Yapısal proteinler ve onlar formu kompleksleri onların işlevini anlamak için temel analizidir. Boyutu ne olursa olsun ilgi hemen hemen her karmaşık uygulanabilir veya heterojenite örnek kütle spektrometresi yapısal soruşturma için önemli ölçüde katkıda bulunur. Protokol iki iyi karakterize protein kompleksleri kullanarak örnekler; ilk olarak, hetero-dodecamer RvB1/B2 C. thermophilum ve saniye, hetero-octameric CPS E. colikarmaşık.
İlk kez, iki kompleksleri protein bileşenleri tespit. Bunun için proteinler SDS-PAGE tarafından (Şekil 2) ayrı kaldık ve jel bantları jel kesilmiş. Jel sindirimi proteinlerin sonra peptid karışımı tarafından sıvı Kromatografi birleştiğinde kütle spektrometresi analiz edildi ve peptid ve parça kitleler veritabanı arama için tabi tutuldu. Bu iş akışını takip biz yüksek güven ile Yani, tüm protein alt iki kompleksleri, tespit peptidler makul peptid puanları ile çok sayıda yüksek sıra kapsama tüm protein alt (Tablo 1 için verimli gözlenmiştir ).
Biz o zaman yerli kütle spektrometresi (şekil 3A) tarafından olduğu gibi RvB1/B2 karmaşık analiz edildi. Kütle spektrumu iki tür, bir yaklaşık 8.000 m/z ve başka bir tür yaklaşık 11.000-12.000 m/zsaptandı. Bu türler için hesaplanan kitleler hexameric (RvB1)3(RvB2)3 yüzük (yaklaşık 310 kDa) ve dodecameric çift-ring (RvB1)6(RvB2)6 (yaklaşık 620 kDa) karşılık gelir. Her iki tepe serinin iki popülasyonun gösterisi; Bunlar onun etiketli ve etiketsiz RvB2 alt birimleri komplekslerinde karışımı kaynaklı. RvB1/B2 karmaşık için kristal yapısı daha önce36 elde edildi ve çift-ring (şekil 3B) yerleşimi gösterir. Yerel kitle spektrum olduğu gibi dodecamer stoichiometry bu nedenle onaylar ve ayrıca istikrarlı bir alt kompleksi ortaya koymaktadır. Buna ek olarak, ortak mevcut nüfus tanımlanır.
RvB1/B2 kompleks içinde protein etkileşim siteleri belirlemek için biz kimyasal olarak saf karmaşık BS3 cross-linker ile cross-linked. İlk BS3 miktarı en yüksek konsantrasyonu belirlemek için cross-linking reaksiyonu sırasında titre. BS3 Amin özgü ve kovalent bağlantılar lizin yan zincirleri gibi proteinlerin N termini olduğunu. Cross-linking tepki SDS-PAGE tarafından (şekil 2A) izledi. Çapraz bağlantılı kompleks RvB1 ve RvB2 alt birimleri gösterdi. BS3 reaksiyon karışıma ekleyerek protein bantları daha yüksek molekül ağırlıklı, sonuçlanan proteinlerin kovalent bağ neden oldu. SDS jel çapraz bağlı protein alt azalır iken BS3 miktarda artan çapraz bağlı türler daha yüksek miktarlarda verim gösterir. Daha sonra jel protein grup kesmek ve protein etkileşim siteleri tanımlamak için yukarıda verilen protokolü takip ettim. Bir çapraz bağlı di-peptid bir örnek spektrum (şekil 3 c) gösterilir. Yelpazenin her iki peptidler bu protein etkileşimi teyit y-iyon dizi gösterir. Toplamda, alt birimleri RvB1 ve RvB2 ve RvB2 iki kopyası arasındaki iki çapraz bağlantıları arasında dört çapraz bağlantıları da dahil olmak üzere 14 protein etkileşimler elde edilen (Tablo 2). BS3 sonuçlarından Cross-linking intra moleküler etkileşimleri yanı sıra farklı alt birimleri arasındaki etkileşimleri gösteren bir etkileşim ağı (şekil 3D) içinde görüntülenir. İntra moleküler çapraz bağlantıları tavsiye ederim RvB1 ve RvB2 alt birimleri N ve C terminali etki alanları yakın bir şekilde katlayın. Dikkat, intra moleküler etkileşimler aynı alt birim arası moleküler etkileşim bu durumda seçkin olduğunu. İki alt birimleri arasında arası moleküler çapraz bağlantıları da tespit edildi. Bunlar cross-linking yaklaşım doğrulama yapısı içinde RvB1 ve RvB2 arasında iki arası moleküler çapraz bağlantıları görüntülenmeyecektir. Diğer arası moleküler çapraz bağlantıları kristal yapısı içinde bulunmayan esnek döngüler içinde yer alır. Biz de aynı peptid dizileri içeren iki çapraz bağlantıları RvB2 içinde tespit. Bu çapraz bağlantıları belirsizliğe yer bırakmadan aynı protein (şekil 3D) iki kopyasını kaynaklanan gerekir arası moleküler olarak sınıflandırılabilir. Bizim cross-linking deneyler protein etkileşim siteleri kompleksi içinde aynı zamanda varolan kristal yapısı (şekil 3B) tarafından da teyit kendi Yapısal düzenleme anlayışlar sağlayan protein alt içinde ortaya koyuyor.
Biz okudu ikinci protein kompleksi CPS yapıldı. Yerel kitle spektrum (şekil 4A) üç protein kompleksleri arasında 6000 ve 12.000 m/zsaptandı. 640 kDa en büyük karmaşık olduğu gibi hetero-octamer karşılık gelir. Daha küçük kompleksleri iki alt kompleksleri temsil eder; küçük ve büyük CPS altbirimden (160 kDa) ve her alt birim (320 kDa) iki kopyasını içeren bir heteroseksüel tetramer dimer. Bu alt komplekslerin protein derleme içine ilk anlayışlar teslim; Yani, büyük ve küçük alt birimleri doğrudan temas (hetero-dimer tarafından ortaya gibi) ve tetramer iki dimer bir ürün olabilir. Sağlam CPS karmaşık yapısal düzenleme hakkında daha fazla bilgi elde etmek için tandem kütle spektrometresi (MS/MS) hetero-octamer ve heteroseksüel tetramer gerçekleştirilen. Her iki durumda da habercisi küçük alt birim derleme (4B rakam) çevre içinde yer aldığını öne üzerinden ayrışmış küçük alt birim. Gerçekten de, küçük alt birim kullanılabilir kristal yapısı (şekil 4 c)44periferik.
Kimyasal BS3 cross-linker kullanarak cross-linking da gerçekleştirildi. Artan miktarda kullanarak, CPS alt birimleri kovalent bağ geliştirilmiş oldu. Proteinlerin sindirimi ve yukarıda açıklandığı gibi peptidler analiz sonra birçok protein etkileşimleri büyük alt birim ve küçük alt birim içinde bir hibrid içinde (Tablo 2) elde edilmiştir. Ayrıca, benzer şekilde RvB1/B2 karmaşık, büyük CPS alt birim iki kopyası arasındaki iki arası moleküler çapraz bağlantılar bulduk. Bu çapraz bağlantıları her C-terminal yan yana karşı karşıya iki büyük alt birimleri yerleştirin. Bir önceki çalışmada, yapısal kütle spektrometresi ve sayısal modelleme35, biz hangi büyük olasılıkla iki büyük alt birim tarafından onaylanmış kopyalarını arabiriminden kaynaklanan üç ek etkileşimleri büyük alt birim olarak tespit kristal yapısı ve elde edilen modeli (şekil 4 c ve Tablo 2). Bu etkileşimler CPS çekirdek düzenlenmesi dört büyük alt birimleri oluşan karmaşık olanak sağlar. Ancak, küçük ve büyük alt birimleri arasında hiçbir arası alt birim çapraz bağlantıları tespit edildi. Kullanılabilir kristal yapısı (şekil 4 c) inceleyerek, hangi açıklayabilir büyük alt birim ve periferik küçük alt birimleri oluşan kompleks tetrameric çekirdek arasındaki etkileşim yüzey çok küçük olduğunu ortaya çıkıyor arası alt birim etkileşimleri olmaması. Bu küçük alt birim kolayca sağlam kompleksler küçük bağlama arabirimi nedeniyle büyük olasılıkla gelen ayrışıp gösterdi yerli kütle spektrometresi tarafından doğrulanır. Yine de, CPS karmaşık kimyasal cross-linking ve yerel kütle spektrometresi birlikte protein etkileşimleri kendi Yapısal düzenleme (şekil 4 d) araştırma izin.
Birlikte ele alındığında, yerel kütle spektrometresi ve kimyasal çapraz bağlı peptidler, kitle spektrometrik tanımlaması ile birleştiğinde cross-linking kombinasyonu her iki örnek kompleksleri yapısal düzenlemenin sulandırma sağlar. Kimyasal ilişkilendirerek ortaya protein alt, örneğin etkileşim RvB1 ve RvB2 arasında veya CPS, tetrameric çekirdek içinde düzenlenmesi sırasında yerel kütle spektrometresi protein stoichiometries sağlam kompleksleri, teslim ve yaygın subcomplexes. CPS, kendisi için hiçbir arası moleküler etkileşim iki alt birimleri arasında kimyasal cross-linking tarafından gözlenen durumunda büyük her alt birim bir küçük alt (şekil 4 d) ile etkileşim yerli kütle spektrometresi öneriyor. Tandem kütle spektrometresi önerilen bir karmaşık ve her iki alt birimleri arasında küçük bir arabirim küçük alt birimi periferik yerleşim.

Şekil 1: iş akışı yerel kütle spektrometresi ve cross-linking. Her iki tekniğin de tamamlayıcı sonuçlar. Yerel kütle spektrometresi stoichiometries ve etkileşim modülleri ortaya koymaktadır iken, cross-linking kompleksleri içerisinde protein etkileşim siteleri anlayışlar verir. Not Yalnızca kimyasal cross-linking ikili etkileşimleri ortaya koymaktadır. (A) yerel kütle spektrometresi ilk adımda uçucu ve sulu arabellek filtre cihazları veya jel filtrasyon sütunları kullanarak Exchange'e arabellek olduğunu. Kütle spektrometresi sağlam protein kompleksleri, sonra kendi stoichiometry ortaya koymaktadır. Tandem kütle spektrometresi deneylerde periferik alt birimleri ayrışmış. (B) kimyasal cross-linking için protein kompleksi cross-linking reaktif ile inkübe. Çapraz bağlı protein sonra tarafından sıvı Kromatografi birleştiğinde kütle spektrometresi daha sonra analiz peptidler içine sindirmek. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 2: SDS-sayfa, çapraz bağlı RvB1/B2 (A) ve CPS (B) kompleksleri. (A) 2.5 µM RvB1/B2 jel lane yüklü. BS3 konsantrasyonu çeşitli. Sigara çapraz bağlı RvB1/B2 yaklaşık 50 kDa iki protein alt gösterir. BS3 yanı sıra protein bantları daha yüksek molekül ağırlıklı, sonuçlanan protein alt kovalent bağ neden oldu. Çapraz bağlı türler miktarı ile daha yüksek BS3 konsantrasyonları artar. Optimal koşullar cross-linking vurgulanan (kırmızı) vardır. (B) 10 µM CPS jel lane yüklü. Büyük (90 kDa) ve küçük (40 kDa) CPS alt birimleri elde edilir. BS3 yanı sıra protein bantları daha yüksek molekül ağırlıklı, sonuçlanan protein alt kovalent bağ neden oldu. Optimal koşullar cross-linking vurgulanan (kırmızı) vardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3: Yerel kütle spektrometresi ve kimyasal RvB1/B2 karmaşık cross-linking. (A) yerel kitle spektrum RvB1/B2 ortaya iki tür; sağlam dodecamer (Yani, (RvB1)6(RvB2)6) yaklaşık 11.000-12.000 m/z ve hexameric yüzük (RvB1)3(RvB2)3 yaklaşık 8.000 m/z. Her iki tür iki popülasyonun onun etiketli ve etiketsiz RvB2 kaynaklanan göster. Spektrum35değiştirildi. RvB1/B2 (B) kristal yapısı (PDB kimliği 4WVY) gösterilir. RvB1 ve RvB2 alternatif alt birimleri iki hexameric halkalar oluştururlar. (C) bir çapraz bağlı di-peptid parçalanma spektrum. N-terminus RvB1, çapraz bağlı, RvB1. K23 ile her iki peptidler (kırmızı ve mavi) için y-iyon serisi elde edilmiştir. RvB1/B2 karmaşık elde (D) içi ve arası protein etkileşimler. Intra-net çapraz bağlantılar kırmızıyla gösterilir inter-cross-links mavi renkle gösterilir. Eklemek hangi kristal yapısı (yeşil, INSERT) görüntülenmeyecektir RvB1 ve RvB2 alt birimleri arasında iki arası moleküler çapraz bağlantıları gösterir. İki RvB2 kopya--dan kaynaklanan etkileşimleri mavi noktalı çizgiler olarak gösterilmiştir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4: Yerel kütle spektrometresi ve kimyasal CPS cross-linking. (A) CPS gösterir yerel kütle spektrumu üç kompleksleri. Hetero-dimer (160 kDa), hetero-tetramer (320 kDa) ve hetero-octamer (640 kDa). Spektrum35değiştirildi. (B) tetrameric ve octameric CPS karmaşık ortaya ayrılma bir küçük CPS alt birimi Tandem kütle spektrometresi. (C) kristal yapısı CPS (PDB kimliği 1BXR) gösterilir. Büyük alt birimleri bir tetrameric oluşturmak ve küçük alt birimleri kompleksi çevre içinde yer alır. İki büyük alt birim kopyaları arasındaki arası moleküler çapraz bağlantıları (yeşil) gösterilir. Büyük ve küçük CPS alt birimleri (D) etkileşimleri. Yerel kütle spektrometresi subcomplexes ortaya ve küçük alt birim periferik konumunu göstermektedir. Kimyasal çapraz bağlantıları tetrameric temel düzenlemeler CPS gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Tablo 1: veritabanı arama sonuçlarını. Proteinler sıvı Kromatografi birleştiğinde kütle spektrometresi ve veritabanı arama tarafından tespit edilmiştir. Protein adları katılım numarası ve açıklaması gibi protein kitle verilir. Protein puanı, protein başına gözlenen spectra sayısı ve gözlenen peptid sıraların sayısını belirtir. En yüksek maskot peptidler puanları ile beş peptidler her protein alt birimi için listelenir. Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Tablo 2: çapraz bağlantıları gözlenen RvB1/B2 ve CPS. Alt birimleri kompleksleri ve çapraz bağlı artıkları verilir. Hibrid türünü (Intra - veya arası moleküler) çakışan peptid sýra ya da bir önceki çalışma35ortaya çıktı. Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.