Ретроградная транспорт белков от поверхности клетки Golgi имеет важное значение для поддержания гомеостаза мембраны. Здесь мы описываем метод биохимически анализа клеток поверхности Гольджи транспорта рекомбинантных белков с помощью функционализированных nanobodies в клетки HeLa.
Транспорт белков и мембран от поверхности клетки Golgi и за ее пределами имеет важное значение для гомеостаза, органелл идентичности и физиологии. Для изучения движение ретроградное белка, мы недавно разработали универсальный инструментарий на основе наночастицы для анализа транспорта от поверхности клеток Гольджи комплекс, либо по фиксированной и живой клетки изображений, электронной микроскопии, или биохимически. Мы инженерии функционализированных анти Зеленый флуоресцентный белок (ГПУП) nanobodies — маленький, мономерных, высокоспецифичных белка связующих — которые могут применяться для клеточных линий, выражая мембранных белков интерес с внеклеточного GFP остаток. Дериватные nanobodies привязан к журналистам GFP конкретно учитываются и транспортируется контрейлерных перевозок по маршрутам сортировки журналистов. Nanobodies были функционализированных с флуорофоров следуют микроскопии флуоресцирования Ретроградная транспорта и жить изображений, с аскорбатпероксидазы 2 (APEX2) расследовать ультраструктурных локализации репортер наночастицы комплексов электрона микроскопия и с сульфатация (TS) мотивы тирозин оценить кинетику транс Гольджи сети (TGN) прибытия. В этом методологические статьи мы приводим общие процедуры бактериально Экспресс и очистить функционализированных nanobodies. Мы иллюстрируем мощный использование нашего инструмента, с помощью nanobodies mCherry-TS-изменены и анализировать endocytic поглощения и TGN прибытия грузов белков.
Ретроградное движение белков и липидов из клеточной поверхности различных внутриклеточных отделений имеет решающее значение для поддержания гомеостаза мембраны в противовес секрецию и перерабатывать компоненты антероградная транспортных механизмов1 , 2. После интернализации через Клатрин зависимые или – независимые эндоцитоза, белков и липидов грузов сначала заполнить рано endosomes от где они дальнейшее перенаправление либо вдоль Эндо лизосомальных системы, переработанных в плазматической мембране, или для транс Гольджи сети (TGN). Рециркуляции из endosomes и/или поверхности клетки к TGN является частью функциональной цикла количество рецепторов антероградная трансмембранного груза, например катион зависимых и катион независимые рецепторы маннозы-6-фосфат (CDMPR и CIMPR) доставки недавно синтезированных лизосомальных гидролаз в конце endosomes и лизосом3,4,5, sortilin и SorLA6,7и Wntless (WLS) транспортировки Wnt лигандов на поверхности клеток от TGN 8 , 9 , 10 , 11. другие белки, полученные обратно к TGN являются TGN46 и ее смежных изоформ12,13,14, сковывания (растворимые N– ethylmaleimide-чувствительных фьюжн фактор вложение рецепторы) 15 , 16 , 17, амилоида прекурсоров протеина (APP)18,19, прогрессивный Анкилоз (АНК) белка20, металла перевозчиков например ATP7A/B или DMT121,22и трансмембранного переработки ферментов, включая Карбоксипептидаза D, Фурин или BACE123,24,25. Помимо этих эндогенных белков завод и бактериальные токсины (например, Сига и холера токсин, рицин и Абрин) угона Ретроградная транспортных механизмов для достижения ER для retrotranslocation в цитозоль26,27, 28,29.
Для того, чтобы непосредственно анализировать ретроградного движения, мы разработали ранее на основе наночастицы Инструментарий ярлык и следовать груз белки от поверхности клетки внутриклеточных отсеков30. Nanobodies представляют собой новое семейство белков вяжущих материалов, полученных от м.в тяжелые цепи только-антител (hcAbs) естественно возникающие в верблюдовых и хрящевых рыб31,32. Они представляют собой переменной домена тяжелых цепей (VHH) hcAbs и имеют много преимуществ перед обычными антител (например, IgGs): они мономерных, малые (~ 15 кДа), высоки soluble, лишенный дисульфидными облигаций, может быть бактериально выражена и для Высокоспецифичные связывающие33,34,35,36. Чтобы сделать наш инструмент наночастицы, универсальным и широко применимые, мы заняты функционализированных анти GFP nanobodies поверхность лейбл и трек белки, отмеченных GFP в их lumenal/внеклеточного домена. Функционализация nanobodies с mCherry, аскорбатпероксидазы 2 (APEX2)37, или сульфатация (TS) последовательности тирозин, ретроградная транспорта bonafide трансмембранного грузов белков может быть проанализирован либо фиксированной и жить клеток изображений, Электронная микроскопия, или биохимически. Поскольку сульфатация тирозина, опосредовано tyrosylprotein sulfotransferases (TPST1 и TPST2) является Посттрансляционная модификация ограничивается транс Гольджи/TGN, мы можем непосредственно изучать транспорта и кинетика протеинов интереса от поверхности клетки к этому внутриклеточных Гольджи отсека38,,3940.
В этой статье методы мы описываем простота производства функционализированных nanobodies (VHH-2xTS, – APEX2, – mCherry и производные) подходит для ряда приложений для анализа Ретроградная транспорт в mammalian клетках30. Мы главным образом сосредоточиться на использовании TS сайт изменен наночастицы для анализа внутриклеточных трафика от поверхности клетки в отделение сульфатация.
Nanobodies представляют собой возникающих класса белка связыватель подмости с много преимуществ перед обычными антитела: они небольшие, стабильной, мономерных, может быть выбран для высокое сродство и отсутствие дисульфида облигации33,35, 44…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана Грант 31003A-162643, Швейцарский Национальный научный фонд. Мы благодарим, Николь Beuret и Biozentrum Imaging основного фонда (IMCF) для поддержки.
Anti-GFP antibody | Sigma-Aldrich | 118144600001 | Product is distributed by Sigma-Aldrich, but manufactured by Roche |
Anti-His6 antibody | Bethyl Laboratories | A190-114A | |
Anti-actin antibody | EMD Millipore | MAB1501 | |
Goat anti-rabbit HRP | Sigma-Aldrich | A-0545 | |
Goat anti-mouse HRP | Sigma-Aldrich | A-0168 | |
4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Sigma-Aldrich | D9542 | dissolved in 1 x PBS/1%BSA |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Applichem | A3672 | |
D-biotin | Sigma-Aldrich | B4501 | dissolved in sterile 500 mM NaH2PO4 or DMSO |
5-aminolevuilnic acid (dALA) hydrochloride | Sigma-Aldrich | A3785 | dissolved in sterile water |
DNase I | Applichem | A3778 | dissolved in sterile water |
Lysozyme | Sigma-Aldrich | 18037059001 | Product is distributed by Sigma-Aldrich, but manufactured by Roche |
Brefeldin A (BFA) | Sigma-Aldrich | B5936 | |
Puromycin | Invivogen | ant-pr-1 | |
Penicillin/Streptomycin | Bioconcept | 4-01F00-H | |
L-glutamine | Applichem | A3704 | |
Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM) | Sigma-Aldrich | D5796 | |
Fetal calf serum (FCS) | Biowest | S181B-500 | |
Sulfur-35 as sodium sulfate | Hartmann Analytics | ARS0105 | Product contains 5 mCi |
Earle's balanced salts | Sigma-Aldrich | E6267 | |
MEM amino acids (50 x) solution | Sigma-Aldrich | M5550 | |
MEM vitamin solution (100 x) | Sigma-Aldrich | M6895 | |
cOmplete, Mini Protease inhibitor cocktail | Sigma-Aldrich | 11836153001 | Product is distributed by Sigma-Aldrich, but manufactured by Roche |
Isopropyl-β-D-thiogalactopyranosid (IPTG) | Applichem | A1008 | dissolved in sterile water, stock is 1 M |
Carbenicillin disodium salt | Applichem | A1491 | dissolved in sterile water, stock is 100 mg/mL |
Kanamycin sulfate | Applichem | A1493 | dissolved in sterile water, stock is 100 mg/mL |
Coomassie-R (Brilliant Blue) | Sigma-Aldrich | B-0149 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Applichem | A3813 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A2153 | |
Fluoromount-G | Southern Biotech | 0100-01 | |
Ni Sepharose High Performance | GE Healthcare | 17-5268-01 | |
His GraviTrap columns | GE Healthcare | GE11-0033-99 | |
His buffer kit | GE Healthcare | GE11-0034-00 | |
Disposable PD10 desalting columns | GE Healthcare | GE17-0851-01 | |
Mini-Protean TGX gels, 4-20%, 15-well | Bio-Rad | 456-1096 | |
Dulbecco’s phosphate buffered saline (DPBS) w/o Ca2+/Mg2+ | Sigma-Aldrich | D8537 | |
35-mm dishes | Falcon | 353001 | |
6-well plates | TPP | 92406 | |
Glass coverslips (No. 1.5H) | VWR | 631-0153 | |
Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) | Applichem | A0999.0025 | dissolved in 40% DMSO 60% isopropanol, stock in 500 mM |
Tryptone | Applichem | A1553 | |
Yeast extract | Applichem | A1552 | |
Magnesium chloride hexahydrate | Merck Millipore | 105833 | dissolved in sterile water, stock is 1 M |
Calcium chloride dihydrate | Merck Millipore | 102382 | dissolved in sterile water, stock is 1 M |
Sodium chloride | Merck Millipore | 106404 | dissolved in sterile water, stock is 5 M |