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Method Article
Les protéines cognates du domaine J coopèrent avec le chaperon Hsp70 pour aider à une myriade de processus biologiques allant du pliage des protéines à la dégradation. Ici, nous décrivons un assay in situ de ligature de proximité, qui permet la surveillance de ces machineries de chaperon transitoirement formées dans les cellules bactériennes, de levure et humaines.
Les protéines du domaine J (PDJ) forment la plus grande et la plus diversifiée famille de co-chaperons dans les cellules eucaryotes. Des résultats récents montrent que des membres spécifiques de la famille JDP pourraient former des hétérocomplexes transitoires chez les eucaryotes pour affiner la sélection du substrat pour les désagrégations de protéines à base de chaperon de 70 kDa (Hsp70). Les complexes JDP ciblent les protéines agrégées induites par le stress aigu/chronique et aident vraisemblablement à assembler les désagrégation en recrutant plusieurs Hsp70 à la surface des agrégats protéiques. L'étendue du réseau de contrôle de la qualité des protéines (PQC) formé par ces PDJ physiquement interagissant demeure largement invivo. Ici, nous décrivons un analyse in situ d'interaction de microscopie basée sur la protéine appelée l'analyse de ligature de proximité (PLA), qui est capable de capturer vigoureusement ces complexes transitoirement formés de chaperon dans les compartiments cellulaires distincts des cellules eucaryotes. Nos travaux élargissent l'emploi de l'APL des cellules humaines à la levure (Saccharomyces cerevisiae) et les bactéries (Escherichia coli), rendant ainsi un outil important pour surveiller la dynamique des assemblages de protéines formés transitoirement dans les deux cellules procaryotes et eucaryotes.
Une grande quantité d'information génomique reste ininterprétable en raison de notre compréhension incomplète des interactomes cellulaires. Les méthodes conventionnelles de détection de l'interaction protéines-protéines, telles que la co-immunoprécipitation des protéines avec/sans liaison sépariale chimique et la co-localisation des protéines, bien que largement utilisées, posent une série d'inconvénients. Parmi les principaux inconvénients, mentionnons la mauvaise quantification des interactions et l'introduction potentielle d'événements contraignants non autochtones. En comparaison, les techniques émergentes basées sur la proximité offrent une alternative et une approche puissante pour capturer les interactions protéiques dans les cellules. L'assay de ligature de proximité (PLA)1, maintenant disponible en tant que kit propriétaire, utilise des anticorps pour cibler spécifiquement les complexes protéiques en fonction de la proximité des sous-unités en interaction.
L'APL est initiée par la formation d'un échafaudage composé d'anticorps primaires etsecondaires munis de petites étiquettes d'ADN (sondes D'APL) à la surface du complexe protéique ciblé (figure 1, étapes 1-3). Ensuite, déterminée par la proximité des étiquettes d'ADN, une molécule circulaire d'ADN est générée par hybridation avec des oligonucléotides de connecteur (figure1, étape 4). La formation de l'ADN circulaire est complétée par une étape de ligature de l'ADN. Le morceau circulaire nouvellement formé d'ADN sert de modèle pour l'amplification de la polymériase (PCR) à base de cercle roulant subséquent (PCR) amorcée par l'une des étiquettes conjuguées d'oligonucléotide. Cela génère une molécule d'ADN concatmérique unique attachée au complexeprotéique par l'intermédiaire de l'échafaudage d'anticorps (figure 1, étape 6). La molécule d'ADN concatégorique est visualisée à l'aide d'oligonucléotides étiquetés fluorescents qui s'hybrident à de multiples séquences uniques dispersées dans l'ADN amplifié (Figure 1, étape 7)2. Le signal PLA généré, qui apparaîtsous forme de point fluorescent (figure 1, étape 7), correspond à l'emplacement du complexe protéique ciblé dans la cellule. En conséquence, l'analyse pourrait détecter des complexes protéiques avec une grande précision spatiale. La technique ne se limite pas à la simple capture des interactions protéiques, mais pourrait également être utilisée pour détecter des molécules uniques ou des modifications protéiques sur les protéines à haute sensibilité1,2.
Hsp70 forme un système de chaperon très polyvalent fondamentalement important pour maintenir l'homéostasie cellulaire de protéine en participant à une série de fonctions d'entretien ménager et de stress-associées. Les activités d'entretien ménager du système de chaperon Hsp70 comprennent le pliage des protéines de novo, la translocation des protéines à travers les membranes cellulaires, l'assemblage et le démontage des complexes protéiques, la régulation de l'activité protéique et le lien entre le pliage des protéines et les différents machines de contrôle de la qualité3. Le même système de chaperon replie également les protéines mal repliées/dépliées, empêche l'agrégation de protéine, favorise la désagrégation de protéine et coopère avec les protéases cellulaires pour dégrader les protéines en phase terminale mal repliées/endommagées pour faciliter la réparation cellulaire après souligne protéotoxique4,5. Pour atteindre cette diversité fonctionnelle, le chaperon Hsp70 s'appuie sur des co-chaperons partenaires de la famille JDP et des facteurs d'échange de nucléotides (NEF) qui affinent le contrôle allostérique dépendant de l'ATP du Hsp70 de la liaison et de la libération du substrat3, 6. De plus, les co-chaperons JDP jouent un rôle essentiel dans la sélection des substrats pour ce système de chaperon polyvalent. Les membres de cette famille sont subdivisés en trois classes (A, B et C) en fonction de leur homologie structurelle au prototype JDP, le E. coli DnaJ. Les JDP de classe A contiennent un domaine J N-terminal, qui interagit avec Hsp70, une région riche en glycine-phénylalanine, une région de liaison de substrat composée d'une région de type doigt de zinc (ZFLR) et de deux domaines de baril de canon, et d'un domaine de dimerisation C-terminal. Les PDJ avec un domaine J N-terminal et une région riche en glycine-phénylalanine, mais dépourvus de ZFLR, entrent dans la classe B. En général, les membres de ces deux classes sont impliqués dans des fonctions de chaperonnage. Les membres relevant de la classe C fourre-tout, qui contient des JDP qui ne partagent que le j-domaine4, recrutent des Hsp70 pour effectuer une variété de fonctions non chaperonnées. Le rôle important des PDJ en tant qu'« adaptateurs » interchangeables du système Hsp70 se reflète dans l'expansion des membres de la famille au cours de l'évolution. Par exemple, les humains ont plus de 42 membres distincts du PDJ4. Ces JDP fonctionnent comme des monomères, des homodimers et/ou des oligomères homo/hétéro4,5. Récemment, une coopération fonctionnelle par la formation complexe transitoire entre la classe A (p. ex., H. sapiens DNAJA2; S. cerevisiae Ydj1) et classe B (p. ex., H. sapiens DNAJB1; S. cerevisiae Sis1) JDPs eucaryotique a été rapporté pour promouvoir la reconnaissance efficace des agrégats de protéines amorphes in vitro7,8. Ces complexes mixtes de PDJ s'assemblent vraisemblablement à la surface de protéines agrégées pour faciliter la formation de disagrégations protéiques à base de Hsp70 et Hsp70-Hsp1007,8,9, 10. Les preuves essentielles à l'appui de l'existence de ces complexes de PDJ de classe mixte formés de façon transitoire dans des cellules eucaryotes ont été fournies avec pLA8.
PLA est de plus en plus utilisé pour évaluer les interactions protéiques dans les métazoaires, principalement dans les cellules de mammifères. Ici, nous rapportons l'expansion réussie de cette technique pour surveiller les complexes transitoirement formés de chaperon dans les organismes unicellulaires eucaryotes et procaryotes tels que la levure en herbe S. cerevisiae et la bactérie E. coli. Fait important, cette expansion met en évidence l'utilisation potentielle de l'APL dans la détection et l'analyse des microbes qui infectent les cellules humaines et animales.
1. Préparation de cellules Hela
2. Préparation des cellules S. cerevisiae
3. Préparation des cellules E. coli
4. La proximité Ligation Assay
5. Détection
Nos études in vitro précédentes utilisant des protéines purifiées ont révélé qu'un sous-ensemble de PDJ de classe A et Declasse B de l'homme forment des complexes jDP transitoires de classe mixte pour cibler efficacement un large éventail de protéines agrégées et peut-être faciliter l'assemblage de Hsp70-basés protéines désagrége7. Nous avons employé PLA pour déterminer si les complexes de PDJ de classe mixte (A-B) se produisent dans les cellules cancéreuses cervicales humaines...
Les approches basées sur la co-immunoprécipitation et la colocalisation ont été utilisées comme méthodes de longue date pour caractériser les assemblages de protéines. La détection de complexes de chaperonspécifiques spécifiques formés de façon transitoire est un défi majeur avec de telles méthodes conventionnelles, et par conséquent, les résultats précédents sont largement limités à des interprétations qualitatives. Les techniques de co-immunoprécipitation basées sur la lyse cellulaire nécessite...
Les auteurs n'ont rien à révéler.
NBN est soutenu par une subvention spéciale de recrutement de la Faculté de médecine de l'Université Monash, les sciences infirmières et de la santé, avec un financement du gouvernement de l'État de Victoria et du gouvernement australien. Nous remercions Bernd Bukau (ZMBH, Heidelberg University, Allemagne) et Harm H. Kampinga (Department of Biomedical Sciences of Cells and Systems, University of Groningen, Pays-Bas) pour leur soutien et leur partage inestimables de réactifs, Holger Lorenz (ZMBH) Imaging Facility, Heidelberg University, Allemagne) pour son soutien à la microscopie confocale et au traitement d'images, et Claire Hirst (ARMI, Monash University, Australie) pour la lecture critique du manuscrit.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
37% Formaldehyde | Merck | 103999 | |
Acetone | Sigma-Aldrich | 32201 | |
anti-DNAJA2 antibody | Abcam | ab157216 | |
anti-DNAJB1 Antibody | Enzo Life Sciences | ADI-SPA-450 | |
anti-DnaK antibody | In house | ||
anti-mCherry antibody | Abcam | ab125096 | |
anti-Sis1 Antibody | Cosmo Bio Corp | COP-080051 | |
anti-Ydj1 antibody | StressMarq Biosciences | SMC-150, | |
anti-YFP antibody | In house | ||
Coplin slide-staining jar | Sigma-Aldrich | S5516 | |
Diagnostic slides | Marienfeld | 1216530 | |
DMEM | Thermo-Fischer | 31966021 | |
DuoLink In Situ Detection Reagents Orange | Sigma-Aldrich | DUO92007 | |
DuoLink In Situ Mounting Medium + DAPI | Sigma-Aldrich | DUO82040 | |
DuoLink In Situ PLA Probe Anti-Mouse MINUS | Sigma-Aldrich | DUO92004 | |
DuoLink In Situ PLA Probe Anti-Rabbit PLUS | Sigma-Aldrich | DUO92002 | |
DuoLink In Situ Wash Buffers, Fluorescence | Sigma-Aldrich | DUO82049 | |
Fetal Calf Serum | Thermo-Fischer | 10082147 | |
Lysozyme | Sigma-Aldrich | 62971 | |
Methanol | Sigma-Aldrich | 32213 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
Penicillin/Streptomycin | Thermo-Fischer | 15070063 | |
Poly-L-Lysine | Sigma-Aldrich | P47-07 | |
Sorbitol | Sigma-Aldrich | S7547 | |
Triton-X100 | Merck | 108643 | |
Trypsin | Thermo-Fischer | 25300096 | |
Tween-20 | Sigma-Aldrich | P1379 | |
Zymolase 100T / / Lyticase | United States Biological | Z1004 |
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