클래스 1 히스톤 디 아 세 틸 아 제 (hdacs) 같은 rpda는 곰 팡이 감염을 치료 하는 잠재적인 대상으로 중요성을 얻고 있다. 여기에서 우리는 히스톤 데 아 세 틸 제 억제제의 시험관 내 효능 테스트를 허용 하는 hdac 활성 분석을 결합 한 탭 태그 rpda의 특정 농축을 위한 프로토콜을 제시 합니다.
Rpda와 같은 클래스 1 히스톤 디 아 세 틸 아 제 (hdacs)는 곰 팡이 감염의 치료 및 곰 팡이 이차 대사 산물의 게놈 채굴을 위한 잠재적 인 표적으로 서 중요성을 얻고 있습니다. 그러나 억제제 스크리닝은 정제 된 효소 활동을 필요로 한다. 클래스 1 디 아 세 틸 아 제는 다중 단백질 복합체로 서의 기능을 발휘 하기 때문에, 박테리아에서 단일 폴 리 펩타이드로 서 발현 될 때 일반적으로 활성화 되지 않는다. 따라서, 내 인 성 복합체는 분리 될 필요가 있으며,이는 이온 교환 및 크기 배제 크로마토그래피와 같은 종래의 기술이 적용 될 때, 번거롭고 시간이 많이 소요 된다. 탠덤 친화성 정제는 세포 로부터 다중 단백질 복합체를 풍부 하 게 하는 도구로 개발 되었으며, 따라서 내 인 성 효소의 단로에 이상적 이라고 밝혀졌다. 여기서 우리는 아 스퍼 질러 스 nidulans의 C-말기 탭 태그 rpda의 첫 번째 정제 단계를 통해 활성 rpda 복합체의 단일 단계 농축을 위한 상세한 프로토콜을 제공 합니다. 정제 된 복합체는 이어서 디 아 세 틸 제 분석을 적용 한 후속 억제제 스크리닝에 사용 될 수 있다. 효소 활성 분석 법과 함께 단백질 농축은 2 일 이내에 완료 될 수 있다.
Histone 디 아 세 틸 아 제 (HDACs)는 히 돌 및 기타 단백질의 리 신 잔기에서 아 세 틸 그룹을 제거할 수 있는 Zn2 +의존성 가수분해 효소입니다. 시퀀스 유사성에 따라 HDACs는 여러 클래스1로 그룹화 됩니다. 최근, 진 균 클래스 1 HDAC RpdA는 빵집의 효 모 (사 카로 마 세레 비시) Rpd3p의 기립 성 이며, 기회 없는 곰 팡이 병원 균의 아 스퍼 질러 스의 후 미그나 투 스2에 필수적인 것으로 나타났다. 따라서, RpdA는 곰 팡이 감염을 치료 하는 잠재적 인 표적으로 서 중요성을 얻고 있다2. 시험관 내에서의 de아 세 틸 제 활성의 평가는 효소 특성의 특성화에 중요 하며 억제제 개발을 위한 신규 한 물질의 효능을 결정할 수 있게 한다. 대장균 에서 인간 HDAC1의 코 돈 최적화 된 버전의 재조합 발현이 최근 보고 되었지만,이숙주에서 전체 길이 rpda를 발현 하는 시도가 실패4. 또한 RpdA 및 HosA와 같은 균 류 클래스 1 HDACs는 다중 단백질 복합체로 서의 기능을 발휘 하기 때문에 효소 억제제 연구를 위한 천연 내 인 성 복합체를 사용 하는 것이 유리 합니다. 그러나, 억제 요인 및 곰 팡이 용 해물에 다른 HDACs의 존재로 인해, 전체 단백질 추출 물에서 측정 된 촉매 활성은 상대적으로 낮고 개별 효소에 할당 될 수 없습니다. 더욱이, 사상 균 곰 팡이에서의 이전 연구 는 , hdaa 클래스 2 hdac, 곰 팡이 추출 물의 크로마토그래피 분 획으로 우세한 데 아 세 틸 제를 동정 하였다. 따라서, 다 수의 통상적인 크로마토그래피 정제 단계는 곰 팡이 균 주4에서 비 hdaa 활성을 분리 하기 위해 필요 하다. A. nidulans5 에서 탠덤 친화도 정화 (TAP) 전략의 도입은 특정 디 아 세 틸 제 활동의 농축을 크게 완화 시켰습니다. 원래의 탭 태그는 2 개의 단백질 A 도메인과 cal모듈화 결합 펩타이드 (CBP)가 담배 식 각 바이러스에 의해 분리 된 단백질 분해 효소 (TEV) 절단 부위 (6)로 구성 된다. 이것은 그들의 상호 작용 파트너7를 포함 하 여 태그 된 단백질의 기본 정화 그리고 용 출을 허용 합니다. 활성 분석을 위해 농축 된 단백질을 사용 하는 경우, 프로 테아 제 절단에의 한 천연 조건 하에서의 온화한 용 출은 탭 태그 정제의 중요 한 특징 이다. GFP 태그 단백질은, 예를 들면, 고 정화 항 체에 의해 강화 될 수 있습니다, 그러나, 본래 조건 하에서 용 출 될 수 없습니다.
여기서 우리는 a의 첫 번째 정제 단계를 거쳐 활성 RpdA 복합체의 단일 단계 농축을 위한 상세한 프로토콜을 제공 한다. 이후 억제제 스크리닝을 위한 (IgG 분리 및 tev 절단) 하이 스톤 디 아 세 틸 제 분석. 충분 한 것으로 입증 된 것 처럼, 친화성 강화는 IgG 정제 단독에 비하여 2 단계 탭 정제 후에 효소 활성이 현저히 감소 했기 때문에 단지 하나의 정제 단계로 제한 되었다.
그럼에도 불구 하 고, 도입 된 프로토콜은 아 세 틸 트랜스퍼 제, 메 틸 트랜스퍼 제, 및 탈 메 틸 제와 같은 크로마 틴 조절에 관여 하는 다른 태그 된 효소의 농축에도 적용 될 수 있어야 합니다. 탭 프로토콜의 제 2 정제 단계를 추가 함으로써, 태그 된 미끼와 함께 단백질 공동 정제는 (소설) 효소 복합체의 복잡 한 파트너로 간주 될 수 있다.
이 프로토콜은 시험관 내 데 아 세 틸 제 활성의 평가를 위해 탭 태그 클래스 1 HDAC를 사상 균 류 a. nidulans 로부터 단일 단계 보강을 설명 합니다. 탭 태그는 태그 된 단백질6의 단백질-단백질 상호 작용 파트너의 식별을 위해 베이커의 효 모에서 처음 소개 되었습니다. 이어서, 태그는 a. nidulans 에서의 그것의 사용에 대 한 코 돈 최적화 되었다 5. 여기서 우리는 클래스 1 HDAC RpdA의 단일 단계 보강을 위한 탭 전략의 제 1 친화성 정제 단계의 적용을 위한 스트레이트 포워드 단계별 프로토콜을 제공 한다. 두 번째 친화성 정제 단계는 정제의 수준을 명확 하 게 증가 시키며,이는 미끼-상호작용 단백질의 동정에 특히 중요 하다. 그럼에도 불구 하 고, 첫 번째 단계는 후속 활성 테스트를 위해 권장 되며, 이후 첫 번째 단계 이후 상당한 오염의 결여는 야생 형 균 주를 이용한 대조 실험에 의해 확인 되었다. 또한, 용 출 활동은 전체 탭과 비교 했을 때 단일 단계 농축 후 상당히 더 높습니다. RpdA2외에도,이 프로토콜은 또한 제 2 클래스 1 Hdac hosa21의 . 니 둘 란 스 복합체의 정제를 위해 성공적으로 사용 되었다.
때문에 곰 팡이 클래스 1 HDACs는 안정 된 단지를 구축 우리의 관측4, 우리는 bayram 외에 의해 프로토콜을 수정 하는 데 성공 했습니다 . 201212 이 방법의 기초를 나타냅니다. 그럼에도 불구 하 고 몇 가지 중요 한 단계를 언급 해야 합니다. 고도로 농축 된 단백질 추출 물의 제조는 복잡 한 안정성을 위해 매우 중요 한 생리 적 상태를 보장 합니다. 따라서 바이오 매스/추출 완충 액 비율에 관한 주어진 권장 사항을 염두 하는 것이 중요 합니다. 이러한 측면에서, 적절 한 추출을 보장 하기 위해 잘 분쇄 된 미세한 균 사체 분말을 사용 하는 것도 중요 합니다. 여기서, 연 삭 기의 사용은 명백 하 게 유리 하다. 상기 프로토콜 섹션에서 언급 한 바와 같이, 정제 속도를 높이기 위해 실 온에서 1-2 h에 대 한 TEV-절단 단계를 시도 하는 것이 가치가 있다. 이는 안정성에 대 한 해로운 영향을 관찰 하지 않고 RpdA에 대해 테스트 되었습니다 (미 출판 관찰, 바 우 어 I, 2018). 또한 NP40 (원래 프로토콜에서 사용 100)의 교체는 다른 단백질 복합체에 적합 하지 않을 수 있습니다. 다른 탭 태그 단백질의 정제를 위해이 방법을 사용 하는 경우, 또 다른 단백질 복합체의 충분 한 정제에 도움이 될 수 있는 유용한 힌트의 번호를 포함 하는 Bayram 프로토콜을 참조 해야12.
여기에 설명 된 탭 방법 외에도, 다른 선호도 태그 및 기술은 일반적으로 그의-및 GFP 태그를 포함 하 여 사상 균 류의 단백질의 단일 단계 농축에 사용 됩니다. 그러나 1 급 HDACs는 일반적으로 고 분자량 복합체로 서 기능적으로 작용 하므로, 기본 용 리 조건은 촉매 활성 HDACs의 농축을 위한 전제 조건입니다. 중요 한 것은, 다른 많은 친화도는 불리 한 조건 하에서 수행 됩니다. 예를 들어, 항 원 항 체 상호작용을 기반으로 하는 GFP 덫을 통한 HDACs의 농축은 수 지에 결합 된 HDACS 복합체의 단백질 단백질 상호작용을 방해 하는 산 성 용 출 조건 때문에 적합 하지 않습니다. 더욱이, 금속 킬레이트 친화성 크로마토그래피 (22)에 의해 그의 태그 rpda를 정제 하려는 시도는 낮은 pH 조건을 대신 하 여 이미 다 졸이 용 출을 위해 사용 되었으나 정화 과정 중에 촉매 활성의 현저한 손실을 초래 하였다 ( 게시 되지 않은 데이터, 바 우 어, I, 2010).
설명 된 효소 분석 프로토콜의 한 가지 제한은 방사성 기질을 사용 하는 것 이다. 그러나 형광에의 한 분석 법은23,24 로 개발 되어 시판 되 고 있다. 이러한 분석은 웰 플레이트에서 수행 되므로 HDAC 억제제의 고 처리량 스크리닝에도 적합 합니다. 이 경우, 제시 된 절차의 고급이 필요 합니다.
이 프로토콜의 잠재적으로 다가오는 응용 프로그램은 그들의 특정 생리 적인 역할 및/또는 HDACS 억제제에 그들의 감수 성에 차이 평가 하기 위해 클래스 1 HDACs의 특정 하위 복합체의 농축을 포함 한다. 다른 효소에 대해 설명 된 방법을 확립 할 때 태그 없는 변형을 사용 하 여 네거티브 컨트롤 실험을 수행 하는 것이 좋습니다. 이는 측정 된 효소 활동의 특이성을 보장 하 고 비 특이 적으로 결합 된 효소에의 한 오염을 드러낼 것입니다.
여기에 기재 된 정제 및 활성 분석은 2 일 이내에 수행 될 수 있고 농축 된 효소는-80 ° c에서의 ali쿠오 트에 저장 될 때 적어도 몇 개월 동안 안정 하다. 결론적으로,이 프로토콜은 활성 측정 및 억제제 효능의 결정을 위해 클래스 1 HDAC 복합체를 달성 하는 비교적 간단 하 고 비용 효율적인 방법을 제공 합니다.
The authors have nothing to disclose.
우리는이 원고에 대 한 그녀의 도움과 지원에 대 한 분자 생물학 (바이오 센터, 인스부르크의과 대학)의 부문 페트라 Merschak에 감사 하 고 싶습니다. 또한, 우리는 그들의 귀중 한 의견에 대 한 검토자에 게 감사 하 고 싶습니다.
이 사업은 오스트리아 과학 기금 (P24803와 P21087에서 GB)과 교내 자금 조달 (MUI 스타트, ST201405031에서 IB)에 의해 지원 되었습니다.
10 x SDS-PAGE running buffer | Novex | ||
2-mercaptoethanol (EtSH) | Roth | 4227 | |
25 cm2 cell culture flasks with vent cap | Sarstedt | 833910002 | For spore production |
47 mm vacuum filtration unit | Roth | EYA7.1 | |
AccuFLEX LSC-8000 | HITACHI | – | Scintillation counter |
Acetic acid | Roth | 7332 | |
Anti-Calmodulin Binding Protein Epitope Tag Antibody | Millipore | 07-482 | Used at 1:1333 dilution |
Anti-Rabbit IgG (whole molecule)–Alkaline Phosphatase (AP) antibody | Sigma-Aldrich | A3687 | |
Ball mill | Retsch | 207450001 | Mixer Mill MM 400 |
BCIP/NBT | Promega | S3771 | Color development substrate for AP |
Cell strainer | Greiner | 542040 | |
Cheese cloth for harvesting mycelia | BioRen | H0028 | Topfentuch |
Dimethylsulfoxid (DMSO) | Roth | 4720 | |
EDTA | Prolabo | 20309.296 | |
Ethyl acetate | Scharlau | Ac0155 | |
Freeze Dryer | LABCONCO | 7400030 | FreeZone Triad |
Glycerol | Roth | 3783 | |
HCl | Roth | 4625 | |
IgG resin | GE Healthcare | 17-0969-01 | IgG Sepharose 6 Fast Flow |
Inoculation loops | VWR | 612-2498 | |
KOH | Merck | 5033 | |
Laminar flow cabinet | Thermo Scientific | – | Hera Safe KS |
Mixed Cellulose Esters Membrane Filters | Millipore | GSWP04700 | |
NaCl | Roth | 3957 | |
NaOH | Roth | 6771 | |
Neubauer counting chamber improved | Roth | T728 | |
Novex gel system | Thermo Scientific | For SDS-PAGE | |
Novex Tris-glycine SDS running buffer (10X) | Thermo Scientific | LC2675 | Running buffer for SDS-PAGE |
peqGold protein-marker II | VWR | 27-2010P | Protein ladder used for silver stain |
Peristaltic Pump P-1 | GE Healthcare | 18111091 | |
Pipette controller | Brand | 26302 | accu-jet pro |
Poly-Prep chromatography columns | Bio-Rad | 731-1550 | |
ProSieve QuadColor protein marker | Biozym | 193837 | Prestained protein ladder used for western blot |
Protease inhibitor cocktail tablets | Sigma-Aldrich | 11873580001 | cOmplete, EDTA-free |
Rotary mixer | ELMI | – | Intelli-Mixer RM-2 S |
Rotiszint eco plus | Roth | 0016 | |
RPMI-1640 | Sigma-Aldrich | R6504 | |
Scintillation vials | Greiner | 619080 | |
Sorvall Lynx 4000 | Thermo Scientific | ||
Thermomixer comfort | Eppendorf | ||
TIB32.1 | A. nidulans rpdA::TAP strain. Genotype: alcA(p)::rpdA; veA1; argB2; yA2; pIB32::argB; ArgB+; PyrG+ |
||
Trans-Blot Turbo RTA Midi Nitrocellulose Transfer Kit | Bio-Rad | 1704271 | |
Trans-Blot Turbo Transfer System | Bio-Rad | 1704150 | |
Trichostatin A (TSA) | Sigma-Aldrich | T8552 | 5 mM stock in DMSO |
Tris (free base) | Serva | 37190 | |
Tris-HCl | Roth | 9090 | |
Polysorbate 20 | Roth | 9127 | Tween 20 |
Polysorbate 80 | Sigma-Aldrich | P1754 | Tween 80 |
TX-100 | Acros Organics | 215682500 | Triton X-100, Octoxynol-9 detergent |