АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

В настоящем исследовании представлены подробные протоколы анализа убиквитилирования in vitro для анализа каталитической активности убиквитинлигазы E3. Рекомбинантные белки экспрессировали с использованием прокариотических систем, таких как культура кишечной палочки.

Аннотация

Ковалентное присоединение убиквитина (Ub) к внутреннему остатку (остаткам) лизина субстратного белка, процесс, называемый убиквитилированием, представляет собой одну из наиболее важных посттрансляционных модификаций в эукариотических организмах. Убиквитилирование опосредовано последовательным каскадом из трех классов ферментов, включая убиквитин-активирующие ферменты (ферменты E1), убиквитин-конъюгирующие ферменты (ферменты E2) и убиквитиновые лигазы (ферменты E3), а иногда и факторы удлинения убиквитиновой цепи (ферменты E4). Здесь представлены протоколы in vitro для анализов убиквитилирования, которые позволяют оценить активность убиквитин-лигазы E3, сотрудничество между парами E2-E3 и выбор субстрата. Сотрудничающие пары E2-E3 могут быть проверены путем мониторинга генерации свободных полиубиквитиновых цепей и/или автоубиквитилирования лигазы E3. Убиквитилирование субстрата определяется селективным связыванием Е3-лигазы и может быть обнаружено путем западного блоттинга реакции in vitro. Кроме того, описан анализ разряда E2~Ub, который является полезным инструментом для прямой оценки функционального сотрудничества E2-E3. Здесь Е3-зависимый перенос убиквитина следует из соответствующего фермента Е2 на свободные аминокислоты лизина (имитирующие убиквитилирование субстрата) или внутренние лизины самой Е3-лигазы (аутоубиквитилирование). В заключение, представлены три различных протокола in vitro, которые быстро и легко выполняются для решения каталитической функциональности E3-лигазы.

Введение

Убиквитилирование — это процесс, посредством которого Ub ковалентно связан с субстратным белком1. Модификация Ub катализируется последовательными ферментативными реакциями, включающими действие трех различных классов ферментов, т.е.Ub-активирующих ферментов (E1s), Ub-конъюгирующих ферментов (E2s), Ub-лигазов (E3s) и, возможно, факторов удлинения цепи Ub (E4s)2,3,4,5. После аденозинтрифосфатной (АТФ)- имагниевой (Mg 2+)-зависимой активации Ub Е1, активный сайт цистеина Е1 атакует С-концевой глицин Ub, образуя тиофирный комплекс (Ub~E1). Энергия, получаемая от гидролиза АТФ, заставляет Ub достигать переходного состояния высокой энергии, которое поддерживается на протяжении всего следующего каскада ферментов. Затем фермент E2 переносит активированный Ub к своему внутреннему каталитическому цистеину, тем самым образуя переходную тиофирную связь Ub ~ E2. Впоследствии Ub переносится в субстрат белка.

Это можно сделать двумя способами. Либо Е3-лигаза может сначала связываться с Е2, либо Е3-лигаза может непосредственно связывать Ub. Последний способ приводит к образованию промежуточного продукта E3 ~Ub. В любом случае Ub связывается с белком субстрата путем образования изопептидной связи между С-концевой карбоксильной группой Ub и лизиновой Ɛ-аминогруппой субстрата6. Геном человека кодирует два E1, примерно 40 E2s и более 600 предполагаемых убиквитиновыхлигасов 7. Основываясь на механизме переноса Ub E3, лигазы Ub разделены на три категории, включающие гомологичный тип E6AP C-Terminus (HECT), действительно интересный новый ген (RING) / U-box-тип и RING между лигами типа RING (RBR)8. В этом исследовании U-бокс, содержащий лигазу, карбоксильный конец HSC70-взаимодействующего белка (CHIP), используется в качестве репрезентативного фермента E3. В отличие от ферментов HECT-типа E3, которые образуют тиоэфиры Ub~E3, домен U-box CHIP связывает E2~Ub и способствует последующему переносу Ub/субстрат непосредственно из фермента E28,9. Исходя из важности U-box для ферментативной функции, в качестве контроля используется неактивный мутант CHIP U-box, CHIP(H260Q). CHIP(H260Q) не связывается со своим родственным E2s, тем самым теряя свою активность E3 лигазы10.

Убиквитилирование белка играет решающую роль в регулировании множества клеточных событий в эукариотических клетках. Разнообразие клеточных исходов, которым способствует обратимое присоединение молекул Ub к белкам субстрата, можно отнести к молекулярным характеристикам Ub. Поскольку сам Ub содержит семь остатков лизина (K) для дальнейшего убиквитилирования, существует богатое разнообразие типов цепей Ub с различными размерами и/или топологиями11. Например, субстраты могут быть модифицированы одной молекулой Ub на одной (моноубиквитилирование) или несколькими лизинами (мультимоноубиквитилирование), и даже цепями Ub (полиубиквитилирование)11. Ub-цепи образуются гомо- или гетеротипически через одни и те же или разные остатки лизина Ub, что может даже привести к разветвленным цепям Ub9. Таким образом, убиквитилирование белка приводит к разнообразному расположению молекул Ub, которые предоставляют специфическую информацию, например,для деградации, активации или локализации конъюгированных белков12,13. Эти различные сигналы Ub позволяют быстро перепрограммировать клеточные сигнальные пути, что является важным требованием для способности клетки реагировать на изменяющиеся потребности окружающей среды.

Центральный аспект убиквитилирования связан с контролем качества белка. Неправильно свернутые или необратимо поврежденные белки должны быть деградированы и заменены вновь синтезированными белками для поддержания белкового гомеостаза или протеостаза14. Контроль качества E3 лигазы, CHIP, сотрудничает с молекулярными шаперонами в Ub-зависимой деградации поврежденных белков9,15,16,17. Кроме того, CHIP регулирует стабильность миозин-направленного шаперона, UNC-45B (Unc-45 Homolog B), который тесно координируется с мышечной функцией и отклонения от оптимальных уровней приводят к миопатии человека18,19,20,21. Деградация UNC-45B протеасомой 26S опосредована присоединением K48-связанной поли-Ub цепи9. При отсутствии субстратных белков ЧИП выполняет аутоубиквитилирование10,22,23,что характерно для RING/U-box E3 убиквитиновых лигазов24,25 и считается регулирующим активность лигазы26. Применение методов анализа убиквитилирования in vitro, описанных в данной работе, помогло систематически идентифицировать ферменты E2, которые объединяются с CHIP для содействия образованию свободных поли-Ub цепей и/или автоубиквитилированию CHIP (раздел протокола 2). Кроме того, наблюдалось ЧИП-зависимое убиквитилирование UNC-45B, которое является известным субстратом Е3 лигазы18,19 (раздел протокола 3). В конечном счете, контролировалась CHIP-зависимая передача активированного Ub из тиоэфира Ub~E2 (раздел протокола 4).

протокол

1. Подготовка буферов и реагентов

ПРИМЕЧАНИЕ: Буферы и реагенты, которые были вручную приготовлены в лаборатории, перечислены ниже. Все остальные буферы и реагенты, используемые в протоколах, закупались из разных источников и использовались в соответствии с инструкциями производителей.

  1. Приготовьте 10x фосфатно-буферного физиологического раствора (10x PBS). Для этого смешайте 1,37 М хлорида натрия (NaCl), 27 мМ хлорида калия (KCl), 80 мМ динатрия-гидрофосфатного дигидрата (Na2HPO4,2H2O) и 20 мМ калия-дигидрофосфата (KH2PO4)в 1 л двойного дистиллированногоH2O (ddH2O). Автоклавируйте 10x PBS и подготовьте 1x PBS раствор в ddH2O.
    1. Автоклавирование проводят в течение 15 мин при 121 °C и 98,9 кПа.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Автоклавирование проводится в этих условиях для всех буферов и растворов. Если не указано иное, растворы хранят при комнатной температуре (RT).
  2. Приготовьте 1 л раствора PBS-Tween (PBS-T), добавив 0,1% Tween к 1 л 1x PBS.
  3. Готовят 10 мл 0,5 М раствора L-лизина, растворяя L-лизин в ddH2O. Аликвот L-лизина порциями по 1 мл, и хранят их при -20 °C до дальнейшего использования.
    ПРИМЕЧАНИЕ: L-лизин можно замораживать и размораживать повторно.
  4. Готовят раствор тетра уксусной кислоты (ЭДТА) этилендиамина 0,25 М, растворяя ЭДТА в 200 мл ddH2O.
    1. Отрегулируйте pH до 8,0 с гидроксидом натрия (NaOH).
    2. Отрегулируйте громкость до 250 мл с ddH2O.
    3. Автоклав решения.
  5. Готовят 10 мл раствора бычьего сывороточного альбумина (BSA) 20 мг/мл путем растворения BSA в ddH2O. Хранить при -20 °C в 200 мкл аликвот.
    ПРИМЕЧАНИЕ: BSA можно замораживать и размораживать неоднократно.
  6. Получают 1 л 2-(N-морфолино)этановой сульфоновой кислоты (MES), растворяя 50 мМ MES, 50 мМ основания Tris, 3,47 мМ додецилсульфата натрия (SDS) и 1,03 мМ ЭДТА в 0,9 л ddH2O. После правильного перемешивания отрегулируйте объем до 1 л.
    1. pH 1x буфера составляет 7,6. Не регулируйте рН с помощью кислоты или основания.
  7. Приготовить 200 мл блокирующего раствора (5% молока) растворив 10 г сухого молока в 1x PBS-T. Хранить блокирующий раствор при температуре 4 °C до одной недели.
  8. Подготовьте 1 л трансферного буфера (см. Таблицу материалов)в соответствии с инструкцией производителя.
  9. Приготовьте 2x буфера образцов SDS, растворив 125 мМ основания Tris, 4% SDS, 4% глицерина, 0,03% бромфенолового синего и 50 мкл / мл β-меркаптоэтанола в 50 мл ddH2O. Aliquot в порциях 1 мл и хранить при -20 °C до использования.

2. Анализ самоубиквитилирования in vitro

  1. Подготовка и проведение анализа
    1. Рассчитайте объем каждого реагента, необходимый для каждой реакции, исходя из заданных моляров белков и белковых концентраций белковых растворов. На реакцию автоубиквитилирования используют 100 нМ E1, 1 мкМ E2, 1 мкМ E3 и 50 мкМ Ub. Отрегулируйте объем реакции до 20 мкл с ddH2O.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Раствор АТФ и буфер убиквитилирования были приобретены в виде 10-кратных стоковых растворов и использовались в 1 раз.
    2. Подготовьте схему пипетирования для всех реакций. Протестируйте девять различных ферментов E2 на их способность функционировать (I) с CHIP, (II) с каталитически неактивным мутантом CHIP(H260Q) и (III) без CHIP в отдельных реакциях убиквитилирования.
    3. Чтобы избежать ошибок пипетирования, приготовьте на льду мастер-микс, который содержит объем, необходимый для всех реакций, плюс одну дополнительную реакцию. Рассчитайте количество основной смеси, необходимое для одной реакции.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Компоненты основной смеси представляют собой реагенты, которые одинаково необходимы для каждой реакции, т.е.E1, E3, Ub, АТФ и буфер убиквитилирования.
    4. Добавьте ddH2Oи мастер-микс в трубки полимеразной цепной реакции (ПЦР). Держите трубки на льду.
    5. Перед началом реакций убиквитилирования путем добавления ферментов Е2 установите термоциклер ПЦР со следующей программой: 2 ч, 37 °C с последующим 4 °C, бесконечно.
    6. Добавьте 1 мкМ ферментов Е2 в соответствующие пробирки и инкубируйте образцы в термоциклере ПЦР в течение указанного периода времени.
    7. Через 2 ч добавьте буфер образцов SDS к каждой реакции и перемешайте путем пипетирования вверх и вниз несколько раз.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Требуемый объем буфера проб зависит от концентрации запаса буфера пробы. Здесь к каждой реакции добавляли 20 мкл 2x буфера образцов SDS.
    8. Прокипятите образцы немедленно при 95 °C в течение 5 мин и продолжайте электрофорез полиакриламидного геля (PAGE). Хранить денатурированные белки при -20 °C.
  2. Гель-электрофорез и вестерн-блот
    1. После оттаивания открутите образцы примерно на 10 с и загрузите гель SDS-PAGE. Используйте белковую лестницу в качестве эталона размера.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь использовались 4-12% градиентных гелей Бис-Триса и 3 мкл белковой лестницы. Разделите объемы образца и загрузите два геля поровну, используя 20 мкл каждого образца.
    2. Запускайте гель при 160-200 В в течение примерно 30-45 минут так, чтобы передняя часть образца достигла дна геля.
    3. Переложите каждый гель в пластиковый контейнер, наполненный полусухим пластырным буфером, и инкубируйте его в течение 2-5 минут на RT. Удалите укладочный гель.
    4. Подготовьте два кусочка пластыря размером с гель и нитроцеллюлозную мембрану размером с гель на гель SDS и предварительно замочите в полусухом буфере. Соберите сэндвич с вестерн-блоттом (WB) в камере WB снизу вверх в следующем порядке: промокательная бумага, нитроцеллюлозная мембрана, гель SDS-PAGE, промокательная бумага.
    5. Удалите пузырьки воздуха, которые, возможно, были захвачены между слоями сэндвича. Для этого используйте валик, чтобы аккуратно перевернуть бутерброд несколько раз.
    6. Закройте камеру и дайте излишкому буферу пятен стечь.
    7. Поместите камеру в соответствующее блоттинговое устройство, и используйте следующую программу для полусухого блоттинга: 25 В, 1,0 А, 30 мин.
    8. Переложите промокшую мембрану в пластиковый контейнер, наполненный блокирующим раствором, и инкубируйте в течение 30 мин при РТ.
    9. Готовят раствор первичного антитела, добавляя антитело к 10 мл PBS-T, содержащего блокирующий реагент (см. Таблицу материалов).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Рабочая концентрация антитела является антитело-специфичной. В этом случае моноклональное мышиное антиубиквитиновое антитело применяли в разведении 1:5000. Для второго геля было использовано моноклональное антитело против кроличьего анти-ЧИПа в 1:5000 в PBS-T/блокирующем реагенте.
    10. Заменить блокирующий раствор раствором первичного антитела и инкубировать в течение ночи при 4 °C на коромысле.
    11. Промыть мембрану три раза в течение 10 мин С PBS-T.
    12. Готовят раствор вторичного антитела, добавляя соответствующее антитело к 10 мл PBS-T.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь козьи анти-мышиные и мышиные анти-кроликовые антитела используются в разведении 1:10,000.
    13. Инкубируют мембрану с вторичным антителом в течение 1 ч при РТ на коромысле.
    14. Промыть мембрану три раза в течение 5 мин С PBS-T.
  3. Анализ данных
    1. Добавьте к промытой мембране реагенты для обнаружения пероксидазы хрена (HRP)-конъюгированных антител в соответствии с инструкциями производителя и захватите сигнал HRP с помощью рентгеновских пленок или камеры устройства с зарядовой связью(рисунок 1).

3. Анализ убиквитилирования субстрата in vitro

  1. Подготовка и проведение анализа
    1. Рассчитайте объем каждого реагента, необходимый для каждой реакции, исходя из заданных молярности белков и белковых концентраций белковых растворов. На реакцию убиквитилирования субстрата используют 100 нМ E1, 1 мкМ E2, 1 мкМ E3, 1 мкМ субстрата и 50 мкМ Ub. Используйте 10-кратный раствор АТФ и 10-кратный буфер убиквитилирования при 1x. Отрегулируйте объем реакции убиквитилирования подложки до 20 мкл с ddH2O.
    2. Подготовьте схему пипетирования для всех реакций. Включите надлежащие реакции контроля, подтверждающие, что убиквитилирование субстрата специфично для E3. Используйте белок UNC-45B в качестве репрезентативного субстрата CHIP и каталитически неактивный мутант CHIP (H260Q) в качестве контроля. Готовят следующие реакции: Е1, Е2, Ub смесь (включая Ub, АТФ, буфер убиквитилирования); E1, E2, Ub микс, UNC-45B; E1, E2, Ub микс, CHIP(H260Q), UNC-45B; и E1, E2, Ub mix, CHIP, UNC-45B.
    3. Чтобы избежать ошибок пипетирования, приготовьте на льду мастер-микс, который содержит объем, необходимый для всех реакций, плюс одну дополнительную реакцию. Рассчитайте объем основной смеси, необходимый для каждой реакции.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Основные компоненты смеси для этого анализа включают E1, E2, Ub, ATP и буфер убиквитилирования.
    4. Добавляют реакционные компоненты в следующем порядке: ddH2O,субстрат, Е3 лигаза.
    5. Перед началом реакции убиквитилирования путем добавления основной смеси установите термоциклер ПЦР со следующей программой: 2 ч, 37 °C с последующим 4 °C, бесконечно.
    6. Добавьте мастер-смесь в каждую пробирку и инкубируйте образцы в термоциклере ПЦР в течение указанного периода времени.
    7. Через 2 ч добавьте 2x буфер образцов SDS к каждой реакции и перемешайте, дозируя вверх и вниз несколько раз.
    8. После запуска прокипятите образцы сразу при 95 °C в течение 5 минут и продолжайте с PAGE. Альтернативно, хранить денатурированные белки при -20 °C.
  2. Гель-электрофорез и вестерн-блот
    1. Выполняют гель-электрофорез и вестерн-блоттинг, как описано в разделе 2.2. Используют специфические антитела для обнаружения субстрата и Е3-лигазы соответственно.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь UNC-45B сливается с полипептидной белковой меткой, полученной из продукта гена c-myc, что позволяет использовать моноклональное мышиное антитело против MYC. Анти-MYC используется в 1:10 000.
  3. Анализ данных
    1. Выполните анализ данных, как описано в разделе 2.3(рисунок 2).

4. Анализ выделения лизина

  1. Подготовка и проведение анализа
    1. Зарядка фермента E2 Ub по E1
      1. Рассчитайте объем каждого реагента, необходимый для каждой реакции, исходя из заданных моляров белков и белковых концентраций белковых растворов. Для каждой реакции зарядки используйте 2 мкМ E1, 4 мкМ E2 и 4 мкМ без лизина убиквитина (Ub K0). Используйте 10x ATP и 10x буфер убиквитилирования при 1x. Отрегулируйте объем реакции зарядки до 20 мкл с ddH20.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Мутант Ub K0 без лизина используется для обеспечения эксклюзивного производства моноубиквитилированного E2. Также можно использовать Ub дикого типа; однако это может привести к различным модификациям E2 ~Ub(например,полиубиквитилирование E2), которые труднее анализировать. Для первого использования или при использовании нового фермента E2 определите уровень зарядки Ub на E2, который может быть достигнут E1. Чтобы определить выход зарядки, визуализируйте незаряженный и заряженный E2 с помощью окрашивания Coomassie. Здесь примерно половина Ub K0 была надежно преобразована в UBE2D2 ~ Ub при использовании эквимолярных соотношений UBE2D2 и Ub K0(дополнительный рисунок S2A).
      2. Подготовьте схему пипетки для реакции зарядки. Отрегулируйте громкость реакции зарядки для последующих реакций разряда по выбору, например,используйте CHIP и CHIP(H260Q) в отдельных реакциях разряда. Таким образом, подготовьте удвоенный объем одной реакции зарядки.
        ПРИМЕЧАНИЕ: При первом использовании протестируйте различные концентрации выбранной Е3-лигазы для мониторинга оптимальных условий разряда и анализируйте их с помощью вестерн-блоттинга. В идеальном состоянии разряд Ub из E2 будет увеличиваться с течением времени, пока соответствующая белковая полоса E2 ~ Ub не исчезнет.
      3. Инкубировать реакцию зарядки в течение 15 мин при 37 °C.
    2. Прекращение реакции зарядки
      1. Остановить реакцию зарядки путем добавления апиразы в конечной концентрации 1,8 Ед/мл. Проводят инкубацию с апиразой в течение 5 мин на РТ с последующим добавлением ЭДТА в конечной концентрации 30 мМ. Отрегулируйте объем реакции зарядки до 30 мкл с ddH2O.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Апираза используется для преобразования молекул АТФ в молекулы АДФ (аденозиндифосфата). Поскольку активность фермента Е1 зависит от АТФ, Е1 больше не может заряжать Е2. ЭДТА дополнительно используется для обеспечения того, чтобы E1 ингибировался путем гашения ионов Mg2+, которые являются необходимыми кофакторами для E1. Объем апиразы, необходимый для остановки реакции, может варьироваться в зависимости от условий анализа. Хотя апираза сама по себе уже гасит доступные молекулы АТФ, комбинация апиразы и ЭДТА была более эффективной в остановке реакции зарядки для пары E1-UBE2D2. Поскольку остановка реакции является критическим фактором для воспроизводимости анализа, эффективная остановка должна быть проверена для новых пар E1-E2. Для этого настройте реакцию зарядки, остановите ее и соберите образцы в определенные моменты времени, например,через 2, 5, 10 и 15 минут. Неизменяющиеся уровни E2 ~ Ub указывают на то, что реакция остановилась, и что тиоэстр был стабилен в течение этого периода времени(дополнительный рисунок S2B).
    3. Разрядка E2~Ub по E3
      1. Подготовьте четыре трубы, соответствующие различным временным точкам (t0, t1, t2, t3); добавьте невосстанавливающий буфер образца (6,7 мкл 4x буфера додецилсульфата лития (LDS)) в каждую трубку.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Не используйте восстановитель в буфере образцов.
      2. Извлеките 6 мкл из остановленной реакции зарядки для t0и отрегулируйте объем до 20 мкл с ddH2O.
      3. Инкубируйте образец t0 в течение 10 мин при 70 °C.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Не кипятите образец, увеличивая время инкубации, так как тиоэфиры лабильны при более высоких температурах.
      4. Рассчитайте объем каждого реагента, необходимый для реакции разгрузки. Используйте оставшиеся 24 мкл заряженного E2 и добавьте 10 мМ L-лизина, 1 мг/мл BSA и 500 нМ лигазы E3. Используйте буфер убиквитилирования в 1 раз и отрегулируйте громкость до 80 мкл с ddH2O.
      5. Подготовьте схему дозирования для всех реакций разряда и используйте CHIP(H260Q) в качестве контроля в дополнение к CHIP(WT).
      6. Настройте реакции разряда на льду, добавив необходимые компоненты в следующем порядке: ddH2O, буфер убиквитилирования, BSA, лизин, E3 лигаза и заряженный E2 для запуска реакции.
      7. Инкубируют реакцию разряда на РТ.
      8. Возьмите образцы через 5, 30 и 60 мин, перенеся 20 мкл реакции разряда в соответствующие пробирки.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Подходящие временные точки, которые позволяют надлежащим образом контролировать разряд, могут варьироваться между парами E2-E3.
      9. Немедленно вращайте образец и инкубируйте его при 70 °C в течение 10 минут.
      10. Непосредственно перейдите на СТРАНИЦУ.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Тиоэфиры E2 ~ Ub могут быть лабильными даже после денатурации в буфере образца. Таким образом, гель-электрофорез следует проводить непосредственно после выполнения анализа.
  2. Гель-электрофорез и вестерн-блот
    1. Выполните гель-электрофорез и вестерн-блоттинг, как описано в разделе 2.2. Используйте Ub-специфическое антитело и, при наличии, также используйте E3-специфическое антитело, которое было выращено у другого вида, что позволяет одновременно обнаруживать сигнал Ub и E3 лигазы.
  3. Анализ данных
    1. Выполните анализ данных, как описано в разделе 2.3(рисунок 3).

Результаты

Чтобы идентифицировать ферменты E2, которые сотрудничают с убиквитин-лигазой CHIP, набор кандидатов E2 был протестирован в отдельных реакциях убиквитилирования in vitro. Взаимодействующие пары E2-E3 контролировали путем образования Е3-зависимых продуктов убиквитилирования, т.е.автоу...

Обсуждение

В статье описаны основные методы убиквитилирования in vitro для анализа функции Е3 лигазы. При выполнении анализов убиквитилирования in vitro следует учитывать, что некоторые ферменты E2 могут выполнять аутоубиквитилирование вследствие атаки их активного цистеина на собственные ос...

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов.

Благодарности

Мы благодарим членов нашей лаборатории за критическое обсуждение и полезные советы по рукописи. Мы приносим извинения за то, что не процитировали ценные вклады из-за ограничения размера. Эта работа поддерживается Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд) - SFB 1218 - Projektnumber 269925409 и Cluster of Excellence EXC 229 / CECAD to TH. Эта работа финансировалась Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд) в рамках Стратегии передового опыта Германии - EXC 2030 - 390661388 и - SFB 1218 - Projektnumber 269925409 T.H. Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der deutschen Exzellenzstrategie - EXC 2030 - 390661388 und - SFB 1218 - Projektnummer: 269925409 T.H. gefördert.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Amershan Protran 0.1 µm NCGE Healthcare10600000nitrocellulose membrane
Anti-CHIPCell Signaling2080Monoclonal rabbit anti-CHIP antibody, clone C3B6
Anti-MYCRocheOP10Monoclonal mouse anti-MYC antibody, clone 9E10
Anti-ubiquitinUpstate05-944Monoclonal mouse anti-Ub antibody, clone P4D1-A11
ApyraseSigmaA6535-100UN
ATP (10x)Enzo12091903
BSASigmaA6003-10G
EDTARoth8043.2
KClRoth6781.1
K2HPO4RothP749.2
KH2PO4Roth3904.1
LDS sample buffer (4x)novexB0007
L-LysineSigmaL5501-5G
MESRoth4256.4
MeOHVWR Chemicals2,08,47,307100%
MilchpulverRothT145.3
NaClRothP029.3
NuPAGE AntioxidantinvitrogenNP0005
NuPAGE Transfer buffer (20x)novexNP0006-1
Page ruler plusThermo Fisher26619Protein ladder
RotiBlockRothA151.1Blocking reagent
SDS (20%)Roth1057.1
S1000 Thermal CyclerBio Rad1852196
Trans-Blot TurboBio Rad1704150EDUTransfer system
Tris baseRoth4855.3
Tween 20Roth9127.2
UbcH Enzyme SetBostonBiochemK-980BE2 enzymes
UbiquitinBostonBiochemU-100H
Ubiquitin-activating enzyme E1EnzoBML-UW941U-0050
Ubiquitylation buffer (10x)EnzoBML-KW9885-001
Whatman blotting paperBio Rad1703969Extra thick filter paper

Ссылки

  1. Kuhlbrodt, K., Mouysset, J., Hoppe, T. Orchestra for assembly and fate of polyubiquitin chains. Essays in Biochemistry. 41, 1-14 (2005).
  2. Pickart, C. M., Eddins, M. J. Ubiquitin: structures, functions, mechanisms. Biochimica et Biophysica Acta. 1695 (1-3), 55-72 (2004).
  3. Dye, B. T., Schulman, B. A. Structural mechanisms underlying posttranslational modification by ubiquitin-like proteins. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 36, 131-150 (2007).
  4. Koegl, M., et al. A novel ubiquitination factor, E4, is involved in multiubiquitin chain assembly. Cell. 96 (5), 635-644 (1999).
  5. Hoppe, T. Multiubiquitylation by E4 enzymes: 'one size' doesn't fit all. Trends in Biochemical Sciences. 30 (4), 183-187 (2005).
  6. Stewart, M. D., Ritterhoff, T., Klevit, R. E., Brzovic, P. S. E2 enzymes: more than just the middle men. Cell Research. 26 (4), 423-440 (2016).
  7. Clague, M. J., Heride, C., Urbé, S. The demographics of the ubiquitin system. Trends in Cell Biology. 25 (7), 417-426 (2015).
  8. Buetow, L., Huang, D. T. Structural insights into the catalysis and regulation of E3 ubiquitin ligases. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 17 (10), 626-642 (2016).
  9. French, M. E., Koehler, C. F., Hunter, T. Emerging functions of branched ubiquitin chains. Cell Discovery. 7, 6 (2021).
  10. Hatakeyama, S., Yada, M., Matsumoto, M., Ishida, N., Nakayama, K. I. U box proteins as a new family of ubiquitin-protein ligases. Journal of Biological Chemistry. 276 (35), 33111-33120 (2001).
  11. Herhaus, L., Dikic, I. Expanding the ubiquitin code through post-translational modification. EMBO Reports. 16 (9), 1071-1083 (2015).
  12. Deshaies, R. J., Joazeiro, C. A. RING domain E3 ubiquitin ligases. Annual Review of Biochemistry. 78, 399-434 (2009).
  13. Hochstrasser, M. Lingering mysteries of ubiquitin-chain assembly. Cell. 124 (1), 27-34 (2006).
  14. Hoppe, T., Cohen, E. Organismal protein homeostasis mechanisms. Genetics. 215 (4), 889-901 (2020).
  15. Okiyoneda, T., et al. Peripheral protein quality control removes unfolded CFTR from the plasma membrane. Science. 329 (5993), 805-810 (1997).
  16. Tawo, R., et al. The Ubiquitin ligase CHIP integrates proteostasis and aging by regulation of insulin receptor turnover. Cell. 169 (3), 470-482 (2017).
  17. Albert, M. C., et al. CHIP ubiquitylates NOXA and induces its lysosomal degradation in response to DNA damage. Cell Death and Disease. 11 (9), 740 (2020).
  18. Hoppe, T., et al. Regulation of the myosin-directed chaperone UNC-45 by a novel E3/E4-multiubiquitylation complex in C. elegans. Cell. 118 (3), 337-349 (2004).
  19. Kim, J., Löwe, T., Hoppe, T. Protein quality control gets muscle into shape. Trends in Cell Biology. 18 (6), 264-272 (2008).
  20. Janiesch, P. C., et al. The ubiquitin-selective chaperone CDC-48/p97 links myosin assembly to human myopathy. Nature Cell Biology. 9 (4), 379-390 (2007).
  21. Donkervoort, S., et al. Pathogenic variants in the myosin chaperone UNC-45B cause progressive myopathy with eccentric cores. The American Journal of Human Genetics. 107 (6), 1078-1095 (2020).
  22. Murata, S., Minami, Y., Minami, M., Chiba, T., Tanaka, K. CHIP is a chaperone-dependent E3 ligase that ubiquitylates unfolded protein. EMBO Reports. 2 (12), 1133-1138 (2001).
  23. Jiang, J., et al. CHIP is a U-box-dependent E3 ubiquitin ligase: identification of Hsc70 as a target for ubiquitylation. Journal of Biological Chemistry. 276 (64), 42938-42944 (2001).
  24. Yang, Y., Yu, X. Regulation of apoptosis: the ubiquitous way. The FASEB Journal. 17 (8), 790-799 (2003).
  25. Lamothe, B., et al. TRAF6 ubiquitin ligase is essential for RANKL signaling and osteoclast differentiation. Biochemical and Biophysical Research Communication. 359 (4), 1044-1049 (2007).
  26. Amemiya, Y., Azmi, P., Seth, A. Autoubiquitination of BCA2 RING E3 ligase regulates its own stability and affects cell migration. Molecular Cancer Research. 6 (9), 1385 (2008).
  27. Brzovic, P. S., Lissounov, A., Christensen, D. E., Hoyt, D. W., Klevit, R. E. A UbcH5/ubiquitin noncovalent complex is required for processive BRCA1-directed ubiquitination. Molecular Cell. 21 (6), 873-880 (2006).
  28. Sakata, E., et al. Crystal structure of UbcH5b~ubiquitin intermediate: Insight into the formation of the self-assembled E2~Ub conjugates. Structure. 18 (1), 138-147 (2010).
  29. Eddins, M. J., Carlile, C. M., Gomez, K. M., Pickart, C. M., Wolberger, C. Mms2-Ubc13 covalently bound to ubiquitin reveals the structural basis of linkage-specific polyubiquitin chain formation. Nature Structural and Molecular Biology. 13 (10), 915-920 (2006).
  30. Buetow, L., et al. Activation of a primed RING E3-E2 ubiquitin complex by non-covalent ubiquitin. Molecular Cell. 58 (2), 297-310 (2015).
  31. Dou, H., Buetow, L., Sibbet, G. J., Cameron, K., Huang, D. T. BIRC7-E2 ubiquitin conjugate structure reveals the mechanism of ubiquitin transfer by a RING dimer. Nature Structural and Molecular Biology. 19 (9), 876-883 (2012).
  32. McKenna, S., et al. Noncovalent interaction between ubiquitin and the human DNA repair protein Mms2 is required for Ubc13-mediated polyubiquitination. Journal of Biological Chemistry. 276 (43), 40120-40125 (2001).
  33. Plechanovová, A., et al. Mechanism of ubiquitylation by dimeric RING ligase RNF4. Nature Structural Biology. 18 (9), 1052-1059 (2011).
  34. Pierce, N. W., Kleiger, G., Shan, S. O., Deshaies, R. J. Detection of sequential polyubiquitylation on a millisecond timescale. Nature. 462 (7273), 615-619 (2009).
  35. Jain, A. K., Barton, M. C. Regulation of p53: TRIM24 enters the RING. Cell Cycle. 8 (22), 3668-3674 (2009).
  36. Swatek, K. N., Komander, D. Ubiquitin modifications. Cell Research. 26, 399-422 (2016).
  37. Yan, K., et al. The role of K63-linked polyubiquitination in cardiac hypertrophy. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 22 (10), 4558-4567 (2018).
  38. Dammer, E. B., et al. Polyubiquitin linkage profiles in three models of proteolytic stress suggest the etiology of Alzheimer disease. Journal of Biological Chemistry. 286 (12), 10457-10465 (2011).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

171

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены