Summary

Visualisierung von Protein-Protein-Wechselwirkung in Kern- und Cytoplasma-Fraktionen durch Co-Immunpräzipitation und<em> In Situ</em> Nähe Ligatur Assay

Published: January 16, 2017
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Summary

Protein-protein interactions can occur in both the nucleus and the cytoplasm of a cell. To investigate these interactions, traditional co-immunoprecipitation and modern proximity ligation assay are applied. In this study, we compare these two methods to visualize the distribution of NF90-RBM3 interactions in the nucleus and the cytoplasm.

Abstract

Protein-protein interactions are involved in thousands of cellular processes and occur in distinct spatial context. Traditionally, co-immunoprecipitation is a popular technique to detect protein-protein interactions. Subsequent Western blot analysis is the most common method to visualize co-immunoprecipitated proteins. Recently, the proximity ligation assay has become a powerful tool to visualize protein-protein interactions in situ and provides the possibility to quantify protein-protein interactions by this method. Similar to conventional immunocytochemistry, the proximity ligation assay technique is also based on the accessibility of primary antibodies to the antigens, but in contrast, proximity ligation assay detects protein-protein interactions with a unique technique involving rolling-circle PCR, while conventional immunocytochemistry only shows co-localization of proteins.

Nuclear factor 90 (NF90) and RNA-binding motif protein 3 (RBM3) have been previously demonstrated as interacting partners. They are predominantly localized in the nucleus, but also migrate into the cytoplasm and regulate signaling pathways in the cytoplasmic compartment. Here, we compared NF90-RBM3 interaction in both the nucleus and the cytoplasm by co-immunoprecipitation and proximity ligation assay. In addition, we discussed the advantages and limitations of these two techniques in visualizing protein-protein interactions in respect to spatial distribution and the properties of protein-protein interactions.

Introduction

Nuclear factor 90 (NF90) ist ein Multi-Isoform – Proteins mit zahlreichen Funktionen , einschließlich der Reaktion auf eine virale Infektion, die Regulierung von Interleukin-2 post-Transkription und Regulierung der miRNA Biogenese 1-3. RBM3 ist ein RNA-bindendes Protein, involviert in Translation und miRNA Biogenese und kann durch verschiedene Stressoren einschließlich Hypothermie und Hypoxie 4-6 induziert werden. Vor kurzem fanden wir NF90 und RBM3 in einem Proteinkomplex 7. Das Zusammenspiel von NF90 und RBM3 ist essentielles Protein – Kinase – RNA-ähnliche Endoplasmatischen Retikulum – Kinase (PERK) Aktivität in ungefalteten Protein – Reaktion 7 zu modulieren. Sowohl NF90 und RBM3 befinden sich überwiegend im Kern aber einem geringen Anteil an NF90 und RBM3 Shuttle in das Zytoplasma und binden dort miteinander für bestimmte Funktionen, beispielsweise PERK Aktivität zu regulieren. Daher ist es wichtig, die Verteilung von NF90-RBM3 Wechselwirkungen in dem subzellulären Kompartiment zu visualisieren, die anzeigen kannihre verschiedenen Rollen in den jeweiligen Fach.

Vor Jahrzehnten, Hefe – Zwei – Hybrid (Y2H) wurde die Wechselwirkung zwischen zwei Proteinen 8 zu erkennen , entwickelt. Aufgrund künstliche Konstruktion von Fusionsproteinen, falsch-positive Ergebnisse haben die Anwendung dieses Verfahrens beschränkt. Für eine lange Zeit, Co-Immunpräzipitation war das Haupt Technik Protein-Protein – Wechselwirkungen, insbesondere in endogener Bedingungen 9 zu analysieren. Um die Co-immunpräzipitiert Proteinkomplex zu analysieren, Western-Blot ist die bequemste Methode, während der Massenspektrometrie verwendet wird, wenn Super Empfindlichkeit und Genauigkeit erwünscht sind. In den letzten Jahren Proximity Ligation Assay wurde als ein neues Verfahren entwickelt worden , Protein-Protein – Wechselwirkungen in beiden Zellen und Gewebe in situ 10,11 zu erkennen.

Hier verglichen wir die beliebtesten Coimmunpräzipitation Verfahren und relativ neuartige Nähe Ligatur Testverfahren in NF9 Erfassung0-RBM3 Interaktion in subzellulären Fraktionen. Wir diskutierten auch die Vorteile und Grenzen beider Techniken.

Protocol

1. Coimmunpräzipitation Seed HEK293 Zellen bei 2 × 10 5 Zellen pro Vertiefung in eine 6-Well – Platte in 2 ml nach Dulbecco modifiziertem Eagle-Medium (DMEM) Nahrungsergänzungsmittel mit 10% fetalem Rinderserum (FBS) und 100 U / ml Penicillin-Streptomycin (Pen-Strep) . Wachsen Zellen für 48 Stunden bei 37 ° C mit 5% CO 2. Wasche die Zellen mit kalter Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS) dreimal. Ernte die Zellen durch Zentrifugation bei 500 xg für 5 min bei 4 …

Representative Results

Abbildung 1 zeigt , dass NF90 und RBM3 sind beide Kernproteine und nur ein kleiner Teil ist in das Zytoplasma. Bemerkenswert ist, gibt es drei verschiedene Bands für RBM3 positiv gefärbt. Die kleinste knapp unter 20 kDa die richtige Größe der RBM3 reflektiert (das vorhergesagte Molekulargewicht von RBM3 ist 17 kDa). Der Ursprung der beiden anderen Bänder noch untersucht werden. Co-Immunpräzipitationsexperimenten mit RBM3 als Köder-Protein ergab, dass NF90-RBM3 Wec…

Discussion

Es gibt mehrere Vorteile sowie Nachteile für beide Methoden. Als eine relativ neue Technik, ein offensichtlicher Vorteil Proximity Ligation Assay ist die Durchführbarkeit Protein-Protein-Wechselwirkungen auf Einzelzellebene statt einer Charge von heterogenen Zellen aufzuklären. Bilder mit hoher Auflösung und Größe (zB durch konfokale Mikroskop) bieten die Möglichkeit zur Quantifizierung von einzelnen fluoreszierenden Flecken zu zählen. Im Gegensatz dazu kann die herkömmliche Kombination von Co-Immunpr?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This study was supported by the Swiss National Science Foundation (SNSF, 31003A_163305).

Materials

Dulbecco's Modified Eagle’s Medium (DMEM) Sigma D6429 High glucose
4500 mg/L
Fetal bovine serum (FBS) Gibco, Thermo Fisher Scientific 10270106
Penicillin-Streptomycin (PenStrep) BioConcept 4-01F00-H
NE-PER Nuclear and Cytoplasmic Extraction Reagents Thermo Fisher Scientific 78833
1,4-Dithiothreitol (DTT) Carl Roth 6908.3
Dynabeads Protein G Novex, Thermo Fisher Scientific 10003D
DRBP76 (NF90/NF110) antibody BD Transduction Laboratories 612154 use 1:1000 for WB and 1:100 for ICC/PLA
RBM3 antibody ProteinTech 14363-1-AP use 1:1000 for WB and 1:100 for ICC/PLA
Lamin A/C antibody Cell Signaling Technology #2032 use 1:1000 for WB 
anti-GAPDH antibody Abcam ab8245 use 1:1000 for WB 
normal rabbit IgG Santa Cruz sc-2027
anti-rabbit IgG, HRP-lined secodary antiboy Cell Signaling Technology #7074 use 1:5000 for WB 
anti-mouse HRP secondary antibody Carl Roth 4759.1 use 1:5000 for WB 
Clarity Western ECL Blotting Substrate Bio-Rad #1705060
NuPAGE Novex 4-12% Bis-Tris Gel Novex, Thermo Fisher Scientific NP0321BOX
NuPAGE LDS Sample Buffer (4x) Novex, Thermo Fisher Scientific NP0007
1,4-Dithiothreitol (DTT) CarlRoth 6908.1
NuPAGE MES SDS Running Buffer (20x) Novex, Thermo Fisher Scientific NP0002
NuPAGE Transfer Buffer (20x) Novex, Thermo Fisher Scientific NP00061
Amersham Hypond P 0.2 PVDF membrane GE Healthcare Life Sciences 10600021
Super RX X-ray film Fujifilm 4741029230
Poly-D-Lysine 8 Well Culture Slide Corning BioCoat 354632
Paraformaldehyde (PFA) Sigma P6148
Normal goat serum (NGS) Gibco, Thermo Fisher Scientific PCN5000
Goat anti-mouse IgG (H+L Antibody), Alexa Fluor 488 conjugate Thermo Fisher Scientific A-11001
Goat anti-rabbit IgG (H+L Antibody), Alexa Fluor 568 conjugate Thermo Fisher Scientific A-11011
4′, 6-Diamidin-2-phenylindol (DAPI) Sigma D9542
Duolink PLA probe Anti-mouse PLUS Sigma DUO92001
Duolink PLA  probe Anti-rabbit MINUS Sigma DUO92005
Duolink Detection Reagents Red Sigma DUO92008
Duolink Wash Buffers Fluorescence Sigma DUO82049
Duolink Mounting Medium with DAPI Sigma DUO82040
Mowiol 4-88 Sigma 81381
Microscope Olympus AX-70
CCD camera SPOT Insight 2MP Firewire
X-ray film Fujifilm Super RX
Film processing machine Fujifilm FPM-100A

References

  1. Patiño, C., Haenni, A. L., Urcuqui-Inchima, S. NF90 isoforms, a new family of cellular proteins involved in viral replication?. Biochimie. 108, 20-24 (2015).
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Citer Cet Article
Zhu, X., Zelmer, A., Wellmann, S. Visualization of Protein-protein Interaction in Nuclear and Cytoplasmic Fractions by Co-immunoprecipitation and In Situ Proximity Ligation Assay. J. Vis. Exp. (119), e55218, doi:10.3791/55218 (2017).

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