该方法描述了从 卡诺哈布迪蒂斯精英 样本中制备高通量蛋白质提取物和随后的共免疫沉淀的协议。
共免疫沉淀方法常用于研究蛋白质-蛋白质相互作用。确认假定蛋白-蛋白质相互作用或识别新的相互作用,可以提供有关感兴趣的蛋白质功能的宝贵信息。一些传统的提取制备方法往往需要劳动密集型和耗时的技术。在这里,使用珠磨同质化剂和金属珠子的改良提取物制备协议被描述为传统蛋白质制备方法的快速替代品。这种提取物制备方法与下游共免疫沉淀研究相容。例如,该方法用于成功共免疫C.elegans 微RNA阿戈纳特ARG-1和两个已知的ARG-1相互作用器:AIN-1和HRPK-1。该协议包括动物样本采集、提取物制备、提取物澄清和蛋白质免疫沉淀的描述。所述协议可以适应测试任何两种或两种以上内源性、内源性标记或在各种遗传背景中过度表达的 C. elegans 蛋白质之间的相互作用。
识别感兴趣的蛋白质的巨分子相互作用可能是了解更多关于其功能的关键。免疫沉淀和共免疫沉淀实验可用于通过大规模蛋白质组学方法1识别蛋白质的整个相互作用,或具体测试蛋白质与假想相互作用者共生的能力。在C.elegans中,这两种方法都被成功地用于更多地了解各种蛋白质的活性,包括那些与微RNA紧密结合来调节基因表达2、3、4的蛋白质。共免疫沉淀实验具有测试其原生细胞环境中蛋白质-蛋白质相互作用的优势,但提取制备可能具有挑战性且耗时。需要对样品进行有效的裂解,但必须小心尽量减少蛋白质相互作用的破坏。方法,如调5,声波6,巴尔奇同质化7,和氧化硅珠-同质化8,9已经被用来成功地准备C.elegans总蛋白质提取物。这些方法,除了氧化锌珠同质化,在可以同时处理的样品数量方面有限制。提出是一种替代方法,可以很容易地扩大,使高通量,快速蛋白质提取制剂制备从C.elegans样品,然后共同免疫沉淀。具体来说,该方法一次最多可准备24个样品,大大缩短了提取准备所需的时间。相比之下,通常一次只允许一次准备一个样品。这种提取方法可用于准备从C.elegans的任何发育阶段提取物。
描述的是动物样本采集、提取准备、免疫沉淀和西式印迹数据的呈现的分步过程,以确认蛋白质提取和检测成功的兴趣共同免疫预测蛋白。为了证明该议定书的有效性,在1)微RNA阿戈纳特ARG-1和AIM-1(GW182同源)之间进行了两次共免疫预测实验:和 2) ALG-1 和 HRPK-1,新识别的 ALG-1 交互器2。ALG-1和AISE-1是核心蛋白质,组成微RNA诱导的沉默复合物(miRISC),这两种蛋白质之间的相互作用是众所周知的10,11。提取物制备方案在LG-1-AIN-1联合免疫沉淀实验中有效。该协议还成功地确认了LG-1与其新确定的交互体HRPK-12之间的相互作用。
总之,手稿描述了一个 C.elegans 提取准备协议,可以放大到同时处理24个样本以及一个共同免疫预测协议,可用于识别蛋白质之间的新或确认假想的相互作用。提取物制备协议与一些下游实验兼容,包括蛋白质免疫沉淀2和微RNA下拉12。此外,免疫沉淀协议可以适应测试任何两种或两种以上内源性、内源性标记或在各种遗传背景中过度表达的 C.elegans 蛋白之间的相互作用。
C. elegans是研究细胞、分子和发育生物学基础问题的优秀模型。除了作为基因模型系统的力量外,C.elegans还适应生化方法,包括但不限于蛋白质免疫沉淀和共免疫沉淀。在进行免疫预测实验时,一个潜在的障碍是缺乏与感兴趣的蛋白质特有的抗体。如果没有抗体,可以生成自定义多克隆或单克隆抗体。然而,最近基因组编辑技术的创新使研究人员能够迅速引入突变或标记内源性C.elegans基因20,21,促进研究,解开基因和编码蛋白质之间的遗传,功能和物理相互作用。具体来说,CRISPR/Cas9介导的C.elegans基因标记在内源性位点减少了免疫预测实验对抗体可用性的依赖性,使共免疫介质实验更加可行。C. elegans基因可以标记各种标签,从荧光标签(如 GFP 或 mCherry)到小型标签(如 FLAG 和 HA)。识别这些标签的抗体在商业上是现成的,通过免疫沉淀方法促进蛋白质-蛋白质相互作用的研究。
图1中概述的所述协议可用于少量样品或放大,允许一次最多 24 个样品制备。虽然通过免疫沉淀进行的蛋白质-蛋白质相互作用的初始特征通常在正常生长条件下的野生类型背景中完成,但后续研究往往需要测试各种遗传背景或不同生长条件下的蛋白质-蛋白质相互作用。同时准备多个提取物的能力节省了时间,更重要的是,确保了不同样品之间的提取准备一致性。始终需要负控制,理想的控制是编码为免疫沉淀蛋白的基因中的零突变(如图3和图 4)。
这种提取协议允许从 C.elegans 样品快速蛋白质提取制备,并可与硅珠基同质化8相媲美。珠子均质化一般可以扩展到多个同时样品制剂使用各种珠磨同质化剂或类似的设备。然而,一些更经济的珠子磨合金可能减少可以同时处理的样品数量。或者,所提出的提取协议与基于 dounce 的提取物制备兼容,后者代表一种经济的替代方案。虽然不同的珠磨同质化剂没有经过测试,但只要 C.elegans 样品完全中断,大多数都可能与这种蛋白质提取协议兼容。
如前所介绍,此提取物制备协议与多个下游实验兼容,包括蛋白质免疫沉淀2和 microRNA 下拉12,并允许下游收集蛋白质和RNA组件。它还有效地提取核蛋白和细胞质蛋白(图2、图3和图4)。同样,提出的免疫沉淀协议允许RNA与蛋白质相关的免疫沉淀物隔离。虽然免疫沉淀协议最初是为了识别LG-1蛋白质相互作用者而开发的,但该方法可以适应测试任何感兴趣的蛋白质之间的相互作用。事实上,用于免疫沉淀的免疫沉淀条件同样有效,用于免疫预测的LG-1(图3)和HRPK-1(图4)。该协议是RNA结合蛋白免疫净化的良好起点。然而,应该指出,对于其他感兴趣的蛋白质,缓冲成分可能需要一些变化。这些变化可能取决于感兴趣的蛋白质的物理和生化特性,并且必须逐案实施。
一旦目标蛋白(这里,ALG-1或HRPK-1)被免疫,西式印迹可用于测试特定蛋白质相互作用者的共免疫沉淀。
或者,对共纯免疫沉淀物进行质谱分析,以确定所有假定相互作用的蛋白质。然后,可以在各种遗传背景或条件下检查已确认的共免疫沉淀相互作用,以确定特定相互作用的潜在调节。例如,为了确定 hrpk-1 是否在LG-1/AIN-1 miRISC组装中发挥作用,ALG-1-AIN-1共谋在野生类型背景和HRPK-1(图3)的情况下进行了评估。 hrpk-1 被发现可为 ALG-1/AIN-1 交互2 (图 3) 提供可有可无。此外,CRISPR/Cas9基因组编辑技术可用于在感兴趣的蛋白质中产生单点或域删除突变。重新测试生成突变体与其蛋白质相互作用器共生的能力,可以揭示哪些领域或残留物调解物理相互作用。这种未来的研究可以产生关于蛋白质功能和调节机制的宝贵信息。这些方法结合 了C.elegans 遗传学的力量,可以为指导动物发育和细胞功能的基本分子过程提供重要的见解。
The authors have nothing to disclose.
这项工作部分得到了堪萨斯州INBRE、P20GM103418、李和齐诺维耶娃以及R35GM124828和齐诺维耶娃的支持。我们感谢韩敏慷慨地分享抗ANI-1抗体。这项工作过程中使用的一些菌株由国家卫生研究院研究基础设施项目办公室(P40 OD010440)资助的 卡诺哈布迪蒂斯 遗传学中心(CGC)提供。
15 mL tube | VWR | 89039-664 | STEP 1.2 |
2x Laemmli Sample Buffer | BioRed | 1610737 | STEP 3.11 |
4–20% Mini-PROTEAN TGX Precast Protein Gels | BioRed | 4561096 | STEP 4.1 |
anti-AIN-1 monoclonal antibody | custom generated | n/a | STEP 4.2, see ref. Zhang et al. 2007 |
anti-ALG-1 monoclonal antibody | custom generated by PRF&L | n/a | STEP 4.2 |
anti-HRPK-1 monoclonal antibody | custom generated by PRF&L | n/a | STEP 4.2 |
Bullet Blender Storm Homogenizer | MidSci | BBY24M | STEP 2.3 |
DL-Dithiothreitol (DTT) | Sigma | D9779-5G | Table 1 |
Dynabeads Protein A for Immunoprecipitation | Thermo Fisher | 10002D | STEP 3.2 |
DynaMag-2 Magnet | Thermo Fisher | 12321D | STEP 3.2 |
EDTA-free protease inhibitors | Roche | 11836170001 | Table 1 |
GFP antibody (FL) | Santa Cruz Biotechnology | sc-8334 | Figure 2 |
Glycerol | Thermo Fisher | G33-500 | Table 1 |
Goat Anti-Rabbit Secondary Antibody, HRP | BioRed | 1662408 | STEP 4.2 |
Goat anti-Rat IgG (H+L) Secondary Antibody, HRP | Thermo Fisher | 31470 | STEP 4.2 |
HEPES | Sigma | H4034-500G | Table 1 |
LICOR WesternSure PREMIUM Chemiluminescent Substrate, 100 mL Kit | LI-COR | 926-95000 | STEP 4.3 |
Magnesium chloride hexahydrate ACS | VWR | VWRV0288-500G | Table 1 |
Magnesium Sulfate Anhydrous | Thermo Fisher | M65-500 | Table 1 |
Microcentrifuge Tubes, 1.5 mL | VWR | 20170-333 | STEP 1.6 |
N2 wild type | CGC | ||
Navy RINO RNA Lysis Kit 50 pack (1.5 mL) | MidSci | NAVYR1-RNA | STEP 2.3 |
Phosphatase inhibitor cocktail 2 | Sigma | P5726-1ML | Table 1 |
Phosphatase inhibitor cocktail 3 | Sigma | P0044-1ML | Table 1 |
Potassium Chloride | Thermo Fisher | P217-500 | Table 1 |
Potassium phosphate monobasic | Thermo Fisher | P285-3 | Table 1 |
RC DC Protein Assay Kit I | BioRed | 5000121 | STEP 2.9 |
RNaseOUT Recombinant Ribonuclease Inhibitor | Thermo Fisher | 10777019 | Table 1 |
Sodium Chloride | Thermo Fisher | S271-500 | Table 1 |
Sodium Phosphate Dibasic Anhydrous | Thermo Fisher | S374-500 | Table 1 |
TritionX-100 | Sigma | X100-500ML | Table 1 |
UY38 hrpk-1(zen17) | available upon request | ||
VT1367 col-19::gfp(maIS105) | available upon request | ||
VT3841 alg-1(tm492) | available upon request |