Aquí presentamos un protocolo probado y comprobado para la purificación del cloroplasto importación complejos (complejo TIC TOC) usando la etiqueta de grifo. El protocolo de aislamiento de afinidad de un paso potencialmente se puede aplicar a cualquier proteína y se utiliza para identificar a nuevos socios de interacción por espectrometría de masas.
Biogénesis del cloroplasto requiere la importación de miles de proteínas codificadas por el núcleo en el Plastidio. La importación de estas proteínas depende del translocon en el exterior (TOC) y membranas internas de cloroplasto (TIC). Los complejos de TOC y TIC son multiméricas y probablemente contienen componentes desconocidos. Uno de los principales objetivos en el campo es establecer el inventario completo de componentes de TOC y TIC. Para el aislamiento de complejos de TIC TOC y la identificación de nuevos componentes, el receptor preprotein que toc159 ha sido modificado N-terminal mediante la adición de la etiqueta de purificación (TAP) de afinidad tándem en TAP-TOC159. La etiqueta de TAP está diseñada para dos pasos de purificación de la afinidad secuencial (por lo tanto “afinidad de tándem”). La etiqueta de llave utilizada en estos estudios consiste en un dominio N-terminal de unión de IgG derivado de proteína de Staphylococcus aureus (ProtA) seguido por un péptido de unión a calmodulina (CBP). Entre estas etiquetas de dos afinidad, un tabaco etch escote de proteasa del virus (TEV) ha incluido el sitio. Por lo tanto, proteasa TEV puede utilizarse para elución suave de complejos que contienen TOC159 después a cuentas de IgG. En el protocolo presentado aquí, se omite el segundo paso de purificación de afinidad de calmodulina. El protocolo de purificación comienza con la preparación y la solubilización de las membranas celulares total. Después del tratamiento de detergente, las proteínas de membrana solubilizadas se incuban con granos de IgG para el immunoisolation de los complejos que contienen grifo-TOC159. Vinculante y lavado extenso, complejos que contienen grifo TOC159 son troceados y liberados de los granos de IgG mediante la proteasa TEV por el que se quita el dominio de unión de IgG de S. aureus . Western blot de los aislados complejos que contienen TOC159 pueden utilizarse para confirmar la presencia de proteínas conocidas o sospechas de TOC y TIC. Más importante aún, los complejos que contienen TOC159 han sido utilizados exitosamente para identificar nuevos componentes de los complejos de TOC y TIC por espectrometría de masas. El protocolo que presentamos potencialmente permite el aislamiento eficaz de cualquier proteína de membrana-limitan complejos para ser utilizado para la identificación de componentes desconocidos por espectrometría de masas.
Las plantas dependen de cloroplastos para la fotosíntesis y crecimiento Chlorobiaceae1. La gran mayoría de las proteínas del cloroplasto es codificada en el núcleo, sintetizada en el citosol e importada en el cloroplasto a través de los complejos en los sobres de las membranas2TIC y TOC. La base de la tabla de contenido complejo consiste en el canal proteína-que conduce Toc75 y los dos receptores GTPases Toc33 y Toc1593,4,5. TOC159 es fundamental para la biogénesis de los cloroplastos y la acumulación masiva de proteínas asociadas a fotosíntesis6de media. El TIC complejo consiste en el canal proteína-que conduce TIC20 así como TIC110 y TIC407,8. Recientemente, un desplazamiento de la proteína 1MD complejo en la membrana sobre interno fue aislado y contiene componentes previamente no identificado9, uno de los cuales fue TIC56. Recientemente aislamos Co TIC56 del complejo utilizando el protocolo de purificación de afinidad TOC159 grifo 1 MDa. Los datos indicaron una superposición estructural entre los complejos TOC, TIC “canónicos” y el complejo de MDa 110. Previamente desconocidos componentes como KOC1 también fueron identificados como nuevos socios de la interacción de los complejos TOC y TIC usando el método TAP se ha descrito aquí de10,11.
Así, la purificación de grifo-tag es un método eficiente para el aislamiento de complejos de la proteína y la identificación de socios interactúan por posteriores análisis de espectrometría de masa12. La etiqueta TAP consiste en dos repeticiones de atascamiento de IgG separadas de un péptido de unión a calmodulina (CBP) por un tabaco etch sitio de la hendidura de proteasa de virus (TEV). El método original, que consiste en un paso de purificación de la afinidad de la IgG seguida por escote TEV y cromatografía de afinidad de calmodulina posterior permite la purificación natural de complejos de proteínas grandes y altamente puro13,14 . Hemos simplificado el procedimiento y demostraron que los complejos de proteínas que contiene el TOC159 se pueden también purificar eficientemente usar sólo la afinidad de IgG purificación paso seguido por TEV-escote para elución15. En nuestra experiencia, la omisión del paso de afinidad de calmodulina resultaron en mayores rendimientos y por lo tanto puede ser apropiada para las proteínas de baja abundancia.
En definitiva, nos ingeniería transgénica estable a. thaliana líneas expresando TOC159 grifo de ppi2 (toc159 KO mutante) de fondo y establecido como una fuente confiable para la purificación de complejos de TIC TOC. El protocolo para el aislamiento del complejo TIC TOC comienza con la homogeneización del material vegetal en solución tampón libre de detergente. Después de la centrifugación, el sobrenadante se descarta. El precipitado que contiene la fracción de membrana total es solubilizado mediante un búfer que contiene el detergente. Después de un paso de la ultra centrifugación, el sobrenadante que contiene complejos solubles de TIC TOC se aplica a la resina de IgG para la purificación de la afinidad. Después de varios pasos de lavado, elución se lleva a cabo utilizando un búfer que contiene la proteasa TEV hender selectivamente aguas abajo de los dominios de unión de IgG y suavemente suelte nativos complejos que contienen TOC159. El efluente de la TEV puede ser analizado directamente por Western blotting o espectrometría de masas para identificar a los socios de la interacción de TOC15910,11,15. El método también se ha utilizado para identificar las modificaciones post-traduccionales de TOC15915. En el futuro, nativo que contiene la TOC159 complejos pueden usarse para estudios estructurales usando microscopia del cryoelectron.
Hemos demostrado que un solo paso de purificación de etiqueta TAP es un método específico y eficiente para la purificación del complejo de TIC TOC de Arabidopsis . Aunque la etiqueta de llave permite dos pasos sucesivos de la purificación (IgG-seguido por la purificación de afinidad de calmodulina después de TEV proteasa-escote), creemos que en muchos casos el primer paso de afinidad seguido de escote de proteasa TEV serán suficiente. Nuestro objetivo, TOC159, es poco abundante y la inclusión de la segunda etapa de afinidad de calmodulina excesivamente disminuida la producción de proteína que fue la razón principal de excluir de nuestro presente Protocolo. La elución de TEV en sí mismo es un paso de purificación altamente específicos y suave que sólo dará a conocer el objetivo de TAP-con la etiqueta junto con socios de interacción asociada mientras que las proteínas no específicamente a la resina de IgG contaminantes seguirá allí. Así, en combinación con el paso de la afinidad de la IgG, la elución de TEV resulta en una purificación suficientemente eficiente para los nuestros y probablemente muchos otros propósitos.
Debe tenerse cuidado que la construcción de TAP-con la etiqueta es completamente funcional en vivo. Etiquetado grifo podría tener efectos potencialmente deletéreos sobre la actividad de la proteína, estabilidad o localización. TOC159 consiste en tres dominios, el dominio acídico N-terminal, el dominio central de unión a GTP y dominio de membrana C-terminal, que ancla la TOC159 en la membrana externa cloroplasto del2. Para evitar posibles interferencias con la inserción de la membrana, fundió el grifo-tag para el N-terminal de TOC159. Fusión a la N-terminal es más bien la excepción que la regla. Muchas proteínas contienen información dirigida a N-terminal y por lo tanto deben por etiquetadas en el C-terminal. Nos aseguró que TOC159 es funcional en vivo por la complementación de la mutante de ppi2 (un mutante albino falta TOC159) con llave-TOC159. El rescate de la verde, fenotipo tipo silvestre indicó que TAP-TOC159 funcional15.
El protocolo de purificación se utiliza para identificar a nuevos socios de la interacción de TOC159, que incluye KOC1 y TIC5610,11. En total, alrededor de 30 proteínas se asociaron con el complejo sugiriendo esa interacción nuevos socios serán aislados y caracterizados en un futuro cercano. Mientras que es muy recomendable el grifo-tag para la purificación del complejo, todavía queremos que versiones adicionales a la que aquí se presenta existen y pueden ser muy útiles para algunas aplicaciones.
The authors have nothing to disclose.
El trabajo fue apoyado por subvenciones de la Fundación Nacional Suiza de ciencia (31003A_156998 y 31003A_176191) y por la Universidad de Neuchâtel.
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 |