A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
This article describes a simple and rapid protocol to evaluate the oligomeric state of the dynamin-like GTPase MxA protein from lysates of human cells using a combination of non-denaturing PAGE with western blot analysis.
The formation of oligomeric complexes is a crucial prerequisite for the proper structure and function of many proteins. The interferon-induced antiviral effector protein MxA exerts a broad antiviral activity against many viruses. MxA is a dynamin-like GTPase and has the capacity to form oligomeric structures of higher order. However, whether oligomerization of MxA is required for its antiviral activity is an issue of debate. We describe here a simple protocol to assess the oligomeric state of endogenously or ectopically expressed MxA in the cytoplasmic fraction of human cell lines by non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) in combination with Western blot analysis. A critical step of the protocol is the choice of detergents to prevent aggregation and/or precipitation of proteins particularly associated with cellular membranes such as MxA, without interfering with its enzymatic activity. Another crucial aspect of the protocol is the irreversible protection of the free thiol groups of cysteine residues by iodoacetamide to prevent artificial interactions of the protein. This protocol is suitable for a simple assessment of the oligomeric state of MxA and furthermore allows a direct correlation of the antiviral activity of MxA interface mutants with their respective oligomeric states.
هيكل رباعي من بروتين يلعب دورا حاسما في العديد من العمليات الخلوية. مسارات الإشارات والتعبير الجيني، وانزيم تفعيل / تعطيل كل تعتمد على التجميع السليم للمجمعات البروتين 1-4. ومن المقرر أن التساهمية لا رجعة فيها أو عكسها تفاعلات البروتين البروتين كهرباء ومسعور هذه العملية التي تعرف أيضا باسم هومو أو مغاير oligomerization. Oligomerization ليس فقط ينوع العمليات الخلوية المختلفة دون زيادة حجم الجينوم، ولكنها توفر أيضا استراتيجية للبروتينات لبناء المجمعات المستقرة التي هي أكثر مقاومة تجاه تمسخ وتدهور 5. عيوب في oligomerization لها تأثير على وظيفة البروتينات ويمكن أن يؤدي إلى تطور أمراض. على سبيل المثال، هيدروكسيلاز أنزيم فينيل الأنين يشكل مجمع رباعي القسيمات. بعض الطفرات داخل المجمع البروتين يمكن أن تضعف تشكيل tetramer وتؤدي إلى بيلة الفينيل كيتون المرض 6.
الصورة = "jove_content"> البروتين MXA الإنسان هو مضاد للفيروسات (IFN) -induced المضادة للفيروسات البروتين المستجيب تمارس نشاط مضاد للفيروسات واسع ضد مختلف RNA، فضلا عن الفيروسات الحمض النووي 7. انه ينتمي الى الفصيلة من GTPases كبيرة مثل dynamin ولديه القدرة على تشكيل الهياكل بلازميدة قليلة القسيمات كبيرة في المختبر 8. وقد اقترح Oligomerization لحماية MXA من التدهور السريع 9،10. وعلى الرغم من الجهود المكثفة من قبل العديد من المجموعات البحثية، الآلية الجزيئية العمل لا تزال بعيدة المنال إلى حد كبير ودور الدولة oligomerization من MXA عن وظيفتها المضادة للفيروسات هو قيد المناقشة 9،11،12. وفي هذا الصدد، اقترح قاو وزملاء العمل نموذجا حيث يمارس MXA نشاطها المضاد للفيروسات من خلال التفاعل مع البروتينيات الفيروسية في شكل هياكل بلازميدة قليلة القسيمات كبيرة تشبه حلقة 11. ومع ذلك، في الآونة الأخيرة، أثبتنا أن dimers MXA المعرض نشاط مضاد للفيروسات وتتفاعل مع البروتين النووي من فيروس إنفلونزا 12. بASED على التركيب البلوري للMXA، حدد غاو وزملاء العمل عدة مخلفات الأحماض الأمينية في المناطق اجهة التي تعتبر بالغة الأهمية لoligomerization في المختبر وظيفة مضادة للفيروسات في 11،13. ولذلك، من أجل توضيح التي تنص على بلازميدة قليلة القسيمات من MXA تمارس نشاط مضاد للفيروسات، سعينا إلى وضع بروتوكول بسيط لتحديد بسرعة الدولة oligmeric من المسوخ واجهة MXA أعرب في الخلايا البشرية وكذلك أعرب الذاتية MXA بعد التحفيز IFNα.
على الرغم من أن هناك العديد من التقنيات التي تستخدم عادة لتحقيق التفاعل بين البروتينات مثل بروتين تقسيم الفلوري الأخضر (تقسيم GFP) تكامل فحص 14، سطح مأكل بالرنين 15 و فورستر نقل الطاقة الرنين (الحنق) 16، فإنها لا توفر معلومات رياضيات الكيمياء الدقيق للمجمع البروتين بلازميدة قليلة القسيمات. للتحقيق في هذا الجانب بالذات، تقنيات مثلمتعددة زاوية تشتت الضوء (ملس) 17 وتنبيذ فائق التحليلية 18 هي مفيدة جدا. عادة، والبروتينات تحليلها باستخدام هذه الأساليب هي بروتينات النقاء. قد تعتمد عمليات Oligomerization أيضا على عوامل الخلوية الأخرى. وإذا كانت هذه العوامل هي غير معروفة، وتحليل أكثر صعوبة. بالإضافة إلى ذلك، بعض البروتينات يصعب التعبير عنها في E. القولونية وتنقية. لذلك، وهذه الأساليب ليست هي الخيار الأمثل لتحليل oligomerization البروتين في البيئة الخلوية. وبالإضافة إلى ذلك، هذه التقنيات تتطلب الأدوات الباهظة الثمن التي لا تتوفر بسهولة.
غير تغيير طبيعة الكهربائي للهلام بولي أكريلاميد (PAGE)، اللوني حجم الإقصاء أو يشابك الكيميائية تليها التقليدية دوديسيل الصوديوم كبريتات (SDS) -PAGE هي أدوات مفيدة لتوصيف تشكيل الأوليغومرات من الخلية لست] 2،19،20. هذه الأساليب لا تتطلب معدات متخصصة ويمكن أن يكون المؤسسة العامة بسهولةrformed في المختبر القياسية. قمنا بتقييم البداية مختلف البروتوكولات عبر ربط الكيميائية التي أدت invariantly إلى تجميع وترسيب MXA غير محددة. لذلك، نحن اختبار القادم بروتوكولات PAGE عدم تغيير طبيعة. كما تستثني عدم تغيير طبيعة-PAGE استخدام SDS، والهجرة من البروتينات يعتمد على تهمة وطنهم. يستخدم زرقاء أصلية PAGE coomassie G250 الزرقاء الرائعة لتحميل البروتينات مع شحنة سالبة العام، على غرار SDS، ولكن لا تفسد البروتين 21. للأسف، coomassie رواسب الزرقاء الرائعة في وجود الأملاح العالية والكاتيونات ثنائي التكافؤ (مثل المغنيسيوم 2+) التي غالبا ما يتم تضمينها في مخازن تحلل. اعتمادا على مخازن المستخدمة، قد يكون من الصعب لتحليل عينة من دون مزيد من التحسين من الخطوات التي يمكن أن يكون لها تأثير على بروتين معقد بلازميدة قليلة القسيمات.
هنا نقدم بروتوكول البسيط القائم على طريقة نشرت سابقا 22 لتحديد oligomerization منالبروتين MXA حقوق الإنسان مستمد من لست] الخلوية استخدام غير تغيير طبيعة-PAGE.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ملاحظة: يعتمد هذا البروتوكول على نشرها سابقا عدم تغيير طبيعة بروتوكول PAGE 12. في هذه الدراسة، تم تقييم حالة بلازميدة قليلة القسيمات من البروتين MXA باستخدام خلايا الفيرو overexpressing MXA أو خلايا A549 تحفيز الإنترفيرون α، معربا عن الذاتية MXA. البروتوكول هو موضح أدناه يمكن استخدامها لتحليل حالة بلازميدة قليلة القسيمات من أي بروتين بالإضافة إلى MXA. ومع ذلك، قد تكون هناك حاجة مزيد من التحسين.
1. إعداد الخلايا المحللة للPAGE عدم تغيير طبيعة،
ملاحظة: لتحليل حالة بلازميدة قليلة القسيمات من البروتين MXA البشري في أي فيرو أو A549 الخلايا، كانت تحصد 1.0 × 10 6 خلايا. اعتمادا على نوع من الخلايا أو وفرة البروتين لتحليل، ينبغي تعديل عدد الخلايا. ومن المهم أيضا لحماية المنطقة العازلة تحلل من التعرض للضوء، في أقرب وقت يتم إضافة iodoacetamide حساسة للضوء.
2. الكهربائي
تم تنفيذ الكهربائي كما هو موضح من قبل مع بعض التعديلات 22: ملاحظة. في البروتوكول هو موضح أدناه، استخدمت مسبقة الصب المواد الهلامية التدرج (4-15٪ التدرج). بدلا من ذلك، المواد الهلامية يمكن أن تكون مستعدة في المختبر. من المهم جدا لاستبعاد أي عامل تغيير طبيعة مثل SDS لمنع تفكك المجمعات البروتين بلازميدة قليلة القسيمات. تم تحسين وقت الكهربائي لدول بلازميدة قليلة القسيمات مختلفة من البروتين MXA البشري. ومع ذلك، يمكن أن تختلف عن غيرها من البروتينات، وهذا يتوقف على حجم مجمع بلازميدة قليلة القسيمات فضلا عن مجموعة من الانفصال التي من المفترض أن يتحقق لتحليل مجمع. ولذلك، فإن الوقت الأمثل لالكهربائي وينبغي أن تحدد تجريبيا. لحل الأمثل للالأوليغومرات ليتم تحليلها وينبغي ألا يتجاوز التيار 25 أمبير.
3. ويسترن وصمة عار
ملاحظة: هو موضح أدناه بروتوكول نظام صمة عار الغربي الرطب. أي غشاء النشاف يمكن استخدامها. تفعيل فلوريد البولي فينيل (PVDF) الأغشية في الميثانول بنسبة 100٪ قبل موازنة في النشاف BUFفر. تقنية لطخة غربية شبه الجافة يمكن استخدامها بدلا من ذلك، ولكن لابد الأمثل للمجمعات بلازميدة قليلة القسيمات كبيرة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
استخدام غير تغيير طبيعة-PAGE، قمنا بتحليل الدولة بلازميدة قليلة القسيمات من النوع البري البشري MXA، ومثنوي المسوخ واجهة MXA (R640A) وMXA (L617D)، فضلا عن واجهة أحادى الطور MXA (M527D) من الخلية لست] 12. كانت هي lysed الخلايا في العازلة التي تحتوي على 1٪ octylphenoxypolyethoxyethanol (NP-40) وiodoacetamide ل?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
نحن هنا وصف طريقة بسيطة التي تسمح بتحديد السريع للدولة بلازميدة قليلة القسيمات من البروتينات التي أعرب عنها في خلايا الثدييات التي PAGE عدم تغيير طبيعة-يليه تحليل لطخة غربية. والميزة الرئيسية لهذا النهج هو أن الدولة بلازميدة قليلة القسيمات من بروتين معين يمكن تحديده ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
The authors have nothing to disclose.
This work was funded by a Grant from the Swiss National Science foundation (Grant nr. 31003A_143834) to JP.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Slide-A-Lyzer MINI Dialysis Units, 10K MWCO, 0.5 ml | Thermo Fisher Scientific | 69570 | Pre-equilibrate in dialysis buffer (if Glycerol removal is desired) Can be self-made according to Fiala et al. 2011 |
4–15% Mini-PROTEAN TGX Precast Protein Gels, 10-well, | Bio-Rad | 456-1083 | Pre-run in running buffer to adjust buffer system |
cOmplete, Mini, EDTA-free | Roche | 11836170001 | use 1 tablet per 50 ml |
PBS, pH 7.4 bottle a 500 ml Gibco | Thermo Fisher Scientific | 14190-094 | |
Ponceau S solution | Sigma-Aldrich | P7170 | TOXIC wear gloves and protect eyes |
NativeMark Unstained Protein Standard 50 µl | Invitrogen | P/N 57030 | load 5 µl/well |
A549 cells | ATCC | ATCC CCL185 | Grow in growth medium (see Table 1) |
Vero cells | ATCC | ATCC CCL81 | Grow in growth medium (see Table 1) |
anti-Mx1 antibody | Novus Biologicals | H00004599_D01P | Use at a 1:1,000 dilution |
ECL Anti-rabbit IgG, Horseradish Peroxidase linked whole antibody (from donkey) | GE-Healthcare | NA934V | Use at a 1:10,000 dilution |
0.5% Trypsin-EDTA (1x) Life Technologies | Thermo Fisher | 15400-054 | |
Iodoacetamide 5 g | Sigma-Aldrich | I-6125 | stock 100 mM |
Bromphenolblue | Sigma-Aldrich | B0126-25G | |
DMEM +4.5g/l Gluc,+L-Glut,+Pyruvate life technologies | Thermo Fisher Scientific | 41966-029 | |
Pen Strep 100 x 100ml life technologies | Thermo Fisher Scientific | 15140 - 130 | |
Glutamax 100x Stock, 100 ml life technologies | Thermo Fisher Scientific | 350500-038 | |
Fetal Bovine Serum, Dialyzed , US Origin 500 ml Gibco Lot:42G9552K | Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | |
Cellulose filter paper | Bio-Rad | 1703965 | |
PVDF blotting membrane | GE-Healthcare | 10600022 | |
Tris(hydroxymethyl)aminomethane | Biosolve | 0020092391BS | |
sodium fluoride (NaF) | Sigma Aldrich | S-7920 | |
NP-40 | Calbiochem | 492015 | |
cOmplete, Mini, EDTA-free | Roche | 11836170001 | |
Tween 20 | Calbiochem | 6555204 | |
CHAPS 10% solution | Amresco | N907 | |
DL-Dithiothreitol (DTT) | Sigma Aldrich | 43819 | |
Glycine | Biosolve | 0007132391BS | |
sodium orthovanadate (Na3VO4) | Sigma Aldrich | 450243 | |
Glycerol | Sigma Aldrich | G7757 | |
β-Glycerophospate | Sigma Aldrich | G9422 | |
Milk powder | Migros/Switzerland | ||
Methanol | Millipore | 1.06009 | |
sodium cloride (NaCl) | Sigma Aldrich | 71380 | |
magnesium chloride (MgCl2) | Amresco | 288 | |
Sodium dodecyl sulphate (SDS) | Sigma Aldrich | L4509 | |
sodium hydroxide (NaOH) | Sigma Aldrich | S-8045 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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