È necessario avere un abbonamento a JoVE per visualizzare questo.  Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Co-Immunoprecipitation and Pull-Down Assays
  • 00:00Panoramica
  • 00:45Principles of Co-Immunoprecipitation and Pull-Down Assays
  • 03:01Protocol for Co-Immunoprecipitation
  • 04:11Protocol for Pull-Down Assays
  • 05:36Applications
  • 07:47Summary

שיתוף פעולה עם אימונופרפיטציה וביטולי נסיגה

English

Condividere

Panoramica

אימונופרציפיטציה משותפת (CoIP) ובוחות ישבן מושכות למטה הן שיטות קשורות קשר הדוק לזיהוי אינטראקציות יציבות בין חלבון חלבון. שיטות אלה קשורות אימונופרפיציטציה, שיטה להפרדת חלבון יעד הקשור לנוגדן מחלבונים לא מאוגדים. ב- CoIP, חלבון הקשור לנוגדנים קשור בעצמו לחלבון אחר שאינו נקשר לנוגדן, ואחריו תהליך הפרדה המשמר את קומפלקס חלבון החלבון. ההבדל בבחינת מטה הוא שחלבוני פיתיון מתויגים זיקה מחליפים נוגדנים, וכרומטוגרפיה של זיקה משמשת לבידוד תסביבי חלבון חלבון.

וידאו זה מסביר CoIP, משיכה למטה assays, ואת היישום שלהם במעבדה. פרוטוקול שלב אחר שלב עבור כל טכניקה מכוסה, כולל ריאגנטים, מכשירים ומכשירים המשמשים לטיהור וניתוח חלבונים קשורים. בנוסף, סעיף היישומים של וידאו זה מתאר הליך כדי לחקור כיצד חלבונים myxovirus לעכב נוקלאופרוטאין שפעת, חקירה לתוך התפקיד של יוני סידן ב calmodulin באמצעות בדיקה למטה, ובדיקה מושכת למטה שונה לאפיון אינטראקציות חלבון חולף.

אינטראקציות חלבון-חלבון לשחק תפקיד משמעותי במגוון רחב של פונקציות ביולוגיות. רוב האינטראקציות בין חלבון לחלבון והשפעותיהם הביולוגיות טרם זוהו. שיתוף אימונופרציפיטציה, או CoIP, וביטולים מושכים למטה הן שתי שיטות הקשורות קשר הדוק לזיהוי אינטראקציות חלבון-חלבון יציבות. וידאו זה יכסה את העקרונות של שני מבאי, נהלי המעבדה הכלליים שלהם, ויישומים של טכניקות אלה.

CoIP ובדיקות מושכות למטה הן גרסאות של אימונופרציפיטציה, שיטה לבידוד סלקטיבי של מיני חלבון מתמיסה מורכבת. בניסוי אימונופרציפיטציה, נוגדן ספציפי לחלבון מטרה רשאי ליצור קומפלקס חיסוני עם מטרה זו במדגם. לאחר מכן, המתחם נלכד על תמיכה מוצקה, בדרך כלל חלבון A קשור חרוז ספרוז. כל החלבונים שלא נלכדו מוסרים על ידי שלבי צנטריפוגה. לאחר מכן החלבון משתחרר מהנוגדנים והתמיכה המוצקה על ידי רתיחה בהפחתת מאגר טעינת הדגימה של SDS-PAGE.

אימונופרציפיטציה משותפת מתבצעת באותו אופן, אלא שתומכי חלבון שלמים נלכדים על התמיכה המוצקה. הנוגדן נקשר לחלבון היעד, אשר, בתורו, קשור לחלבון אחר שאינו ממוקד על ידי הנוגדן. כמו אימונופרציפיטציה, קומפלקס החלבון משתחרר מהנוגדנים ותמיכה מוצקה על ידי רתיחה בהפחתת מאגר טעינת דגימת SDS-PAGE.

בדיקות משוך כלפי מטה דומות ל-co-immunoprecipitation, שונות רק בשימוש בחלבון “פיתיון”, בניגוד לנוגדן. באמצעות טכניקות ביולוגיה מולקולרית, חלבון פיתיון זה מהונדס עם תג זיקה, כגון סדרה של שאריות היסטידין. תגי זיקה אלה מתוארים ב”הפרדות ביומולקוליות מבוססות כרומטוגרפיה”. לאחר מכן החלבון נלכד על ליגנד זיקה משותק ספציפי לתג. לאחר מכן דגירה החלבון שנתפס עם מדגם המכיל חלבונים היוצרים קומפלקסים עם “הפיתיון”. קומפלקס החלבון משתחרר מתמיכת הזיקה על ידי כביסה עם פתרון המכיל ניתוח תחרותי ספציפי לתג על חלבון “הפיתיון”. גישרושים שימושיים לאישור אינטראקציות חלבון שנחזו על ידי אימונופרציפיטציה משותפת, ולגילוי אינטראקציות חלבון לא ידועות.

עכשיו, לאחר שנדונו העקרונות של אימונופרפיטציה משותפת ובדיחות נסיגה, בואו נסתכל על נהלי המעבדה שלהם.

ראשית, בואו נדבר על אימונופרציפיטציה משותפת. לסדרה של צינורות מיקרו-פוגה מתווספים: חוצץ PBS, ופתרון של 50% חלבון A-ספרוז, קומפלקס חלבון שרף שנקשר לנוגדן. צינורות המיקרו-פוגה מסובבים כדי להבטיח הפצה נכונה, ואז השרף נשטף עם חוצץ PBS נוסף. ליסאט התא, המכיל את החלבון הרצוי, ו 2 מיקרוגרם של נוגדן מתווספים צינורות microfuge, ואת התערובת מסובבת במשך 1 שעות ב 4 °C (70 °F). החרוזים מגולפים על ידי צנטריפוגה, הסופר-נט מושלך, והחרוזים נשטפו מחדש שלוש פעמים עם חוצץ כדי להסיר חלבון שאינו קשור. החרוזים המכילים את קומפלקס הנוגדנים-חלבון נמצאים בהפחתת מאגר טעינת הדגימה SDS-PAGE, להסרת המתחם מהנוגדן ולניתוח על ידי SDS-PAGE וחיסון.

עכשיו נדון בהליך לבדיקות משוך למטה: חלבון “הפיתיון” בא לידי ביטוי בפלסטיד עם תג הזיקה המתאים. לאחר הגעה לצמיחה בשלב יומן הרישום, התאים הם lysed, ולאחר מכן צנטריפוגה. חרוזי סטרפטווידין-ספרוז מושעים, הלוכדים חלבון “פיתיון” מתויג ביוטין, מועברים לצינור מיקרו-פאג’. לאחר מכן החרוזים הם צנטריפוגות ואת supernatant הוסר בזהירות על ידי שאיפה. לאחר מכן, החרוזים נשטפים עם חוצץ, צנטריפוגה, ואת supernatant הוסר.

תאים המכילים את חלבון “הטרף” putative, אשר יש זיקה לחלבון “פיתיון”, נקצרים על ידי צנטריפוגה. לאחר מכן, הסופר-נט מתווסף לצינור המיקרו-פוגה המכיל את השרף, ודורג ב-4 מעלות צלזיוס למשך 3 שעות על שייקר. לאחר מכן, השרף הוא צנטריפוגה, הסופר-טבעי הוסר, והשרף נשטף כדי להסיר חלבון שאינו קשור. חוצץ Elution מתווסף שרף, ואת התערובת הוא דגירה בטמפרטורת החדר במשך 30 דקות על שייקר. לאחר מכן, השרף הוא צנטריפוגה, ואת supernatant המכיל את המתחם הרצוי מנותח על ידי אימונובלוטלינג.

עכשיו שבדקנו את הנהלים, בואו נסתכל על כמה מהיישומים השימושיים של אימונופרנציה משותפת ובדיקות נסיגה.

שיתוף immunoprecipitation יכול להיות שימושי בהבנה טובה יותר של מנגנון הפעולה של אנזימים. Myxovirus-, או Mx-, חלבוני התנגדות לעכב מגוון רחב של וירוסים, כולל שפעת A, אשר המנגנון הוא מובן היטב. Co-immunoprecipitation שימש כדי ללמוד את האינטראקציה בין חלבון Mx1 העכבר ונוקלאופרוטאין שפעת.

בדיקות משוך למטה הוכיחו שימושי בחקר ההשפעות של שליחים שניים, שהם חלבונים המתקשרים אות מהסביבה התאית. הם מרכיב של מסלול איתות שבו חלבונים מרובים אינטראקציה בתגובה רמזים סביבתיים. יוני סידן פועלים כשליחים משניים על ידי קשירה ל- calmodulin, אשר, בתורו, נקשר למגוון רחב של חלבונים, בתיווך סוגים רבים של תגובות ביולוגיות. בלי הסידן, החלבון לא יכול להיקשר לקלמולין. בדיקה משוך למטה נערך כדי לבדוק את היכולת של חלבונים להיקשר calmodulin בנוכחות או היעדר יוני סידן.

שיתוף אימונופרציפיטציה וביטולים נמשכים משמשים בדרך כלל לניתוח אינטראקציות חלבון יציבות או חזקות, אך לא חולפות. התפתחות אחרונה בהתקפות מושכות למטה, HaloTag, פישטה את המחקר של אינטראקציות חלבון חולפות; HaloTag הוא תג היתוך חלבון מקודד גנטית, מותך לחלבון בעל עניין, המסוגל להגיב כימית עם תמיכה מוצקה haloalkane. אם נדרש ניתוח פונקציונלי, קומפלקס החלבון, מינוס התג, בשלמותו יכול להיות מבודד על ידי דגירה עם פרוטאז וירוס חרט חרטה טבק.

הרגע צפית בסרטון של ג’וב על אימונופרפיטציה משותפת ובבדיקים מושכים למטה. סרטון זה תיאר את עקרונות שתי השיטות, את נהלי המעבדה הכלליים וחלק מהיישומים שלהם.

תודה שצפיתם!

Procedura

אימונופרציפיטציה משותפת (CoIP) ובוחות ישבן מושכות למטה הן שיטות קשורות קשר הדוק לזיהוי אינטראקציות יציבות בין חלבון חלבון. שיטות אלה קשורות אימונופרפיציטציה, שיטה להפרדת חלבון יעד הקשור לנוגדן מחלבונים לא מאוגדים. ב- CoIP, חלבון הקשור לנוגדנים קשור בעצמו לחלבון אחר שאינו נקשר לנוגדן, ואחריו תהליך הפרדה ?…

Divulgazioni

No conflicts of interest declared.

Trascrizione

Protein-protein interactions play a significant role in a wide variety of biological functions. The majority of protein-protein interactions and their biological effects have yet to be identified. Co-immunoprecipitation, or CoIP, and pull-down assays are two closely related methods for the identification of stable protein-protein interactions. This video will cover the principles of the two assays, their general laboratory procedures, and applications of these techniques.

CoIP and pull-down assays are variants of immunoprecipitation, a method for selectively isolating a protein species from a complex solution. In an immunoprecipitation experiment, an antibody specific to a target protein is allowed to form an immune complex with that target in the sample. The complex is then captured on a solid support, typically protein A bound to a sepharose bead. Any proteins not captured are removed by centrifugation steps. The protein is then released from the antibody and solid support by boiling in reducing SDS-PAGE sample-loading buffer.

Co-immunoprecipitation is conducted in the same manner, except that intact protein complexes are captured onto the solid support. The antibody binds to the target protein, which, in turn, is bound to another protein that is not targeted by the antibody. As in immunoprecipitation, the protein complex is released from the antibody and solid support by boiling in reducing SDS-PAGE sample loading buffer.

Pull-down assays are similar to co-immunoprecipitation, differing only in the use of a “bait” protein, as opposed to an antibody. Through molecular biology techniques, this bait protein is engineered with an affinity tag, such as a series of histidine residues. These affinity tags are described in “Chromatography-based Biomolecule Separations.” The protein is then captured on an immobilized affinity ligand specific for the tag. The captured protein is then incubated with a sample that contains proteins that form complexes with the “bait”. The protein complex is released from the affinity support by washing with a solution containing a competitive analyte specific for the tag on the “bait” protein. Pull-down assays are useful for confirming protein interactions predicted by co-immunoprecipitation, and for discovering unknown protein interactions.

Now that the principles of co-immunoprecipitation and pull-down assays have been discussed, let’s look at their laboratory procedures.

First let’s discuss co-immunoprecipitation. To a series of microfuge tubes, the following is added: PBS buffer, and a 50% solution of protein A-sepharose, a resin-protein complex that binds to the antibody. The microfuge tubes are rotated to ensure proper distribution, and then the resin is washed with additional PBS buffer. Cell lysate, containing the desired protein, and 2 μg of antibody are added to the microfuge tubes, and the mixture is rotated for 1 h at 4 °C. The beads are pelleted by centrifugation, the supernatant is discarded, and the beads re-washed three times with buffer to remove non-bound protein. The beads containing the antibody-protein complex are in reducing SDS-PAGE sample-loading buffer, for removal of the complex from the antibody and for analysis by SDS-PAGE and immunoblotting.

Now we will discuss the procedure for pull-down assays: The “bait” protein is expressed in a plasmid with the appropriate affinity tag. After reaching log-phase growth, the cells are lysed, and then centrifuged. Suspended streptavidin-sepharose beads, which capture biotin-tagged “bait” protein, are pipetted into a microfuge tube. The beads are then centrifuged and the supernatant carefully removed by aspiration. The beads are then washed with buffer, centrifuged, and the supernatant removed.

Cells containing the putative “prey” protein, which has an affinity for the “bait” protein, are harvested by centrifugation. The supernatant is then added to the microfuge tube containing the resin, and incubated at 4 °C for 3 h on a shaker. The resin is then centrifuged, the supernatant removed, and the resin washed to remove non-bound protein. Elution buffer is added to the resin, and the mixture is incubated at room temperature for 30 min on a shaker. The resin is then centrifuged, and the supernatant containing the desired complex is analyzed by immunoblotting.

Now that we’ve reviewed the procedures, let’s look at some of the useful applications of co-immunoprecipitation and pull-down assays.

Co-immunoprecipitation can be useful in better understanding of enzymes’ mechanism of action. Myxovirus-, or Mx-, resistance proteins inhibit a wide range of viruses, including influenza A, for which the mechanism is poorly understood. Co-immunoprecipitation was used to study the interaction between mouse Mx1 protein and influenza nucleoprotein.

Pull-down assays have proven useful in studying the effects of second messengers, which are proteins that communicate a signal from the cellular environment. They are a component of a signaling pathway where multiple proteins interact in response to environmental cues. Calcium ions act as secondary messengers by binding to calmodulin, which, in turn, binds to a wide variety of proteins, mediating many types of biological responses. Without the calcium, the protein can’t bind to the calmodulin. A pull-down assay was conducted to test the ability of proteins to bind to calmodulin in the presence or absence of calcium ions.

Co-immunoprecipitation and pull-down assays are generally used for analyzing stable or strong protein interactions, but not transient ones. A recent development in pull-down assays, the HaloTag, has simplified the study of transient protein interactions; HaloTag is a genetically-encoded protein fusion tag, fused to the protein of interest, capable of chemically reacting with a haloalkane solid support. If functional analysis is desired, the protein complex, minus the tag, in its entirety could then be isolated by incubating with tobacco etch virus protease.

You’ve just watched JoVE’s video on co-immunoprecipitation and pull-down assays. This video described the principles of the two methods, the general laboratory procedures, and some of their applications.

Thanks for watching!

Tags

Cite This
JoVE Science Education Database. JoVE Science Education. Co-Immunoprecipitation and Pull-Down Assays. JoVE, Cambridge, MA, (2023).

Video correlati