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Reaktive Sauerstoffspezies Niveau angehoben wird, wenn Zellen begegnen Stressbedingungen. Hier zeigen wir das Beispiel von 3'-3 'Diaminobenzidin-Färbung sowie cysTMT Kennzeichnung und Massenspektrometrie, um die Redox-Proteom im Profil Pseudomonas syringae Behandelt Tomatenblättern.
Pseudomonas syringae pv. Tomaten Stamm DC3000 verursacht nicht nur bakteriellen Krankheit in ipad Solanum lycopersicum sondern auch auf Brassica-Arten, ebenso wie von Arabidopsis thaliana, ein genetisch handhabbar Wirtspflanze 1,2. Die Akkumulation von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in Kotyledonen mit DC3000 inokulierten deutet auf eine Rolle von ROS bei der Modulation der nekrotischen Zelltod während bakterielle Erkrankung der Speck Tomate 3. Wasserstoffperoxid, eine Komponente von ROS, wird nach der Inokulation von Tomatenpflanzen mit Pseudomonas 3 hergestellt. Wasserstoffperoxid kann unter Verwendung eines histochemische Färbung 3'-3 'Diaminobenzidin (DAB) 4 werden. DAB-Färbung mit Wasserstoffperoxid reagiert, um einen braunen Flecken auf der Blattgewebe 4 zu erzeugen. ROS hat eine regulatorische Rolle des zellulären Redox-Milieu, das den Redox-Status bestimmter Proteine 5 ändern können. Cystein ist eine wichtige Aminosäure, empfindlich gegenüberRedox-Änderungen. Unter milden Oxidation, dient reversible Oxidation von Cystein-Sulfhydrylgruppen als Redox-Sensoren und Signalgeber, die eine Vielzahl von physiologischen Prozessen 6,7 regulieren. Tandem-Massen-Tag (TMT) Reagenzien ermöglichen gleichzeitige Identifizierung und Quantifizierung von Proteinen Multiplex in verschiedenen Proben mittels Tandem-Massenspektrometrie 8,9. Die Cystein-reaktiven TMT (cysTMT) Reagenzien ermöglichen selektive Markierung und relative Quantifizierung von Cystein enthaltenden Peptiden von bis zu sechs biologischen Proben. Jede isobare cysTMT-Tag weist die gleiche nominale übergeordneten Masse und aus einem Sulfhydryl-reaktiven Gruppe, einem MS-neutralen Abstandhalterarm und einen MS / MS-Reporter 10 zusammengesetzt. Nach der Markierung wurden die Proben unter Proteaseverdau. Die Cystein-markierten Peptiden angereichert mit einem Harz, das Anti-TMT-Antikörper ist. Während MS / MS-Analyse, eine Reihe von Reporter-Ionen (dh, 126-131 Da) im Bereich geringer Masse ergeben, die Informationen über die relative Quantifizierung.Der Workflow ist wirksam zur Reduzierung der Komplexität Probe, die Verbesserung der Dynamik und dem Studium Cystein-Modifikationen. Hier haben wir Redox-Proteomanalyse der Pst DC3000 behandelt Tomaten präsentieren (Rio Grande) verlässt mit cysTMT Technologie. Diese High-Throughput-Verfahren hat das Potenzial, zu studieren andere Redox-regulierten physiologischen Prozesse angewendet werden.
1. Wachsende Sämlinge und Vorbereiten von Bakterien
2. Inokulation von Tomaten mit Pst und H 2 O 2 Histochemische Stain
3. Protein Extraction
4. Probenvorbereitung und Peptidmarkierung mit cysTMTs
5. Entfernung von nicht reagierten Tag Probenfraktionierung
6. Probenanreicherung von cysTMT markierter Peptide
7. Massenspektrometrie-Analyse
8. Datenbank-Suche und Quantifizierung
9. Repräsentative Ergebnisse
Ein repräsentatives Bild einer Kontrolle Tomatenpflanze Blatt und einer Pseudomonas-infizierten Blatt istin 1 gezeigt. Ein Unterschied zwischen Kontrolle behandelt und Pseudomonas behandelten Blätter zu beobachten ist. Nachdem die Blätter entfernt werden und gefärbt mit DAB, die de-Färbung erlaubt die histochemische Färbung auf Anzeichen von ROS im Blattgewebe (Abbildung 2) zeigen. 2A ist repräsentativ für eine Kontrolle Blatt ohne Färbung. 2B ist repräsentativ eines Blattes mit Pseudomonas und positive Färbung für H 2 O 2-Produktion behandelt. Ein Beispiel für Proteome Entdecken Datenausgang einer differentiell Redox regulierte Protein wird in 3 gezeigt. Dieses Protein ist ein Protein bekannten Redox-regulierten Ferredoxin-1-14 und ist gezeigt worden, um eine Rolle in der Verteidigung gegen Pseudomonas syringae pv tomato 15 zu spielen. Peak-Intensität zwischen Steuerung und inokuliert Proben wird zur relativen Quantifizierung, die wesentliche Änderungen in ferredox aufwies, zu erhaltenin-1-Redox-Regulation (p <0,05). Hochdruck-Peaks zeigen, dass dieses Protein in Reaktion auf das Pathogenbehandlung oxidiert wird. 4 ist ein Beispiel für Proteome Entdecken Datenausgang eines Proteins, das ähnliche Redoxregulation eines Proteins zwischen einem Steuerelement und inokulierte Probe aufweist. Peaks von ähnlicher Intensität auf das Vorliegen von Disulfidbindungen nicht durch eine Änderung in der Behandlung reguliert. Die Methode wird revolutionieren, wie Wissenschaftler Redox-Reaktion Cysteine und Disulfide 10 zu erfassen.
Abbildung 1. Ein repräsentatives Bild der inokulierten Tomatenblättern mit Control-Lösung (A) und Pseudomonas (B).
Abbildung 2. Ein repräsentatives Bild der DAB-Färbung der beimpften Tomatenblättern mit Control-Lösung (A) und Pseudomonas (B). Blätter wurden unter Verwendung 3'-3 'Diaminobenzidin. Chlorophyll wurde aus Blättern durch Kochen in 95% Ethanol entfernt. Dunkle Färbung zeigt die Anwesenheit von H 2 O 2. Nur verlässt geimpft mit Bakterien Kultur zeigte dunkle Färbung.
3. Ein Beispiel Proteome Entdecken Datenausgabe von Ferredoxin-1, differentiell Redox regulierte Protein 14. Peak-Intensität über jedem Peak wird zur absoluten Quantifizierung verwendet. Peak-Intensität zwischen Kontrolle und inokulierten Proben verwendet wird,um eine relative Quantifizierung durchführen.
4. Ein Beispiel Proteome Entdecken Datenausgang eines Proteins, das ähnliche Peak-Intensität zwischen einer Steuerung und inokulierte Probe aufweist. Peaks von ähnlicher Intensität auf das Vorliegen von Disulfidbindungen nicht durch eine Änderung in der Behandlung reguliert.
Dieses Protokoll gibt Auskunft über die Durchführung DAB-Färbung sowie cysTMT beschriftet Redox-Cystein-Quantifizierung. Diese Verfahren sind nützlich bei der Prüfung der Produktion von ROS sowie die Wirkung auf die Protein-Regulation bei Solanum lycopersicum mit Pseudomonas syringae wird geimpft. Die Methoden in diesem Protokoll vorgestellt bieten eine Möglichkeit, ROS in ganzen Blättern Proben untersuchen in einer Weise, die den geringsten Schaden an Blattgewebe verursacht. Das Markierungsverfahren bietet eine Möglichkeit, potentiell Redox regulierte Proteine unter Verwendung eines Cystein Markierungsverfahren untersuchen. Dies ist vorteilhaft, wenn die Prüfung eines frühen Stadium der Stressreaktion.
Verfahren wie Isotop-codierte Affinitäts-Tag (ICAT) und cysTMT in Prüfung potenzieller Redox regulierte Proteine in biologischen Proben verwendet werden. ICAT ermöglicht die Kennzeichnung und Vergleich von zwei Proben 12. Beide Methoden kennzeichnen freie Cysteine und kann für Protein quantific verwendet werdenation 10,12. Allerdings erlaubt die cysTMT Methode für einen Rückgang der experimentellen Variation sowie 10 Multiplexen. Die Anzahl der Tags zur Verfügung ermöglicht es den Forschern repliziert oder mehrere Proben in ihrem experimentellen Design gehören. Mit mehr Samples bietet das Potenzial für eine höhere Anzahl von Proteinen identifiziert. Ein großer Nachteil des cysTMT Technik ist, dass es die allgemeine Qualität von Protein-Identifizierung aufgrund der selektiven Anreicherung Schritte für cysTMT-markierten Peptiden (6,5-6,6) beeinträchtigt. Die Anzahl von Peptiden für die Identifizierung von Proteinen hängt weitgehend von der Anzahl der Cysteinreste in der Proteinsequenz. Dieses Problem kann erfolgen, indem ein Teil des tryptischen Probe vor der Anreicherung für die Massenspektrometrie Proteinidentifizierung überwunden werden.
Aufgrund der Natur des experimentellen Designs als auch die Markierung Mechanismus, dass der cysTMT Verfahren verwendet, bestimmte Schritte kritisch. Bei der Durchführung von Prä-Proteinpitation und Pellet Waschungen (3.9) ist es wichtig, auf Eis gekühlt, um Protein-Abbau zu reduzieren halten. Während cysTMT Kennzeichnung, ist die Entfernung des Reduktionsmittels (4,6) wichtig, weil Proben Reverse Kennzeichnung unterziehen können. Umgekehrt Kennzeichnung ist möglich, wenn Reduktionsmittel in der Probe zurückbleibt. Wenn die Proben nach der Markierung reduziert werden, kann die cysTMT-Tag entfernt werden. Wenn die Etiketten auf die Proben hinzugefügt, so muss der pH-Wert geprüft (4.7), um eine optimale Kennzeichnung Wirksamkeit besitzen. Darüber hinaus ist die Datenanalyse abhängig, was von dem Forscher und dem ultimativen Ziel im Umgang mit dem Protokoll erforderlich. Es ist auch abhängig von der verwendeten Software, da jede Software unterschiedliche Algorithmen.
Dieses Experiment verwendet Pathogen als Auslöser für eine verstärkte Produktion von reaktiven oxidativen Spezies in Tomaten, aber auch andere Redox geregelten Reaktionen kann entsprechend gemessen werden. Das experimentelle Design ist anpassbar an anderen pflanzlichen und tierischen Systemen.
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Die Autoren danken Dr. Greg Martin (Cornell University) und seine Gruppe für die Bereitstellung der DC3000 Stammes-, Tomaten-Samen, und Ratschläge danken. Sie möchte auch danken Dr. Zhonglin für Hilfe bei der DAB-Protokoll und der Proteomics Division bei UF Interdisziplinäres Zentrum für Biotechnologische Forschung für die Unterstützung bei der Methodenentwicklung Mou. Das Protokoll für Protein-Extraktion wurde von Tanaka Hurkman und 16 modifiziert. Das Protokoll über cysTMT Kennzeichnung, die Schritte 4 bis 6 wurde basierend auf dem ursprünglichen Thermo Fisher Scientific Pierce Produkthandbuch 17 angepasst. Diese Arbeit wurde vom National Science Foundation (MCB 0818051 bis S Chen) gefördert.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name des Reagenzes | Firma | Katalog-Nummer | |
Metromix 500 | BWI Firmen | TX-500 | |
3,3 '-Diaminobenzidin | Sigma-Aldrich | D8001 | |
ReadyPrep sequentielle Extraktion Kit Reagenz 3 | Bio-Rad | 163-2104 | |
CB-X-Protein-Assay | Geno-Technologie | 786-12x | |
cysTMT Reagenzien | Thermo Scientific Pierce Protein Research Products | 90071 | |
Laemmli-Probenpuffer | Bio-Rad | 161-0737 | |
Bio-Safe Coomassie (G-250-Färbung) | Bio-Rad | 161-0786 | |
Microcon 3 kD liegen Spalte | Millipore | 42403 | |
Immobilisierte anti-TMT-Harz | Thermo Scientific Pierce Protein Research Products | 90076 | |
Zentrifugationssäule | Thermo Scientific Pierce Protein Research Products | 89896 | |
Proteopep II C18-Säule | Neues Ziel | PFC7515-PP2-10 | |
NanoLC-1D HPLC | AB Sciex | 90389 | |
LTQ Orbitrap XL | Thermo Scientific | 0020137580 | |
SpeedVac | Labconco | 7812013 | |
Proteome Discoverer 1.2 Software | Thermo Scientific Pierce Protein Research Products | ||
Trypsin | Promega | V5111 | |
Oakridge Zentrifugenröhrchen | Thermo Scientific Nalgene Unternehmen | 3139-0050 | |
Reaktionsgefäß (2ml) | USA Scientific | 1620-2700 | |
12% Mini-PROTEAN TGX Fertigteil-Gel | Bio-Rad | 456-1043 | |
Top of Form > Bio-Safe Coomassie StainBottom der Form | Bio-Rad | 161-0786 | |
TMT Bereicherung Kit | Thermo Scientific Pierce Protein Research Products | 90077 |
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