini, H., Friedler, A. Using peptides to study protein–protein interactions. Future Medicinal Chemistry. 2 (6), 989-1003 (2010).
  2. Geysen, H. M., Wagner, C. D. Isotope or mass encoding of combinatorial libraries. Chemistry & Biology. 3 (8), 679-688 (1996).
  3. Frank, R. Spot-synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support. Tetrahedron. 48 (42), 9217-9232 (1992).
  4. Katz, C., Levy-Beladev, L., Rotem-Bamberger, S., Rito, T., Rudiger, S. G., Friedler, A. Studying protein-protein interactions using peptide arrays. Chem Soc Rev. 40 (5), 2131-2145 (2011).
  5. Hansen, L. B., Buus, S., Schafer-Nielsen, C. Identification and Mapping of Linear Antibody Epitopes in Human Serum Albumin Using High-Density Peptide Arrays. PLoS ONE. 8 (7), (2013).
  6. Uecker, A. A substrate peptide for the FLT3 receptor tyrosine kinase. British Journal of Haematology. 144 (1), 127-130 (2009).
  7. Gabizon, R., Faust, O., Benyamini, H., Nir, S., Loyter, A., Friedler, A. Structure-activity relationship studies using peptide arrays: the example of HIV-1 Rev-integrase interaction. Med. Chem. Commun. 4 (1), 252-259 (2013).
  8. Frank, R. The SPOT-synthesis technique: Synthetic peptide arrays on membrane supports—principles and applications. Journal of Immunological Methods. 267 (1), 13-26 (2002).
  9. Innovative Peptide Solutions. , http://www.jpt.com (2014).
  10. PEPSCAN shaping peptides to perfection. , http://www.pepscan.com (2014).
  11. Intavis Bioanalytical Instruments. , http://www.intavis.com (2014).
  12. Falsey, J. R., Renil, M., Park, S., Li, S., Lam, K. S. Peptide and Small Molecule Microarray for High Throughput Cell Adhesion and Functional Assays. Bioconjugate Chemistry. 12 (3), 346-353 (2001).
  13. Castiel, A., Danieli, M. M. The Stil protein regulates centrosome integrity and mitosis through suppression of Chfr. Journal of Cell Science. 124 (4), 532-539 (2011).
  14. Amartely, H., David, A., Lebendiker, M., Benyamini, H., Izraeli, S., Friedler, A. The STIL protein contains intrinsically disordered regions that mediate its protein-protein interactions. Chemical Communications. 50, Cambridge, England. 5245-5247 (2013).
  15. Izraeli, S., Lowe, L. A. The SIL gene is required for mouse embryonic axial development and left-right specification. Nature. 399 (6737), 691-694 (1999).
  16. Izraeli, S., Colaizzo-Anas, T., Bertness, V. L., Mani, K., Aplan, P. D., Kirsch, I. R. Expression of the SIL gene is correlated with growth induction and cellular proliferation. Cell Growth Differ. 8 (11), 1171-1179 (1997).
  17. Arquint, C., Sonnen, K. F., Stierhof, Y. -D., Nigg, E. a Cell-cycle-regulated expression of STIL controls centriole number in human cells. Journal of Cell Science. 125 (5), 1342-1352 (2012).
  18. Tang, C. J., Lin, S. Y. The human microcephaly protein STIL interacts with CPAP and is required for procentriole formation. Embo J. 30 (23), 4790-4804 (2011).
  19. Vulprecht, J., David, A. STIL is required for centriole duplication in human cells. Journal of Cell Science. 125 (5), 1353-1362 (2012).
  20. Campaner, S., Kaldis, P., Izraeli, S., Kirsch, I. R. Sil phosphorylation in a Pin1 binding domain affects the duration of the spindle checkpoint. Mol Cell Biol. 25 (15), 6660-6672 (2005).
  21. Kasai, K., Inaguma, S., Yoneyama, A., Yoshikawa, K., Ikeda, H. SCL/TAL1 interrupting locus derepresses GLI1 from the negative control of suppressor-of-fused in pancreatic cancer cell. Cancer Res. 68 (19), 7723-7729 (2008).
  22. Chaturvedi, P., Sudakin, V. Chfr regulates a mitotic stress pathway through its RING-finger domain with ubiquitin ligase activity. Cancer Res. 62 (6), 1797-1801 (2002).
  23. Olaussen, K. a, Commo, F. Synergistic proapoptotic effects of the two tyrosine kinase inhibitors pazopanib and lapatinib on multiple carcinoma cell lines. Oncogene. 28 (48), 4249-4260 (2009).
  24. Reingewertz, T. H., Britan-Rosich, E. Mapping the Vif–A3G interaction using peptide arrays: A basis for anti-HIV lead peptides. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 21 (12), 3523-3532 (2013).
  25. Katz, C., Benyamini, H. Molecular basis of the interaction between the antiapoptotic Bcl-2 family proteins and the proapoptotic protein ASPP2. Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (34), 12277-12282 (2008).
  26. Katz, C., Zaltsman-Amir, Y., Mostizky, Y., Kollet, N., Gross, A., Friedler, A. Molecular Basis of the Interaction between Proapoptotic Truncated BID (tBID) Protein and Mitochondrial Carrier Homologue 2 (MTCH2) Protein: KEY PLAYERS IN MITOCHONDRIAL DEATH PATHWAY. Journal of Biological Chemistry. 287 (18), 15016-15023 (2012).
  27. Rosenberg, M. M., Ronen, D., Lahav, N., Nazirov, E., Ravid, S., Friedler, A. High resolution characterization of myosin IIC tailpiece and its effect on filament assembly. Journal of Biological Chemistry. 288 (14), 9779-9789 (2013).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Peptit DizisiBa lanma B lgesi HaritalamaCHFR ProteiniStill ProteiniKemil minesans TespitiDizi BloklamaProtein nk basyonuAntikor TespitiSonu Analizi

İlgili makaleler