זהו פרוטוקול ללמוד אינטראקציות חלבון תאיים המבוסס על מערכת נפתחים ביוטין-אבידין עם החידוש של שילוב רצפים חודר לתא. היתרון העיקרי הוא הרצף היעד מודגרת עם תאים חיים במקום תא lysates, ולכן האינטראקציות תתרחש בתוך ההקשר הסלולר.
כאן אנו מציגים פרוטוקול ללמוד אינטראקציות חלבון תאיים המבוססים על מערכת נפתחים ביוטין-אבידין בשימוש נרחב. השינוי הציג כוללת השילוב של טכניקה זו עם רצפי חודר לתא. אנו מציעים עיצוב פיתיונות חודר לתא יכול להיות מודגרות עם תאים חיים במקום תא lysates, ולכן האינטראקציות נמצאו ישקף אלה המתרחשות בתוך ההקשר תאיים. Connexin43 (Cx43), חלבון המהווה gap junction ערוצים ו- hemichannels הוא למטה מוסדר ב gliomas בדרגה גבוהה. האזור Cx43 הכוללת חומצות אמינו 266-283 אחראי על עיכוב הפעילות oncogenic של c-Src glioma תאים. כאן אנו משתמשים תאת. כמו רצף חודר לתא, ביוטין התג נפתחים, האזור של Cx43 מורכבת בין חומצות אמינו 266-283 היעד נמצא אינטראקציות תאיים תאי גזע glioma אנושי קשה-עד-transfect אחת המגבלות של השיטה המוצעת היא כי מולקולת לשמש פיתיון עלול לגרום לכשל לקפל כראוי, וכתוצאה מכך, האינטראקציות נמצאו אין אפשרות לשייך עם האפקט. עם זאת, שיטה זו יכולה להיות מעניין במיוחד עבור האינטראקציות מעורב האות התמרה חושית מסלולים כי הם מתבצעים בדרך כלל לפי אזורים המתוסבכים ממהותם, לכן, הם אינם דורשים של קיפול מסודרות. בנוסף, אחד היתרונות של השיטה המוצעת היא כי ניתן יהיה ללמוד בקלות הרלוונטיות של כל השאריות על האינטראקציה. זוהי מערכת מודולרית; לכן, רצפים אחרים חודר לתא תגים אחרים, מטרות תאיים אחרים יכול להיות מועסק. לבסוף, הטווח של פרוטוקול זה הוא הרבה מעבר אינטראקציית חלבון כי מערכת זו ניתן להחיל על מטענים ביואקטיביות אחרים כגון ה-RNA רצפים, חלקיקים, וירוסים או כל מולקולה זה יכול להיות transduced עם רצפי חודר תא ו התמזגו לתגים נפתחים ללמוד שלהם מנגנון פעולה תאיים.
אינטראקציות חלבון-חלבון חיוניים עבור מגוון גדול של תהליכים תאיים. להבין תהליכים אלה, נדרשות שיטות לזיהוי אינטראקציות חלבון בתוך הסביבה תאיים מורכבים. באחת השיטות בשימוש כדי לזהות אינטראקציה עם שותפים של חלבון היא להשתמש את הפרוטאין או פפטיד מימטי של חלק את הפרוטאין כפיתיון בניסויים משיכה זיקה ואחריו זיהוי מחייב חלבונים. מערכת אבידין-ביוטין משמש לעתים קרובות בשל זיקה גבוהה, ירידה לפרטים יציב האינטראקציה בין אבידין ו ביוטין1,2. בדרך כלל, ביוטין מאוגד covalently הפיתיון (חלבון או פפטיד), לאחר תקופת דגירה עם lysates התא כדי לאפשר הקמת אינטראקציות, הפיתיון biotinylated מאוגדים לעמיתיו תאיים מורד אבידין או אבידין נגזרים מצומדת עם תמיכה חרוזים. לאחר מכן, פיתיון חלבונים מזוהים אחרי כביסה, • תנאי ו ניתוח מאת denaturing אלקטרופורזה ואחריו תספיג חלבון. אחת הבעיות של טכניקה זו היא כי האינטראקציות בין החלבון עניין ושותפיה תאיים מתקיימים מחוץ להקשר הסלולר. זה חשוב במיוחד עבור האינטראקציות מעורב האות התמרה חושית מסלולים כי הן מתרחשות במקומות תאיים ספציפיים, הם ארעיים, הם מתבצעים בדרך כלל על ידי חלבונים לא שופע. לכן, בתוך lysates תא אינטראקציות אלה יכול להיות רעולי פנים על-ידי אחרים חלבונים בשפע רב יותר או חלבונים אשר בדרך כלל אינם בסמיכות.
פפטידים חודר לתא (CPPs) הם קצרים פפטידים (חומצות אמינו ≤40), מורכב בעיקר על ידי חומצות אמינו cationic המסוגלים להעביר מגוון רחב של מולקולות אל תוך התא כמעט כל3. מטענים כגון חלבונים, דנ א פלסמיד, siRNA, וירוסים, סוכני דימות חלקיקים שונים יש כבר מצומדת CPPs, ביעילות למביטה4,5. בגלל יכולת קיבול זו הם הידוע גם חלבון התמרה חושית תחומים (PTDs), קרום רצפים translocating (MTSs) ופפטידים טרויאני. בקרב CPPs, פפטיד בלשכת המידע לתיירים של החלבון transactivator HIV TAT6 כבר אחת נרחב ביותר למד 7,8,9. TAT היא nonapeptide מכיל ארגינין 6, 2 ומשקעים ליזין, כתוצאה מכך הוא cationic מאוד. החלפת מחקרים הראו כי המטען החיובי נטו של תאת הכרחי עבור אלקטרוסטאטיות עם פלזמה הממברנות של התאים האיקריוטים ו שלה הפנמה עוקבות10. באופן דומה על CPPs אחרים, TAT מפרוטונים שמטענם חריפה נקשר electrostatically-אניון המינים השונים נוכח פני השטח חוץ-תאי של קרום התא, כולל קבוצות ראש השומנים, glycoproteins ו- proteoglycans3 , 10. מטעני ביואקטיביות לליברה TAT שיתפנה מיד ב ציטוזול להגיע זוגם תאיים.
כאן אנו מציגים שיטה המשלבת את CPP בלשכת המידע לתיירים עם ביוטין ללמוד אינטראקציות תאיים. המטרה היא לעצב פיתיונות חודר לתא על ידי מיזוג של biomolecule היעד TAT, ביוטין. היתרון העיקרי של הצעה זו היא כי האינטראקציות בין הפיתיון ושותפיה יתקיים בתוך ההקשר הסלולר שלה. כדי להציג את היעילות של שיטה זו השתמשנו כפיתיון רצף קטן של החלבון Cx43 שדווחו לתקשר intracellularly עם12,1311,c-Src proto-oncogene. Cx43 הוא חלבון ממברנלי אינטגרלי מתבטאת נרחב האסטרוציטים14והוא למטה מוסדר ב gliomas בדרגה גבוהה, גידול ממאיר הנפוצות ביותר מערכת העצבים המרכזית15,16,17 ,18. . זה היה בעבר הראו כי האזור Cx43 המקיים אינטראקציה עם c-Src (חומצות אמינו 266-283 Cx43 האנושי; Pubmed: P17302) התמזגו כדי תאת (TAT-Cx43266-283) מעכב את הפעילות oncogenic של תאים glioma c-Srcin ו glioma גזע תאים (GSCs)19,20,21. כדי לעצב את הפיתיון תאיים, Cx43266-283 יש כבר התמזגו טאט-קצה אמיני (TAT-Cx43266-283), ביוטין-קצה קרבוקסילי (TAT-Cx43266-283– B). אסטרטגיה זו כבר בהצלחה בשימוש של glioma עכברוש קו תא C6 לזהות c-Src, c-מסוף Src קינאז (צסק א) ופוספטאז, tensin homolog (PTEN) כשותפים תאיים של אזור זה של Cx4320. כאן, אנו מתארים שיטה זו בדיקות יעילותה GSCs האנושי, אשר מאוד רלוונטי לטיפול glioma אבל הרבה יותר transfect מאשר glioma הלא-גזע תאים.
ישנן שיטות רבות ללמוד אינטראקציות חלבון חלבון. השיטה שהוצגו במחקר זה מבוסס על מערכת נפתחים ביוטין-אבידין בשימוש נרחב שבו מודגרת פיתיון biotinylated עם תא lysates כדי לאפשר הקמת אינטראקציות. השינוי הציגה מחקר זה כולל השילוב של טכניקה זו עם רצפי חודר לתא. אנו מציעים עיצוב פיתיונות חודר לתא יכול להיות מודגרות עם תאים חיים במקום תא lysates, ולכן האינטראקציות נמצאו ישקף אלו שהתרחשו בתוך ההקשר הסלולר.
כאן נשתמש TAT כמו רצף חודר לתא, ביוטין התג נפתחים, האזור של Cx43 מורכבת בין חומצות אמינו 266-283 היעד נמצא אינטראקציות תאיים GSCs האנושית. הבסיס המבני של האינטראקציה בין Cx43 לבין c-Src הוא ידוע11,12. הסיבה לכך היא אינטראקציה חשוב זה מעכב את הפעילות oncogenic של c-Src glioma תאים24,13. למעשה, CPPs המכיל אזור זה (TAT-Cx43266-283) לחקות את המאפיינים antioncogenic של Cx43 על glioma תאים19,20,21. בתאים C6 glioma עכברוש, המנגנון שבאמצעותו טאט-Cx43266-283 מעכב c-Src כולל הגיוס של c-Src יחד עם מעכבי אנדוגני צסק א שלה PTEN20. יצוין, כי GSCs הם מאוד מעניין כמטרה בטיפול glioma, כי הם מהווים subpopulation עמידים לטיפולים קונבנציונליים, ולכן אחראי הישנות זה גידולים ממאירים במוח27. יתר על כן, הם תאים קשה-עד-transfect, ולכן חקר אינטראקציות תאיים הופך קשה יותר. CPPs הם במהירות וביעילות הפנימו GSCs19 להעדיף את השימוש בהם לצורך המחקר של אינטראקציות תאיים. זה לומדים, באמצעות CPPs דבוקה ביוטין נאשר את האינטראקציה של הרצף266-283 Cx43 עם c-Src יחד עם מעכבי אנדוגני שלה צסק א ו PTEN ב GSCs האנושית.
שיטה זו היא רבת עוצמה כדי לחקור את המנגנון תאיים של תרכובות ביו. עם זאת, חשוב מאוד לוודא כי ההשפעה הביולוגית של הפיתיון חדירה של תאים biotinylated אינה שונה מזה שהושג עם הלא-biotinylated אחד. צעד זה נדרש כדי לשייך את האינטראקציות נמצאו עם האפקט של המתחם ביו. בנוסף, היציבות של המתחם, והשפלות שלו אפשרי על ידי פרוטאזות, כמו גם שלה רעילות אפשרי, צריך להיות בזהירות נבדקה והוכחה לקחת בחשבון לפני תכנון הניסוי. בדוגמה שהוצגו, כבר השפעת אנטי-proliferative טאט-Cx43266-283 על G166 GSCs האנושית תועדו בעבר20. במחקר זה, נוכל לאמת את זה אפקט אנטי-המקדימות של טאט-Cx43266-283– B של טאט-Cx43266-283 הוא מאוד דומה. בנוסף, ניתוח הנתונים הסלולרית מורפולוגיה של גילה את α-טובולין, התפלגות F-אקטין דומה מאוד GSCs G166 שטופלו טאט-Cx43266-283– B או עם קעקוע-Cx43266-283. בסך הכל, תוצאות אלה מצביעות על ההכללה של ביוטין-c-הסופית של טאט-Cx43266-283 לא לשנות את ההשפעות של מתחם זה על האדם GSCs. עם זאת, אם ביוטין לשנות את ההשפעות של המולקולה ביו, תגים נוספים לטיהור חלבון יכול להיבדק, כגון הדגל octapeptide (DYKDDDDK)28, שפעת אנושית נגזר hemagglutinin התג HA (YPYDVPDYA) או גלוטתיון S-טרנספראז (GST)29. באופן דומה, אם TAT כיעד האוכלוסייה תא עניין, השני תא רצפים חודר, כגון penetratin, MPG (לסקירה, ראה30) או רצפים ספציפיים התא יכול להיות בשימוש31.
בנוסף חלבונים לימוד המקיימים אינטראקציה באופן ספציפי עם הרצף היעד, באופן אידיאלי, נוכחותם של חלבונים המקיימים אינטראקציה עם הפקד והן היעד רצף וחלבונים המקיימים אינטראקציה לא איתם, כפקדי חיוביים ושליליים, צריך להיות התייחס. במובן זה, אנו נמצא קו-1 בפקד, התייחס למצב, רומז כי היה מעורב caveolae המנגנון של הפנמה, כמו בעבר הוכח26. יתר על כן, המשיכו, אשר מקיים אינטראקציה עם c-Src אבל אמורה לא להיות במגע עם c-הטרמינל Cx43, נעדר הן השליטה והן המצב שטופלו. תוצאות אלו מחזקות יחודיות של האינטראקציה בין טאט-Cx43266-283– B, c-Src, צסק א ו PTEN. כדי לאשר את התוצאות שהושגו עם פרוטוקול זה, מיקרוסקופיה קונפוקלית ניתן להמחיש את ההפצה של החלבונים שמעצבת וכדי ללמוד לוקליזציה משותפת שלהם. לפיכך, מצאנו טאט-Cx43266-283– B ו- c-Src שהתערוכה הזו התפלגות תאיים דומה עם כמה נקודות של שיתוף לוקליזציה המאשרת את התוצאות שהושגו עם הניסויים נפתחים. למעשה, TAT-Cx43266-283– B מופץ קרוב קרום פלזמה רומז כי המטען, במחקר זה Cx43266-283, מנחה את המולקולה לעמיתיו תאיים.
אחת המגבלות של השיטה המוצעת היא כי המולקולה לשמש פיתיון עלול לגרום לכשל לקפל כמו שצריך ואת ההשפעות הצפויות לא יימצאו. במצב זה, האינטראקציות נמצאו אין אפשרות לשייך על אפקט. עם זאת, שיטה זו יכולה להיות מעניין במיוחד עבור האינטראקציות מעורב האות התמרה חושית מסלולים כי הם מתבצעים בדרך כלל על-ידי אזורים ממהותם המתוסבכים32 , ולכן הם אינם דורשים של קיפול מסודרות. בנוסף, אחד היתרונות של השיטה המוצעת היא כי מסלול הזמן של האינטראקציה ניתן בעקבות, אשר רלוונטי במיוחד עבור אינטראקציות ארעית. יתר על כן, הרלוונטיות של כל השאריות על האינטראקציה שניתן בקלות ללמוד. אכן, זה אפשרי ללמוד את הרלוונטיות של שינויים posttranslational על אינטראקציית חלבון-חלבון, למשל, על ידי החלפת phosphomimetic גלוטמט על סרין או תריאונין ברצף. באופן דומה, החלפה של סרין או תראונין עבור אלנין או טירוזין ל פנילאלנין מאפשר בדיקת ההשפעה של סרין phosphorylatable, תראונין או טירוזין.כדי לחקות פוספו-טירוזין, הדרך המדויקת ביותר היא ההחלפה של טיר עבור p-טיר33.
לבסוף, הטווח של פרוטוקול זה הוא הרבה מעבר אינטראקציית חלבון כי מערכת זו ניתן להחיל על מטענים ביואקטיביות אחרים כגון ה-RNA רצפים, חלקיקים, וירוסים או מולקולות אחרות אשר יכול להיות דבוקה ביוטין, transduced עם CPP ללמוד מנגנון תאיים שלהם הפעולה.
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים מ מוראלס ובראבו ג’יי על עזרתם עם העיצוב של CPPs, ג’יי Arévalo על עזרתו עם פרוטוקול נפתחים. . אנחנו אסירי תודה על הסיוע הטכני של טי del Rey. עבודה זו נתמכה על ידי y Ministerio de Economía Competitividad, ספרד; פדר BFU2015-70040-R, דה חונטה Castilla y לאון, ספרד; SA026U16 פדר, Fundación רמון Areces. מ Jaraíz-רודריגס א גונזלס-Sánchez מקבלי מלגת, דה חונטה Castilla y León ו הקרן החברתית האירופאית בקרב אנשי עסקים ותיירים כאחד.
G166 GSC line | BioRep | ||
RHB-A stem cell medium | Takara | Y40001 | |
Laminin Mouse Protein | Invitrogen, Life Technologies, ThermoFisher Scientific | 23017-015 | 10 µg/ml |
B-27 Serum free Supplement (50X) | Invitrogen, Life Technologies, ThermoFisher Scientific | 17504-044 | 2% |
N-2 Supplement (100x) | Invitrogen, Life Technologies, ThermoFisher Scientific | 17502-048 | 1% |
Recombinant Human EGF | Peprotech | AF-100-15 | 20 ng/ml |
Recombinant Human b-FGF | Peprotech | AF-100-18B | 20 ng/ml |
PBS pH 7.4: In deionized water, 136 mM NaCl ; 2.7 mM KCl; 7.8 mM Na2HPO4·2H2O ; 1.7 mM KH2PO4 | |||
Accutase | Sigma | A6964 | |
Cryostor CS10 cryopreservation medium | StemCell Technologies | 7930 | |
TAT | GenScript | – | Custom made |
TAT-B | GenScript | – | Custom made |
TAT-Cx43266-283 | GenScript | – | Custom made |
TAT-Cx43266-283-B | GenScript | – | Custom made |
Alexa Fluor 594 Phalloidin | Molecular Probes, Life Technologies, ThermoFisher Scientific | A1275737 | 1/20 |
Monoclonal α-tubulin mouse antibody | Sigma-Aldrich | T9026 | 1/500 |
4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Molecular Probes, Life Technologies, ThermoFisher Scientific | 1.25 mg/ml | |
Pierce™ NeutrAvidin™ Agarose | ThermoFisher Scientific | 29200 | |
Protein lysis buffer: 5 mM Tris-HCl (pH 6.8), 2% (w/v) SDS, 2 mM EDTA , 2 mM EGTA | |||
Protease Inhibitor Cocktail Set III. EDTA-Free | Calbiochem, Bionova | 539134 | 1/100 (v/v) |
Sodium Fluoride | PanReac AppliChem | 141675 | 1 mM |
Phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) | Sigma-Aldrich | P7626 | 1 mM |
Sodium orthovanadate | Sigma-Aldrich | S6508 | 0.1 mM |
Laemmli buffer: (4x: 0.18 M Tris-HCl pH 6.8; 5 M glycerol; 3.7 % (w/v) SDS; 0.6 M β-mercaptoethanol or 9 mM DTT ; 0.04% (v/v) bromophenol blue (BB) . | 1X | ||
Xcell 4 SureLock Midi-Cell Electrophoresis System | Life Technologies, ThermoFisher Scientific | WR0100 | |
NuPAGE Novex Bis-Tris Midi-Gels 4-12% | Life Technologies, ThermoFisher Scientific | WG1402box | |
NuPAGE MOPS SDS Running Buffer (20X) | Life Technologies, ThermoFisher Scientific | NP0001 | 1X |
NuPAGE Transfer Buffer 20x | Life Technologies, ThermoFisher Scientific | NP0006 | 1X |
Precision Plus Protein Dual Color Standard | Bio-Rad | 161-0374 | |
iBlot 2 NC Regular Stacks (nitrocellulose membranes) | Life Technologies, ThermoFisher Scientific | IB23001 | |
iBlot 2 Dry Blotting System – Gel transfer device | Life Technologies, ThermoFisher Scientific | IB21001 | |
10% Ponceau S Solution (0.1% Ponceau (w/v) in 5% acetic acid (v/v)) in water | Sigma | P7170 | |
FAK polyclonal rabbit antibody | Life Technologies, ThermoFisher Scientific | AHO0502 | 1/500 |
Src polyclonal rabbit antibody | Cell Signalling (WERFEN) | 2108S | 1/500 |
Csk polyclonal rabbit antibody | Cell Signalling (WERFEN) | 4980 | 1/500 |
PTEN polyclonal mouse antibody | Cell Signalling (WERFEN) | 9552 | 1/500 |
Caveolin-1 polyclonal rabbit antibody | Abcam | ab2910 | 1/1000 |
Goat anti-mouse IgG-HRP antibody | Quimigen, Santa Cruz Biotechnology | Sc-2005 | 1/5000 |
Goat anti-rabbit IgG-HRP antibody | Quimigen, Santa Cruz Biotechnology | SC-2030 | 1/5000 |
Western Blotting Luminol Reagent | Santa Cruz Biotechnology | SC-2048 | |
Src polyclonal rabbit antibody | Cell Signalling (WERFEN) | 2108S | 1/500 |
Antibody solution: PBS, 10% FBS, 0.1 M lysine, 0.02% sodium azide | |||
Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG | Invitrogen, Life Technologies, ThermoFisher Scientific | A11029 | 1/1000 |
Cy2-conjugated streptavidin | Jackson ImmunoResearch | 016-220-089 | 1/500 |
MicroChemi Luminescence system | DNA Bio-Imaging Systems | ||
Dead Cell Apoptosis Kit with Annexin V Alexa Fluor® 488 & Propidium Iodide (PI) | Molecular Probes, Life Technologies, ThermoFisher Scientific | V13241 | 1/500 |
SlowFade Gold antifade reagent | Life Technologies, ThermoFisher Scientific | S36936 | |
Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide (MTT) | Sigma-Aldrich | M2128 | |
Dimethyl sulfoxide for UV-spectroscopy, >=99.8% (GC) | Honeywell | 41641-1L | |
Appliskan 2001 | Thermo Electron Corporation, Thermo Scientific |