Bu da çalışmanın Rab10 fosforilasyon endojen düzeyleri lösin yönünden zengin tekrar kinaz 2 algılama basit bir yöntem açıklanır.
Lösin yönünden zengin tekrar kinaz 2 (LRRK2) mutasyonların ailesel Parkinson hastalığı ile (FPD) bağlanacak şekilde gösterilmiştir. LRRK2 kinaz aktivitesinin anormal harekete geçirmek PD patogenezinde karıştığı olmuştur, bu LRRK2 kinaz aktivitesinin fizyolojik düzeylerini değerlendirmek için bir yöntem kurmak için gereklidir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda LRRK2 fizyolojik koşullar altında Rab10, Rab GTPazlar ailesinin üyeleri phosphorylates ortaya koydu. Her ne kadar tarafından LRRK2 kültürlü hücrelerde endojen Rab10 fosforilasyon tarafından kütle spektrometresi tespit edilemedi, immunoblotting için şu anda mevcut fosforilasyon özgü antikorların zavallı duyarlılık nedeniyle tarafından tespit etmek zor oldu Rab10. İşte, biz basit bir tarif Rab10 fosforilasyon tarafından LRRK2 endojen düzeylerini tespit yöntemi bir fosfat bağlayıcı etiketi (P-etiket), ile birlikte Sodyum Lauryl Sülfat polyacrylamide Jel Elektroforez (SDS-sayfa) kullanan immunoblotting dayalı olan N-(5-(2-aminoethylcarbamoyl)pyridin-2-ylmetyl) –N,N’,N’– tris (pyridin-2-yl-metil) – 1,3 – diaminopropan-2-ol. Mevcut Protokolü sadece P etiketi kullanan metodoloji örneği sağlar ama aynı zamanda hücre ve dokulara LRRK2 aşağı akım sinyal mutasyonlar yanı sıra inhibitörü tedavisi/yönetim veya herhangi bir diğer etken nasıl değiştirmek değerlendirmek sağlar .
PD en sık görülen nörodejeneratif hastalıklar, ağırlıklı olarak orta dopaminerjik nöronlarda disfonksiyon yaşlı insanlar1motor sistemleri sonuçlanan etkileyen biridir. Hastaların çoğunda PD sporadik bir şekilde geliştirmek iken hastalığı devralan aileler. Bazı genlerdeki mutasyonlar FPD2ile bağlantılı olarak tespit edilmiştir. FPD için sorumlu gen biridir LRRK2, sekiz missense PARK8 denilen bir baskın devralınan FPD bağlı mutasyonlar (N1437H, R1441C/G/H/S, Y1699C, G2019S ve I2020T) şimdiye bildirilen3,4,5olmuştur. Çeşitli genom çapında dernek çalışmaları (GWAS) sporadik PD hastaların da LRRK2 odağı genomik varyasyonları bir risk faktörü PD, anormallik LRRK2 işlevindeki ateş sporadik hem de yaygın bir nedeni olduğunu düşündüren için belirledik ve PARK8 FPD6,7,8.
LRRK2 lösin yönünden zengin tekrar alanının bir etki alanı, GTP bağlayıcı Ras karmaşık proteinleri (ROC) etki alanı, C-terminal ROC (COR) etki alanı, bir serin/treonin protein kinaz etki ve WD40 tekrar etki alanı9oluşan büyük bir protein (2527 amino asitler) olduğunu. Sekiz FPD mutasyonlar bu işlevsel etki alanlarında bulun; N1437H ve R1441C/G/H/S Y1699C COR etki alanında, G2019S ve I2020T kinaz etki alanındaki ROC etki alanında. Bu yana en sık mutasyon PD hastalar10,11,12‘ bulundu, G2019S mutasyon LRRK2 kinaz aktivitesinin 2-3 kat vitro13tarafından artırır, onaylanmadığına karar LRRK2 substrate(s) fosforilasyon anormal artış nöronlar için toksik. Ancak, fizyolojik ilgili LRRK2 yüzeylerde fosforilasyon hasta türetilmiş örneklerinde değerlendiren yöntemler eksikliği nedeniyle ailesel/sporadik PD hastalarında değişmiş olup olmadığını incelemek mümkün olmuştur.
Protein fosforilasyon genellikle immunoblotting ya da özellikle devletin fosforile proteinlerin veya kitle spektrometrik analizi tarafından tanıma antikorları kullanarak enzim bağlı immunosorbent assay (ELISA) tarafından algılanır. Ancak, eski strateji fosforilasyon özgü antikor oluşturma zorlukları nedeniyle bazen uygulanamaz. Radyoaktif fosfat içeren hücrelerin metabolik etiketleme fosforilasyon özel antikorlar kolayca kullanılabilir olduğunda fosforilasyon fizyolojik düzeyleri incelemek için başka bir seçenektir. Ancak, radyoaktif malzeme büyük miktarda gerektirir ve bu nedenle bazı özel ekipman radioprotection14için içerir. Kitle spektrometrik analizi daha duyarlı bu immunochemical yöntemlerine göre ve protein fosforilasyon analiz popüler oldu. Ancak, örnek hazırlıktır zaman alıcı ve pahalı aletler analiz için gereklidir.
LRRK2 için doğrudan fizyolojik yüzeylerde bir büyük ölçekli phosphoproteomic analiz15sonucuna dayalı olarak bir alt Rab10 ve Rab8 de dahil olmak üzere Rab GTPazlar ailesinin son zamanlarda bildirildi. O zaman Rab10 fosforilasyon FPD mutasyonlar fare embriyonik fibroblastlar ve fareler16knockin akciğerler yükseltilmiştir gösterdi. Bu raporda, biz bir Sodyum Lauryl Sülfat polyacrylamide Jel Elektroforez (SDS-sayfa) istihdam için seçti-P-etiket molekül Rab10 fosforilasyon, endojen düzeylerini saptamak için SDS-sayfa jelleri (P-tan SDS-sayfası) içine co polimerli yöntemi dayalı Çünkü son derece hassas antikor için fosforile Rab10 belirli hala eksik. Şu anda kullanılabilir antikorlar kötü selectivity nedeniyle endojen Rab8 fosforilasyon için toplam Rab8 algılamak başarısız oldu. Bu nedenle, Rab10 fosforilasyon üzerinde odaklanmaya karar verdi. LRRK2 Rab10 Thr73 son derece korunmuş geçiş”II” bölgesinin ortasında bulma phosphorylates. Yüksek koruma Rab proteinler arasında fosforilasyon sitelerin neden farklı Rab proteinler tanıma phosphospecific antikorlar yapmak zor nedenlerinden biri olabilir.
Rab8A LRRK2 tarafından fosforilasyon Rabin8, GTP15ile ilişkili GSYİH değiş tokuş ederek Rab8A etkinleştiren bir guanin nükleotid Satım faktörü (GEF) bağlama engeller. Fosforilasyon, Rab10 ve LRRK2 tarafından Rab8A de GSYİH bağlı Rab proteinler membran15ayıklayarak Rab proteinleri harekete geçirmek için gerekli olan GSYİH-ayrılma inhibitörleri (GDIs), bağlama engeller. Topluca, hassas moleküler mekanizması ve fosforilasyon fizyolojik sonuçları belirsiz kalır, ancak fosforilasyon tarafından LRRK2 Rab proteinlerin onları aktivasyon engellediğini onaylanmadığına karar.
P-etiket SDS-sayfa 2006 yılında Kinoshita vd tarafından icat edilmiştir: Bu yöntemde, Akrilamid kovalent P etiketi ile birleştiğinde, bir molekül fosfat SDS-sayfa copolymerized yüksek benzeşimli yakalama17jelleri. SDS-sayfa jel P etiketi molekülleri seçerek fosforile proteinlerin elektroforetik hareketlilik geri zekalı çünkü P etiketi SDS-sayfa fosforile proteinlerin sigara fosforile olanlardan ayırabilirsiniz (şekil 1). Faiz protein üzerinde birden fazla artıkları fosforile Eğer bir merdiven differentially fosforile biçimlerine karşılık gelen gruplarından gözlenir. Rab10 söz konusu olduğunda, biz Rab10 sadece Thr73 fosforile gösteren tek bir grup değiştirdi, gözlemlemek. İmmunoblotting fosforilasyon özel antikorlar ile büyük avantaj P etiketi SDS-sayfanın fosforile Rab10 fosforilasyon spesifik antikorlar (Yani, tanıma toplam Rab10) ile immunoblotting tarafından tespit edilebilir olduğunu membranlar transfer sonra genellikle ticari/akademik kaynaklardan daha belirli, hassas ve kullanılabilir olduğu. Bir immunoblotting fosforilasyon özel antikorlar ile veya radyoaktif hücrelerle metabolik etiketlerine göre hangi imkansız fosforilasyon, stoichiometry yaklaşık tahmini elde edebilirsiniz P etiketi SDS-sayfa kullanmanın bir diğer avantajı olduğunu fosfatlar.
Ucuz P etiketi Akrilamid ve bazı küçük değişiklikler ile ilgili kullanımı dışında Rab10 fosforilasyon LRRK2 tarafından algılanması için mevcut yöntemi immunoblotting genel bir protokol izler.Bu nedenle, immunoblotting örnek saf proteinler, hücre lysates ve doku homogenates dahil herhangi bir türde her zamanki bir uygulama nerede herhangi bir laboratuarlarında basit ve kolayca çalıştırılabilir olması gerektiği.
Burada, Rab10 fosforilasyon tarafından LRRK2 P-etiket yöntembilimi’ne dayalı endojen düzeylerde tespit facile ve sağlam yöntemi açıklanmaktadır. Fosforile Rab10 karşı şu anda mevcut antikor ile sadece15overexpressed proteinler çalıştığından, P-tan SDS-sayfası kullanan mevcut yöntemi Rab10 fosforilasyon endojen düzeylerini değerlendirmek için tek yolu bu. Ayrıca, mevcut yöntemi Rab10 fosforilasyon hücrelerdeki stoichiometry tahmin sağlar. P-etiket metodoloji fosfo-protein…
The authors have nothing to disclose.
Dr. Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo, Japonya) lütfen 3xFLAG-LRRK2 WT ve mutantlar kodlama plazmid verdiğiniz için teşekkür ederiz. Biz de Dr Dario Alessi (Dundee Üniversitesi, İngiltere) nazikçe mlı-2 ve HA-Rab10 kodlama plazmid verdiğiniz için teşekkür ederiz. Bu eser bilim promosyon (JSP’ler) KAKENHI Grant numarası JP17K08265 (G.I.) için Japonya Derneği tarafından desteklenmiştir.
Reagents | |||
Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS) | homemade | 150 mM NaCl, 8 mM Na2HPO4-12H2O, 2.7 mM KCl, 1.5 mM KH2PO4 in MilliQ water and sterilized by autoclaving | |
Sodium chloride | Nacalai Tesque | 31320-34 | |
Sodium Disodium Hydrogenphosphate 12-Water | Wako | 196-02835 | |
Potassium chloride | Wako | 163-03545 | |
Potassium Dihydrogen Phosphate | Wako | 169-04245 | |
2.5% Trypsin (10X) | Sigma-Aldrich | T4549 | Dilute 10-fold with sterile DPBS for preparing working solution |
Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) |
Wako | 044-29765 | |
Fetal bovine serum | BioWest | S1560 | Heat-inactivated at 56 °C for 30 min |
Penicillin-Streptomycin (100X) | Wako | 168-23191 | |
HEPES | Wako | 342-01375 | |
Sodium hydroxide | Wako | 198-13765 | |
Polyethylenimine HCl MAX, Linear, Mw 40,000 (PEI MAX 40000) | PolySciences, Inc. | 24765-1 | Stock solution was prepared in 20 mM HEPES-NaOH pH 7.0 at 1 mg/mL and the pH was then adjusted to 7.0 with NaOH |
Dimethyl sulfoxide | Wako | 045-28335 | |
Tris | STAR | RSP-THA500G | |
Hydrochloric acid | Wako | 080-01066 | |
Polyoxyethylene(10) Octylphenyl Ether | Wako | 160-24751 | Equivalent to Triton X-100 |
Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N’,N’-tetraacetic acid (EGTA) | Wako | 346-01312 | |
Sodium orthovanadate(V) | Wako | 198-09752 | |
Sodium fluoride | Kanto Chemical | 37174-20 | |
β-Glycerophosphoric Acid Disodium Salt Pentahydrate | Nacalai Tesque | 17103-82 | |
Sodium pyrophosphate decahydrate | Kokusan Chemical | 2113899 | |
Microcystin-LR | Wako | 136-12241 | |
Sucrose | Wako | 196-00015 | |
Complete EDTA-free protease inhibitor cocktail | Roche | 11873580001 | Dissolve one tablet in 1 mL water, which can be stored at -20 °C for a month. Use it at 1:50 dilution for cell lysis |
Pierce Coomassie (Bradford) Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | 23200 | |
Sodium dodecyl sulfate | Nacalai Tesque | 31607-65 | |
Glycerol | Wako | 075-00616 | |
Bromophenol blue | Wako | 021-02911 | |
β-mercaptoethanol | Kanto Chemical | 25099-00 | |
Ethanol | Wako | 056-06967 | |
Methanol | Wako | 136-01837 | |
Phosphate-binding tag acrylamide | Wako | AAL-107 | P-tag acrylamide |
40% (w/v) acrylamide solution | Nacalai Tesque | 06119-45 | Acrylamide:Bis = 29:1 |
Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Nacalai Tesque | 33401-72 | |
Ammonium persulfate (APS) | Wako | 016-08021 | 10% (w/v) solution was prepared by dissolving the powder of ammonium persulfate in MilliQ water |
2-propanol | Wako | 166-04831 | |
Manganese chloride tetrahydrate | Sigma-Aldrich | M3634 | |
Precision Plus Protein Prestained Standard | Bio-Rad | 1610374, 1610373, 1610377 | Molecular weight marker used in the protocol |
WIDE-VIEW Prestained Protein Size Marker III | Wako | 230-02461 | |
Glycine | Nacalai Tesque | 17109-64 | |
Amersham Protran NC 0.45 | GE Healthcare | 10600007 | Nitrocellulose membrane |
Durapore Membrane Filter | EMD Millipore | GVHP00010 | PVDF membrane |
Filter Papers No.1 | Advantec | 00013600 | |
Ponceau S | Nacalai Tesque | 28322-72 | |
Acetic acid | Wako | 017-00251 | |
Tween-20 | Sigma-Aldrich | P1379 | polyoxyethylenesorbitan monolaurate |
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Wako | 345-01865 | |
Skim milk powder | Difco Laboratories | 232100 | |
Immunostar | Wako | 291-55203 | ECL solution (Normal sensitivity) |
Immunostar LD | Wako | 290-69904 | ECL solution (High sensitivity) |
CBB staining solution | homemade | 1 g CBB R-250, 50% (v/v) methanol, 10% (v/v) acetic acid in 1 L of MilliQ water | |
CBB R-250 | Wako | 031-17922 | |
CBB destaining solution | homemade | 12% (v/v) methanol, 7% (v/v) acetic acid in 1 L MilliQ water | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antibodies | |||
anti-HA antibody | Sigma-Aldrich | 11583816001 | Used at 0.2 μg/mL for immunoblotting. |
anti-Rab10 antibody | Cell Signaling Technology | #8127 | Used at 1:1000 for immunoblotting. Specificity was confirmed by CRISPR KO in Ito et al., Biochem J, 2016. |
anti-pSer935 antibody | Abcam | ab133450 | Used at 1 μg/mL for immunoblotting. |
anti-LRRK2 antibody | Abcam | ab133518 | Used at 1 μg/mL for immunoblotting. |
anti-α-tubulin antibody | Sigma-Aldrich | T9026 | Used at 1 μg/mL for immunoblotting. |
anti-GAPDH antibody | Santa-Cruz | sc-32233 | Used at 0.02 μg/mL for immunoblotting. |
Peroxidase AffiniPure Sheep Anti-Mouse IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 515-035-003 | Used at 0.16 μg/mL for immunoblotting. |
Peroxidase AffiniPure Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 111-035-003 | Used at 0.16 μg/mL for immunoblotting. |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Inhibitors | |||
GSK2578215A | MedChem Express | HY-13237 | Stock solution was prepared in DMSO at 10 mM and stored at -80 °C |
MLi-2 | Provided by Dr Dario Alessi (University of Dundee) | Stock solution was prepared in DMSO at 10 mM and stored at -80 °C | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Plasmids | |||
Rab10/pcDNA5 FRT TO HA | Provided by Dr Dario Alessi (University of Dundee) |
This plasmid expresses amino-terminally HA-tagged human Rab10. | |
LRRK2 WT/p3xFLAG-CMV-10 | Provided by Dr Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo) | Ito et al., Biochemistry, 46: 1380–1388 (2007). This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged wild-type human LRRK2. | |
LRRK2 K1906M/p3xFLAG-CMV-10 | Provided by Dr Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo) | Ito et al., Biochemistry, 46: 1380–1388 (2007). This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged K1906M kinase-inactive mutant of human LRRK2. | |
LRRK2 N1437H/p3xFLAG-CMV-10 | This paper. This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged N1437H FPD mutant of human LRRK2. | ||
LRRK2 R1441C/p3xFLAG-CMV-10 | Provided by Dr Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo) | Kamikawaji et al., Biochemistry, 48: 10963–10975 (2013). This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged R1441C FPD mutant of human LRRK2. | |
LRRK2 R1441G/p3xFLAG-CMV-10 | Provided by Dr Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo) | Kamikawaji et al., Biochemistry, 48: 10963–10975 (2013). This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged R1441G FPD mutant of human LRRK2. | |
LRRK2 R1441H/p3xFLAG-CMV-10 | Provided by Dr Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo) | Kamikawaji et al., Biochemistry, 48: 10963–10975 (2013). This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged R1441H FPD mutant of human LRRK2. | |
LRRK2 R1441S/p3xFLAG-CMV-10 | This paper. This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged R1441S FPD mutant of human LRRK2. | ||
LRRK2 Y1699C/p3xFLAG-CMV-10 | Provided by Dr Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo) | Kamikawaji et al., Biochemistry, 48: 10963–10975 (2013). This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged Y1699C FPD mutant of human LRRK2. | |
LRRK2 G2019S/p3xFLAG-CMV-10 | Provided by Dr Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo) | Kamikawaji et al., Biochemistry, 48: 10963–10975 (2013). This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged G2019S FPD mutant of human LRRK2. | |
LRRK2 I2020T/p3xFLAG-CMV-10 | Provided by Dr Takeshi Iwatsubo (University of Tokyo) | Kamikawaji et al., Biochemistry, 48: 10963–10975 (2013). This plasmid expresses amino-terminally 3xFLAG-tagged I2020T FPD mutant of human LRRK2. | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipments | |||
CO2 incubator | Thermo Fisher Scientific | Forma Series II 3110 Water-Jacketed | |
Auto Pipette | Drummond | Pipet-Aid PA-400 | |
Micropipette P10 | Nichiryo | 00-NPX2-10 | 0.5–10 μL |
Micropipette P200 | Nichiryo | 00-NPX2-200 | 20–200 μL |
Micropipette P1000 | Nichiryo | 00-NPX2-1000 | 100–1000 μL |
Tips for micropipette P10 | STAR | RST-481LCRST | Sterile |
Tips for micropipette P200 | FUKAEKASEI | 1201-705YS | Sterile |
Tips for micropipette P1000 | STAR | RST-4810BRST | Sterile |
5 mL disporsable pipette | Greiner | 606180 | Sterile |
10 mL disporsable pipette | Greiner | 607180 | Sterile |
25 mL disporsable pipette | Falcon | 357535 | Sterile |
Hematocytometer | Sunlead Glass | A126 | Improved Neubeuer |
Microscope | Olympus | CKX53 | |
10 cm dishes | Falcon | 353003 | For tissue culture |
6-well plates | AGC Techno Glass | 3810-006 | For tissue culture |
Vortex mixer | Scientific Industries | Vortex-Genie 2 | |
Cell scrapers | Sumitomo Bakelite | MS-93100 | |
1.5 mL tubes | STAR | RSV-MTT1.5 | |
15 mL tubes | AGC Techno Glass | 2323-015 | |
50 mL tubes | AGC Techno Glass | 2343-050 | |
Centrifuges | TOMY | MX-307 | |
96-well plates | Greiner | 655061 | Not for tissue culture |
Plate reader | Molecular Devices | SpectraMax M2e | |
SDS–PAGE tanks | Nihon Eido | NA-1010 | |
Transfer tanks | Nihon Eido | NA-1510B | |
Gel plates (notched) | Nihon Eido | NA-1000-1 | |
Gel plates (plain) | Nihon Eido | NA-1000-2 | |
Silicon spacers | Nihon Eido | NA-1000-16 | |
17-well combs | Nihon Eido | Custom made | |
Binder clips | Nihon Eido | NA-1000-15 | |
5 mL syringe | Terumo | SS-05SZ | |
21G | Terumo | NN-2138R | |
Power Station 1000 VC | ATTO | AE-8450 | Power supply for SDS–PAGE and transfer |
Large weighing boats | Ina Optika | AS-DL | |
Plastic containers | AS ONE | PS CASE No.4 | 10 x 80 x 50 mm |
Rocking shaker | Titech | NR-10 | |
Styrene foam box | generic | The internal dimensions should fit one transfer tank (200 x 250 x 250 mm). | |
ImageQuant LAS-4000 | GE Healthcare | An imager equipped with a cooled CCD camera for detection of ECL |