Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
CENP-A ubiquitylation centromere DE CENP-A birikimi için önemli bir gerekliliktir, hücre bölünmesi arasında dimerizasyon yoluyla kalıtsal, ve hücre canlılığı için vazgeçilmez. Burada EYFP etiketli CENP-A (EYFP-CENP-A) proteininin ubiquitylation belirlemek için kütle spektrometresi analizi ni tanımlıyoruz.
Kinetokoreve sentromerlerin yapısı ve dinamiklerinin incelenmesi kromozomal instabilite (CIN) ve kanser ilerlemesini n anlaşılmasında önemlidir. Bir sentromerin kromozom yerinin ve işlevinin (yani centromer kimliğinin) nasıl belirlendiği ve doğru kromozom ayrımına nasıl katıldığı temel bir sorudur. CENP-A sentromer kimliğinin DNA olmayan indikatörü (epigenetik işareti) olarak önerilmektedir ve cenp-A ubiquitition centromere de CENP-A birikimi için gereklidir, hücre bölünmesi arasında dimerizasyon yoluyla kalıtsal, ve hücre canlılığı için vazgeçilmez.
Burada, EYFP-CENP-A K124R mutantının ubiquitylation'ını tanımlamak için kütle spektrometresi analizini açıklıyoruz ve cenp-A K124R mutant proteinindeki EYFP etiketlemesi nedeniyle farklı bir lizinde ubiquitylation indüklenmiş olduğunu öne sürüyoruz. EYFP-CENP-A K124R'da lizin 306 (K306) ubiquitylation başarıyla tanımlanmış, kütle spektrometresi analizi ile CENP-A'da lizin 56 (K56) ile karşılık gelmektedir. Bir uyarı GFP / EYFP kullanımı veya bir proteinin işlevini analiz etmek için bir araç olarak yüksek molekül ağırlıklı protein etiketleme tartışılır. Mevcut teknik sınır da her yerde bantların tespiti, siteye özgü ubiquitylation(lar) belirlenmesi ve canlı hücrelerde veya belirli bir hücrede tüm hücre döngüsü boyunca ubikitlasyon görselleştirme için tartışılmıştır.
Burada sunulan kütle spektrometresi analizi yöntemi farklı etiketleri ve diğer sentromer-kinetokore proteinleri ile insan CENP-A protein uygulanabilir. Çeşitli tahliller/analizlerden oluşan bu kombinatory yöntemler, her yerde bulunan işlevsel rollerini belirlemek isteyen araştırmacılar için önerilebilir.
Ökaryotların çoğunda, iğ mikrotübülleri sentromer olarak adlandırılan her kromozomun tek bir bölgesine bağlanmalıdır. Kinetochore sentromere bulunan proteinlerin bir komplekstir. Sentromer ve kinetokore proteininin hareketlerinin zamanlaması ile kinetokore ve sentromerlerin yapısının incelenmesi kromozom instabilitesi (CIN) ve kanser ilerlemesini anlamak için önemlidir. Önemli sorular, bir sentromerin kromozom konumunun ve işlevinin (yani sentromer kimliğinin) nasıl belirlendiği ve doğru kromozom ayrımına nasıl katıldıklarıdır. Çoğu türde, CENP-A adı verilen özel histon benzeri protein içeren özel bir nükleozomun varlığı sentromer kimliğini tanımlar. Bu nedenle CENP-A'nın sentromer kimliğin DNA olmayan göstergesi (epigenetik işareti) olduğu öne sürüldü. CENP-A'nın insanlardaki centromer kimliğini nasıl tanımladığımekanizmasını açıklamak önemlidir.
Holliday kavşak tanıma proteini (HJURP) CENP-A-spesifik şaperon hangi mevduat CENP-A centromeric nükleozomlar1,2,3. Daha önce CUL4A-RBX1-COPS8 E3 ligase lisenin üzerinde CENP-A ubiquitylation için gerekli olduğunu bildirdik 124 (K124) ve centromere lokalizasyon4. Ayrıca, sonuçlarımız yeni sentezlenen CENP-A centromere işe önceden varolan her yerde CENP-A5gerektirdiğini gösterdi. Böylece, CENP-A ubiquitylation hücre bölünmeleri arasında dimerization yoluyla kalıtsal olduğunu düşündüren bir model sağlanmıştır.
Bulgularımız ve Yu ve ark.'nın bulgularının aksine, CENP-A ve merkezsel lokalizasyonu ile ilgili olumsuz sonuçlar son zamanlarda6yayınlanmıştır. Makalede, Lizin 124 (K124) üzerinde CENP-A modifikasyonları kurulması için vazgeçilebilir olduğunu iddia etti, bakım, ve insan centromeres uzun vadeli fonksiyonu, K124R mutasyonu CENP-A centromere lokalizasyonu etkilemediğini gösteren olumsuz sonuçlara dayanarak ne hücre canlılığı6. Ancak, onların sonuçları ve sonuçları tartışma için yeterli oda var, ve biz zaten ne sorun var onların önceki yayın7olabilir açıklanmıştır . Endojen CENP-A boyutundan çok daha büyük molekül ağırlıklarına sahip olan CENP-A ile proteinleri eritmiş olmaları dikkat edilmelidir: örneğin, ~30 kDa geliştirilmiş sarı floresan proteini (EYFP) ile ~16 kDa CENP-A'ya eritmiş ve RPE-1CENP-A-Fout sisteminde EYFP-CENP-A K124R füzyon proteinini analiz ettiler. K124 ubiquitin yapısaltahminleredayalı hjurp doğrudan bağlamak için beklenmez 4 , Ancak, mono-ubikitin eklenmesi CENP-A protein konformasyonu üzerinde bir etkisi olduğu tahmin edilmektedir. CENP-A konformasyonunun proteini büyük bir füzyon proteininin varlığı ile değiştirilebilir ve bu konformasyonel değişim ubikilasyon kaybının neden olduğu yapısal değişiklikleri maskeleyebilir. Büyük boyutlu proteinfüzyonunun EYFP-CENP-A K124R mutantında K124 dışındaki bir lizinde ubiquitylation'ı indüklemesini ve başka bir sitedeki bu ubiquitylation'ın orijinal K124R tek mutant fenotipini inhibe ettiğini/maskelediğini öneriyoruz. Cenp-A K124R mutant proteininde büyük etiketli protein (EYFP) ile farklı lizinde ubiquitylation'ın meydana geldiğine dair kanıtlar 8. EYFP etiketlemenin EYFP-CENP-A K124R'ın başka bir lizin bölgesinin her yerde bulunmasına neden olduğu ve EYFP-CENP-A K124R mutantının HJURP'ye bağladığı saptandı. Sonuç olarak, başka bir sitede bu ubiquitylation inhibe / maskeler orijinal K124R tek mutant fenotip, ve hem EYFP-CENP-A WT ve K124R mutantlar centromere lokalizasyon gösterdi (biz kullanılan ve pBabe-EYFP-CENP-A WT ve K124R mutant karşılaştırıldı, birlikte pBabe-EY controlFP.). Sonuçlar, Bayrak etiketli veya etiketsiz CENP-A K124R mutantlarının ölümcül olduğunu ancak monoubiquitin füzyonu ile kurtarılabilen leri gösterdi, bu da CENP-A ubiquitylation'ın hücre canlılığı için vazgeçilmez olduğunu düşündürüyor.
Son yıllarda, birçok çalışma da in vivo ve in vitro9,,10,,11HEM CENP-A protein ve diğer centromere-kinetochore proteinlerin posttranslational değişiklikler (PTMs) tanımlamak için farklı tahliller geliştirdik. Kromatin fonksiyonlarını düzenleyen önemli bir mekanizma olan histon proteinlerinin PTM'lerine benzer olarak, sentromerik kromatin bileşenlerinin PTM'leri de sentromerlerin genel yapısını ve işlevini düzenleyen önemli bir mekanizmada yer almaktadır. CENP-A PTM bölgelerinin çoğu CENP-A içeren nükleozomlara özgüdür, ancak bunlardan birkaçı histon H3'te korunmuştur, bu kalıntıların modifikasyonunun sentromere özgü fonksiyona katkıda bulunduğu ileri sürülmektedir. Fosforilasyon, asetilasyon, metilasyon ve ubikitlasyon da dahil olmak üzere CENP-A PTMs daha önce bildirilmiştir9, CENP-A ptms çeşitli tabi olduğunu düşündüren ve amino terminus ve C-terminus histon-fold etki alanında onların kombinatoryal dizileri. Birden fazla fonksiyonda CENP-A modifikasyonlarının önemi bizimki de dahil olmak üzere birçok grup tarafından ortaya kondu. Bu fonksiyonlar centromerlerde CENP-A birikimini, protein stabilitesini ve CCAN'ın (kurucu sentromer ilişkili ağ) işe alınmasını içerir9. Ancak, cenp-A PtM'lerin sınırlı çalışmaları ve bulguları, işlevlerini doğrudan veya dolaylı olarak düzenleyen kanonik histones biri ile karşılaştırmalar yapıldığı nda önceden oluşturulmuştur. Bu CENP-A PTM'lerini tanımlamak için metodolojiye odaklanan teknik raporlar da sınırlıdır.
CENP-A ubiquitylation centromere12de CENP-A birikimi için gerekli olduğundan , hücre bölünmesi arasında dimerization yoluyla kalıtsal5, ve hücre canlılığı için vazgeçilmez8, CENP-A ubikirlasyon belirlemek için yöntem fonksiyonel aktivite, konumlandırma ve centromere yapısını incelemek için gelecekte gerekli olacaktır. Bu nedenle, burada EYFP-CENP-A K124R mutant ubiquitylation tanımlamak için kütle spektrometresi analizi açıklar EYFP etiketleme CENP-A K124R mutant protein8farklı bir lizin de ubiquitylation indükler düşündüren . Diğer kontrol tahlil ve analizlerinin protokolleri (immünofloresan analizi, koloni büyüme dışı tahlil ve in vivo ubiquitition tahlil) ayrıca büyük kütle spektrometresi analizinin sonuçlarını doğru bir şekilde tartışmak için sunulmuştur.
1. Hücre kültürü ve pBabe-EYFP-CENP-A yapılarının retrovirüs transfeksiyonu
NOT: EYFP-CENP-A, pBabe-EYFP-CENP-A'dan benzer protein düzeyinde endojen CENP-A'ya kadar ifade edilir. Toplam hücresel CENP-A proteini, CENP-A-/F alelinin CRE rekombinaz ile bozulmasından sonra bu EYFP-CENP-A iledeğiştirilir.
2. PBabe-EYFP-CENP-A içeren hücrelerin immünofloresan analizi
3. Retro-Cre virüs enfeksiyonu sonrası pBabe-EYFP-CENP-A kullanılarak koloni outgrowth tahlilleri
NOT: Bu titrenin nedeni, CENP-A-/F alelinin Cre rekombinaz ile bozulmasından sonra (toplam hücresel CENP-A proteininin değiştirilmesinden sonra) EYFP-CENP-A WT ve K124R mutantı arasındaki hücre canlılığını karşılaştırmaktır.
4. PBabe-EYFP-CENP-A kullanarak Batı leke analizi
NOT: Şekil 1B ve Şekil 2A'da belirtilen antikorlar kullanılarak Batı leke analizi için daha önce açıklanan13 yöntemine ve EYFP-CENP-A proteinleri için Malzeme Tablosuna bakınız.
5. Hücre Kültürü, transfeksiyon ve in vivo ubiquitylation tahlilleri pQCXIP-EYFP-CENP-A kullanarak
NOT: PQCXIP-vektöründen ifade edilen EYFP-CENP-A protein düzeyi endojen CENP-A protein seviyesinden ~ 10kat daha yüksektir. Bu vektörün kullanımı, EYFP-CENP-A proteinlerinin daha yüksek miktarda immünopredimesini, EYFP-CENP-A'nın her yerde bulunan bantlarının gözlemlemesini ve KÜTLE Spektrometresi analizi ile EYFP etiketli CENP-A (EYFP-CENP-A) proteininin ubiquitylation'unun belirlenmesini kolaylaştırır.
6. EYFP-CENP-A K124R mutantının ubiquitylation bölgesini belirlemek için kütle spektrometresi
EYFP-CENP-A K124 mutant her yerde gösterir, HJURP ile etkileşim, ve centromere lokalizasyonunda hiçbir kusur ne hücre öldürücü. Burada Fachinetti et al. (2017)6 tarafından bildirilen sistem yeniden oluşturuldu: diploid insan (RPE-1) hücrelerinde bir bozulmuş ve bir ''floxed'' CENP-A alel(CENP-A-/F),EYFP-CENP-A pBabe-EYFP retrovirus vektörü ifade edildi. Bu sistemde, CENP-A-/F alel endojen CENP-A ifadesi Cre rekombinaz<...
Burada EYFP-CENP-A K124R mutant ın ubiquitylation belirlemek için kütle spektrometresi analizi yöntemleri açıklanan EYFP etiketleme CENP-A K124R mutant protein8farklı bir lizin de ubiquitylation indükler düşündüren . Sonuçlarımızda, EYFP-CENP-A K124R'da lizin 306 (K306) üzerinde, kütle spektrometresi analizi ile CENP-A'da lisin 56 (K56) ile karşılık gelen her yerde başarılı bir şekilde saptandı. Burada açıklanan kütle spektrometresi analizi, daha önce CENP-A WT-Flag
Yazarlar hiçbir rakip çıkarları beyan.
Biz Model Hayvan Araştırma Merkezi' nde Chao-Jun Li teşekkür, Nanjing Üniversitesi kütle spektrometresi analizi için. Yanmini Dalal, Tatsuo Fukagawa ve Model Hayvan Araştırma Merkezi, Nanjing Üniversitesi ve Greehey Çocuk Kanser Araştırma Enstitüsü'ndeki mevcut araştırmacılara yararlı tartışmaları, deneysel rehberlikleri ve reaktifleri için teşekkür ederiz. Don W. Cleveland, Daniele Fachinetti, Yanmini Dalal, Minh Bui, Gustavo W. Leone, John Thompson, Lawrence S. Kirschner, Amruta Ashtekar, Ben E. Black, Glennis A. Logsdon, Kenji Tago ve Dawn S. Chandler'a cömert reaktif hediyeleri için teşekkür ederiz. Y.N., Jiangsu Eyaleti ''Double- First-Class'' İnşaat Fonu tarafından desteklendi. Jiangsu Eyaleti Doğa Bilimleri Fonu (SBK2019021248), Jiangsu Eyaleti 16Altı Büyük Yetenek Peaks Fonu (TD-SWYY-001), Jiangsu Eyaleti "Yabancı Uzman Yüz Yetenekler Programı" Fonu (SBK2019010048) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (31970665). Bu çalışma kısmen NCI hibe R21 CA205659 tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equpiments/Tools | |||
0.5 ml protein low binding tubes | Eppendorf | 022431064 | For mass spectrometry analysis |
10cm cell culture dish | BIOFIL/JET, China | 700224 | 10 cm tissue culture dish (Yohei lab, PN63) |
6 Well Cell Culture Cluster | Fisher/Corning Incorporated | 07-200-83 | 6-well culture plate |
CentriVap | LABCONCO | - | Benchtop vacuum concentrator for vaccum dry peptides for mass spectrometry analysis |
ChromXP C18CL, 120A, 15 cm x 75 μm | Eksigent Technologies | 805-00120 | Liquid chromatography (RPLC) column for mass spectrometry analysis |
HCX PL APO 100x oil immersion lens | Leica | LEICA HCX PL APO NA 1.40 OIL PHE | 100X Oil immersion lens |
HCX PL APO 63x oil immersion lens | Leica | LEICA HCX PL APO NA 1.40 OIL PH 3 CS | 63X Oil immersion lens |
Immobilon-FL PVDF Transfer Membrane | EMD Millipore | IPVH00010 | For western blot |
Leica DM IRE2 motorized fluorescence microscope | Leica | - | motorized fluorescence microscope |
Leica EL6000 compact light source | Leica | External light source for fluorescent excitation | |
Micro Cover glass (22 mm x 22 mm) | Surgipath | 105 | Cover glass (22 mm x 22 mm) |
Model V16-2 polyacrylamide gel electrophoresis apparatus | Apogee Electrophoresis/CORE Life Sciences | 31071010 | Gel electrophoresis apparatus I to apply bigger SDS-PAGE gel |
nanoLC.2D | Eksigent Technologies | - | liquid chromatography system for mass spectrometry analysis |
NuPAGE 4%-12% Bis-Tris Protein Gels | Thermo Fisher | NP0335BOX | The commercially available 4%-12% Bis-Tris protein gels for mass spectrometry analysis |
Olympus FLUOVIEW FV3000 confocal laser scanning microscope | Olympus | - | Confocal laser scanning microscope (https://www.olympus-lifescience.com.cn/en/support/ downloads/#!dlOpen=%23detail847250519) |
ORCA-R2 Degital CCD camera | Hamamatsu | C10600-10B | CCD camera |
PAP Pen | Binding Site | AD100.1 | For a water repellant barrier in immunofluorescent staining |
TISSUE CULTURE DISHES 10CM | VWR | 25382-166 | 10 cm tissue culture dish |
Vertical electrophoresis for gel running (big size) | Junyi, China | JY-SCZ6+ | Gel electrophoresis apparatus II to apply bigger SDS-PAGE gel (Yohei lab, PE23) |
VWR Micro Slides, Frosted | VWR International | 48312-013 | Micro slides |
Primary antibodies | |||
Anti-CENP-A antibody | Stressgen/Enzo Life Sciences | KAM-CC006 | Mouse monoclonal antibody |
Anti-CENP-B antibody | Novus Biologicals | H00001059-B01P | Mouse monoclonal antibody |
anti-GAPDH | ABCAM | ab37168 | Rabbit polyclonal antibody |
anti-GAPDH | Invitrogen | PA1987 | Rabbit polyclonal antibody |
anti-GFP antibody | ANTI #76 (Homemade antibody) | Rabbit polyclonal antibody | |
anti-HA (3F10) | Roche | 11815016001 | Rat monoclonal antibody |
anti-HJURP | Proteintech Group | 15283–1-AP | Rabbit polyclonal antibody |
anti-Ubiquitin | Bethyl Laboratories | A300-317A-1 | Rabbit polyclonal antibody |
Reagents | |||
Bio-Rad Protein Assay | Bio-Rad | 500-0006 | Commercial protein assay reagent I for measurement of protein concentration (compatible with 0.1% SDS) |
Branson SONIFIER 450 | Sonicator | ||
Branson Ultrasonics sonicator Microtip Step, Solid, Threaded 9.5 mm | VWR Scientific Products Inc. | 33995-325 | Disruptor horn for sonication |
Branson Ultrasonics sonicator Microtip Tapered 6.5 mm | VWR Scientific Products Inc. | 33996-185 | Microtip for sonication |
Buffer A1 | - | - | 20 mM Tris-HCl, pH 7.4; 50 mM NaCl; 0.5% Nonidet P-40; 0.5% deoxycholate; 0.5% SDS; 1 mM EDTA; complete EDTA-free protease inhibitor reagent |
Complete EDTA-free protease inhibitor cocktail | Roche | 11-873-580-001 | Complete EDTA-free protease inhibitor reagent for buffer A1 |
Coomassie brilliant blue R-250 | BBI Life Sciences | CAS 6104-59-2 | Coomassie blue solution for mass spectrometry analysis |
Crystal violet solution (2.3% crystal violet, 0.1% ammonium oxylate, 20% ethanol) | SigmaI-Aldrich | HT90132-1L | For colony staining |
DAPI | SIGMA-SLDRICH | D9542 | For nuclear staining |
DMEM: F12 Medium | ATCC | 30-2006 | DMEM: F12 Medium |
Fetal Bovine Serum, certified, heat inactivated, US origin | Life Technologies/Gibco | 10082 | FBS (fetal bovine serum) |
High-glucose DMEM (Dulbecco’s modified Eagle’s medium) | Life Technologies/BioWhittaker | 12-604 | high-glucose DMEM |
Lipofectamin 3000 | Life Technologies/Invitrogen | L3000 | Transfection reagent I for chemical transfection |
Lipofectamin 3000, P3000 solution | Life Technologies/Invitrogen | L3000 | Transfection reagent II for chemical transfection |
Methanol | Fisher | A412-4 | Fixation reagant |
Non fat powdered milk (approved substitution for carnation powdered milk) | Fisher Scientific | NC9255871 (Reorder No. 190915; Lot# 90629) | Non-fat skim milk |
Opti-MEM I | Life Technologies/Invitrogen | 31985 | Reduced serum media |
p-phenylenediamine | SIGMA-SLDRICH | P6001 | For mounting medium |
Penicillin, Streptomycin; Liquid | Fisher/Gibco | 15-140 | Penicillin-streptomycin |
Poly-L-Lysine SOLUTION | SIGMA-SLDRICH | P 8920 | Poly-L-Lysine, 0.1% w/v, in water |
Polyethyleneimine [PEI]; 1.0 mg/ml | Polysciences | 23966–2 | Transfection reagent III for chemical transfection |
Protein A sepharose CL-4B beads | GE Healthcare/Amersham | 17-0963-03 | Protein A sepharose CL-4B beads for in vivo ubiquitylation assays using pQCXIP-EYFP-CENP-A |
Restore Western Blot Stripping Buffer | Thermo Scientific | PI21059 | Western Blot Stripping Buffer I |
Sequencing grade trypsin | Promega | V5111 | For mass spectrometry analysis |
SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate | Thermo | 34095 | Ultra-sensitive enhanced chemiluminescent (ECL) substrate |
UltraPure Distilled Water | Life Technologies/Invitrogen/Gibco | 10977 | Sterile tissue culture grade water |
Western Blot Stripping Buffer II ((50 mM Tris-HCl, pH 6.85; 2% SDS; 50 mM DTT; 100 mM 2-Mercaptoethanol) | - | - | Western Blot Stripping Buffer II |
Secondary antibodies | |||
Alexa Fluor 488 Goat Anti-Rabbit IgG | Life Technologies/Invitrogen | A11008 | fluorophore-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody) |
Alexa Fluor 594 Goat Anti-Mouse IgG | Life Technologies/Invitrogen | A11005 | fluorophore-conjugated secondary antibody (Affinity-purified secondary antibody) |
Softwares | |||
Acquisition FV31S-SW software | Olympus | - | Sofware C1 (https://www.olympus-lifescience.com.cn/en/support/ downloads/#!dlOpen=%23detail847250519) |
Analysis FV31S-DT software | Olympus | - | Sofware C2 (https://www.olympus-lifescience.com.cn/en/support/ downloads/#!dlOpen=%23detail847250519) |
cellSens Dimension software Ver. 1. 18 | Olympus | - | Sofware C3 (https://www.olympus-lifescience.com.cn/en/ software/cellsens/) |
Image Studio Analysis Software Ver 4.0 | LI-COR Biosciences | - | Software D |
Molecular Imager Versadoc MP4000 System | Bio-Rad | - | Chemiluminescence imager for immunoblot detection |
Odyssey CLx Infrared imaging System | LI-COR Biosciences | - | Infrared imaging system for immunoblot detection |
OpenCFU saftware | - | - | For colony counting (http://opencfu.sourceforge.net/) |
Openlab version 5.5.2. Scientific Imaging Software | Improvision/PerkinElmer | - | Software A |
ProteinPilot Software version 4.5 | AB SCIEX | - | Software F for mass spectrometry analysis |
Quantity One 1-D analysis software | Bio-Rad | - | Software E |
TripleTOF 5600+ System | AB SCIEX | - | Mass spectrometry instrument |
Volocity version 6.3 3D Image Analysis Software (Volocity Acquisition) | PerkinElmer | - | Software B1 |
Volocity version 6.3 3D Image Analysis Software (Volocity Quantification) | PerkinElmer | - | Software B2 |
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