像 RpdA 这样的1级组蛋白去乙酰化酶 (Hdac) 作为治疗真菌感染的潜在靶点变得越来越重要。在这里, 我们提出了一个协议的特普标签 RpdA 结合 HDAC 活性检测, 允许体外疗效测试组蛋白去乙酰化酶抑制剂的方案.
第1类组蛋白去乙酰化酶 (Hdac), 如 RpdA 已成为治疗真菌感染和真菌次生代谢物基因组挖掘的潜在靶点。然而, 抑制剂筛选需要纯化酶活性。由于第1类去乙酰化酶发挥其作为多蛋白复合物的功能, 当它们在细菌中作为单个多肽表达时, 通常是不活跃的。因此, 内源性复合物需要隔离, 当应用传统技术, 如离子交换和大小排除色谱, 是费力和耗时。串联亲和力纯化已被开发为一种工具, 以丰富多蛋白复合物从细胞, 因此被证明是理想的分离内源性酶。在这里, 我们提供了一个详细的协议, 通过第一步纯化的 c 端 tap 标记 RpdA 从曲霉菌硝斯的 RpdA 的活性 RpdA 复合物的单步浓缩. 纯化后的配合物可用于随后应用去乙酰化酶法进行抑制剂筛选。蛋白质富集与酶活性测定可在两天内完成。
组蛋白去乙酰化酶 (Hdac) 是锌2 +依赖水解酶, 能够从组蛋白和其他蛋白质的赖氨酸残留物中去除乙酰基。基于序列相似性, Hdac 被分组为几个类 1。最近, 真菌类 1 HDAC RpdA, 面包师酵母 (酿酒酵母) rpd3p 的正畸, 被证明是必不可少的机会真菌病原体熏蒸菌2。因此, RpdA 作为治疗真菌感染的潜在靶点已经变得越来越重要。体外对去乙酰化酶活性的评估对于酶特性的表征很重要, 可以确定新物质对抑制剂开发的有效性。尽管最近3种信息在大肠杆菌中重组了人类 hdac1 的代码优化版本, 但在这个宿主中表达全长rpda 的尝试失败了4。此外, 由于真菌1类 Hdac, 如 RpdA 和 HosA 发挥其功能作为多蛋白复合物, 它是有利的使用本地内源性复合物的酶抑制剂研究。然而, 由于抑制因素和真菌裂解物中存在不同的 Hdac, 在整个蛋白质提取物中测量的催化活性相对较低, 不能分配给单个酶。此外, 以前的研究中的丝状真菌a. nidulans 确定了2类 Hdac, HdaA, 主要去乙酰化酶的色谱组分的真菌提取物。因此, 需要多个常规色谱纯化步骤来分离非 hdaa 活性和真菌菌株4。在 a. nidulans5 中引入串联亲和力纯化 (tap) 策略, 显著缓解了特异性去乙酰化酶活性的富集。原来的 TAP 标记由两个蛋白质 A 域和一个钙调素结合肽 (CBP) 组成, 由烟草蚀刻病毒蛋白酶 (TEV) 裂解位点 6分离。这允许本地纯化和洗脱标记的蛋白质, 包括他们的相互作用伙伴 7。当使用浓缩蛋白进行活性检测时, 蛋白酶裂解在本地条件下的轻度洗脱是 TAP 标签纯化的一个重要特征。例如, gfp 标记的蛋白质也可以通过固定化抗体来丰富, 然而, 在本地条件下也不能洗脱。
在这里, 我们提供了一个详细的协议, 通过第一步纯化的活性 rpda 复合物从a. nidulans (igg 分离和 tev 裂解) 的第一个纯化步骤, 用于随后的抑制剂筛选应用组蛋白去乙酰化酶检测。正如证明的那样, 亲和力富集仅限于一个纯化步骤, 这也是因为与单独的 IgG 纯化相比, 两步 tap 纯化后的酶活性显著降低。
然而, 所介绍的协议也应适用于其他标记酶的浓缩参与染色质调节, 如乙酰转移酶, 甲基转移酶, 和去己基酶。通过附加 TAP 协议的第二个纯化步骤, 与标记诱饵共纯化的蛋白质可以被认为是 (新的) 酶复合物的复合物。
该协议描述了单步浓缩的 tap 标记类 1 HDAC 从丝状真菌a. 尼杜兰体外脱乙酰化酶活性的评估。TAP 标签最初是在面包师酵母中引入的, 用于鉴定标记蛋白6的蛋白质-蛋白质相互作用伙伴。随后, 该标签被编码优化, 以便在a. nidulans5中使用.在这里, 我们提供了一个直接的分步协议, 用于应用 tap 策略的第一个亲和力纯化步骤, 用于第1类 HDAC RpdA 的单步浓缩。第二亲和力纯化步骤清楚地增加了纯化的水平, 这对于识别诱饵相互作用的蛋白质尤为重要。然而, 仅仅第一步建议后续的活性测试, 因为第一步后没有明显的污染是通过使用野生类型菌株的控制实验得到证实的。此外, 与完整的 tap 相比, 单步浓缩后的洗脱活性要高得多。除 RpdA2外, 该协议还成功地用于净化第二类 1 Hdac hosa 21 的 a. nidulans 配合物。
由于我们的观察, 真菌类 1 Hdac 建立稳定的复合物4, 我们已经成功地修改了协议由 bayram等 2012 12代表了这种方法的基础。然而, 必须提到一些关键步骤。制备高浓度蛋白质提取物以确保近生理条件对于复杂的稳定性至关重要。因此, 重要的是要注意给定的建议有关生物物质提取缓冲比。在这方面, 使用井底细菌丝体粉体以确保适当的提取也是至关重要的。在这里, 使用磨床显然是有利的。正如协议部分所提到的, 为了加快净化速度, 在室温下尝试1-2小时的 tev 裂解步骤是值得的。这在 RpdA 测试中没有观察到对稳定的任何有害影响 (未发表的观测结果, Bauer i, 2018)。此外, 用 TX-100 替换 NP40 (在原始协议中使用) 可能不适合其他蛋白质复合物。当使用这种方法纯化其他 tap 标记的蛋白质时, 还应该参考 Bayram 协议, 其中包含一些有价值的提示, 可能有助于充分纯化其他蛋白质复合物12。
除了这里描述的 tap 方法, 其他亲和力标记和技术是常用的单步富集蛋白的丝状真菌, 包括他和 gfp 标签。然而, 由于第1类 Hdac 通常作为高分子量复合物发挥作用, 本机洗脱条件是催化活性 Hdac 富集的先决条件。重要的是, 许多其他亲和力纯化是在不利的条件下进行的。例如, 由于酸性洗脱条件干扰了 hdac 配合物与树脂结合的蛋白质-蛋白质相互作用, 因此通过基于抗原-抗体相互作用的 GFP-疏水阀浓缩 hdac 是不合适的。此外, 试图通过金属螯合亲和层析22纯化他标记的 RpdA, 在净化过程中导致催化活性的显著损失, 尽管使用咪唑而不是低 ph 值条件进行洗脱 (未公布的数据, 鲍尔, I, 2010)。
所述酶分析协议的一个局限性是放射性基板的使用。然而, 在荧光的基础上进行的检测也开发了23,24 , 并可在商业上获得。这些检测是在良好的板材中进行的, 因此也适用于 HDAC 抑制剂的高通量筛选。在这种情况下, 需要采用所提出的程序的高档。
该协议的潜在应用包括浓缩第1类 Hdac 的特定子配合物, 以评估其特定的生理作用和/或它们对 HDAC 抑制剂的敏感性差异。在为其他酶建立所述方法时, 强烈建议对无标记菌株进行负控制实验。这确保了被测酶活性的特异性, 并将揭示不具体结合的酶的污染。
此处描述的纯化和活性测定可在两天内进行, 富集酶在-80°c 时储存在脂肪中至少几个月内稳定。总之, 该协议为实现第1类 HDAC 配合物的活性测量和抑制剂疗效测定提供了一种相对简单且具有成本效益的方法。
The authors have nothing to disclose.
我们要感谢分子生物学系 (因斯布鲁克医科大学生物分校) 的 Petra Merschak 对这份手稿的帮助和支持。此外, 我们还要感谢评审人员的宝贵意见。
这项工作由奥地利科学基金 (P24803 至 SG 和 P21087 至 GB) 和校内资金 (MUI Start, ST2014031交给 IB) 提供资金。
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 |