Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Представлено здесь фосфопротеомный подход, а именно остановить и пойти экстракции отзыв основе фосфопротеом, который обеспечивает высокую пропускную способность и глубокий охват фосфопротеом Arabidopsis. Такой подход разграничивает обзор осмотического стресса, сигнализируемого в арабидопсисе.
Фосфорилирование белка имеет решающее значение для регуляции активности ферментов и экспрессии генов в осмотическом состоянии. Масс-спектрометрия (МС) на основе фосфопротеомики изменила способ изучения трансдукции сигнала растений. Тем не менее, требование много стартовых материалов и длительное время измерения MS для достижения глубины охвата был ограничивающим фактором для высокой пропускной способности исследования глобальных фосфопротеомных изменений в растениях. Для повышения чувствительности и пропускной способности растений фосфопротемики, мы разработали остановки и идти извлечения (этап) наконечник на основе фосфопротеомики подход в сочетании с Tandem Mass Tag (TMT) маркировки для быстрого и всестороннего анализа возмущения фосфорилирования растений в ответ на осмотический стресс. Используя простоту и высокую пропускную способность техники наконечника этапа, вся процедура занимает около одного часа, используя два совета, чтобы закончить обогащение фостопептида, фракционирование и шаги очистки образца, предлагая простой в использовании и высокую эффективность подхода. Такой подход не только обеспечивает углубленный анализ фосфопротеомики растений (идентификация фосфопептида 11 000), но и демонстрирует превосходную эффективность разделения (на 5% перекрытие) между смежными фракциями. Кроме того, мультиплексирование было достигнуто с помощью маркировки TMT для количественной оценки фосфопротеомных изменений растений-мутантов дикого типа и snrk2 decuple. Этот подход успешно используется для того, чтобы выявить фосфориляционные события раф-киназа в ответ на осмотический стресс, который проливает свет на понимание ранней осмотической сигнализации в наземных растениях.
Высокая соленость, низкая температура и засуха вызывают осмотические стрессы, что является основным экологическим фактором, влияющим на продуктивностьрастений 1,2. Фосфорилирование белка является одним из наиболее значительных пост-трансляционных модификаций, о посредничестве восприятия сигнала и трансдукции в реакции растенийна осмотический стресс 3,4,5. SNF1 связанных белка киназы 2s (SnRK2s) участвуют в осмотическом стрессе сигнализации6. Девять из десяти членов семьи SnRK2 показывают значительную активацию в ответ на осмотический стресс7,8. snrk2.1/2/3/4/5/6/7/8/9/10 decuple(snrk2-dec) мутант, имеющих мутации во всех десяти SnRK2 отображается повышенная чувствительность к осмотическому стрессу. В snrk2-dec мутант, осмотическое стресс-индуцированного накопления инозитол 1,4,5-тризфосфата (IP3), абсцизиновой кислоты (ABA) биосинтеза, и экспрессии генов сильно снижается, подчеркивая жизненно важную роль SnRK2s в осмотической реакциистресса 6. Тем не менее, до сих пор неясно, как SnRK2s kinases регулировать эти биологические процессы. Профилирование фосфопротеомных изменений в ответ на осмотический стресс является эффективным способом преодоления этого разрыва и разграничения осмотических стрессовых механизмов защиты растений.
Масс-спектрометрия (МС) является мощным методом для картирования фосфатом растений9. Характеристика растительной фосфопротеомики, однако, остается проблемой из-за динамического диапазона протеома растений и сложности растительноголисата 4. Чтобы преодолеть эти проблемы, мы разработали универсальный фосфопротеомный рабочий процесс растений, который устраняет нежелательные помехи, такие как фотосинтетические пигменты и вторичные метаболиты, и позволяет глубокий охват фосфатом растений10. Несколько методов обогащения фоспопептида, таких как иммобилизованная хроматография сродства металла (IMAC) и хроматография оксида металла (MOC) были разработаны для обогащения фоспопептидов до анализа MS11,12,13,14,15,16. Кислотные нефостопептиды, соочищающиеся с помощью фостопептидов, являются основными помехами для обнаружения фостопептида. Ранее мы стандартизировали значение рН и концентрацию органической кислоты буфера загрузки IMAC для устранения связывания нефостопептидов, чтобы получить более 90% специфичности обогащения в обход предварительного дробного шага11.
Потеря образцов в многоступенчатом процессе обогащения и фракционирования фоспопептида препятствует чувствительности идентификации фоспопептида и глубине фосфопротеомного покрытия. Стоп-и-гоу-экстракции советы (этап советы) являются пипетки советы, которые содержат небольшие диски, чтобы крышка конца кончика, который может быть включен с хроматографии для пептидной фракциоции иочистки 17. Потеря образца во время процедуры наконечника этапа может быть сведена к минимуму, избегая передачи образца между трубками. Мы успешно внедрили наконечник этапа в Ga3"-IMAC и Fe3"-IMAC, чтобы отделить низкий обильный несколько фосфорилированных пептидов от потихоть фосфорилированных пептидов, которые улучшили глубину фосфопротеомачеловека 15. Кроме того, использование высокой рН обратной фазы (Hp-RP) кончик стадии продемонстрировал более широкий охват человеческой мембраны протеом по сравнению с сильным обменом катиона (SCX) и сильный анионный обмен (SAX) хроматографии18. Таким образом, интеграция IMAC и Hp-RP этапе отзыв методы могут увеличить покрытие фосфатом растений с простотой, высокой специфичностью и высокой пропускной способностью. Мы показали, что эта стратегия определила более 20000 участков фосфорилирования из саженцев Арабидопсиса, что представляет собой повышенную глубину растительного фосфопротеома19.
Здесь мы сообщаем о этапе наконечник основе фосфопротеомного протокола для фосфопротеомного профилирования в Arabidopsis. Этот рабочий процесс был применен для изучения фосфопротеомного возмущения саженцев диких и snrk2-dec мутантов в ответ на осмотическое напряжение. Фосфопротеомный анализ выявил фосфорилирование сайтов, причастных к активации киназы и раннего осмотического стресса сигнализации. Сравнительный анализ дикого типа и snrk2-dec мутант фосфопротеом данных привело к открытию Raf-как киназы (RAF)-SnRK2 киназы каскад, который играет ключевую роль в осмор стресс сигнализации в высоких растений.
1. Пример подготовки
2. Тандем Масса тегов (TMT) маркировки
3. Подготовка наконечника сцены IMAC
4. Подготовка наконечника этапа Hp-RP
5. Подготовка адаптера спина
6. Обогащение фостопептида с помощью наконечника сцены IMAC
7. Фракционирование фостопептида с использованием наконечника этапа Hp-RP C18
8. Анализ LC-MS/MS и анализ данных
Чтобы продемонстрировать производительность этого рабочего процесса, мы использовали IMAC этапе отзыв в сочетании с Hp-RP этапе отзыв фракционирования для измерения фосфопротеомных изменений в диком типе и snrk2-dec мутант саженцы с или без лечения маннитолом в течение 30 минут. Каждый об...
Динамический диапазон и сложность растительного протеома и фосфопротеома по-прежнему являются ограничивающим фактором глубины фосфопротеомических анализов. Несмотря на возможность одного запуска LC-MS/MS анализа для выявления 10000 фосфорилированиясайтов 21,2...
Авторы заявляют об отсутствие конфликта интересов.
Эта работа была поддержана Стратегической приоритетной исследовательской программой Китайской академии наук Grant XDB27040106.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL tube | eppendorf | 22431081 | Protein LoBind, 1.5 mL, PCR clean, colorless, 100 tubes |
200 µL pipet tip | Gilson | F1739311 | |
2-chloroacetamide | Sigma-Aldrich | C0267 | |
acetic acid | Sigma-Aldrich | 5438080100 | |
acetonitrile | Sigma-Aldrich | 271004 | |
ammonium hydroxide | Sigma-Aldrich | 338818 | |
ammonium phosphate monbasic | Sigma-Aldrich | 216003 | |
BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | 23227 | |
blunt-ended needle | Hamilton | 90516 | Kel-F hub (KF), point style 3, gauge 16 |
C18-AQ beads | Dr. Maisch | ReproSil-Pur-C18-AQ 5 µm | |
C8 Empore disk | 3 M | 2214 | 47 mm |
Centrifuge | eppendorf | 22620444 | |
chloroform | Sigma-Aldrich | CX1058 | |
data analysis software | Perseus 1.6.2.1 | https://maxquant.net/perseus/ | |
ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma-Aldrich | ||
formic acid | Sigma-Aldrich | 5330020050 | |
Frits | Agilent | 12131024 | Frits for SPE Cartridges |
Guanidine hydrochloride | Sigma-Aldrich | 50933 | |
H2O | Sigma-Aldrich | 1153334000 | |
HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
Iron (III) chloride | Sigma-Aldrich | 157740 | |
LTQ-orbitrap | Thermo Fisher Scientific | Velos Pro | |
mass spectrometer | Thermo Fisher Scientific | LTQ-Orbitrap Velos Pro | |
methanol | Sigma-Aldrich | 34860 | |
nano LC | Thermo Fisher Scientific | Easy-nLC 1000 | |
Ni-NTA spin column | Qiagen | 31014 | |
N-Lauroylsarcosine sodium salt | Sigma-Aldrich | L9150 | |
plunger | Hamilton | 1122-01 | Plunger assembly N, RN, LT, LTN for model 1702 (25 μl) |
search engine software | MaxQuant 1.5.4.1 | https://www.maxquant.org | |
SEP-PAK Cartridge 50 mg | Waters | WAT054960 | |
sodium deoxycholate | Sigma-Aldrich | D6750 | |
SpeedVac | Thermo Fisher Scientific | SPD121P | |
TMT 6-plex | Thermo Fisher Scientific | 90061 | |
Triethylammonium bicarbonate buffer | Sigma-Aldrich | T7408 | |
Trifluoroacetic acid | Sigma-Aldrich | 91707 | |
Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride | Sigma-Aldrich | C4706 | |
Trizma hydrochloride | Sigma-Aldrich | T3253 |
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