Method Article
棕榈酸与蛋白质的可逆加成是一个重要的调节细胞内蛋白质的活动。许多突触蛋白被棕榈酰化的神经元中,这是一个特别令人感兴趣。我们利用一个简单的检测棕榈酰化蛋白在培养的神经元,这可适于多种细胞类型和组织的生化方法。
棕榈酰化是转译后的脂质变形例涉及的附件通过不稳定的硫酯键的底物蛋白质的半胱氨酸残基的16 -碳饱和脂肪酸,棕榈酸,[1]评论中。棕榈酰化的基板蛋白增加其疏水性,通常有利于其贩运朝向细胞膜。最近的研究表明棕榈是最常见的脂质修改,神经元1,2,,棕榈营业额是一个重要的机制,这些细胞的蛋白质调控的针对性和贩运。因此,更好地识别和检测的棕榈酰化基体的我们的理解贩卖的蛋白质在神经元。
蛋白质棕榈酰化在过去已检测技术上的阻碍,由于缺乏底物蛋白序列之间的共识,并依赖代谢labeling的棕榈酰蛋白与3 H-棕榈酸酯,一个耗时的生化检测灵敏度低。酰基-生物素交易所(ABE)检测使开发更快速和高灵敏度检测的棕榈酰化蛋白质2-4,是最优的,用于测量对神经元的蛋白质,棕榈酸的动态营业额。的ABE测定是由三种生化状态的步骤( 图1):1)不可逆封锁未修改的半胱氨酸的硫醇基团的使用N-ethylmaliemide(NEM),2)的特异性裂解和去掩蔽的棕榈酰化的半胱氨酸的硫醇基羟胺(HAM),和3)选择性标记的棕榈酰化的半胱氨酸,使用巯基反应的生物素化试剂,生物素-BMCC。 ABE步骤巯基的生物素化蛋白的纯化不同,这取决于实验的总体目标。
在这里,我们描述了一种方法,棕榈酰化蛋白的纯化主要海马由初始免疫沉淀法(IP)的步骤中使用的蛋白质,随后由ABE法和免疫印迹,以直接测量棕榈酰化,蛋白质的水平,这被称为IP-ABE检测抗体,该抗体针对的人神经元。低密度培养的胚胎大鼠海马神经元已被广泛用于研究的神经元蛋白的定位,功能和贩运,因此非常适合使用IP-ABE分析,为研究神经元蛋白棕榈酰化。的IP-ABE检测主要是要求标准的IP和蛋白质印迹试剂,并且仅受限于目标衬底的可用性抗。此法可以很容易地适用于在异源细胞培养,主要来自不同的小鼠和大鼠脑组织神经细胞,甚至是主要的脑组织本身的转棕榈酰化蛋白的纯化和检测。
1。从原代培养海马神经元的目标蛋白的提取
*小学大鼠海马神经元应当在约250,000个细胞的密度培养/孔在6孔培养皿中,在无血清培养基中含有B27的神经元的补充,如先前描述的5星 ,和生长的欲望d长度的时间,通常为14-16天, 在体外 (DIV),以达到成熟。建议至少500μg总蛋白成功地免疫沉淀和biotinylate的目标神经元蛋白,这通常需要2-3井的6孔培养皿。
2。沉淀的抗体结合的靶蛋白
3。酰基-生物素交易所:羟胺(HAM)裂解
4。酰基-生物素交易:生物素-BMCC标签
5。生物素共轭的目标蛋白和SDS-PAGE洗脱
6。西方杂交和检测目的蛋白的棕榈酰化
的IP-ABE检测特异性检测沿底物蛋白质的半胱氨酸残基的硫醇-棕榈酰化,并且可以被用于检测在图1中所示的方式中的免疫沉淀的神经元蛋白棕榈酰化。治疗神经元的免疫沉淀的蛋白质( 图1)的HAM切割棕榈酸和半胱氨酸的硫醇基之间的硫酯键,使生物素-BMCC具体掺入到新的可用的硫醇基团,随后可以使用蛋白质印迹法检测。遗漏HAM(负HAM)裂解的防止掺入生物素-BMCC和作为阴性对照的棕榈酰-生物素化的加-HAM样本为特定的功能,因此,应总是运行相邻的加-HAM样本对西方印迹通过SDS-PAGE( 图2)。
在一个优化的实验( 图2A),棕榈酰化的神经元蛋白δ-连环蛋白2的信号可以容易地通过杂交的生物素-BMCC在浓度为1μM时,使用链霉抗生物素蛋白与辣根过氧化物酶共轭的,对平行的负加HAM样品检测。棕榈酰化的特定δ-连环蛋白的信号出现在它的预测大小160KD,只加-HAM样本。这个信号的特异性确认通过与特定的抗体,该抗体最初被用于免疫沉淀,所得的信号中预测的相同的大小在两个的HAM治疗在reprobingδ-连环蛋白。优化的IP-ABE吸附试验( 图2A),将导致一个减号-HAM的样品,这是易于区分的加-HAM样品中的蛋白质印迹的档案,并表现出很小,没有棕榈酰化信号。
用于标记棕榈酰化的半胱氨酸的浓度的生物素-BMCC需要仔细优化,并且如果超饱和浓度的双向otin-BMCC期间使用的ABE化学步骤( 图2B),过高的背景和非特异性信号将是可见的。先前已被确定为生物素化的神经元蛋白一个棕榈酰化,α7烟碱样乙酰胆碱受体,使用生物素-BMCC甲线性响应曲线6,并显示在5-10μM的浓度接近完全饱和。虽然会偏离最佳浓度的生物素-BMCC上略有不同的神经元靶蛋白,治疗用生物素-BMCC在超过5μM的浓度可能会超饱和的目标蛋白,并在免疫印迹的档案结果可见背景和非特异性信号。浓度为0.5μM的生物素-BMCC以前用于检测其他神经元蛋白的棕榈,包括SNAP-25,亨廷顿,AMPA受体亚基GluA1和GluA2,和paralemmin 8,并测定了一种新的最佳浓度为靶蛋白可以通过试验和错误,以线性的方式来完成的,从0.5-5μM,我们在这里描述的范围内开始。所得的链霉抗生物素蛋白免疫印迹的公司之间的的负加HAM样本δ-连环蛋白棕榈酰化4μM的生物素-BMCC( 图2B),与附加的背景信号,以不同的大小,这表明发生了不合适的生物素化的处理时,会出现类似的。
羟胺是一种强大的还原剂,在除了其高效的硫酯键的裂解的靶蛋白的降解的有限的结果。因此,ABE化学的优化必须正常化负加HAM样本(步骤3.2 - 3.3)用于免疫沉淀的蛋白质的量。正常化需要使用双重加对比HAM负的样品,这实际上导致无法区分韦斯特固定化靶蛋白的量Ň印迹公司的靶蛋白,δ-连环蛋白( 图2A,B)所示。然而,如果固定化靶蛋白的量未标准化负加HAM样本之间,可以得到的免疫印迹的信号,用于靶蛋白中的加-HAM样本丢失,所示为δ-连环蛋白时,等量的蛋白被用来在两个HAM的处理( 图2C)。
棕榈酰化蛋白标记的特异性ABE化学是非常敏感的,需要优化。过程中遇到的IP-ABE检测常见的陷阱,包括了次优的结果示于图2B和2C,和退化的目标蛋白,HAM的治疗,这通常是由较大的试剂和缓冲液,和不正确的pH值无关。为了避免这些缺陷,并纠正子最优ABE化学的,新鲜度和所用试剂的浓度所需的表1中列出的缓冲区应始终进行检查,并应始终检查运行实验之前的所有缓冲器的pH值调整。
缓冲区 | 使用浓度 | 评论 | |
裂解缓冲液(LB) | 在蒸馏H 2 O:1%的IGEPAL CA-630的50mM的Tris-HCl pH7.5的150mM NaCl的10%甘油 | N / A | 实验前准备和存储在4°C |
NEM解决方案 | 在100%乙醇:NEM冻干粉 | 2 M | 准备新鲜的,在使用之前。 |
严格的缓冲区 | 在LB:10mM的MEM 0.1%SDS中 | N / A | 准备不久在使用前,保持在冰上。 |
LB pH值7.2 | LB:调整PH准确7.2 | N / A | 使用pH计在即将使用前将pH调节。 |
HAM缓冲区 | 在LB pH值7.2:联合HAM解决方案 | M(最后HAM浓度) | 使用前准备。 |
LB pH值6.2 | LB:调整pH值,以准确6.2 | N / A | 为LB pH值7.2相同 |
联合生物素-BMCC解决方案 | 在DMSO:2.1毫克生物素-BMCC解决方案 | 8毫米 | 使用前准备。 |
生物素-BMCC缓冲区 | 在6.2 LB pH值:添加生物素-BMCC的解决方案 | 1 - 5μM(最终浓度生物素-BMCC) | 使用前准备。 |
2×SDS样品缓冲液,无还原剂 | 在蒸馏H 2 O:5%SDS 5%甘油125MM的Tris-HCl pH 6.8的0.01%溴酚蓝 | N / A | 使用前实验,并存储在-20°C至准备。补充DTT在使用前用5毫米。 |
表1中。所需的缓冲液和试剂为IP-ABE测定。许多的裂解缓冲液,可以制备开始之前的实验,但是进行检查和调整pH值应在使用前立即用pH计,以确保成功的ABE化学。大多数股票的解决方案应新鲜配制,为每一个实验,在使用之前。许多缓冲器需要试剂共同大多数实验室配备用于生物化学,并与供应商信息的特种试剂的试剂和设备的表中列出。
图1。示意性的免疫沉淀和在酰基和素-生物素Exchange(IP-ABE)检测,纯化和检测的神经元蛋白的棕榈酰化。裂解培养的海马神经元,(1)的目标蛋白,然后纯化,使用靶特异性抗体,并固定在琼脂糖凝胶珠涂覆有蛋白质G或A,将纯化目标蛋白质是然后(2)用N-ethylmaliemide(NEM)的处理,不可逆地结合并阻止沿未修改的半胱氨酸(C)的游离巯基(-SH)基。靶蛋白,然后(3)进行治疗与羟胺(HAM),导致在特定的硫酯键裂解棕榈酰化的半胱氨酸和免费的棕榈酰化硫醇基(-SH)的揭露。接着,对靶蛋白是(4)汤治疗d与巯基的反应性的生物素分子,生物素-BMCC,从而在特定的生物素化的棕榈酰化的半胱氨酸。最后,(5)的生物素化的靶蛋白被洗脱并除去从抗体及胎圈。的目标蛋白与生物素标记的棕榈酰化半胱氨酸(S)是适用于SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),并与链霉亲和素的免疫印迹检测纯化的神经元蛋白的棕榈。 点击这里查看大图 。
图2。检测使用的IP-ABE测定的神经蛋白δ-连环蛋白的棕榈酰化。原代大鼠海马神经元生长作为预viously描述5星 ,在触发信息,或者最多的密度为130个细胞/ mm 2,直到到期,然后裂解,并经受到IP-ABE检测到检测最近确定的的棕榈酰化神经元基板,δ-连环蛋白2的棕榈。纯化的免疫沉淀(IP地址)的δ-连环蛋白(目标蛋白质)使用5μg的每个样品的δ-连环蛋白抗体(BD Transduction Laboratories公司)进行分离,并进行SDS-PAGE,然后进行并行减,加羟胺(HAM)样本。通过蛋白质印迹法(WB)与链霉亲和素-HRP(棕榈酰化)检测棕榈酰化,和膜被剥离并进行到一个重新探测WBδ-连环蛋白。 (A)的一个优化的代表IP-ABE结果棕榈酰化的δ-连环蛋白(箭头)生物素-BMCC用1μM处理,示出ABE化学检测来自IP样本硫醇棕榈酰化蛋白的特异性。 (B)一个次优的representative IP-ABE结果δ-连环蛋白,其中使用了过量浓度的生物素-BMCC4μM的,从而导致在非特定的信号和背景在两个负加HAM样品(箭头)。 (C)的另一种次优的代表IP-ABE WBδ-连环蛋白,其中的过度4μM的浓度的生物素-BMCC使用,以及用于加-HAM IP样品的蛋白质的量没有归一化的HAM-介导的蛋白质降解,从而导致在重新探测WBδ-连环蛋白在丢失信号。 点击此处查看大图 。
IP-ABE分析这里介绍的是一个简单的和高度敏感的检测棕榈酰化蛋白在原代培养海马神经元的方法,主要使用标准生物化学技术。这使得检测实验室已经配备了免疫印迹材料很容易适应。的IP-ABE测定结合了标准的免疫沉淀的协议来隔离和固定的靶蛋白,随后由先前描述的ABE化学2-4棕榈酸对底物蛋白的快速检测水平。 ABE技术具有广泛的应用范围,用于检查棕榈酰化蛋白在各种组织和细胞系,包括大型的棕榈酰-蛋白质组学筛选全球棕榈酰化公司,和棕榈酰化水平的一个单一的靶蛋白的快速检测。
此前的描述ABE化学利用不同的方法,细胞裂解液和洗涤剂提取的神经PROTEINS 2,9,游离硫醇封锁10,11,生物素化,并纯化目标蛋白4,根据应用程序的实验。添加棕榈酸神经元蛋白向细胞膜,在其定位和检测靶蛋白的的棕榈酰化馏分的结果,将需要从这些膜其提取。此前描述的ABE方法已采用了多种离子9和非离子型去污剂8,以提取所需的目标蛋白,和一个特定的洗涤剂的使用依赖于目标蛋白和它的公知的膜贩运。在这里,我们利用非变性和非离子型洗涤剂的IGEPAL CA-630提取棕榈酰化蛋白质,我们已经证实的棕榈酰化神经元蛋白δ-连环蛋白( 图2)进行提取和检测。 IGEPAL CA-630的结构包括一个笨重和刚性的非极性头部基团不扰乱天然蛋白质的构象或相互作用,但它允许其与膜相关蛋白的疏水区域,从而赋予混溶性并允许其提取。应提取的许多神经元蛋白定位于突触的突触膜或突触后密度,使用IGEPAL CA-630,但是一些可能不完全溶解,并可能需要使用不同的非变性洗涤剂的Triton X-100等,它具有以前用于ABE化学2,8。
ABE化学几个描述信息也利用不同的巯基反应的生物素化试剂分子从我们在这里描述的,称为生物素-HPDP(Thermo Scientific的),这也需要一种不同的蛋白质的纯化手段4。生物素-HPDP是另一个硫醇反应,maliemide的共轭的生物素分子,包含一个二硫键的maliemide连接臂,结构ðifferentiating它从生物素-BMCC,其中不包含此二硫键。巯基-生物素化蛋白质的免费或棕榈酰化半胱氨酸生物素-HPDP之后,在得到的二硫化键的目标蛋白和的生物素基团之间可以通过减少试剂到释放的生物素基团和再生的未改性的形式的蛋白质裂解,使生物素化通过生物素-HPDP短暂的,可逆的。因此,通过使用该生物素化试剂需要纯化靶蛋白的固定化的抗生物素蛋白的试剂,如链霉亲和素包被的磁珠。然而,硫醇 - 生物素化靶蛋白的生物素-BMCC,在这里,我们描述的,是稳定的和相对较永久,需要净化的靶蛋白的抗体,该抗体针对的目标,并固定在琼脂糖珠。两个ABE技术此前已用于大型屏幕,和棕榈单一蛋白质2,8-10,12的检测,和IP-ABE的分析,我们在这里描述的是最快速检测单个神经元的靶蛋白的棕榈。
绝大多数的细胞棕榈涉及可逆的棕榈半胱氨酸的巯基(称为S-棕榈,我们概括为“棕榈”,在此协议),但是非常有限的一组蛋白质是不可逆的棕榈甘氨酸和半胱氨酸残基通过形成稳定的酰胺键,称为N-棕榈酰化13。 ABE化学的一个限制是它无法检测N-棕榈酰化,由于酰胺键的稳定性,应确认等棕榈酰化的一种新的目标蛋白的筛选使用3H-棕榈酸代谢标记1。
正如前面所提到的,可以很容易地适应的IP-ABE检测检查棕榈酰化在来自多个源的蛋白提取物中,包括转录sfected异源细胞系中,基层组织,主要从多个脑区的神经细胞。 IP-ABE法已被用于研究突变的半胱氨酸-丝氨酸蛋白的棕榈酰化半胱氨酸找准位置沿靶蛋白8的棕榈充足,基础条件下培养的神经元突触蛋白的研究动态棕榈营业额10,和变化后的神经元蛋白的棕榈酰化水平在诱导的神经元的电活动9。的IP-ABE检测的敏感性和适应性使其非常适合于研究棕榈配置文件的神经元蛋白,最适用于检测动态变化棕榈。
没有利益冲突的声明。
这项工作是由加拿大卫生研究院的研究MOP-81158的补助金。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
的试剂的名称 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
IGEPAL CA-630 | 西格玛 | I8896 | |
PMSF | Fluka公司 | 93482 | |
蛋白酶抑制剂 | 罗氏公司完整的迷你 | 11 836 153 001 | |
NEM | 西格玛 | E3876 | |
HAM解决方案 | 西格玛 | 46780-4 | |
BCA蛋白定量试剂盒 | Thermo Scientific的 | 23225 | 确保与选择洗涤剂的兼容性 |
蛋白G /涂A-Sepharose磁珠 | GE医疗集团 | 17-6002-35 | |
生物素-BMCC | Thermo Scientific的 | 21900 | |
链霉亲和素-HRP | Thermo Scientific的 | 21126 | 复溶在1毫克/毫升在水中 |
Western Blot法溶出缓冲区 | Thermo Scientific的 | 21059 |
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。