Здесь мы представляем проверенных и протестированных протокол для очистки хлоропласта импорта комплексы протеина (TOC TIC комплекс) с помощью крана тега. Близость изоляции протокол одношаговый потенциально может быть применен к любой белок и использоваться для выявления новых взаимодействия партнеров по масс-спектрометрии.
Хлоропластов биогенеза требует импорта тысячи ядро кодировке белков в пластидно. Импорт этих белков зависит от translocon на внешние (TOC) и внутренней мембраны хлоропластов (TIC). Оглавление и TIC комплексы являются multimeric и вероятно содержат еще неизвестные компоненты. Одна из главных целей в области — наладить полная инвентаризация компонентов TOC и ТИЦ. Для изоляции TOC TIC комплексов и выявление новых компонентов preprotein рецептор, который был TOC159 изменение N-неизлечимо путем добавления тандем сродства очищения (TAP) тега привело кран-TOC159. TAP-тег предназначен для двух последовательных сродства очистки шагов (отсюда «тандем affinity»). TAP-тег, используемый в этих исследованиях состоит из N-терминальный IgG связывающий домен, получаемые от золотистого стафилококка белка (ProtA) после Кальмодулин привязки пептид (УТПО). Между этими двумя сродство теги, табак etch расщепления протеазы вируса (TEV) сайт был включен. Таким образом TEV протеазы может использоваться для нежный элюции после привязки к IgG бусы TOC159-содержащих комплексов. В протоколе, представленные здесь второй шаг Кальмодулин сродства очищения был опущен. Протокол очистки начинается с подготовки и солюбилизация всего клеточных мембран. После моющее средство лечение растворимых мембранных белков инкубируют с IgG Бусины для иммуноизоляции TAP-TOC159-содержащих комплексов. После привязки и обширные Стиральная содержащий комплексы TAP-TOC159 расщепляется и освобожден из бисера IgG, используя ТэВ протеазы, при котором удаляется S. aureus IgG связывающий домен. Западный blotting из изолированных TOC159-содержащих комплексов может использоваться подтвердить наличие известных или подозреваемых TOC и TIC белков. Что еще более важно TOC159-содержащих комплексы были использованы успешно для выявления новых компонентов TOC и TIC комплексов масс-спектрометрии. Протокол, который мы представляем потенциально позволяет эффективной изоляции любого белка мембраны прыгните комплекс для использования для идентификации неизвестных компонентов масс-спектрометрии.
Растения зависит хлоропластов для фотосинтеза и фотоавтотрофная роста1. Подавляющее большинство белков хлоропласта кодируются в ядре, синтезируется в цитозоле и импортированы в хлоропласте через TIC TOC комплексов в конверт мембраны2. Ядро TOC комплекс состоит из белка проведение канала Toc75 и двух рецепторов GTPases Toc33 и Toc1593,4,5. TOC159 необходим для биогенеза хлоропластов и опосредует массовое накопление связанных фотосинтеза белки6. ТИЦ комплекс состоит из TIC20 белка проведение канала, а также TIC110 и TIC40,78. Недавно транслокации белка 1MD, комплекс на внутренний конверт мембраны был изолирован и содержится ранее неизвестные компоненты9, один из которых был TIC56. Недавно мы совместно изолированных TIC56 1 MDa, комплекс, с помощью протокола очищение сродства ТКП-TOC159. Данные свидетельствуют о «канонического» TOC/TIC комплексов и 1 MDa комплекс10структурных перекрываются. Ранее неизвестных компонентов, таких как KOC1 были также определены новые взаимодействия партнеров TOC и TIC комплексов с использованием метода TAP описанным здесь10,11.
Таким образом TAP-тег очистки является эффективным методом для изоляции белковых комплексов и выявление взаимодействия партнеров по последующим масс-спектрометрических анализ12. Нажмите тег состоит из двух IgG привязки повторяется отделены от Кальмодулин привязки пептид (УТПО) табак etch сайт расщепления протеазы вируса (TEV). Оригинальный метод, состоящий из IgG сродства очищения шага следуют ТэВ расщепления и последующих Кальмодулин аффинной хроматографии разрешается родной очистки больших и очень чистого белка комплексы13,14 . Мы упростили процедуру и продемонстрировал, что комплексы TOC159-содержащих белков также могут быть очищены эффективно, используя только IgG сродства очищения шаг следуют ТэВ расщепления для элюции15. В нашем опыте бездействие Кальмодулин близость шаг привело к повышению урожайности и поэтому может быть целесообразным для низкого залегания белков.
Короче говоря, мы инженерии стабильной трансгенных A. thaliana линии, выражая TAP-TOC159 в ppi2 (toc159 KO мутант) фон и установил его в качестве надежного источника для очистки TOC TIC комплексов. Протокол для изоляции TOC TIC комплекса начинается с гомогенизации растительного материала в буфере моющее средство бесплатно. После центрифугирования отбрасывается супернатант. Гранулы, содержащие часть всего мембраны является солюбилизирован с помощью моющих средств содержащих буфера. После шага ультра центрифугирования супернатанта, содержащий растворимых комплексов TOC TIC применяется к IgG смолы для очищение сродства. После нескольких Стиральная шаги, элюирование осуществляется с использованием ТэВ протеаз содержащие буфер чтобы выборочно Рассекающий удар вниз по течению IgG связывания доменов и осторожно освободить родной TOC159-содержащих комплексов. TEV элюата могут быть проанализированы на Западный blotting или масс-спектрометрии для определения взаимодействия партнеров по TOC15910,11,15. Этот метод используется также для идентификации столб-поступательные изменения TOC15915. В будущем родной TOC159-содержащих комплексов может использоваться для структурных исследований с использованием cryoelectron микроскопии.
Мы показали, что один шаг крана тег очистки является конкретный и эффективный метод для очистки Arabidopsis TOC TIC комплекса. Хотя TAP-тегов позволит (IgG-следуют очищение сродства Кальмодулин после ТэВ протеаз расщепление) двух последовательных очистки шагов, мы считаем, что во многих случаях первый шаг сродство следуют ТэВ протеазы расщепление будет достаточно. Наша цель, TOC159, является низкая обильные и включение на втором шаге Кальмодулин близость чрезмерно уменьшается урожайность белка, который был главной причиной для исключения его из нашего настоящего Протокола. ТРВ элюции само по себе является весьма конкретные и нежной очистки шаг, который освободит только TAP-тегами целевые вместе со связанной взаимодействия партнеров, хотя заражение белки-специально придерживаться IgG смолы будет оставаться там. Таким образом в сочетании с шагом IgG близость, элюирование ТэВ приводит к достаточно эффективной очистки для наших и вероятно многих других целей.
Необходимо позаботиться что конструкция крана тегами является полностью функциональной в естественных условиях. TAP-тегов может иметь потенциально пагубное влияние на активность белка, стабильности или локализации. TOC159 состоит из трех доменов, в N-терминальный кислой, центре ГТФ связывающий домен и C-терминала мембраны домене, что якоря TOC159 в наружной хлоропласта мембраны2. Во избежание возникновения помех вставки мембраны мы сплавили TAP-тега N-го TOC159. Сплавливание к N-го является скорее исключением, чем правилом. Многие белки содержат N-терминальный сведения и должны поэтому, отмеченных в C-terminus. Мы уверены, что TOC159 является функциональной в естественных условиях путем дополнения ppi2 мутанта (Альбино мутант, не хватает TOC159) с кран-TOC159. Спасение зеленой, дикого типа фенотип указал, что ТКП-TOC159 функциональные15.
Протокол очистки использовался для выявления новых партнеров взаимодействия TOC159, которая включала10,KOC1 и TIC5611. В общей сложности около 30 белки были связаны с комплексом, предполагая, что новые формы взаимодействия партнеров будут изолированы и характеризуется в ближайшем будущем. Хотя мы рекомендуем TAP-тег для сложных очистки, мы по-прежнему хотели бы отметить, что дополнительные версии к представленному здесь существуют и могут быть очень полезны для некоторых приложений.
The authors have nothing to disclose.
Работы было поддержано грантов от швейцарского национального научного фонда (31003A_156998 и 31003A_176191) и в Невшательском университете.
NaHCO3 | PanReac AppliChem | A0384 | |
Tris | Biosolve | 0020092391BS | |
Na2HPO4 | Sigma | S7909 | |
KH2PO4 | PanReac AppliChem | A2946 | |
NaCl | PanReac AppliChem | A2942 | |
NaF | Sigma | S1509 | Toxic |
PMSF | PanReac AppliChem | A0999 | Toxic |
Plant protease inhibitor cocktail | Sigma | P9599 | |
Glycerol | PanReac AppliChem | A0970 | |
Triton X100 | Roche | 10789704001 | |
Glycine | PanReac AppliChem | A1067 | |
EDTA | Carl Roth | 8043 | |
Dithiothreitol (DTT) | PanReac AppliChem | A1101 | |
SDS | PanReac AppliChem | A0675 | |
Bromophenol blue | Sigma | B0126 | |
HCl | VWR | 20252-290 | Corrosive |
Sucrose | PanReac AppliChem | A3935 | |
Murashige and Skoog medium with vitamins | Duchefa Biochemie | M0222 | |
Phytoagar | Duchefa Biochemie | P1003 | |
Petri plate | Greiner Bio-one | 639102 | |
1.5 mL microfuge tubes | Sarstedt | 72.706 | |
Ethanol | Fisher chemical | E/0600DF/15 | |
Filter paper | Whatman | 10311804 | |
Surgical tape | 3M | 1530-1 | |
CNBr-Activated agarose beads (sepharose 4B) | GE Healthcare | 17-0430-01 | |
Sintered glass filter | DURAN | 2515703 | |
Centrifuge tube 50 mL | TPP | 91050 | |
Purified immunoglobulin G (HsIgG) | MP Biomedicals | 855908 | |
Rotating shaker | IKA | 4016000 | |
NaN3 (sodium azide) | Sigma | 71290 | Toxic |
Quick filtration material (Miracloth) | Merk-Millipore | 475855 | |
Ultracentrifube XNP-80 | Beckman Coulter | A99839 | |
Rotor SW 32 Ti | Beckman Coulter | 369650 | |
Ultracentrifuge tubes | Beckman Coulter | 326823 | |
Glass teflon homogenizer (Potter) | Wheaton | 357426 | |
Spin column (Mobicol) | Mo Bi Tec | M1003 | |
Filter 35µm for spin column (Mobicol) | Mo Bi Tec | M513515 | |
AcTEV | Invitrogen | 12575-015 | |
Centrifugal evaporator (Speed Vac) | Eppendorf | 5305000100 | |
FBN1A(PGL35) antibody | AgriSera | AS06 116 | RRID:AB_2247012 |
Sand, Fontainebleau | VWR | 27460.295 |