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Method Article
* Estos autores han contribuido por igual
Se describe un método para el análisis de la degradación de proteínas usando radiomarcado y proteínas de fusión luciferasa-en extracto de huevo de Xenopus y su adaptación para la selección de alto rendimiento para moduladores de moléculas pequeñas de la degradación de proteínas.
Extracto de huevo de Xenopus laevis es un bien caracterizado, sistema robusto para el estudio de la bioquímica de los diversos procesos celulares. Extracto de huevo de Xenopus se ha utilizado para estudiar el recambio de proteínas en muchos contextos celulares, incluyendo el ciclo celular y las vías de transducción de señales 1-3. En la presente memoria, se describe un método para el aislamiento de extracto de huevo de Xenopus que se ha optimizado para promover la degradación del componente de la ruta de Wnt crítico, β-catenina. Dos diferentes métodos se describen para evaluar la degradación de proteína β-catenina en el extracto de huevo Xenopus. Un método es visualmente informativo ([35 S]-radiomarcado proteínas), mientras que el otro se escala más fácilmente para ensayos de alto rendimiento (proteínas de fusión de luciferasa de luciérnaga-etiquetados). Las técnicas descritas se pueden utilizar para, pero no se limitan a, evaluar β-catenina recambio de proteínas e identificar componentes moleculares que contribuyen a su volumen de negocios. Además, el Abildad para purificar grandes volúmenes de extracto de huevo de Xenopus homogénea combinada con la lectura cuantitativa y fácil de proteínas de luciferasa de etiquetado permite que este sistema sea adaptado fácilmente para la selección de alto rendimiento para moduladores de la degradación de β-catenina.
Extracto de huevo Xenopus laevis se ha utilizado ampliamente para estudiar muchos procesos biológicos celulares, incluyendo la dinámica del citoesqueleto, ensamblaje nuclear y la importación, la apoptosis, el metabolismo de la ubiquitina, la progresión del ciclo celular, la transducción de señales, y el recambio proteico 1-17. El sistema de extracto de huevo de Xenopus es susceptible al análisis bioquímico de una legión de procesos celulares debido extracto de huevo representa esencialmente citoplasma sin diluir que contiene todos los componentes citoplasmáticos esenciales necesarios para ejecutar estos procesos y permitir investigación. Grandes cantidades de extracto de huevo se pueden preparar de una sola vez para manipulaciones bioquímicas que requieren grandes cantidades de material (por ejemplo, la purificación de proteínas o cribado de alto rendimiento) 18-20. Otra ventaja es que la concentración de proteínas específicas en extracto de huevo de Xenopus puede ajustarse con precisión mediante la adición de proteína y / o inmunodepleción de EndoG recombinanteproteínas genas en contraste con la transfección de ADN de plásmido en donde es difícil de controlar la expresión de la proteína de interés. Además, la falta de proteínas recombinantes disponibles puede ser superado por la adición de las transcripciones que codifican la proteína de interés, tomando ventaja de la alta capacidad de la recién preparada de Xenopus de extracto de huevo para traducir ARNm añadidas de forma exógena.
La regulación de la degradación de proteínas es crítica para el control de muchas vías celulares y procesa 21. Extracto de huevo de Xenopus se ha utilizado ampliamente para estudiar la degradación de proteínas como el sistema permite múltiples formas de controlar el recambio de proteínas y sin influencias de confusión de la transcripción y la traducción. La vía de señalización de Wnt es una vía de señalización altamente conservadas que desempeña papeles críticos en el desarrollo y la enfermedad. El volumen de negocio de β-catenina, el principal efector de la vía Wnt, está muy regulada, y un aumento del estado de equilibrio lEvel de β-catenina es crítica para la activación de los genes diana de Wnt. La importancia de la degradación de β-catenina se pone de relieve por el hecho de que las mutaciones en la vía Wnt que inhiben la degradación de β-catenina encuentran en ~ 90% de todos los casos esporádicos de cáncer colorrectal 22. degradación de β-catenina por componentes de la vía Wnt puede ser recapitulado fielmente en extracto de huevo Xenopus para estudiar el mecanismo de su volumen de negocios, así como para identificar nuevos moduladores de molécula pequeña de su degradación 2, 19, 20, 23-29.
Los métodos para la preparación de extracto de huevo de Xenopus para estudiar el ciclo celular se han descrito en publicaciones anteriores JoVE 30-32. El protocolo actual describe una modificación de estos métodos y está optimizado para la degradación de [35 S]-radiomarcado β-catenina y luciferasa-etiquetados β-catenina enExtracto de huevo Xenopus. El ensayo de degradación radiomarcado permite la visualización directa de los niveles de proteína a través de la autorradiografía. [35 S] metionina se incorpora en la proteína de interés usando una reacción de traducción in vitro que luego se puede añadir directamente a una reacción de degradación. Además, el ensayo de volumen de negocios proteína radiomarcada no requiere un anticuerpo contra la proteína de interés o una etiqueta de epítopo, que puede influir en la estabilidad de proteínas. Debido a que incluso pequeños cambios en los niveles de proteína, tal como se refleja en cambios en la intensidad de la banda de proteína radiomarcada, se visualizan fácilmente por autorradiografía, el [35 S]-radiomarcado ensayo de degradación representa un método muy útil para la visualización de rotación de proteínas 2.
La fusión de β-catenina a luciferasa de luciérnaga (en adelante denominado simplemente "luciferasa") permite mediciones cuantitativas precisas y fáciles de los niveles de proteína, con el finpara determinar las propiedades cinéticas de rotación de β-catenina 19, 20. Una ventaja importante de el ensayo de luciferasa es que proporciona un fuerte sistema cuantitativo que se puede escalar fácilmente hasta. El siguiente protocolo proporciona métodos simples para el ensayo de degradación de β-catenina y un método robusto, eficiente y eficaz para la selección de alto rendimiento de nuevos moduladores β-catenina.
1. Preparación de extracto de huevo de Xenopus
NOTA: Cada rana produce aproximadamente 1 ml de extracto de huevo utilizable. Extractos de 10 ranas se preparan típicamente en un tiempo, y el volumen de tampón se describe a continuación es para la realización de un 10 rana Xenopus extracto de huevo de preparación. El volumen de tampón puede ser ajustada en consecuencia para las preparaciones más grandes o más pequeñas de extracto de huevo. Preps generados de esta manera producen consistentemente concentraciones de proteína ≥ 50 mg / ml. El proceso de recolección de los huevos y su transformación en extracto es más eficaz cuando se realiza por dos personas. (Para conocer las técnicas básicas de cría de la rana, ver Sive et al. 33).
2. Preparación de extracto para Ensayo de Degradación de β-catenina
3. Radiomarcados β-catenina ensayo de degradación en el extracto de huevo Xenopus
NOTA: Todos los pasos deben realizarse en el hielo a menos que se indique lo contrario.
4. Β-catenina-Luciferase Assay Degradación en Xenopus extracto de huevo
Realice todos los pasos en el hielo a menos que se indique lo contrario.
Un esquema de la degradación de β-catenina en extracto de huevo de Xenopus se muestra en la Figura 2A. 35 marcado con S β-catenina se incubó en extracto de huevo de Xenopus, partes alícuotas (1 ml extraer equivalente) se eliminaron en los momentos apropiados, y las muestras se sometieron a SDS-PAGE seguida de autorradiografía. la degradación de β-catenina por componentes de la vía de Wnt está mediada por el sistema de ubiquitina-proteasoma 2, y la degrad...
Extracto de huevo Xenopus es un sistema bioquímico sólida para la investigación de rotación β-catenina. La concentración de β-catenina en el extracto de huevo Xenopus es de ~ 25 nM 2. En condiciones óptimas, el extracto de huevo es capaz de degradar β-catenina a una velocidad de 50-100 nM / h, y es mitad de la máxima a 200 nM 24. Hay varios pasos críticos para la reconstitución exitosa de la degradación de β-catenina usando extracto de huevo Xenopus. Estos i...
Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.
Damos las gracias a Laurie Lee para la lectura crítica del manuscrito. TWC se apoya en una beca predoctoral de la American Heart Association (12PRE6590007). MRB es apoyado por una beca de formación del Instituto Nacional del Cáncer (CA119925 T32). SSH está apoyada por los Institutos Nacionales de Salud (R01DK078640). EL es apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (R01GM081635 y R01GM103926).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Pregnant mare serum gonadotropin (PMSG) | ProSpec | hor-272-A | Reconstituted with distilled water before use. |
Human chorionic gonadotropin | Sigma | CG10-10VL | |
Potassium chloride | Fisher | BP366-1 | |
Sodium chloride | Research Products International | S23020-5000.0 | |
Magnesium chloride | Fisher | BP214-500 | |
Calcium chloride | Acros Organics | AC42352-5000 | |
HEPES | Fisher | BP310-1 | |
Cysteine | Acros Organics | AC17360-1000 | |
Leupeptin | Sigma | L2884-10MG | |
Aprotinin | Sigma | A1153-10MG | |
Pepstatin | Sigma | P4265-5MG | |
Cytochalasin B | Sigma | C8273-10MG | |
3 ml syringe: Luer Lock tip | Becton Dickinson | 309657 | |
27 G needle | Becton Dickinson | 305109 | |
96 well solid white polystyrene microplate, round bottomed | Corning | 3605 | |
Steady-Glo luciferase assay system | Promega | E2520 | Store long-term at -80 °C, can store for up to 1 month at -20 °C |
TNT Sp6 coupled reticulocyte lysate system | Promega | L4600 | |
TNT Sp6 high-yield wheat germ protein expression system | Promega | L3260 | Generally higher yield than reticulocyte lysate |
EasyTag Express protein labeling mix [S35] | Perkin Elmer | NEG772007MC | |
Creatine phosphate | Sigma | 27920-5G | |
ATP | Sigma | A2383-5G | |
Creatine phosphokinase | Sigma | C3755-35KU | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma | D8418-50ML | |
Dual-Glo luciferase assay system | Promega | E2920 | Same storage conditions as Steady-Glo |
50 ml Centrifuge tubes | Fisher Scientific | 0556214D | |
Sorvall SS-34 fixed angle rotor | Thermo Scientific | 28020 | |
115 V 50/60 Hz Minicentrifuge | Fisher Scientific | 05-090-128 | |
mMessage mMachine Sp6 kit | Ambion | AM1340 | |
Anti-firefly luciferase antibody | Abcam | ab16466 | |
Anti-GSK3 antibody | BD Transduction Laboratories | 610201 | |
FLUOStar Optima | BMG Labtech | ||
Sorvall RC-6 Plus centrifuge | Thermo Scientific | ||
16 °C Incubator | Percival Scientific |
A correction was made to Reconstitution Of β-catenin Degradation In Xenopus Egg Extract. At the time of publication there were some instances where an incorrect volume notation was used. These instances were corrected from:
2.1.2. Add extract to 1/10 the volume of pelleted antibody or affinity beads (e.g., 20 ml pelleted beads to 200 ml extract). In order to minimize dilution of the extract, withdraw as much liquid from the beads as possible before addition of the extract using gel loading tips with long, tapered tips.
2.2.5. Aliquot the appropriate volumes for degradation assay into pre-chilled microfuge tubes on ice. For radiolabeled β-catenin degradation assays, withdraw 2-5 ml extract for each time point.
3.2.3. At the designated time point, remove 1-5 ml of the sample and mix immediately with SDS sample buffer (5x volume) to stop the reaction. To make sure the degradation reaction is completely terminated, flick tube several times and vortex vigorously.
3.2.4. Perform SDS-PAGE/autoradiography. Run 1 ml equivalents (~50 mg of protein) of the extract for each time point/lane. Degradation of β-catenin in Xenopus egg extract should be evidenced by the time-dependent decrease in intensity of the radiolabeled β-catenin band Figure 2. Quantify results using ImageJ, ImageQuant, or other preferred imaging software if necessary.
4.2.2. Add in vitro-translated β-catenin-luciferase fusion (from 4.1) into prepared Xenopus reaction mix (from 2.2) on ice and mix well as in 3.2.1. NOTE: The activity of the β-catenin luciferase that is added to the extract is typically between 20 - 50,000 relative luminescence units (RLU)/ml of extract (based on measurements obtained from 4.1.2). Starting signal should be approximately 100,000 RLU (2-5 ml of the in vitro-translated β-catenin-luciferase fusion).
to:
2.1.2. Add extract to 1/10 the volume of pelleted antibody or affinity beads (e.g., 20 µl pelleted beads to 200 µl extract). In order to minimize dilution of the extract, withdraw as much liquid from the beads as possible before addition of the extract using gel loading tips with long, tapered tips.
2.2.5. Aliquot the appropriate volumes for degradation assay into pre-chilled microfuge tubes on ice. For radiolabeled β-catenin degradation assays, withdraw 2-5 µl extract for each time point.
3.2.3. At the designated time point, remove 1-5 µl of the sample and mix immediately with SDS sample buffer (5x volume) to stop the reaction. To make sure the degradation reaction is completely terminated, flick tube several times and vortex vigorously.
3.2.4. Perform SDS-PAGE/autoradiography. Run 1 µl equivalents (~50 mg of protein) of the extract for each time point/lane. Degradation of β-catenin in Xenopus egg extract should be evidenced by the time-dependent decrease in intensity of the radiolabeled β-catenin band Figure 2. Quantify results using ImageJ, ImageQuant, or other preferred imaging software if necessary.
4.2.2. Add in vitro-translated β-catenin-luciferase fusion (from 4.1) into prepared Xenopus reaction mix (from 2.2) on ice and mix well as in 3.2.1. NOTE: The activity of the β-catenin luciferase that is added to the extract is typically between 20 - 50,000 relative luminescence units (RLU)/µl of extract (based on measurements obtained from 4.1.2). Starting signal should be approximately 100,000 RLU (2-5 µl of the in vitro-translated β-catenin-luciferase fusion).
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