Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
This article describes a simple and rapid protocol to evaluate the oligomeric state of the dynamin-like GTPase MxA protein from lysates of human cells using a combination of non-denaturing PAGE with western blot analysis.
The formation of oligomeric complexes is a crucial prerequisite for the proper structure and function of many proteins. The interferon-induced antiviral effector protein MxA exerts a broad antiviral activity against many viruses. MxA is a dynamin-like GTPase and has the capacity to form oligomeric structures of higher order. However, whether oligomerization of MxA is required for its antiviral activity is an issue of debate. We describe here a simple protocol to assess the oligomeric state of endogenously or ectopically expressed MxA in the cytoplasmic fraction of human cell lines by non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) in combination with Western blot analysis. A critical step of the protocol is the choice of detergents to prevent aggregation and/or precipitation of proteins particularly associated with cellular membranes such as MxA, without interfering with its enzymatic activity. Another crucial aspect of the protocol is the irreversible protection of the free thiol groups of cysteine residues by iodoacetamide to prevent artificial interactions of the protein. This protocol is suitable for a simple assessment of the oligomeric state of MxA and furthermore allows a direct correlation of the antiviral activity of MxA interface mutants with their respective oligomeric states.
Четвертичная структура белка, играет решающую роль во многих клеточных процессах. Сигнальных путей, экспрессии генов и ферментов активация / деактивация все полагаются на правильность сборки белковых комплексов 1-4. Этот процесс также известен как гомо- или гетеро-олигомеризации происходит из-за необратимого ковалентного или обратимых электростатических и гидрофобных взаимодействий белок-белок. Олигомеризации не только разнообразит различные клеточные процессы , без увеличения размера генома, но также обеспечивает стратегию для белков , чтобы построить устойчивые комплексы, которые более устойчивы по отношению к денатурации и деградации 5. Дефекты в олигомеризации оказывают влияние на функцию белков и может привести к развитию заболеваний. Например, фермент фенилаланин гидроксилазы образует тетрамерный комплекс. Некоторые мутации в белковом комплексе может ослабить образование тетрамерное и приводят к фенилкетонурии болезни 6.
Белок MxA человек представляет собой интерферон (ИФН) индуцированный противовирусную эффекторной белка , оказывающего широкий противовирусной активностью в отношении различных РНК, а также ДНК - вирусов 7. Он относится к надсемейства динамина подобных крупных ГТФаз и обладает способностью образовывать большие олигомерные структуры в пробирке 8. Олигомеризация было предложено , чтобы защитить MxA от быстрой деградации 9,10. Несмотря на интенсивные усилия многих исследовательских групп, молекулярный механизм действия остается в значительной степени неуловимым и роль олигомеризации состояния MxA для своей противовирусной функции находится на стадии обсуждения 9,11,12. В связи с этим, Гао и его коллеги предложили модель , где MxA проявляет свою противовирусную активность при взаимодействии с вирусными нуклеопротеидами в виде крупных кольцевых олигомерных структур 11. Тем не менее, в последнее время , мы показали , что MxA димеры обладают противовирусной активностью и взаимодействуют с нуклеопротеида вируса гриппа А 12. ВAsed на кристаллическую структуру MxA, Гао и его коллеги определили несколько аминокислотных остатков в интерфейсных областях , которые имеют решающее значение для его олигомеризации в пробирке и его противовирусной функции 11,13. Поэтому для того, чтобы выяснить, который олигомерные состояние MxA проявляет противовирусную активность, мы стремились создать простой протокол для быстрого определения oligmeric состояния интерфейса мутантов MxA, выраженные в клетках человека, а также эндогенными MxA выраженное после стимуляции IFN &.
Хотя существует много методов, которые обычно используются для исследования взаимодействия между белками , такими как белок сплит-зеленый флуоресцентный (сплит-GFP) комплементационная анализ 14, поверхностного плазмонного резонанса 15 и Ферстер резонансный перенос энергии (FRET) 16, они не обеспечивают информация о точной стехиометрии олигомерного белкового комплекса. Для исследования этого конкретного аспекта, методы, такие какмульти-угол рассеяния света (MALS) 17 и аналитической ультрацентрифугирования 18 очень полезны. Как правило, белки анализировали с помощью этих методов являются очищенные белки. Процессы олигомеризации может также зависеть от других клеточных факторов. Если эти факторы неизвестны, анализ является более трудным. Кроме того, некоторые белки трудно выразить в Е. палочки и очистить. Таким образом, эти методы не являются оптимальным выбором для анализа белка олигомеризации в клеточной среде. Кроме того, эти методы требуют дорогих инструментов, которые не легко доступны.
Non-денатурирующих электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ), гель -проникающей хроматографии или химического сшивания с последующим обычным додецилсульфата натрия (SDS) -page являются полезными инструментами для характеристики образования олигомеров из клеточных лизатов 2,19,20. Эти методы не требуют специального оборудования и может быть легко реrformed в стандартной лаборатории. Первоначально мы оценивали различные химические сшивающие протоколы, которые инвариантно привели к неспецифической агрегации и осаждению МХА. Таким образом, мы в следующий раз испытал протоколы СТР неденатурирующем. В качестве не денатурирующее СТР исключает использование SDS, миграция белков зависит от их родного заряда. Сине-нативный страница использует кумасси бриллиантовым синим G250 , чтобы загрузить белки с общим отрицательным зарядом, аналогично SDS, но не денатурации белка 21. К сожалению, кумасси бриллиантовый синий осаждается в присутствии высоких солей и двухвалентных катионов (например , Mg 2+) , которые часто включают в лизиса буферов. В зависимости от используемых буферов, может быть трудно анализировать образец без дальнейшей оптимизации шагов, которые могли бы оказать влияние на олигомерного белкового комплекса.
Здесь мы приведем простой протокол , основанный на ранее опубликованного метода 22 , чтобы определить , олигомеризациюбелок человеческого MxA полученный из клеточных лизатов с использованием неденатурирующем PAGE.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Примечание: Этот протокол основан на опубликованной ранее неденатурирующих протокола стр.12. В этом исследовании олигомерного состояния белка МхА оценивали с использованием либо клеток Vero с гиперэкспрессией MxA или ИФН-альфа-стимулированных клеток A549, экспрессирующих эндогенный МХА. Протокол, описанный ниже, может быть использован для анализа олигомерного состояния любого белка в дополнение к МХА. Тем не менее, может потребоваться дальнейшей оптимизации.
1. Получение клеточного лизата для неденатурирующем ПААГ
Примечание: Для анализа олигомерного состояния человеческого белка МхА либо в Vero или клетки А549, собирали 1,0 × 10 6 клеток. В зависимости от типа клеток или от избытка белка для анализа, количество клеток должно быть отрегулировано. Кроме того, важно, чтобы защитить лизис буфера от воздействия света, как только будет добавлен светочувствительный йодацетамида.
2. Электрофорез
Примечание: Электрофорез проводили , как описано ранее , с некоторыми изменениями 22. В протоколе, описанном ниже, были использованы предварительно литые градиентные гели (4-15% градиент). В качестве альтернативы, гели можно приготовить в лаборатории. Очень важно, чтобы исключить какого-либо денатурирующего агента, такого как SDS, чтобы предотвратить диссоциацию олигомерных белковых комплексов. Время электрофореза был оптимизирован для различных олигомерных состояний человеческого белка МхА. Тем не менее, он может варьироваться для других белков, в зависимости от размера олигомеров комплекса, а также диапазон разделения, которая должна быть достигнута, чтобы проанализировать комплекс. Таким образом, оптимальное время электрофореза должны быть определены эмпирически. Для Оптимальное разрешение олигомеров необходимо проанализировать ток не должен превышать 25 мА.
3. Вестерн-блот
Примечание: Ниже описан протокол мокрой западной системы блоттинга. Любая промокательной мембрана может быть использована. Активировать поливинилиденфторид (PVDF) мембраны в 100% метанола, прежде чем уравновешивания в промокательной БУФФер. Полусухое западный метод блот может быть использован в качестве альтернативы, но должна быть оптимизирована для больших олигомерных комплексов.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Используя неденатурирующем PAGE, мы проанализировали олигомерного состояния дикого типа человека МхА, димерные интерфейс мутанты MxA (R640A) и MxA (L617D), а также мономерной интерфейса мутанта МхА (M527D) из клеточных лизатов 12. Клетки лизируют в буфере , содержащем 1% октилфеноксиполиэтоксиэ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Здесь мы опишем простой метод, который позволяет быстрое определение олигомерных состояния белков, экспрессированных в клетках млекопитающих путем неденатурирующем ПААГ с последующим Вестерн-блот-анализа. Основное преимущество этого подхода состоит в том, что олигомерные состояние...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
The authors have nothing to disclose.
This work was funded by a Grant from the Swiss National Science foundation (Grant nr. 31003A_143834) to JP.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Slide-A-Lyzer MINI Dialysis Units, 10K MWCO, 0.5 ml | Thermo Fisher Scientific | 69570 | Pre-equilibrate in dialysis buffer (if Glycerol removal is desired) Can be self-made according to Fiala et al. 2011 |
4–15% Mini-PROTEAN TGX Precast Protein Gels, 10-well, | Bio-Rad | 456-1083 | Pre-run in running buffer to adjust buffer system |
cOmplete, Mini, EDTA-free | Roche | 11836170001 | use 1 tablet per 50 ml |
PBS, pH 7.4 bottle a 500 ml Gibco | Thermo Fisher Scientific | 14190-094 | |
Ponceau S solution | Sigma-Aldrich | P7170 | TOXIC wear gloves and protect eyes |
NativeMark Unstained Protein Standard 50 µl | Invitrogen | P/N 57030 | load 5 µl/well |
A549 cells | ATCC | ATCC CCL185 | Grow in growth medium (see Table 1) |
Vero cells | ATCC | ATCC CCL81 | Grow in growth medium (see Table 1) |
anti-Mx1 antibody | Novus Biologicals | H00004599_D01P | Use at a 1:1,000 dilution |
ECL Anti-rabbit IgG, Horseradish Peroxidase linked whole antibody (from donkey) | GE-Healthcare | NA934V | Use at a 1:10,000 dilution |
0.5% Trypsin-EDTA (1x) Life Technologies | Thermo Fisher | 15400-054 | |
Iodoacetamide 5 g | Sigma-Aldrich | I-6125 | stock 100 mM |
Bromphenolblue | Sigma-Aldrich | B0126-25G | |
DMEM +4.5g/l Gluc,+L-Glut,+Pyruvate life technologies | Thermo Fisher Scientific | 41966-029 | |
Pen Strep 100 x 100ml life technologies | Thermo Fisher Scientific | 15140 - 130 | |
Glutamax 100x Stock, 100 ml life technologies | Thermo Fisher Scientific | 350500-038 | |
Fetal Bovine Serum, Dialyzed , US Origin 500 ml Gibco Lot:42G9552K | Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | |
Cellulose filter paper | Bio-Rad | 1703965 | |
PVDF blotting membrane | GE-Healthcare | 10600022 | |
Tris(hydroxymethyl)aminomethane | Biosolve | 0020092391BS | |
sodium fluoride (NaF) | Sigma Aldrich | S-7920 | |
NP-40 | Calbiochem | 492015 | |
cOmplete, Mini, EDTA-free | Roche | 11836170001 | |
Tween 20 | Calbiochem | 6555204 | |
CHAPS 10% solution | Amresco | N907 | |
DL-Dithiothreitol (DTT) | Sigma Aldrich | 43819 | |
Glycine | Biosolve | 0007132391BS | |
sodium orthovanadate (Na3VO4) | Sigma Aldrich | 450243 | |
Glycerol | Sigma Aldrich | G7757 | |
β-Glycerophospate | Sigma Aldrich | G9422 | |
Milk powder | Migros/Switzerland | ||
Methanol | Millipore | 1.06009 | |
sodium cloride (NaCl) | Sigma Aldrich | 71380 | |
magnesium chloride (MgCl2) | Amresco | 288 | |
Sodium dodecyl sulphate (SDS) | Sigma Aldrich | L4509 | |
sodium hydroxide (NaOH) | Sigma Aldrich | S-8045 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены