これは、組み合わせシーケンスの細胞貫通の目新しさとビオチン-アビジン プルダウン ・ システムに基づく細胞内タンパク質間相互作用を研究するためのプロトコルです。主な利点は、ターゲット シーケンスはセル lysates のではなく、生体細胞で培養したそのため相互作用細胞のコンテキスト内で実行されます。
広く使われているビオチン-アビジン プルダウン ・ システムに基づく細胞内蛋白質蛋白質の相互作用を研究するプロトコルをご紹介します。表示変更には、このセル貫通シーケンス技術の組み合わせが含まれています。セル lysates のではなく、生体細胞で培養できる細胞貫通餌を設計提案し、したがって、発見した相互作用は細胞内のコンテキスト内で発生するものを反映.Connexin43 cx (43) ギャップ結合チャネルと hemichannels を形成するタンパク質は悪性グリオーマで調整されます。266 283 のアミノ酸から成る配列とコネキシン 43 地域、c-Src グリオーマ細胞の発癌性の活動の抑制を行います。ここでプルダウン ・ タグとアミノ酸 266 283 transfect ハード グリオーマ幹細胞の細胞間相互作用を検索するターゲット間で構成される配列とコネキシン 43 の地域細胞貫通シーケンス、ビオチンとして TAT を使います。提案手法の限界の 1 つは適切と、その結果を折るための餌として使用される分子、相互作用を発見できなかったこと効果に関連付けられているです。ただし、このメソッドはできますので彼らは通常無秩序領域によって実行されます、したがって、彼らが注文した折りたたみ不要シグナル伝達経路に関与する相互作用の特に興味深い。さらに、提案手法の利点の 1 つは、各残基の相互作用との関連性が簡単に学ぶことができますです。これは、モジュラー システム;したがって、他の細胞貫通シーケンス、他のタグ、および他の細胞内ターゲットを使用できます。最後に、このプロトコルの範囲は、タンパク質間相互作用をはるかに超えて RNA シーケンス、ナノ粒子、ウイルスや細胞貫通シーケンスを導入することができます任意の分子などの他の生理活性物質の貨物にこのシステムを適用できるので、その細胞内作用機序を研究するプルダウン ・ タグに融合。
蛋白質蛋白質の相互作用は、多種多様な細胞プロセスに不可欠です。これらのプロセスを完全に理解して、複雑な細胞内環境の中での蛋白質の相互作用を識別する方法が必要です。蛋白質の相互作用のパートナーを識別するために最もよく使われる方法の一つは、蛋白質または蛋白質結合蛋白質の検出続くアフィニティ プルダウン実験で餌としての部分の擬態ペプチドを使用します。アビジン-ビオチン システム頻繁に高い親和性、特異性、アビジンとビオチンの1,2と安定の相互作用のため使用します。通常、餌 (タンパク質またはペプチド) にビオチンが共有結合し、相互作用の確立を許可するセル lysates の孵化の期間後、その細胞内のパートナーにバインドされているビオチン化餌はアビジンとアビジン プルダウン誘導体共役サポート ビーズ。その後、餌蛋白質の相互作用は、分析、溶出、洗濯後西部のしみに続いて電気泳動の変化によって検出されます。この手法の問題の 1 つは興味の蛋白質と細胞内パートナー間の相互作用が細胞のコンテキスト外の場所を取っています。これは、細胞内の特定の場所に場所を取る、彼らは一時的なものと彼らが豊富でない蛋白質によって普通遂行ため相互作用のシグナル伝達経路に関与するために特に重要です。したがって、セル lysates のこれらの相互作用をマスク他より豊富な蛋白質、通常近接は蛋白質によってできます。
細胞透過性ペプチド (Cpp) は、短いペプチッド (≤40 アミノ酸)、ほぼすべてのセル3分子の広い範囲を運ぶことができるカチオンのアミノ酸によって大抵で構成されます。蛋白質、DNA、siRNA、ウイルス、イメージング エージェント、および様々 なナノ粒子などの貨物は、Cpp と効率的に内面化された4,5に共役されて持っています。この輸送能力のため彼らとして知られているタンパク質トランスダクション ドメイン (PTDs)、膜通過シーケンス (MTSs)、およびトロイの木馬のペプチド。Cpp、間 TAT6最も広くの一つとなっている HIV 転写活性化タンパク質から TAT ペプチド研究7,8,9です。TAT は、6 のアルギニンとリジン残基の 2 を含み、その結果が、高いカチオン性 nonapeptide です。TAT の正味の正電荷が真核細胞とその後続の内面化10の原形質膜と静電相互作用に必要な置換の調査は示した。同様に他の Cpp に TAT の荷電と強く結合する静電様々 な負荷電種細胞表面で現在脂質ヘッド グループ、糖タンパク質プロテオグリカン3など、細胞膜の,10. TAT によって運ばれる生理活性の貨物が細胞内相手に到達する細胞質ですぐに自由になります。
細胞内の相互作用を研究するためにビオチンと TAT CPP を組み合わせた方法をご紹介します。目的は、TAT とビオチン ターゲット生体分子を融合させることで餌の細胞貫通を設計することです。この提案の主な利点は、餌とそのパートナー間の相互作用がその携帯電話のコンテキスト内で行われます。このメソッドの有効性を示すタンパク質細胞内において c Src11,12,13と対話する報告されている配列とコネキシン 43 の小さなシーケンスを餌として使いました。配列とコネキシン 43 は、中枢神経系15,16,17 の最も一般的な悪性腫瘍は広くアストロ サイト14で表され、悪性グリオーマでダウン規制内在性膜タンパク質 ,18。それはずっと以前 c Src (266-283 のアミノ酸配列とコネキシン 43; 人間と対話する配列とコネキシン 43 地域を示すPubmed: P17302) 融合 TAT (TAT cx 43266-283) に c には神経膠腫細胞の発癌活性を阻害し、神経膠腫幹細胞 (GSCs)19,20,21。N 末端 (TAT cx 43266-283) の TAT とビオチンは C 末端の細胞内の餌を設計する配列とコネキシン 43266 283が融合されて (TAT cx 43266-283-B)。この戦略は、Src、c 末端 Src キナーゼ (CSK) とホスファターゼと配列とコネキシン 4320のこの地域の細胞内のパートナーとして相同物 (PTEN) をテンシンを識別するラット神経膠腫 C6 細胞ラインで正常に使用されています。ここでは、非幹細胞より transfect にグリオーマがはるかに困難非常に関連している人間の GSCs でその効果をテストこの手法について述べる。
蛋白質蛋白質の相互作用を研究する多くのメソッドがあります。本研究では提案手法は相互作用の確立を許可するセル lysates はインキュベートをビオチン化餌で広く使われているビオチン-アビジン プルダウン ・ システムに基づいています。本研究で提示変更には、このセル貫通シーケンス技術の組み合わせが含まれています。セル lysates のではなく、生体細胞で培養できる細胞貫通餌を設計提案し、したがって、発見した相互作用は細胞のコンテキスト内で発生したものを反映.
ここで我々 のプルダウン ・ タグと細胞の相互作用は、人間の GSCs をターゲットとしてアミノ酸 266 283 間で構成される配列とコネキシン 43 の地域細胞貫通シーケンス、ビオチン TAT を使用します。配列とコネキシン 43 と c Src の相互作用の構造基盤は、よく知られている11,12です。神経膠腫細胞24,13c Src の発癌性の活動を阻害するので、これは重要な相互作用です。実際には、この領域 (TAT cx 43266-283) を含む CPPs は神経膠腫細胞19,20,21配列とコネキシン 43 の antioncogenic 特性を模倣します。ラット C6 膠には、TAT cx 43266 283 c Src を抑制するメカニズムには内因性阻害剤 CSK と PTEN20c Src の募集が含まれています。特筆すべきは、GSCs が神経膠腫治療のターゲットとして非常に興味深い彼らは従来の治療に抵抗性であり、したがってこの悪性脳腫瘍27の再発を担当する個体を構成するため。さらに、彼らの transfect ハードのセルであり、したがって細胞内相互作用の研究がより困難になります。Cpp が迅速かつ効率的に内在化している GSCs19細胞相互作用の研究のための使用を好みます。この研究は、ビオチンに融合した Cpp を使用する配列とコネキシン 43266 283シーケンス CSK と人間 GSCs の PTEN の内因性阻害剤とともに c Src との相互作用を確認します。
このメソッドは非常に強力な生物活性化合物の細胞内機構の研究です。ただし、非ビオチン 1 つで得られると異なっているないビオチン化細胞貫通餌の生物学的効果を確認することが重要です。この手順は、生理活性化合物の効果と相互作用を関連付けるに必要です。さらに、そのプロテアーゼによって低下する可能性としての可能な毒性化合物の安定性を慎重にテストし、実験を計画する前に考慮に入れ。提示などで G166 人間 GSCs の TAT cx 43266 283の抗増殖効果は以前発表された20をされています。本研究で我々 はそれを確認 TAT cx 43266 283の抗増殖効果 B、TAT-配列とコネキシン 43 の266 283は非常に似ています。さらに、細胞形態の分析は、その α-チューブリンを明らかに F-アクチンが G166 GSCs TAT cx 43266 283で治療に非常によく似た、B または TAT cx 43266-283。完全に、TAT cx 43266 283 c 末端のビオチンを含めることがひと GSCs にこの化合物の効果を修正しなかったが示唆されました。ただし、ビオチンと生理活性分子の効果の変更する場合、他の蛋白質の浄化のためのタグをテストするフラグ オクタペプチド (DYKDDDDK)28、人間のインフルエンザ血球凝集素派生タグ HA (YPYDVPDYA) やグルタチオンなどS-トランスフェラーゼ (GST)29。同様に、TAT 興味のセル人口を対象としない場合、他セル溶込、(のレビューを参照してください30) MPG などの貫通シーケンスまたはセルの特定のシーケンスは使用される31をすることができます。
具体的にはターゲット シーケンスと対話研究蛋白質に加えて理想的には、コントロールと、ターゲット シーケンスの両方と相互作用するタンパク質と正と負のコントロールとして、彼らと対話しない蛋白質の存在する必要があります。対処します。この意味で、我々 はコントロールの Cav 1 を発見し、治療状況、それは以前26を示されているよう、カベオラは、内面のメカニズムに関与していることを示唆しています。さらに、c Src との対話が、配列とコネキシン 43 c 末端との対話になっています、FAK は欠席したコントロールと処理状況の両方で。これらの結果は、TAT cx 43266-283-B, c-Src、CSK と PTEN の間の相互作用の特異性を強化します。このプロトコルにより得られた結果を確認するには、相互作用の蛋白質の分布を視覚化し、その共同のローカリゼーションを調査する、共焦点顕微鏡を使用できます。したがって、その TAT cx 43266-283-B と c Src 展示プルダウン実験で得られた結果の確認の共局在のいくつかの点と同様の細胞内分布を発見しました。実は、TAT cx 43266-283-B は貨物が配列とコネキシン 43266-283, 本研究では、分子、細胞内のパートナーに指示ことを示唆している細胞膜の近くに分散します。
提案手法の制約の 1 つは、正しくフォールドに餌として使用される分子と期待される効果が見つからないことです。このような状況で発見相互作用が効果に関連付けできませんでした。しかし、彼らは通常無秩序領域32によって実行されます、したがって彼らは順序付き折りたたみを必要はありませんので、このメソッドがシグナル伝達経路に関与する相互作用のため特に面白いことができます。さらに、提案手法の利点の 1 つは、相互作用の時間コース続くことができる、特に一時的な相互作用に関連であります。さらに、各残基の相互作用との関連性を簡単に学ぶことができます。確かに、phosphomimetic 置換セリンまたはスレオニン、グルタミン酸によるタンパク質間相互作用、例えばの翻訳後修飾との関連性を研究することが可能です。同様に、セリン、アラニン、トレオニンまたはフェニルアラニン チロシンの置換により、非 phosphorylatable セリン、スレオニンあるいはチロシン.の効果のテストリン酸化チロシンを模倣するには、最も正確な方法は、p Tyr33Tyr の置換です。
最後に、このプロトコルの範囲は、タンパク質間相互作用をはるかに超えて RNA シーケンス、ナノ粒子、ウイルスやビオチンに融合し、勉強する CPP を導入することができます他の分子などの他の生理活性物質の貨物にこのシステムを適用できるのでアクションの彼らの細胞内メカニズム。
The authors have nothing to disclose.
Cpp の j. c. Arévalo 設計とプルダウン ・ プロトコルとの彼の助けのために、m. モラレスと j. ブラボーに感謝します。T. ・ デル ・ レイのテクニカル サポートに感謝しております。この作品は、Ministerio デ Economía y Competitividad、スペインによって支えられました。フェダーイン ・ BFU2015-70040-R、太デカスティーリャイレオン レオン、スペイン;フェダーイン ・ SA026U16、フンダシオン Areces。M ・ Jaraíz ・ ロドリゲスと A. ・ ゴンサレス ・ サンチェス太デカスティーリャイレオン州から親睦と欧州社会基金の受け手であります。
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 |