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Réactif niveau de l'espèce d'oxygène est élevé lorsque les cellules rencontrent des conditions de stress. Ici, nous montrons l'exemple de la coloration diaminobenzidine 3'-3 'ainsi que l'étiquetage cysTMT et spectrométrie de masse pour établir le profil du protéome redox dans Pseudomonas syringae Traités feuilles de tomate.
Pseudomonas syringae pv DC3000 souche. Tomate non seulement provoque la maladie bactérienne chez grain Solanum lycopersicum, mais aussi sur les espèces de Brassica, ainsi que tous les Arabidopsis thaliana, un 1,2 hôte génétiquement traitable plante. L'accumulation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans les cotylédons inoculés avec DC3000 indique un rôle de ROS dans la mort cellulaire nécrotique moduler cours de la maladie grain bactérien de la tomate 3. Le peroxyde d'hydrogène, un composant de ROS, est produite après l'inoculation des plants de tomates avec Pseudomonas 3. Le peroxyde d'hydrogène peut être détectée en utilisant un histochimique tache 3'-3 'diaminobenzidine (DAB) 4. Coloration DAB réagit avec le peroxyde d'hydrogène pour produire une tache brune sur les 4 tissus de la feuille. ROS a un rôle réglementaire de l'environnement redox cellulaire, qui peut changer l'état d'oxydo-réduction de certaines protéines 5. La cystéine est un acide aminé important sensibles àchangements redox. En vertu de l'oxydation légère, oxydation réversible de groupes cystéine sulfhydryle sert en tant que capteurs et transducteurs de signaux redox qui régissent une variété de processus physiologiques 6,7. De masse en tandem tag (TMT) réactifs permettre l'identification simultanée et multiplexés quantification des protéines dans des échantillons différents en utilisant la spectrométrie de masse 8,9. Les cystéine-réactifs TMT (cysTMT) réactifs permettant l'étiquetage sélectif et quantification relative de la cystéine-contenant des peptides à partir de six échantillons biologiques. Chaque étiquette cysTMT isobare a la masse même parent nominale et est composé d'un groupe sulfhydryle réactif, un bras espaceur MS neutre et d'un rapporteur MS / MS 10. Après l'étiquetage, les échantillons ont été soumis à la digestion de la protéase. Les peptides cystéine-marquées ont été enrichie en utilisant une résine contenant des anticorps anti-TMT anticorps. Au cours de MS / MS, une série d'ions rapporteurs (c.-à-, 126-131 Da) émergent dans la région de faible masse, fournissant des informations sur une quantification relative.Le flux de travail est efficace pour réduire la complexité de l'échantillon, l'amélioration de la plage dynamique et d'étudier les modifications de cystéine. Ici, nous présentons redox analyse protéomique de la tomate Pst DC3000 traités (Rio Grande) laisse en utilisant la technologie cysTMT. Cette méthode à haut débit a le potentiel pour être appliqué à l'étude d'autres redox processus régulés physiologiques.
1. Faire pousser des plants et des bactéries Préparation
2. L'inoculation de tomates avec Pst et H 2 O 2 histochimique Stain
3. Extraction des protéines
4. Préparation de l'échantillon et l'étiquetage des peptides avec cysTMTs
5. Retrait de la non-réagi Fractionnement Tag échantillon
6. Enrichissement de l'échantillon de cysTMT marqués-peptides
7. Spectrométrie de masse
8. Recherche base de données et quantification
9. Les résultats représentatifs
Une image représentative d'une feuille de plante témoin de tomate et une feuille de Pseudomonas inoculé estle montre la Figure 1. Une différence entre le contrôle et les feuilles traitées Pseudomonas traités est observée. Après les feuilles sont enlevées et colorées à l'aide DAB, le processus de la coloration permet de la tache histochimique à montrer des signes de ROS dans le tissu végétal (Figure 2). Figure 2A est représentatif d'une feuille de contrôle sans coloration. La figure 2B est représentatif d'une feuille traitée avec une coloration positive pour Pseudomonas et H 2 O 2. Un exemple de données Découvrez Proteome de sortie d'une protéine redox différemment réglementée est illustré à la figure 3. Cette protéine est un connu ferrédoxine-1 redox protéines réglementé 14 et a été montré à jouer un rôle dans la défense contre Pseudomonas syringae pv de tomate 15. Pic d'intensité entre le contrôle et les échantillons inoculés est utilisé pour obtenir une quantification relative, qui a montré des changements significatifs dans ferredoxen-1 régulation redox (p <0,05). Des pics d'intensité élevés suggèrent que cette protéine est oxydée dans la réponse au traitement des agents pathogènes. La figure 4 est un exemple de données Découvrez Proteome sortie d'une protéine qui a même la régulation redox d'une protéine entre un contrôle et échantillon inoculé. Pics d'intensité similaire suggèrent la présence de ponts disulfure pas réglementé par un changement de traitement. La méthode va révolutionner la façon dont les scientifiques à détecter redox des cystéines réactives et des disulfures 10.
Figure 1. Une image représentative de la tomate inoculés laisse avec la solution de contrôle (A) et Pseudomonas (B).
Figure 2. Une image représentant de coloration DAB de la tomate inoculés laisse avec la solution de contrôle (A) et Pseudomonas (B). Les feuilles ont été colorées à l'aide 3'-3 'diaminobenzidine. La chlorophylle a été retiré de feuilles en faisant bouillir dans de l'éthanol à 95%. Coloration foncée indique la présence de H 2 O 2. Ne laisse que inoculé avec la culture des bactéries ont montré une coloration foncée.
Figure 3. Un exemple de données Découvrez Proteome de sortie de la ferrédoxine-1, protéine régulée différemment redox 14. L'intensité de crête au-dessus de chaque pic est utilisée pour la quantification absolue. Pic d'intensité entre le contrôle et les échantillons inoculés est utilisépour effectuer une quantification relative.
Figure 4. Un exemple de données Découvrez Proteome sortie d'une protéine qui a une intensité de crête similaire entre un contrôle et échantillon inoculé. Pics d'intensité similaire suggèrent la présence de ponts disulfure pas réglementé par un changement de traitement.
Ce protocole fournit des informations sur l'exécution de coloration DAB ainsi que la quantification cysTMT étiquetés cystéine redox. Ces procédures sont bénéfiques dans l'examen de la production de ROS ainsi que l'effet sur la régulation des protéines lors de Solanum lycopersicum est inoculé avec Pseudomonas syringae. Les méthodes présentées dans ce protocole constituent un moyen d'examiner ROS dans des échantillons de feuilles entières d'une manière qui cause le moins de dommages aux tissus de la feuille. La procédure d'étiquetage fournit un moyen d'examiner potentiellement redox protéines réglementés en utilisant une méthode de marquage la cystéine. Cela est bénéfique lorsque l'on examine un stade précoce de la réponse au stress.
Méthodes comme marqueur d'affinité codé par un isotope (ICAT) et cysTMT peut être utilisé dans l'examen potentiels redox protéines régulées dans des échantillons biologiques. ICAT permet l'étiquetage et la comparaison de deux échantillons 12. Les deux méthodes étiqueter cystéines libres et peut être utilisé pour la protéine quantification 10,12. Cependant, la méthode permet cysTMT pour une diminution de la variation expérimentale ainsi que le multiplexage 10. Le nombre de balises disponibles permet aux chercheurs d'inclure les répliques ou les échantillons multiples dans leur conception expérimentale. Avoir plus d'échantillons fournit le potentiel pour un plus grand nombre de protéines identifiées. Un inconvénient majeur de la technique cysTMT parce qu'elle compromet la qualité globale de l'identification des protéines en raison des mesures d'enrichissement sélectif pour cysTMT marqués (6.5 à 6.6-peptides). Le nombre de peptides pour l'identification des protéines dépend en grande partie sur le nombre de résidus cystéine dans la séquence protéique. Ce problème peut être surmonté en soumettant une partie de l'échantillon avant enrichissement tryptique pour l'identification par spectrométrie de masse des protéines.
En raison de la nature de la conception expérimentale ainsi que le mécanisme de l'étiquetage que la méthode cysTMT utilise, certaines étapes sont essentielles. Lors de l'exécution des protéines précisionpitation et le culot de lavage (3,9), il est important de conserver des échantillons dans de la glace pour réduire la dégradation des protéines. Au cours de l'étiquetage cysTMT, l'enlèvement de l'agent réducteur (4,6) est important parce que les échantillons peuvent être soumis à l'étiquetage inverse. L'étiquetage inverse est possible si la réduction de réactif reste dans l'échantillon. Si les échantillons sont réduites après l'étiquetage, la balise cysTMT peut être retiré. Une fois que les étiquettes sont ajoutés aux échantillons, le niveau de pH doit être vérifié (4.7) afin d'avoir une efficacité optimale étiquetage. En outre, l'analyse des données dépend de ce qui est requis du chercheur et le but ultime en utilisant le protocole. Il est également tributaire du logiciel utilisé comme chaque logiciel dispose d'algorithmes différents.
Cette expérience utilise des agents pathogènes comme un éliciteur pour la production accrue de réactifs espèces oxydantes dans la tomate, mais d'autres réponses redox réglementés peuvent être évalués en conséquence. Cette conception expérimentale est adaptable à d'autres plantes et systèmes animaux.
Pas de conflits d'intérêt déclarés.
Les auteurs tiennent à remercier le Dr Greg Martin (Université Cornell) et son groupe de fournir la souche DC3000, les graines de tomates, et des conseils. Ils aimeraient également remercier le Dr Zhonglin Mou de l'aide avec le protocole DAB et la Division de la protéomique à l'UF Centre interdisciplinaire de recherche en biotechnologie de l'aide dans le développement de la méthode. Le protocole d'extraction de protéines a été modifié à partir de Hurkman et Tanaka 16. Le protocole sur l'étiquetage cysTMT, les étapes 4 à 6 a été adapté en fonction de l'original Thermo Fisher Scientific Pierce produit manuelle 17. Ce travail a été financé par la National Science Foundation (MCB 0818051 à S Chen).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nom du réactif | Entreprise | Numéro de catalogue | |
Metromix 500 | Les entreprises des IBW | TX-500 | |
3,3 '-diaminobenzidine | Sigma-Aldrich | D8001 | |
ReadyPrep réactif séquentielle kit extraction 3 | Bio-Rad | 163-2104 | |
Dosage de la protéine CB-X | Geno technologie | 786-12x | |
réactifs cysTMT | Thermo Scientific Pierce produits de recherche de protéines | 90071 | |
Tampon d'échantillon Laemmli | Bio-Rad | 161-0737 | |
Bio-Safe Comassie (G-250 tache) | Bio-Rad | 161-0786 | |
Microcon 3Kd colonne | Millipore | 42403 | |
Immobilisé Anti-TMT résine | Thermo Scientific Pierce produits de recherche de protéines | 90076 | |
Colonne Centrifugeuse | Thermo Scientific Pierce produits de recherche de protéines | 89896 | |
Proteopep II colonne C18 | Nouvel Objectif | PFC7515-PP2-10 | |
NanoLC-1D HPLC | AB Sciex | 90389 | |
LTQ XL Orbitrap | Thermo Scientific | 0020137580 | |
SpeedVac | Labconco | 7812013 | |
Proteome Discoverer 1.2 du logiciel | Thermo Scientific Pierce produits de recherche de protéines | ||
Trypsine | Promega | V5111 | |
Tube Centrifugeuse Oakridge | Thermo Scientific NalgeSociété ne | 3139-0050 | |
Microtube (2ml) | États-Unis scientifique | 1620-2700 | |
12% Mini-PROTEAN TGX préfabriqué Gel | Bio-Rad | 456-1043 | |
Haut de Forme > Bio-Safe Coomassie StainBottom du formulaire | Bio-Rad | 161-0786 | |
Kit d'enrichissement TMT | Thermo Scientific Pierce produits de recherche de protéines | 90077 |
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