Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
The Tandem Affinity Purification (TAP) method has been used extensively to isolate native complexes from cellular extract, primarily eukaryotic, for proteomics. Here, we present a TAP method protocol optimized for purification of native complexes for structural studies.
Affinity arıtma yaklaşımları proteomik karakterizasyonu için yerli kompleksleri izole başarılı olmuştur. Yapısal heterojenite ve bir kompleksin kompozisyon heterojen bir derecesi genellikle bu tür çalışmalar yürüten ilerleme engel olmaz. Bunun aksine, yapısal karakterizasyon için amaçlanan bir kompleksi hem de içerik olarak ve yapısal olarak homojen olarak proteomik için gerekli olandan daha yüksek bir konsantrasyonda bir halde arındırılmalıdır. Son zamanlarda, büyük makromoleküler kompleksler yapı tayini için elektron mikroskobu uygulamasında önemli ilerlemeler olmuştur. Bu elektron mikroskobu ile yapısal tespiti için yeterli nicelik ve nitelikte yerli kompleksleri arındırmak için yaklaşımlar ilgi artırmıştır. Tandem Affinity Arıtma (TAP) yöntemi 18-altbirim ayıklamak ve arındırmak için optimize edilmiştir, ~ tomurcuklanan maya 0.8 MDa ribonükleoprotein montaj (Saccharomyces cerevisiae)
Birçok önemli hücresel süreçler büyük protein ve protein-RNA kompleksleri 1 tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu tür komplekslerin biyo-fiziksel ve yapısal çalışmaları yapmak için önemli bir engel, uygun bir kalite (yani, homojen) ve uygun bir konsantrasyonda onları elde edilir. doğal bir kaynağından, bir kompleks izole alt birimlerin ilgili transkripsiyon sonrası ve / veya translasyonel modifikasyonlar tutma ve uygun karmaşık bir düzenlemesini sigortalanması dahil olmak üzere birçok avantajı vardır. Ancak, büyük hücre kompleksleri düşük kopya sayısında sık sık, bir hücrede mevcut olan ve arıtma için yüksek verimli olması ve karmaşık bütünlüğü korunmasını sağlamak için, yaklaşık olarak fizyolojik koşullar altında gerçekleştirilmelidir. bir ökaryotik kaynaktan bir kompleks Arındırıcı özellikle zor ve mali engelleyici olabilir. Bu nedenle, verimli ve homojen bir kompleks elde stratejileri veya yöntemleri çok arzu edilir.
olmuştur bir stratejionların ilk karakterizasyonu için ökaryotik hücrelerden yerli kompleksleri arındırıcı başarılı Tandem Affinity Arıtma (TAP) yöntemi 2,3 olduğunu. TAP yöntemde, faktör (ler) 2 etkileşim ile kompleks olarak çiçek mayası (S. cerevisiae) bir yerli proteini saflaştırmak için geliştirilmiştir. TAP yöntem iki etiket, aynı protein kodlayıcı gen sekansına tandem kaynaşık her etiket kullanılmaktadır. Sıkı ve seçici fizyolojik çözelti Koşullar korumak için bir arzu bir afinite reçineye bağlanmak için bir ihtiyaç dengelemek üzere etiketler seçilmiştir. Bu denge sonrası arıtma karakterizasyonu için faktör (ler) etkileşime ile etiketli protein istikrarlı etkileşimi (ler) korumak için hizmet vermektedir. etiketli biraz üzerinde 20 kDa'lık bir ek - genomik dahil TAP etiketi sonunda yerleştirildi ve protein kodlama geninin (-terminal, C) Protein A ve ardından peptit (CBP) bağlanması bir kalmodülin kodlayan bir sekans oluşuyordu protein. CBP 2, kısa6 amino asit ve tanıdığı ~ 17 kDa proteini Kalmoduline 10 -9 sırasına M 4 bir KD ile kalsiyum mevcudiyetinde (CAM). Protein bir etiket tekrarlar arasında kısa bir bağlayıcı ile 58 kalıntıları arasında, iki tekrarlardan meydana gelen daha büyüktür. Her 58 amino asit tekrar K D ~ 10 -8 M 5 ile immünoglobulin G (IgG) tarafından kabul edilmektedir. Bu iki etiketin arasında TEV proteaz, Tütün Etch Virüsü 6,7 arasında bir endopeptidaz için bir tanıma sitesi dahil edilmiştir. TAP protein etiketli yöntemin birinci afinite aşamasında Şekil 1 'de gösterildiği gibi, etiketli protein TEV proteaz, özellikle de site arasındaki yaran ilave üzerinde kolon bölünmesine elüe edilir Protein A ile bir IgG reçineye bağlı iki etiketleri. Bu IgG etkileşimi olarak gerekli bir adımdır ve Protein Çok güçlü ve sadece yeterli denatüre çözüm koşullarında tedirgin olabilir. Bir Pr eksikBir etiket otein protein kalsiyumun varlığında cam reçinesine bağlanır ve metal iyonu kenetleyici, EGTA (etilen glikol tetraasetik asit) (Şekil 1) ek olarak, bu reçineden yıkandı.
TAP yönteminin tanıtılması, bu üretmek için büyük çaplı bir çalışmada kullanılan kısa bir süre sonra bir S. karmaşık etkileşimlerin 'harita' cerevisiae 8. Daha da önemlisi, bir bu çabanın tüm maya-TAP Etiketli Açık Okuma Çerçevesi (ORF) kütüphane sonucu yanı sıra bireysel TAP olarak 9 ticari bir kaynaktan temin edilebilir ORF etiketledi. Bu nedenle, tek bir herhangi bir maya kompleksi için etiketli bir protein ile bir maya suşu elde edebilir. TAP yöntemi de dahil olmak üzere, tadilatları ya da TAP etiketinin varyasyonları, teşvik: diğer ökaryotik hem de bakteri hücreleri 10,11 komplekslerin saflaştırılması için kullanımı; Protein A ve CBP farklı proteinler 12 üzerine yerleştirildiği bir "bölünmüş" etiketine, tasarımı; ve taBöyle Ca 2+ veya EGTA 13 kompleksin duyarlılık olarak, araştırmacının ihtiyacı karşılamak amacıyla gs değişti.
Her iki enstrümantasyon ve metodoloji son gelişmeler makromoleküler kompleksleri 14 atom çözünürlüklü görüntülerden yakın, yüksek yol açmıştır yapı tayini için elektron mikroskobu (EM) uygulamasında önemli ilerlemelere yol açmıştır. EM bir kompleks elde çözünürlük, ancak, çalışma kapsamında kompleksinin kalitesi üzerine şarta kalır. Bu çalışma S'den arındırmak için TAP etiketi yaklaşımını kullanmaktadır cerevisiae U1 snRNP, spliceosom 15,16 bir parçası olan bir 18-alt-birimi (-0.8 MDA), düşük kopya sayısı ribonükleoprotein kompleksi. bir dizi adım bu homojen ve yeterli bir konsantrasyon olacak şekilde bu karmaşık saflaştırmak için alınmıştır. arıtma için çeşitli aşamalarında karşılaşılan potansiyel problemler açıklanmıştır ve stratejiler Chall aşmak için alınanEnges vurguladı. dikkatle değerlendirilmesi ve saflaştırma adımları optimize ederek, U1 snRNP saflaştırılmış bir kalite ve olumsuz leke için uygun ve elektron mikroskopisi cryo (cryo-EM) çalışmaları bir miktarda yer almaktadır. Yapısal çalışmalar için yerel komplekslerinin saflaştırılması için optimize edilmiş bir TAP yöntemi protokolü, burada tarif edilmektedir.
Not: Aşağıdaki protokol hücre kültürünün 4 L, hücrelerin yaklaşık 40 g ıslak ağırlık bir kompleks saflaştırılması için geliştirilmiştir. Hazırlandıktan sonra, bütün tamponlar, 4 ° C'de saklanır ve bunların hazırlanması ve bir ay içinde kullanılmalıdır. İndirgeme maddesi ve proteaz inhibitörleri, sadece kullanımdan hemen önce tampon eklenir.
Tandem afinite temizliği için tam hücre özütünün hazırlanması 1.
2. Sütun Arıtma adım 1: IgG Kromatografi
3. Kolonu Saflaştırması Adım 2: Kalmoduline Afinite Kromatografisi
4. Post-Arıtma Analizleri Kompleks kalitesini değerlendirmek için
5. Karmaşık depolama
Not: NP-40 gibi engelleyebilir veya bazı uygulamalar için ilerleme inhibe kritik misel konsantrasyonu yukarıda bir konsantrasyonda bir deterjanın varlığında. proto onun kaldırılması sonuçlarıDiğer Katkı maddeleri veya ortak-çözücü ile sütun hem de yerine aşağıda ele alınmaktadır. Resim NP-40 isteniyorsa, bir seçenek, örneğin Bio-boncuk, kaldırılması için, ticari bir uygulama kullanmaktır.
Değiştirilmiş bir TAP yöntemi S'den saflaştırmak için kullanıldı U1 snRNP, 18 alt birim ribonükleoprotein kompleksi cerevisiae'de. Yayınlanmış bir protokol 2,3 takiben kompleksin bir başlangıç TAP saflaştırma gümüş üç grup ana poliakrilamid jel (Şekil 2A) boyanmış şekilde göç heterojen çıktı bir kompleks elde edilmiştir. TAP yönteminin optimizasyonu birden fazla tur, daha homojen bir montaj
TAP yöntemi sıkı ve seçici fizyolojik çözelti Koşullar korumak için bir arzu bir afinite reçineye bağlanmak için bir dengelemeye iki etiket kullanılmaktadır. Bu denge sonrası arıtma karakterizasyonu için faktör (ler) etkileşime ile etiketli protein istikrarlı etkileşimi (ler) korumak için hizmet vermektedir. Buna ek olarak, bireysel TAP biri herhangi bir maya kompleksi için etiketli protein ile herhangi bir maya suşu elde edebilirsiniz, böylece Orfs, ticari bir kaynaktan temin edilebilen etiketle...
The authors have nothing to disclose.
The authors are grateful for the support and advice of Nikolaus Grigorieff. We thank Anna Loveland, Axel Brilot, Chen Xu, and Mike Rigney for helpful discussions and EM guidance. This work was funded by the National Science Foundation, Award No. 1157892. The Brandeis EM facility is supported by National Institutes of Health grant P01 GM62580.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
S. cerevisiae TAP tagged strain | Open Biosystems | YSC1177 | This is the primary yeast strain used to develop the TAP protocol. Its background is S288C: ATCC 201388: MATa, his3Δ1, leu2Δ0, met15Δ0, ura3Δ0, SNU71::TAP::HIS3MX6 |
Coffee grinder | Mr. Coffee | IDS77 | Used for cell lysis |
Hemocytometer, Bright Line | Hausser Scientific | 3120 | Used to assess cell lysis |
JA 9.100 centrifuge rotor | Beckman Coulter, Inc. | Used to harvest the yeast cells | |
JA 20 fixed-angle centrifuge rotor | Beckman Coulter, Inc. | Used to clear the cell extract of non-soluble cellular material | |
Ti 60 fixed-angle centrifuge rotor | Beckman Coulter, Inc. | Used to further clear the soluble cell extract | |
Thermomixer | Eppendorf | R5355 | Temperature controlled shaker |
Novex gel system | Thermo Fisher Scientific | ||
IgG resin | GE Healthcare | 17-0969-01 | Sepharose 6 fast flow |
Calmodulin resin | Agilent Technologies, Inc. | 214303 | Affinity resin |
Protease inhibitor cocktail, mini tablets | Sigma Aldrich | 589297 | Mini cOmplete ultra EDTA-free tablets |
Protease inhibitor cocktail, large tablets | Sigma Aldrich | 5892953 | cOmplete ultra EDTA-free tablets |
Phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) | Dissolved in isopropanol | ||
2 ml Bio-spin column | Bio-Rad Laboratories, Inc. | 7326008 | Used to pack and wash the Calmodulin resin |
10 ml poly-prep column | Bio-Rad Laboratories, Inc. | 7311550 | Used to pack and wash the IgG resin |
Precast native PAGE Bis-Tris gels | Life Technologies | BN1002 | Novex NativePAGE Bis-Tris 4 - 16% precast polyacrylamide gels |
NativeMark protein standard | Thermo Fisher Scientific | LC0725 | Unstained protein standard used for native PAGE. Load 7.5 μl for a silver stained gel and 5 μl for a SYPRO Ruby stained gel |
Precast SDS PAGE Bis-Tris gels | Life Technologies | NP0321 | Novex Nu-PAGE Bis-Tris 4 - 12% precast polyacrylamide gels |
PageRuler protein standard | Thermo Fisher Scientific | 26614 | Unstained protein standard used for Western blotting |
SDS running buffer | Life Technologies | NP0001 | 1x NuPAGE MOPS SDS Buffer |
TAP antibody | Thermo Fisher Scientific | CAB1001 | Primary antibody against CBP tag |
Secondary antibody | Thermo Fisher Scientific | 31341 | Goat anti-rabbit alkaline phosphatase conjugated |
BCIP/NBT | Thermo Fisher Scientific | 34042 | 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-phosphate/nitro blue tetrazolium |
Dialaysis units | Thermo Fisher Scientific | 88401 | Slide-A-Lyzer mini dialysis units |
Centrifugal filter units, 100kDa MWCO | EMD Millipore | UFC5100008 | Amicon Ultra-0.5 Centrifugal Filter Unit with Ultracel-100 membrane |
Detergent absorbing beads | Bio-Rad Laboratories, Inc. | 1523920 | Bio-bead SM-2 absorbants |
SYBR Green II | Thermo Fisher Scientific | S-7564 | Flourescent dye for nucleic acid staining, when detecting with SYPRO Ruby present, use excitation wavelength of 488 nm and emission wavelength of 532 nm |
SYPRO Ruby | Molecular Probes | S-12000 | Flourescent dye for protein staining, when detecting with SYBR Green II present, use excitation wavelength of 457 nm and emission wavelength of 670 nm |
Copper grids | Electron Microscopy Sciences | G400-CP |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır