A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يمثل استهداف تدهور البروتين آلية تنظيمية كبرى لوظيفة الخلية. يحدث عبر اليوبيكويتين proteasome ومسار الحفظ، والتي تعلق سلاسل polyubiquitin للبروتين الهدف الذي ثم خدمة "العلامات" الجزيئية بالنسبة للproteasome و26S. هنا، نحن تصف مقايسة خالية من الخلايا بسيطة وموثوق بها لتدهور proteasomal البروتينات.
برز مسار اليوبيكويتين-proteasome وعن تدهور البروتين باعتباره واحدا من أهم الآليات لتنظيم مجموعة واسعة من الوظائف الخلوية في جميع الكائنات الحية حقيقية النواة تقريبا. على وجه التحديد، في النباتات، ونظام proteasome وubiquitin/26S (يو بي إس) ينظم تدهور البروتين ويساهم بشكل كبير في تطوير مجموعة واسعة من العمليات، بما في ذلك الاستجابة المناعية والتنمية وموت الخلية المبرمج. علاوة على ذلك، تشير أدلة متزايدة على أن العديد من مسببات الأمراض النباتية، مثل الأجرعية، استغلال UPS المضيفة للعدوى كفاءة، مع التشديد على أهمية يو بي إس في التفاعلات النبات الممرض.
ويتحقق خصوصية ركيزة من يو بي إس من قبل اليوبيكويتين يغاز E3 الذي يعمل بالتنسيق مع E1 و E2 ligases الاعتراف وعلامة جزيئات البروتين محددة متجهة إلى التدهور عن طريق ربط لهم سلاسل من جزيئات اليوبيكويتين. فئة واحدة من ligases E3 هو SCF (Skp1 / Cالبروتين ullin / F-مربع) المعقدة، التي تعترف تحديدا ركائز يو بي اس ويستهدف لهم لubiquitination عبر عنصر البروتين F-علبته. للتحقيق في الدور المحتمل لليو بي إس في عملية بيولوجية من الفائدة، فمن المهم وضع مقايسة بسيطة وموثوق بها لUPS بوساطة تدهور البروتين. هنا، نحن تصف إحدى هذه مقايسة باستخدام نظام خالية من الخلايا النباتية. هذا الاختبار يمكن تكييفها للدراسات أدوار تدهور البروتين في تنظيم العمليات الخلوية المتنوعة، مع التركيز بشكل خاص على F-مربع البروتين الركيزة التفاعلات.
وproteasome ومسار ubiquitin/26S والناشئة باعتبارها آلية على نطاق واسع من أجل السيطرة على التفاعلات البيولوجية المتنوعة، بما في ذلك تنظيم النسخي، خلية دورة التقدم ونقل الإشارة، مستقبلات أسفل تنظيم أو الإلتقام، من بين أمور أخرى بمعالجة 1-4. في هذا المسار، والموسومة البروتين الهدف عن طريق اليوبيكويتين المخلفات التي تعلق الأول عن طريق السندات thiolester لانزيم تفعيل اليوبيكويتين E1 ثم translocated إلى بقايا حمض السيستين الأميني الانزيم اليوبيكويتين-E2 الاقتران، وأخيرا، يتفاعل مع اليوبيكويتين E2 E3 يغاز ، مما أدى إلى polyubiquitination الركيزة البروتين. في نهاية المطاف، يتم التعرف على البروتينات polyubiquitinated والمتدهورة التي proteasome و26S. في هذه الآلية، يحدد الإنزيم E3 الركيزة وتقوم بدور العنصر التنظيمية الرئيسية لنظام proteasome وubiquitin/26S (يو بي إس). يمكن ligases E3 التصرف بشكل مستقل، مثل ligases مجال RING، أو كجزء من SCF multisubunit (Skp1/Cullin/F-box البروتين) المعقدة، مثل ligases مجال F-مربع. وتشارك SCF بوساطة مسارات التحلل proteasomal في تنظيم النسخ، ودورة الخلية، نقل الإشارة 5-10 والعديد من الوظائف الخلوية الرئيسية الأخرى.
إلى جانب هذه الأدوار الحاسمة في تنظيم العمليات الخلوية، يو بي إس يأخذ مرحلة مركزية في كثير من التفاعلات النبات الممرض. على سبيل المثال، تشير أدلة متزايدة على أن العديد من مسببات الأمراض النباتية، بما في ذلك الأجرعية المورمة، والاعتماد على UPS المضيفة لتسهيل عملية العدوى 11. الأجرعية يتسبب نمو الأورام على النباتات، والتي تمثل المضيفين الطبيعية، ويمكن أيضا تحويل مجموعة واسعة من حقيقيات النوى الأخرى، من الفطريات 1،2 إلى الخلايا البشرية 12،13. أثناء الإصابة به، الأجرعية تصدر عنصر الحمض النووي (T-DNA) والعديد من الفوعة (فير) البروتينات في الخلية المضيفة 12-13. واحدة من هذه البروتينات هو VirF، أول بروتين F-مربع جدتأن المشفرة بواسطة الجينوم بدائية النواة 14. كجزء من مجمع SCF اليوبيكويتين يغاز، VirF، وجانه الفنية homolog المضيف VBF 15، وتسهيل عدوى الأجرعية عبر شركة يو بي إس تدهور البروتين بوساطة، مما يسهل يفترض uncoating من البكتيريا T-DNA الغازية من المرافق البروتينات في البكتيريا والمضيف، VirE2 وVIP1، على التوالي 16،17. ومن المثير للاهتمام، وكثير من البروتينات F-مربع، بما في ذلك VirF، هي في جوهرها غير مستقرة بسبب التحلل البروتيني الخاصة بهم، والتي يتم بوساطة النشاط autoubiquitination 18،19 أو ligases E3 الأخرى التي البروتينات F-مربع قد تكون بمثابة ركائز 20-23.
عند دراسة الأنشطة البيوكيميائية للبروتينات F-مربع، ligases اليوبيكويتين أخرى، و / أو ركائز، وسيكون من المفيد جدا لتوظيف مقايسة بسيطة وموثوق بها لتدهور proteasomal. نحن هنا وصف بروتوكول واحد مثل لتحليل استقرار البروتين في الخليةخالية النظام. في هذا الاختبار، ويتم تحليل استقرار الركيزة يو بي إس في وجود أو عدم وجود واحدة من المكونات الأساسية للتدهور مسار proteasomal، مثل البروتين F-مربع، في نظام خالية من الخلايا. عموما، فإننا نعرب عن البروتين اختبار (ق) في أنسجة النبات، وإعداد مقتطفات خالية من الخلايا من هذه الأنسجة ورصد كميات من البروتين (ق) من الفائدة عن طريق النشاف الغربية. ويتجلى آلية تعتمد على UPS تدهور البروتين عن طريق إدراج مثبطات proteasomal محددة و / أو استخدام coexpression من الشكل السائد السلبية من عنصر SCF، Cullin. بينما نحن لتوضيح هذا الاختبار باستخدام تدهور proteasomal من البروتين نبات الأرابيدوبسيس VIP1 17 من البروتين F-مربع VBF 15، قد تكون استخدمت لتحقيق استقرار أي ركائز proteasomal الأخرى.
1. التعبير البروتين
2. إعداد مقتطفات خالية من الخلايا
الرقم 1، وتكييفها من Zaltsman آخرون 17، يوضح التجارب ممثل للكشف عن تدهور proteasomal في نظام خالية من الخلايا. على وجه التحديد، ونحن لشرح زعزعة استقرار لالمتعلقة بالدفاع البروتين VIP1 النبات من البروتين F-مربع VBF عبر مسار SCF VBF في N. benthamiana. VBF نبات ...
يعتمد هذا الاختبار على التعبير عن البروتينات اختبار في الأنسجة النباتية، وبالتالي، فإن عملية تدهور proteasomal المحتملة الواضح يحدث بالفعل داخل الأنسجة الحية. نحن فحص البروتين زعزعة الاستقرار، ولكن فقط في مقتطفات، مع الوقت عينة الصفر العامل بوصفه نقطة مرجعية أولية. ومن ...
أعلن عن أي تضارب في المصالح.
تلقت عمل يؤدي إلى هذا المنشور بتمويل من برنامج ماري كوري COFUND "U-التنقل"، تمويله من قبل جامعة ملقة والبرنامج الإطاري الاتحاد الأوروبي ال 7 (FP7/2007-2013) تحت رقم 246550 GA. ويدعم عمل في مختبرنا من المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة، وزارة الزراعة / NIFA، جبهة الخلاص الوطني، BARD، والبنك السعودي الفرنسي لVC
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Protein assay kit | Bio-Rad | 500-0001 | |
Proteinase inhibitor cocktail | Sigma-Aldrich | S8820 | |
Mini-Protean system | Bio-Rad | 165-8000 | |
Semi-dry western blotting SD electrotransfer system | Bio-Rad | 170-3940 | |
Affinity Purified Rabbit Anti-Ha | ICL Lab | RHGT-45A-Z | |
Goat anti-Rabbit IgG Peroxidase Conjugate | Thermo Scientific | 31460 | |
BioTrace, NT nitrocellulose transfer membrane | Pall Corporation | 27377-000 | |
Immobilon western chemiluminescent HRP substrate | EMD Millipore | WBKL S0 050 | |
MG132 | EMD Millipore | 474790-1MG | |
Lactacystin | Sigma-Aldrich | L6785 | |
Thermo Scientific Pierce Fast Western Blot Kit, ECL Substrate | Pierce | 35055 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved