Anjiyotensin II tarafından gösterilen nitropeptid profil oluşturma ve tanımlama
Summary
Tirozin-nitrated proteinlerin proteomik profilleme 3-nitrotirozin modifikasyonunda düşük bolluk nedeniyle zorlu bir teknik olmuştur. Burada, nitropeptid zenginleştirme ve model olarak angiotensin II kullanarak profil oluşturma için yeni bir yaklaşım açıklanmaktadır. Bu yöntem diğer in vitro veya in vivo sistemlerde uzatılabilir.
Abstract
Protein nitrasyon, Tirozin kalıntılarının en önemli post-translasyonel değişikliklerinden (PTM) biridir ve ökaryotik hücrelerde reaktif oksijen türlerinin (ROS) ve reaktif azot türlerinin (RNS) kimyasal eylemleri ile indüklenir. Proteinlerin nitrasyon sitelerinin kesin tanımlaması, inflamasyon, yaşlanma ve kanser gibi protein nitrasyon ile ilgili fizyolojik ve patolojik süreçleri anlamak için çok önemlidir. Nitrolanmış proteinler indüklenen koşullarda bile hücrelerde düşük bolluk olduğundan, protein nitrasyon sitelerinin profil oluşturma ve tanımlaması için hiçbir evrensel ve verimli yöntem geliştirilmiştir. Burada bir kimyasal azaltma reaksiyonu ve biotin etiketleme kullanarak nitropeptid zenginleştirme için bir protokol açıklayan, yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi izledi. Bizim yöntemimizde, nitropeptid türevleri yüksek doğruluk ile tespit edilebilir. Yöntemimiz daha önce bildirilen yöntemlerle karşılaştırıldığında iki avantaj sergiler. İlk olarak, dimetil etiketleme, nicel sonuçlar oluşturmak için kullanılan nitropeptidler üzerinde primer Amin engellemek için kullanılır. İkincisi, NHS-biotin reaktif içeren bir disülfür bağ, daha fazla azaltılmış ve kütle spektrometresi üzerinde algılama sinyalini artırmak için alkylated zenginleştirme için kullanılır. Bu protokol, geçerli kağıda peptid angiotensin II modeline başarıyla uygulandı.
Introduction
Proteinleri 3-nitrotirozin oluşturmak için Tirozin kalıntılarının nitrasyon birçok biyolojik süreçleri düzenler. Tirozin ve 3-nitrotirozin arasındaki farklı kimyasal özellikler nedeniyle, nitoy proteini,1,2sinyalizasyon etkinliğini tedirgin olabilir. Bu nedenle, proteinlerin nitrasyon sitelerini verimli bir şekilde zenginleştirebilir ve tanımlayacak yöntemler geliştirmek önemlidir. 3-nitrotirozin, fosforilasyon ve asetilasyon gibi diğer PTM formlarına kıyasla proteinlerde düşük bir bolluk modifikasyonu olduğu için, endojen nitrasyon sitelerini doğrudan hücre hatlarından veya doku örneklerinden tespit etmek zordur. Bununla birlikte, nitrotpeptit parçalanma modelini karakterize etmek için kütle spektrometresi (MS) kullanma metodolojisi geliştirilmiştir (örneğin, Zhan & Desiderio3), yeni nitroproteomik yöntemlerin temelini oluşturur.
Şu anda, MS tarafından izlenen bir zenginleştirme adım nitropeptid profil4,5için en güçlü stratejisidir. Zenginleştirme yöntemleri iki sınıfa sınıflandırılabilir. Bir sınıf, özel olarak 3-nitrotirozin tanıyabilir antikorlar dayanmaktadır, diğer sınıf bir amin grubu için bir nitro grup azaltır kimyasal türetme dayanır ise4,5. Antikor tabanlı yöntem için, nitrotirozin benzeşimi sütun zenginleştirme için kullanılır, hangi elüe malzeme daha da çözülür ve yüksek çözünürlüklü MS ile analiz,6,7. Kimyasal türetme tabanlı yöntem için, peptid veya lizin N-Terminus Amin grupları asetilasyon, göreli ve mutlak niceleme (iTRAQ) veya tandem kütle etiketleri (TMT) reaktifler için isobarik Etiketler tarafından ilk adımda engellenmelidir. Sonra, bir redüksiyoner aminotyrosine nitrotirozin azaltmak için kullanılan yeni oluşturulan amin grubu değiştirerek takip, hangi biotin ligasyon içerir, sülphydril peptid dönüşüm, veya etiketleme sistemleri diğer türleri8,9, 10,11. Şimdiye kadar kurulan protokollerin çoğu, Endogenously nitrolanmış proteinler yerine in vitro Over-nitrolanmış proteinlere dayanmaktadır.
Bu çalışmada, nitrotirozin kimyasal türevisini değiştiren bir prosedür, MS algılama sırasında gelişmiş hassasiyet gösteren ve miktarlama amacı için uygun olan nitropeptid zenginleştirme ve tanımlaması için geliştirilmiştir. Bu yöntemi kullanılan biyolojik sistemlerde yapılan son çalışmamızda, miyeloid türevi bastırıcı hücrelerden (MDSCs) üretilen RNS tarafından Tyr394 de lenfosit-spesifik protein Tirozin kinaz (LCK) nitrasyon, önemli bir rol oynar tümör mikro bağışıklık bastırma12. Bu nedenle, nitropeptid tanımlama yöntemimiz karmaşık biyolojik örneklere de uygulanabilir. Burada, biz model peptid angiotensin II kullanarak protokollerimizi tarif, hangi parçalanma deseni bilinen ve yaygın nitroproteomik çalışmalar kullanılır8,9,10,11, örnek olarak.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada protokol nitropeptid zenginleştirme ve profil açıklar. Model peptid olarak angiotensin II kullanarak, Şekil 1‘ de gösterilen prosedürü tasvir ettik. Nitro-Anjiyotensin II aldıktan sonra, peptit üzerinde primer Amin protokol içinde en önemli adımlardan biri olan daha fazla Amin konjugasyon, önlemek için engellenmelidir. Geçerli protokolde, dimetil etiketleme, primer aminleri iki nedenden dolayı engellemek için kullanılır: ilk olarak, nicel sonuçların satın alınma…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Amerikan Kanser Derneği kurumsal araştırma Grant ıRG-14-195-01 tarafından desteklenmektedir (M. Sharon Stack asıl araştırmacı; X.L. bir alt alıcı müfettişi). Bu yayın Grant Numbers KL2 TR002530 ve UL1 TR002529 (A. Shekhar, PI) Ulusal Sağlık Enstitüleri, translasyonel Bilimler, klinik ve translasyonel Bilimler Ödülü Ilerleyen Ulusal Merkezi ‘nden kısmi destek ile mümkün yapıldı. X. L. Indiana CTSı KL2 genç araştırmacı Ödülü sahibidir. S. F. Walther Cancer Foundation Ilerleyen temel kanser hibe tarafından desteklenmektedir. X. W. Ulusal Doğal Bilim Vakfı Çin genel programı tarafından desteklenmektedir (Grant No. 817773047).
Materials
| Acclaim pepmap 100 C18 column | Thermo-Fisher | 164534 | |
| 1 M TEAB solution | Sigma-Aldrich | T7408 | |
| 50% hydroxylamine | Thermo-Fisher | 90115 | |
| Acetonitrile | Thermo-Fisher | A955 | MS Grade |
| dithiothreitol | Sigma-Aldrich | 43819 | |
| formaldehyde | Sigma-Aldrich | F8775 | Molecular Biology Grade |
| formaldehyde-D2 | Toronto Research Chemicals | F691353 | |
| formic acid | Sigma-Aldrich | 695076 | ACS reagent |
| Fusion Lumos mass spectrometer | Thermo | ||
| isoacetamide | Sigma-Aldrich | I1149 | |
| Methanol | Thermo-Fisher | A456 | MS Grade |
| NHS-S-S-bition | Thermo-Fisher | 21441 | |
| Oasis HLB column (10 mg) | Waters | 186000383 | |
| peroxynitrite | Merck-Millipore | 516620 | |
| sodium cyanoborohydrite | Sigma-Aldrich | 42077 | PhamaGrade |
| sodium dithionate | Sigma-Aldrich | 157953 | Technical Grade |
| Streptavidin Sepharose | GE Healcare | GE17-5113-01 | |
| Ultimate 3000 nanoLC | Thermo |
References
- Radi, R. Nitric oxide, oxidants, and protein tyrosine nitration. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101, 4003-4008 (2004).
- Radi, R. Protein tyrosine nitration: biochemical mechanisms and structural basis of functional effects. Accounts of Chemical Research. 46, 550-559 (2013).
- Zhan, X., Desiderio, D. M. MALDI-induced fragmentation of leucine enkephalin, nitro-Tyr-leucine enkaphalin, and d5-Phe-nitro-Tyr-leucine enkephalin. Int. J Mass Spectrometry. 287, 77-86 (2009).
- Batthyány, C., et al. Tyrosine-Nitrated Proteins: Proteomic and Bioanalytical Aspects. Antioxidants & Redox Signaling. 26, 313-328 (2017).
- Feeney, M. B., Schöneich, C. Proteomic approaches to analyze protein tyrosine nitration. Antioxidants & Redox Signaling. 19, 1247-1256 (2013).
- Zhan, X., Desiderio, D. M. Nitroproteins from a human pituitary adenoma tissue discovered with a nitrotyrosine affinity column and tandem mass spectrometry. Analytical Biochemistry. 354, 279-289 (2006).
- Zhan, X., Wang, X., Desiderio, D. M. Mass spectrometry analysis of nitrotyrosine-containing proteins. Mass Spectrometry Reviews. 34, 423-448 (2015).
- Abello, N., Barroso, B., Kerstjens, H. A. M., Postma, D. S., Bischoff, R. Chemical labeling and enrichment of nitrotyrosine-containing peptides. Talanta. 80, 1503-1512 (2010).
- Chiappetta, G., et al. Quantitative identification of protein nitration sites. Proteomics. 9, 1524-1537 (2009).
- Dekker, F., Abello, N., Wisastra, R., Bischoff, R. Enrichment and detection of tyrosine-nitrated proteins. Current Protocols in Protein Science. , (2012).
- Zhang, Q., et al. A method for selective enrichment and analysis of nitrotyrosine-containing peptides in complex proteome samples. Journal of Proteome Research. 6, 2257-2268 (2007).
- Feng, S., et al. Myeloid-derived suppressor cells inhibit T cell activation through nitrating LCK in mouse cancers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115, 10094-10099 (2018).
- Boersema, P. J., Raijmakers, R., Lemeer, S., Mohammed, S., Heck, A. J. Multiplex peptide stable isotope dimethyl labeling for quantitative proteomics. Nature Protocol. 4, 484-494 (2009).
