MH &quot;Deutsche Forschungsgemeinschaft&quot; (DFG) destek kabul eder. Yazar katkıları: MH tasarlanmış araştırma; KT, JS ve MT araştırma yapıldı ve verileri analiz KT ve MH kağıt yazdı.

1.. Chlamydomonas ekimi <ol><li> Aşağıdaki C. reinhardtii suşları bu çalışmada kullanılmıştır: WT cc124, WT cw15-arg7 (hücre duvarı eksik ve arginin auxotroph), bir ΔPSI mutant suşu 29 ve pgrl1 knock-out suşu 4. </li><li> Tüm suşlar, sürekli ışık 20-50 yoğunluğundaki μE / m 2 sn ve 120 rpm&#39;de sallama ile Tris-Asetat-Fosfat (TAP)-30 ortamı, 25 ° C&#39;de yetiştirildi. ΔPSI kültürü &lt;5 μE / m 2 sn ışığa maruz kalma için bir kağıt mendil ile sarılmalıdır. </li><li> Nonlabeled suşları (sırasıyla, WT-cw15 arg7 ve pgrl1) için kültürler 7,5 mM, 14 N NH4CI ihtiva etmiştir (sırası ile ΔPSI ve WT cc124) etiketlenmiş suşların kültürleri, 7.5 mM 15 N NH4CI ihtiva etmiştir. Hücreler en az dört generat için büyümeye zorundaTam etiketleme ve elde etmek için iyonları üstel büyüme aşamasında tutulmalıdır. </li><li> Deney sayısı ve en azından 750 ml / streyn bir hacim içinde 1 x 10 6 hücre / ml &#39;lik bir yoğunluğa seyreltilmesi hücreleri başlamadan önce günde. </li></ol> Süreksiz sakaroz yoğunluk dereceleri iki tür aşağıdaki protokolde tarif unutmayınız. Fotosistem sakaroz yoğunluk geçişlerini Takahashi ve ark. 9&#39;a göre thylakoid sakaroz yoğunluk dereceleri (Protokolü 2 bakınız) önceki gece boyunca santrifüj sırasında izole ve solübilize Thylakoid&#39;in gelen farklı fotosentetik protein kompleksleri ayırmak ve günlük hazırlıklı olması için kullanılan ve 8 (Protokol: 3) thylakoid izolasyon prosedürü uygulanır. 2. Fotosistem Sakkaroz Yoğunluk Gradyanların hazırlanması <ol><li> Geçişlerini dökme için üç hisse senedi çözümler gereklidir: <ol><li> 2 M Sukroz </li><li> H 2 içinde% 10 β-O DM </li><li> 0.5 M Trişin, pH 8.0 (NaOH) </li></ol></li><li> Bu stokları kullanarak, aşağıdaki çözümleri hazırlayın: <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="544"><tbody><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:94px;"> Konsantrasyon: </td><td style="width:75px;"> 1.3 M </td><td style="width:75px;"> 1.0 M </td><td style="width:75px;"> 0.85 M </td><td style="width:75px;"> 0.7 M </td><td style="width:75px;"> 0.65 M </td><td style="width:75px;"> 0.4 M </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:94px;"> 2 M Sukroz </td><td style="width:75px;"> 13 mi </td><td style="width:75px;"> 10 mi </td><td style="width:75px;"> 8.5 mi </td><td style="width:75px;"> 7 mi </td><td style="width:75px;"> 6.5 mi </td><td style="width:75px;"> 4 mi </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:94px;"> % 10.46;-DM </td><td style="width:75px;"> 100 ul </td><td style="width:75px;"> 100 ul </td><td style="width:75px;"> 100 ul </td><td style="width:75px;"> 100 ul </td><td style="width:75px;"> 100 ul </td><td style="width:75px;"> 100 ul </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:94px;"> 0.5 M Trişin </td><td style="width:75px;"> 200 ul </td><td style="width:75px;"> 200 ul </td><td style="width:75px;"> 200 ul </td><td style="width:75px;"> 200 ul </td><td style="width:75px;"> 200 ul </td><td style="width:75px;"> 200 ul </td></tr><tr height="20"><td height="21" style="height:20px;width:94px;"> H 2 O </td><td style="width:75px;"> 6.7 mi </td><td style="width:75px;"> 9.7 mi </td><td style="width:75px;"> 11.2 mi </td><td style="width:75px;"> 12.7 mi </td><td style="width:75px;"> 13.2 mi </td><td style="width:75px;"> 15.7 mi </td></tr></tbody></table></li><li> 14 mm x 89 mm santrifüj tüpleri kullanarak ve daha düşük yoğunluklu çözeltisine yüksek sükroz yoğunluk solüsyonu ile başlanarak, çok yavaş gradyanlar dökün. </li><li> Çözeltilerin geri kalanı için 1.3 ve 1.0 M solüsyon ve 2 ml için sadece 1 ml her dökün. </li><li> Gece soğuk bir odada geçişlerini bırakın. </li></ol> 3. Anaerobik İndüksiyon ve thylakoid Zarlar 8 İzolasyonu <ol><li> Thylakoid membran izolasyonu ile başlamadan önce, 4 saat boyunca içinden argon kabarcıkları geçirilerek anaerobik koşullar neden olur. Köpürme Manyetik bir karıştırma çubuğuna sahip olan kültür sabit karıştırma ile kültür şişeleri içinde bir cam pipet üzerinden gerçekleştirilebilir. </li><li> 2,500 xg&#39;de 5 dakika boyunca hücreler pellet ile thylakoid membranların izolasyonu ile başlayın, H1 tampon maddesi içinde tekrar süspansiyon (0.3 M sukroz, 25 mM HEPES (pH 7.5), 5 mM MgCI2). (Lütfen unutmayın thylakoid membranlar örnekleri sh izolasyonu ile başlatırkenprotein bozulmasını önlemek için buz üzerinde tutulmalıdır kimse, her santrifüj adımları 4 ° C&#39;de gerçekleştirilir ve eldiven ile çalışan güçlü bir keratin kirlenmesini önlemek için önerilir.) </li><li> 2500 x g, H1 tamponunda tekrar süspansiyon 5 dakika için pellet hücreler. </li><li> 1500 hPa arasında bir azot basıncı olan bir püskürtücü ile iki geçit ile birlikte hücreler Arası (hücre duvarı olmayan suşlar için tek geçiş yapmak). </li><li> 2500 x g 7 dakika için hücreleri aşağı spin. (Bu aşamadan sonra süpernatan değilse, hücre kırılma başarılı olmadı, açık yeşil olması gerekmektedir.) </li><li> H2 tampon maddesi (0.3 M sukroz, 5 mM HEPES (pH 7.5), 10 mM EDTA (pH 8.0)) ve 32800 x g ile 10 dakika boyunca pellet hücrelerine yeniden süspanse hücreler. </li><li> H3 tamponu içinde yeniden süspanse hücreleri (1.8 M sükroz, 5 mM HEPES (pH 7.5), 10 mM EDTA (pH 8.0)) ile bir Potter (yeşil no parçacıklar bu çalışma aşamasının sonunda kalmalıdır) ile pelet homojenize. </li><li> Küvette thylakoid sakaroz yoğunluğu yoğunluğu hazırlayın12 ml H3 bir tabaka ile alt başlayarak es (25 mm x 89 mm) 12 ml H4 tampon bir orta tabaka dökmek, hücre tamponu (1.3 M sukroz, 5 mM HEPES (pH 7.5), 10 mM EDTA ( pH 8.0)) ve üst 12 mi H5 tamponu üzerine (0.5 M sükroz, 5 mM HEPES (pH 7.5), 10 mM EDTA (pH 8.0)). Geçişlerini dökme dikkatli olun ve üç tabakadan karıştırma kaçının. </li><li> H5 x g 70700 1 saat boyunca tampon ve santrifüj thylakoid sakaroz yoğunluk geçişlerini ile dengeleyin. </li><li> Thylakoid sükroz yoğunluk derecelerine ait thylakoid bantları çıkarın ve uygun bir hacim H6 tampon maddesi (5 mM HEPES (pH 7.5), 10 mM EDTA (pH 8.0)) ile seyreltin. </li><li> 20 dakika boyunca 37.900 xg&#39;de hücreleri aşağı spin. Pelet sıkı değildir, daha fazla H6 tampon Bu santrifüj adımı için gereklidir. </li><li> Bir küçük hacimli H6 tamponunda Thylakoid&#39;in süspanse ve klorofil konsantrasyonunun belirlenmesi ile devam edin. </li></ol> 4. Klorofil 31 Konsantrasyon tayini </sup&gt; <ol><li> Klorofil miktarının belirlenmesi,% 80 aseton ile gerçekleştirilir. </li><li> 995 ul% 80 aseton ve H6 tamponu Thylakoid&#39;in 5 ul (1:200 seyreltme) karıştırın. </li><li> Birkaç saniye için Vortex hiç yeşil parçacıklar kalır ve daha sonra 5 dakika boyunca 14.1 xg&#39;de aşağı doğru döndürün kadar. </li><li> Üstteki sıvı kısmı alınır ve sırasıyla, 663,6 ve 646,6 nm ve 750 nm &#39;de yok olma ölçer. </li><li> Aşağıdaki formülleri kullanarak klorofil miktarını hesaplayın: <ol><li> C Chl a [mg / ml] = (0,01225 * E 663,6-0,00255 * E 646,6) * seyreltme faktörü </li><li> C Chl b [mg / ml] = (0,02031 * E 646,6-0,00491 * E 663,6) * seyreltme faktörü </li><li> C Chl [mg / ml] = C Chl a + C Chl b </li></ol></li></ol> 5. Fotosistem Sakkaroz Yoğunluk Gradyanların Yükleniyor <ol><li> Gerekli Thylakoid&#39;in, β-DM ve H6 tampon miktarlarını hesaplayınHer degrade için: <ol><li> Her bir gradyan% 0.9 β-DM (H 2 O β-DM çözülür) içinde 0.8 mg / ml, klorofil ile 700 ul toplam hacmi ile yüklenmiş olması gerekir, H6 tamponu ile geri kalan hacmi doldurun. </li></ol></li><li> Çözülebilmesi için her degrade için tilakoidler, β-DM ve H6 tamponu ile farklı alikotları hazırlamak. </li><li> Düzenli (tersini) her birkaç dakikada (çözünürleşme aşama) karıştırılması ile buz üzerinde 20 dakika boyunca örnekleri bırakın. </li><li> 4 ° C&#39;de 10 dakika maksimum hızda (14,000 xg) santrifüje (Yüzer koyu yeşil iken Santrifüj işleminden sonra, topak ve küçük beyazımsı olması gerekmektedir.) </li><li> Yokuşta süpernatant yükleyin. </li><li> H6 tampon ve 4 ° C&#39;de (14 saat) bir gecede 134.470 xg ultrasantrifüj kullanarak dönmeye ile denge (Istimal bu protokolde sunulan fotosistem sükroz yoğunluk gradyanlarla fotosentez komplekslerinin başarılı ayrılık sadece elde edilir unutmayınçözünmesi ve karmaşık ayrılması için bir tahmin daha önce dondurulmuş olan thylakoid zarları ile çalışırken yapmak zor olduğundan g taze, Thylakoid&#39;in izole edilmiştir.) </li></ol> 6. Fotosistem Sakkaroz Yoğunluk Gradyanların Fraksiyonu <ol><li> Degradelerin fotoğraf çekmek. </li><li> 500 ul tüplerde bir iğne ve damıtmak gradyanları kullanılarak tüpün alt kısmında bir delik delin. Seçenek olarak ise, aynı zamanda bir ayrıştırma 96 oyuklu plaka (mikro) kullanılarak gerçekleştirilebilir. </li><li> Bir mikrotabla kullanırken, 675 nm &#39;de, farklı fraksiyonların gradyan absorbans belirler. (Bu adım örnekleri anda birkaç hafta -80 ° C&#39;de saklanabilir.) </li></ol> 7. SDS-PAGE ve İmmuno (Sadece ΔPSI vs WT karşılaştırma için bir western blot analizi sonraki MS-analiz için kesirler seçmek için yapılmıştır unutmayın. Deney için WT vs pgrl1 freylemleri farklı fraksiyonlarda absorbans vasıtasıyla seçilmiştir.) <ol><li> Bir% 13 SDS poliakrilamid jeli üzerinde 32 WT ve ΔPSI gradyanı her fraksiyonun ayrı 30 ul. </li><li> ANR1 (TEF7) 26, PGRL1 34, CAS 6, PSI alt birim PSAD 32 ve PSII çekirdek alt birimi D1: Aşağıdaki antikorlar kullanılarak Western blot analizi 33 yapın. 1:10,000 dilüzyonda kullanılmalıdır D1 antikor haricinde (zenginleştirilmiş kimyasal aydınlatma tekniği için) 1:1,000 bir seyreltme ile, bütün antikorları kullanarak. </li><li> İmmuno sonuçlarına göre, WT ve ΔPSI için ANR1, PGRL1 ve PSA&#39;nın pik fraksiyonların (sırasıyla, burada fraksiyon 6 ve 13) almak WT ve ΔPSI ikinci fraksiyon 6 30 ul karıştırıp fraksiyonu 13 ile aynı şeyi Her iki preparatlar ve bir% 13 SDS poliakrilamid jeli üzerinde yeniden ayırın. </li><li> WT vs pgrl1 nicel karşılaştırma için C almakFarklı gradyan fraksiyonlarında absorbans ölçülerek belirlenmiş ve% 13 SDS poliakrilamid jeli üzerinde ayırma, ardından her iki numune 30 ul karışım olarak EF-supercomplex parçacıklar. </li><li> 4 ° C&#39;de, oda sıcaklığında ya da gece boyunca 2 saat için Coomassie çözeltisi (% 85 fosfor asit, 757 mM amonyum sülfat,% 1.2 Coomassie parlak mavi,% 20 metanol) ile, protein bantları Leke </li><li> Belirsiz lekelenme kaldırmak için, GKD 2 O. ile birkaç kez yıkayın </li><li> 1 mm jel parçalar halinde şerit kesin ve-jel sindirim ile devam edin. (Alternatif olarak, numune vakumlu bir santrifüjde, bir kaç dakika kurutuldu ve in-jel sindirim ile devam etmeden önce bir kaç hafta boyunca depolanabilir.) </li></ol> 8. In-jel Sindirim (Shevchenko ve ark. 35 Modifiye) Kullanımdan kısa bir süre önce tüm tamponları ve çözümleri hazırlamak ve asetonitril (ACN) içeren tamponlar için cam şişe almak için lütfen unutmayın. &lt;br /&gt; DİKKAT! ACN ile çalışan zararlı olabilir; daha fazla bilgi indirilebilir: http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927335 (2013). <ol><li> 30 saniye için GKD 2 O (~ 200 ul)&gt; 10 hacim jel parçaları yıkayın. </li><li> , Çalkalama ile, 15 dakika boyunca 25 mM NH4 HCO 3 300 ul ile inkübe jel parçaları sıvı boşaltılır. </li><li> , Çalkalama ile, 15 dakika boyunca (1:1 lik bir oranda ACN ve 50 mM NH4 HCO 3 karıştırılarak hazırlandı) sıvının çıkması% 50 ACN içinde 25 mM NH4 HCO 3 300 ul jel parçaları inkübe edin. </li><li> Jel parçaları hala mavi ise, Coomassie çoğu çıkarılır kadar NH4 HCO 3 ve NH4 HCO 3 / ACN yıkar tekrarlayın. (Coomassie boyaması toplu kaldırılması gerekir, ancak tamamen jel parçaları destain için gerekli değildir.) </li><li> 5 dakika için jel parçaları kurutmak için ACN 100 ul ekleyin. Jel parçaları bir küçültmek gerekirnd tamamen beyaz görünüyor. </li><li> Mümkün olduğunca ACN çıkarın ve tripsin sindirim ile devam edin. Alternatif olarak, numuneler bir kaç hafta boyunca -20 ° C&#39;de saklanabilir. </li><li> 20 ng bant başına 10-20 ul ekleyin / 10% tripsin ul ACN / 25 mM NH 4 HCO 3 (taze seyreltilmiş), buz üzerinde örnekleri tutmak. </li><li> 30 dakika sonra tüm çözüm absorbe olup olmadığını kontrol edin ve gerekirse daha fazla tripsin tampon ekleyin. Jel parçaları tamamen tripsin tampon maddesi ile kaplanmalıdır. Buz üzerinde örnekleri tutun. </li><li> Tripsin ile doyurulması için buz üzerinde bir 90 dakika daha jel parçaları bırakın. (Critical adım: triptik peptidlerin verimi muhtemelen poliakrilamid matris içine enzimin yavaş difüzyonu, buz üzerinde inkübasyon süreleri artan ölçüde artar Bu önlemek için kaplama parçalarının jel çözeltisi, küçük bir fazlalık için gerekli olduğu adettir. gecede inkübasyon sırasında kuru düşer.) </li><li> 4-6 saat boyunca 37 ° C&#39;de Digest. Gerektiren deneyler içinmaksimal peptid kurtarma gecede, sindirmek. </li><li> Sindirim sonra yoğunlaştırılmış tampon aşağı doğru döndürün. </li><li> 5 dk için sonikasyon tüpler tekrar peptidler ve santrifüj elute edin. </li><li> Süpernatant toplayın ve yeni bir tüpe aktarın. </li><li> 15 dakika boyunca, bir sonik banyo içinde% 30 ACN /% 1 formik asit (FA) 80 ul peptit çıkarma yapın. </li><li> 15 dakika boyunca, bir sonik banyo içinde% 30 ACN /% 1 FA 80 ul ile ekstraksiyon yapın. </li><li> 15 dakika boyunca, bir sonik banyo içinde% 70 ACN /% 1 FA 80 ul ile ekstraksiyon yapın. </li><li> Önceki malzemeyle tekrar ve havuz yüzer santrifüj. (FA tripsin inaktive ve peptit çözünürlüğünü arttırmak için hizmet eder.) </li><li> Tamamen bir vakum santrifüj içinde kuru peptid solüsyonu. (Bu noktada numune MS-analizi ile devam etmeden önce, -20 ° C&#39;de birkaç hafta muhafaza edilebilir.) </li><li> 6 ul MS tamponu (% 5 ACN, 0.1 v / v FA, su) ve 2-5 dakika boyunca ultrasonik titremeye maruz bırakılır peptitler tekrar. </li><li> Maximu Santrifüj örneklerim hızı 5 dakika boyunca parçacık halinde malzemeyi çıkarmak için. </li><li> Kitle spektrometrik analiz için yüzer 4 ul kullanın. </li></ol> 9. &quot;Proteomatic&quot; MS-Veri Analizi Veri analizi, açık kaynak yazılım (http://www.proteomatic.org/ indirilebilir) &quot;Proteomatic&quot;, nesil ve MS / MS veri değerlendirme boru hatlarının tamamlanması kullanarak sağlayan bir platform ile yapıldı özgür ve ticari yazılım 36. Kısaca, ayarlar aşağıda tarif edilmiştir ve daha ayrıntılı bilgi 6,26 bulunabilir. <ol><li> MS-verilerin tanımlanması ve miktarının belirlenmesi ΔPSI genel deneyler WT tanımlanması ve proteinlerin miktar 6,26 tarif edildiği gibi, OMSSA (sürüm 2.1.4 37) ve sırasıyla qTrace 26 ile yapılmıştır. Aşağıdaki güncelleştirilmiş boru pgrl1 deney WT vs MS-veri analizi için kullanıldı:<ol><li> OMSSA 37 ek olarak, aynı zamanda X proteinleri ile tespit edilmiştir! Tandem (sürüm 2013/02/01 38). Her iki algoritmaları NCBI&#39;den birleşmiş bir veritabanına karşı AUGUSTUS veritabanı sürümü 10.2 yanı sıra ile JGI Chlamydomas gen model veritabanı sürümü 4.3 birleştirerek oluşturulan bir veritabanına karşı arayarak uygulandı BK000554.2 ve NC_001638.1 veritabanları. </li><li> Peptidlerin MS 2 tanımlanması, bir hedef-yem yaklaşım 39 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her bir protein için bir yem nonproteotypic peptitlerin fazlalık koruyarak, rasgele triptik peptidler shuffling tarafından oluşturuldu. </li><li> Peptidlerin istatistiksel doğrulama 0.01 &#39;den az ve sonuçlar 5 ppm&#39;lik bir ön-madde kütle tolerans ile filtre edildi ve bir posterior hata olasılığı (PEP) eşik kullanarak yazılım qvality (sürüm 0.3.3 40) ile gerçekleştirilmiştir. </li><li> OMSSA ve X peptitler! Tandem çalışır qTrace ile katıldı ve ölçüldü <sup&gt; Aşağıdaki filtre adımları uygulayarak 26:, MS 2 belirlenmesini gerektiren protein adları / grup bilgisi eklemek ve hem kardeş peptidler gerektirir. </li></ol></li></ol> Protein oranları WT ve pgrl1 gelen karışık CEF-supercomplex fraksiyonlar içinde birbirine doğru anlamlı bir farklılık olup olmadığını incelemek için, istatistiksel analiz yazılım SPSS (versiyon 21) uygulanması gerçekleştirilmiştir. Sitokrom b 6 / f kompleksinin alt-birimleri birbirine hem de protein FNR, FTSH2 ve PSI alt-birimlerine karşı HCF136 karşı test edildi. Dört suretin protein başına, her tarama sayısı peptid oranları Shapiro-VVilks testinin normal dağılımı açısından test edilmiştir. Peptid popülasyonlar normal (p &lt;0.001) dağıtılmış değildi yana, parametrik olmayan istatistik yapıldı. Birincisi, Kruskal-Wallis testi gruplar arasında anlamlı bir farklılık değerlendirirken uygulandı. Bu testi anlamlı bir fark tahmin yalnızcagruplar arasında s, daha fazla analiz Mann-Whitney-U Testi ile bağımsız iki grup arasında önemli farklılıklar tahmin yapıldı.

Yazarlar herhangi bir mali çıkarı beyan.

Kararlı izotop etiketleme kullanarak farklı kantitatif proteomik çalışmalar son yıllarda yayınlanmıştır. Bu deneylerde, genellikle iki farklı numune bir numune istikrarlı bir izotop ile etiketli olan, karşılaştırılmıştır. Bundan sonra her iki numune ikinci proteinler veya peptitler eşit oranda bir araya getirilmekte ve daha birlikte 48 işlenir. Bu tür çalışmalar genellikle araştırmak için farklı stres koşullarına 26,34,49 maruz tanımlanan izole edilmiş hücre bölm...

Bitki ve alglerin thylakoid zarlarında fotosentez süreçleri doğrusal ve döngüsel modda çalışabilir. Doğrusal elektron akışı (LEF) fotosistem I (PSI), fotosistem II (PSII) ve sitokrom b 6 / f sırasında sonuç olarak NADPH ve ATP 2&#39;nin üretimi yol açan, su, NADP + 1 için elektron transfer. Buna karşılık, durum 2 3 ve anaerobik koşullar 4, geri elektron nakil zincirine elektron enjekte yükseltgenmiştir PSI yeniden azalma sonuçları gibi çeşitli çevresel koşullar altında neden olduğu bilinen bir siklik elektron akışı (CEF). Bu süreç sitokrom b 6 / f kompleks 1 stromal tarafında veya plastokinon havuzda 5 de ya gerçekleşecek ve ATP üretir, ama hiçbir NADPH 2 olabilir. Sunulan protokol amacı, kütle spektrometrisi (MS) bazlı m göstermektir(genetik olarak farklı suşlar karşılaştırılması ile örneklenen) farklı koşullar altında, bu komplekslerin bileşimine anlamak için Chlamydomonas reinhardtii thylakoid zarlarında multiprotein komplekslerinin karşılaştırmalı, kantitatif analiz için ethod. Bu yaklaşım Terashima ve arkadaşlarının yaptığı bir yayında uygulanmıştır. 2012&#39;de C. CEF bir Ca 2 +-bağımlı düzenlenmesini gösteren Proteinlerin CAS, ANR1 ve PGRL1 6 da dahil olmak üzere bir multiprotein kompleksi tarafından aracılık reinhardtii. Bu prosedür, nispeten böylece etiketleme ağır azot (15 N) ile iki suşlarının bir yararlanarak, iki genetik olarak farklı suşlarda CEF-supercomplex bileşimini analiz ederek açıklanacaktır. Kısaca, protokol deterjan çözünmesi ve bir sükroz yoğunluk gradyanı içinde fotosentetik komplekslerin parçalanması, ardından thylakoid membran hazırlanmasını içerir. Gradyan ayrışımdan sonra frac seçileniki suş tions karıştırılmış, eşit hacimde göre in-jel sindirim ve daha sonra kantitatif MS analizi ile ve ardından SDS-PAGE ile ayrılmıştır. Yukarıda belirtildiği gibi, CEF farklı çevresel koşullar altında ve 2010 bağlı bir yayın durumundan C. 2 kilitli hücreleri fonksiyonel CEF-supercomplex izolasyonunu olduğunu göstermektedir ultrasantrifüj sırasında bir sükroz yoğunluk gradyanı üzerinde çözündürülmüş thylakoid membranlar ayrılması ile gerçekleştirilmiştir ki, 7, reinhardtii. Iwai et al. 7&#39;den farklı olarak, sunulan protokol anaerobik yetiştirilen C ila CEF-supercomplex izolasyonunu anlatmaktadır alternatif bir prosedür izleyerek reinhardtii kültürler. Bu thylakoid izolasyon protokolde değişiklikler gibi çözündürme adım ilişkin farklılıklar ve ultra-santrifüj ile protein kompleksleri ayrılmasını içerir. Mevcut protokolde, thylakoid membranlartamponlar Iwai ve arkadaşları tarafından thylakoid hazırlanması için kullanılan süre, Chua ve Bennoun 8 tarafından yayınlanan prosedürü uygulanarak izole edildi ark. 9, tarif edildiği gibi 25 mM Mes, 0.33 M sükroz, 5 mM MgCl2, 1.5 mM NaCI (pH 6.5) ihtiva etmiştir. Burada tarif edilen çözündürme yöntemi,% 0.9 deterjan kullanımına dayanır ise çözündürme, Iwai ve arkadaşları durumunda, buz üzerinde 30 dakika boyunca% 0,7-0,8 deterjan (n-tridesil-β-D-maltozit) ile gerçekleştirildi (n -Dodesil-β-D-maltozit (β-DM)) ve buz üzerinde sadece 20 dakika boyunca gerçekleştirilir. Her iki grup da, ilgili bir deterjan ile çözündürme için ml başına 0.8 mg klorofil kullanılır. Bu protokolün yazarlar arasında değişen konsantrasyonlarda kullanılır ise çözünmüş thylakoid zarlarından fotosentez komplekslerin ayrılması için Iwai vd., 0,1-1,3 M arasında sukroz konsantrasyonları uygulanan 0.4-1.3 M. son farkı kıyasla düşük santrifüj hız, ea içinrlier yayın. Sukroz yoğunluk gradyan ayırma işlemiyle, ardından iyonik olmayan deterjan ile thylakoid membran Çözündürülmesi zaten 1980&#39;lerden ve proteinlerin metabolik etiketleme uygulama proteomik alanında yaygın bir yöntemdir bugün 7, 9-14 kadar değişen çeşitli çalışmalarda uygulanmıştır. Tarif edilen yaklaşım, kütleye gelen tüm amino asitlerin dahil edilen 15 N NH4CI, şeklinde tek azot kaynağı olarak ağır azot varlığında içinde kültürlenmesi ile karşılaştırıldığında, iki soylarının biri için 15 N metabolik etiketleme geçerlidir Peptidin amino asit sekansına bağlı olarak kaydırır. Bir MS çalıştırmak içinde 14 N ve 15 N bir karışımı analiz edildiğinde, bu kitle kayma her bir peptidin ve bolluğu karşılık gelir göreceli zengindi temsil hesaplanabilir göreli peptit için örnek kaynağını belirlemek için kullanılabilirprotein 15 ing. C üzerinde çok sayıda nicel proteomiks çalışmalar reinhardtii deneysel koşullar (nedeniyle, 16-19 besin ya da hafif stres 20,21 için proteomun örneğin değişiklikler) arasındaki proteomun değişiklikleri analiz etmek için protein tanımlanmış bir miktarını karşılaştırmak ki, kullanılabilir. Bu çalışmalara göre, şu anda sunulan bir yaklaşımla numune eşit hacimleri birleştirilir ve analiz edilir. Bu kurulum, gradyanın içinde proteinlerin göç davranışını incelemek için ve ayrıca incelenmiştir suşları ile ilgili olarak farklı komplekslerin bileşimini analiz etmeyi sağlar. Bu yöntem esas olarak üç proteinler üzerinde yoğunlaşarak izah edilecektir: ilk aday C. fotoğraf iklimlendirme dahil olmak üzere gösterilmiştir kloroplast-lokalize kalsiyum sensör protein CAS, bir reinhardtii 22. Kalsiyum önemli bir sinyal olarak kabul edilirSonunda gen ifadesi ve hücre fizyolojisi 23 değişikliklere yol açan, farklı biyotik ve abiyotik streslere aktive edilir ve kloroplastlar CAS proteinin 22,24,25 aracılığıyla sinyal + hücresel Ca 2 katkıda olabileceği ileri sürülmüştür yollar için iyon ing. İkinci protein ANR1 (anaerobik yanıt 1 6), C de oksijensiz büyüme koşulları altında tetiklendiği gösterilmiştir bir proteindir reinhardtii 26. Özellikle, CAS hem de ANR1 CEF-supercomplex ve dahası, ters genetik yaklaşımlar kullanılarak, bu her iki proteinin de, bu protein kompleksinin alt birimlerinin işlevsel olarak destekleyici bir rol, in vivo 6&#39;da CEF fonksiyonel katkıda bulunduğu gösterilmiştir alt-birimleri olarak tanımlanmıştır. Üçüncü protein Chlamydomonas 4,27 hem de Arabidopsis 5,28 CEF dahil olduğu gösterilmiştir ve aynı zamanda id oldu thylakoid protein PGR5-1 gibi (PGRL1) &#39;dirIwai ve arkadaşları çalışmalarında yazısından. 7 , Vahşi tip (WT) (genel), bir ΔPSI 29 soyu karşı PSAB geninin bir silinmesini arzeden, aynı zamanda bir parçası olan bir alt biriminden bir temel fotosistem kodlayan Bu yaklaşım iki farklı deney sonuçlarını gösteren tarafından sunulacak CEF-supercomplex ve WT vs pgrl1 knock-out gerginlik 4. Bu deneylerin her biri için bir 15 N-ve 14 N-etiketli suşu karşılaştırılmıştır arasındaki CEF-supercomplex kantitatif bileşimi.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1135">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:392px;">Chemicals</td>
			<td style="width:427px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:199px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:392px;">Acetic acid</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A0662</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:392px;">Acetone</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A2300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">Acetonitrile Optigrade f&#252;r LC-MS</td>
			<td style="width:427px;">Diagonal 
			website: https://www.diagonal.de/</td>
			<td style="width:119px;">9340</td>
			<td style="width:199px;">harmful, work with gloves 
			see protocol text for further precautions</td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;">Ammonium chloride 15N</td>
			<td style="width:427px;">Cambridge Isotope Laboratories 
			website: http://www.isotope.com/cil/index.cfm</td>
			<td style="width:119px;">39466-62-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Ammonium chloride 14N</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A0988</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Ammonium hydrogenphosphate&#160;</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A3583</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Ammonium sulfate&#160;</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A3598</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Coomassie brilliant blue R-250</td>
			<td style="width:427px;">Fisher Scientific 
			website: http://www.de.fishersci.com/index.php/deindex</td>
			<td>10041653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">n-Dodecyl-&#946;-D-maltoside</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A0819</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">EDTA</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A2937</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Formic acid&#160;&#160;</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A3858</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Hepes</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A3724</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Magnesium chloride</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td>A4425</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Methanol</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A2954</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Phosphorous acid</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A0989</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Di-Potassium hydrogenphosphate&#160;</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A1042</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Potassium di-hydrogenphosphate&#160;</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A1043</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Sodium hydroxide</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A1551</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Sucrose</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A1125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Tricine</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A3954</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:392px;">Tris</td>
			<td style="width:427px;">AppliChem 
			webiste: http://www.applichem.com/home/</td>
			<td style="width:119px;">A2264</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Trypsin (sequencing grade modified) and Trypsin buffer</td>
			<td style="width:427px;">Promega 
			website: http://www.promega.de/</td>
			<td style="width:119px;">V5111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:392px;"></td>
			<td style="width:427px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:392px;">Equipment&#160;</td>
			<td style="width:427px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;">Neboulizer (BioNeb cell disruptor)</td>
			<td style="width:427px;">Glas-Col 
			website: http://www.glascol.com/product/subproduct/id/75</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:392px;">Centrifuge tubes (14 x 89 mm)&#160; 
			for preparation of takahashi style gradients</td>
			<td style="width:427px;">Beckman Coulter 
			website: http://www.beckmancoulter.de/</td>
			<td style="width:119px;">331372</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:392px;">Centrifuge tubes 25 x 89 mm 
			for preparation of thylakoid isolation gradients&#160;</td>
			<td style="width:427px;">Beckman Coulter 
			website: http://www.beckmancoulter.de/</td>
			<td style="width:119px;">344058</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:392px;">Coulter Avanti Centrifuge J-20 XP</td>
			<td style="width:427px;">Beckman Coulter 
			website: http://www.beckmancoulter.de/</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Fuchs-Rosenthal cell couting chamber</td>
			<td style="width:427px;">Diagonal 
			website: https://www.diagonal.de/</td>
			<td style="width:119px;">449/72</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">Homogenizer (Potter) 50 ml&#160;</td>
			<td style="width:427px;">Fisherbrand 
			website: http://www.de.fishersci.com/index.php/defisherbrand</td>
			<td style="width:119px;">10618242</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">Pistil for homogenizer</td>
			<td style="width:427px;">Fisherbrand 
			website: http://www.de.fishersci.com/index.php/defisherbrand</td>
			<td style="width:119px;">105252220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:392px;">Ultracentrifuge (Optima XPN-80 Ultracentrifuge)</td>
			<td style="width:427px;">Beckman Coulter 
			website: http://www.beckmancoulter.de/</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:392px;"></td>
			<td style="width:427px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:392px;">Other</td>
			<td style="width:427px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:392px;">Antibodies&#160;</td>
			<td style="width:427px;">Agrisera 
			website: http://www.agrisera.com/en/index.html</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a new approach for the comparative analysis of multiprotein complexes based on 15n metabolic labeling and quantitative mass spectrometry

Katılan protokolü, farklı koşullar altında kompleks bileşim içine bir bakış açısı ortaya çıkararak, thylakoid zarında multiprotein kompleksleri analizi için bir araç sağlar. Bu protokolde yaklaşım, genetik olarak farklı cinslerinden izole edilmiş Chlamydomonas reinhardtii içinde siklik elektron akışı (CEF), karmaşık sorumlu proteinin bileşimin karşılaştırılması ile gösterilmiştir. Prosedür, ayırıcı metabolik etiketleme (14 N / N 15) göre sükroz yoğunluk gradyanı ile santrifüjleme, SDS-PAGE, İmmuno ve karşılaştırma, kantitatif kütle spektrometrisi (MS) ile multiprotein kompleksler onların ayrılması takip thylakoid membran izolasyonunu içerir, analiz suşları. Deterjan çözünmüş thylakoid zarlar eşit klorofil konsantrasyonunda sakaroz yoğunluk dereceleri üzerine yüklenir. Ultrasantrifüje edildikten sonra, kütle-gradyanlar spectromet ile analiz edilir fraksiyonlar, ayrılırry eşit hacmine göre. Bu yaklaşım ayrıca degrade kesirleri içinde kompozisyonun soruşturma ve özellikle ANR1, CAS ve PGRL1 odaklanarak, farklı proteinlerin göç davranışlarını analiz etmeyi sağlar. Ayrıca, bu yöntem, (daha önceki çalışmalardan elde edilen daha önceden PGRL1, FNR&#39;nin olarak CEF-supercomplex parçası olmak için tarif edilmiş proteinlerin tanımlanması ve PSI-bağımlı geçiş bulguları destekleyen ve immüno-lekeleme ile birlikte ve ayrıca sonuçları teyit ile gösterilmiştir cyt f). Özellikle, bu yaklaşım bu protokol kabul edilebilir ve örneğin, farklı çevre koşullarına izole multiprotein karmaşık bileşim karşılaştırmalı analiz için kullandığı için soru geniş bir adres için geçerlidir.

Katılan nicel proteomik yaklaşım, genetik olarak farklı C. CEF-supercomplex bileşenlerin karşılaştırmalı analizi ile gösterilmiştir thylakoid zarlarında multiprotein komplekslerinin kompozisyonu karakterize amaçlar suşları reinhardtii. Tarif edilen yöntem, başarılı bir şekilde Terashima et al. 6 uygulanan ve deterjan çözündürülmesi, ardından anaerobik yetiştirilen kültürlerden thylakoid membran izolasyonunu içerir edilmiştir. Daha sonra, numuneler eş...

Watch this Scientific Journal Video about A New Approach for the Comparative Analysis of Multiprotein Complexes Based on 15N Metabolic Labeling and Quantitative Mass Spectrometry at JoVE.com

A New Approach for the Comparative Analysis of Multiprotein Complexes Based on 15N Metabolic Labeling and Quantitative Mass Spectrometry

Tarif edilen karşılaştırmalı nicel proteomik yaklaşım, farklı koşullar altında multiprotein komplekslerinin bileşimi içine bir bakış açısı elde etmeyi amaçlamaktadır ve genetik olarak farklı suşların karşılaştırılması ile gösterilmiştir. Kantitatif analiz için bir sükroz yoğunluk gradyanı farklı fraksiyonların eşit hacimleri kütle spektrometresi ile analiz edilir ve karıştırılır.

Multiprotein kompleksleri Karşılaştırmalı Analizi için Yeni Bir Yaklaşım dayanarak<sup&gt; 15</sup&gt; N Metabolik Etiketleme ve Kantitatif Kütle Spektrometre

The introduced protocol provides a tool for the analysis of multiprotein complexes in the thylakoid membrane, by revealing insights into complex ...

a-new-approach-for-comparative-analysis-multiprotein-complexes-based

Research

JoVE Journal

Biology

A New Approach for the Comparative Analysis of Multiprotein Complexes Based on 15N Metabolic Labeling and Quantitative Mass Spectrometry

12.1K Görüntüleme.  University of Münster.  Tarif edilen karşılaştırmalı nicel proteomik yaklaşım, farklı koşullar altında multiprotein komplekslerinin bileşimi içine bir bakış açısı elde etmeyi amaçlamaktadır ve genetik olarak farklı suşların karşılaştırılması ile gösterilmiştir. Kantitatif analiz için bir sükroz yoğunluk gradyanı farklı fraksiyonların eşit hacimleri kütle spektrometresi ile analiz edilir ve karıştırılır. 

Video: A New Approach for the Comparative Analysis of Multiprotein Complexes Based on 15N Metabolic Labeling and Quantitative Mass Spectrometry

MALDI Sample Preparation: the Ultra Thin Layer Method

This video demonstrates the preparation of an ultra-thin matrix/analyte layer for analyzing peptides and proteins by Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry (MALDI-MS) 1,2. The ultra-thin layer method involves the production of a substrate layer of matrix crystals (alpha-cyano-4-hydroxycinnamic acid) on the sample plate, which serves as a seeding ground for subsequent crystallization of a matrix/analyte mixture. Advantages of the ultra-thin layer method over other sample deposition approaches (e.g. dried droplet) are that it provides (i) greater tolerance to impurities such as salts and detergents, (ii) better resolution, and (iii) higher spatial uniformity. This method is especially useful for the accurate mass determination of proteins. The protocol was initially developed and optimized for the analysis of membrane proteins and used to successfully analyze ion channels, metabolite transporters, and receptors, containing between 2 and 12 transmembrane domains 2. Since the original publication, it has also shown to be equally useful for the analysis of soluble proteins. Indeed, we have used it for a large number of proteins having a wide range of properties, including those with molecular masses as high as 380 kDa 3. It is currently our method of choice for the molecular mass analysis of all proteins. The described procedure consistently produces high-quality spectra, and it is sensitive, robust, and easy to implement.

This video demonstrates the preparation of an ultra-thin matrix/analyte layer for analyzing peptides and proteins by Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry (MALDI-MS).

MALDI Numune Hazırlama: Ultra İnce Tabaka Yöntemi

This video demonstrates the preparation of an ultra-thin matrix/analyte layer for analyzing peptides and proteins by Matrix-Assisted Laser Desorption ...

Biyoloji

A Quantitative Assessment of The Yeast Lipidome using Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Lipids are one of the major classes of biomolecules and play important roles membrane dynamics, energy storage, and signalling1-4. The budding yeast Saccharomyces cerevisiae, a genetically and biochemically manipulable unicellular eukaryote with annotated genome and very simple lipidome, is a valuable model for studying biological functions of various lipid species in multicellular eukaryotes2,3,5. S. cerevisiae has 10 major classes of lipids with chain lengths mainly of 16 or 18 carbon atoms and either zero or one degree of unsaturation6,7. Existing methods for lipid identification and quantification - such as high performance liquid chromatography, thin-layer chromatography, fluorescence microscopy, and gas chromatography followed by MS - are well established but have low sensitivity, insufficiently separate various molecular forms of lipids, require lipid derivitization prior to analysis, or can be quite time consuming. Here we present a detailed description of our experimental approach to solve these inherent limitations by using survey-scan ESI/MS for the identification and quantification of the entire complement of lipids in yeast cells. The described method does not require chromatographic separation of complex lipid mixtures recovered from yeast cells, thereby greatly accelerating the process of data acquisition. This method enables lipid identification and quantification at the concentrations as low as g/ml and has been successfully applied to assessing lipidomes of whole yeast cells and their purified organelles. Lipids extraction from whole yeast cells for using this method of lipid analysis takes two to three hours. It takes only five to ten minutes to run each sample of extracted and dried lipids on a Q-TOF mass spectrometer equipped with a nano-electrospray source.

We describe a new quantitative lipidomics method for identifying numerous lipid species in yeast using survey-scan electrospray ionization mass spectrometry (ESI/MS). This method exceeds currently available methods for lipid identification and quantification in the ability to resolve various molecular forms of lipids, sensitivity, and speed.

Nicel Değerlendirme Elektrosprey İyonizasyon Kütle Spektrometresi kullanarak Maya Lipidome

Lipids are one of the major classes of biomolecules and play important roles membrane dynamics, energy storage, and signalling1-4. The budding yeast ...

Analyzing Large Protein Complexes by Structural Mass Spectrometry

Living cells control and regulate their biological processes through the coordinated action of a large number of proteins that assemble themselves into an array of dynamic, multi-protein complexes1. To gain a mechanistic understanding of the various cellular processes, it is crucial to determine the structure of such protein complexes, and reveal how their structural organization dictates their function. Many aspects of multi-protein complexes are, however, difficult to characterize, due to their heterogeneous nature, asymmetric structure, and dynamics. Therefore, new approaches are required for the study of the tertiary levels of protein organization.
One of the emerging structural biology tools for analyzing macromolecular complexes is mass spectrometry (MS)2-5. This method yields information on the complex protein composition, subunit stoichiometry, and structural topology. The power of MS derives from its high sensitivity and, as a consequence, low sample requirement, which enables examination of protein complexes expressed at endogenous levels. Another advantage is the speed of analysis, which allows monitoring of reactions in real time. Moreover, the technique can simultaneously measure the characteristics of separate populations co-existing in a mixture. 
Here, we describe a detailed protocol for the application of structural MS to the analysis of large protein assemblies. The procedure begins with the preparation of gold-coated capillaries for nanoflow electrospray ionization (nESI). It then continues with sample preparation, emphasizing the buffer conditions which should be compatible with nESI on the one hand, and enable to maintain complexes intact on the other. We then explain, step-by-step, how to optimize the experimental conditions for high mass measurements and acquire MS and tandem MS spectra. Finally, we chart the data processing and analyses that follow. Rather than attempting to characterize every aspect of protein assemblies, this protocol introduces basic MS procedures, enabling the performance of MS and MS/MS experiments on non-covalent complexes. Overall, our goal is to provide researchers unacquainted with the field of structural MS, with knowledge of the principal experimental tools.

Mass spectrometry has proven to be a valuable tool for analyzing large protein complexes. This method enables insights into the composition, stoichiometry and overall architecture of multi-subunit assemblies. Here, we describe, step-by-step, how to perform a structural mass spectrometry analysis, and characterize macromolecular structures.

Yapısal Kütle Spektrometresi büyük protein kompleksleri Analiz

Living cells control and regulate their biological processes through the coordinated action of a large number of proteins that assemble themselves into an ...

Blue Native Polyacrylamide Gel Electrophoresis (BN-PAGE) for Analysis of Multiprotein Complexes from Cellular Lysates

Multiprotein complexes (MPCs) play a crucial role in cell signalling, since most proteins can be found in functional or regulatory complexes with other proteins (Sali, Glaeser et al. 2003). Thus, the study of protein-protein interaction networks requires the detailed characterization of MPCs to gain an integrative understanding of protein function and regulation. For identification and analysis, MPCs must be separated under native conditions. In this video, we describe the analysis of MPCs by blue native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE). BN-PAGE is a technique that allows separation of MPCs in a native conformation with a higher resolution than offered by gel filtration or sucrose density ultracentrifugation, and is therefore useful to determine MPC size, composition, and relative abundance (Sch&auml;gger and von Jagow 1991); (Sch&auml;gger, Cramer et al. 1994). By this method, proteins are separated according to their hydrodynamic size and shape in a polyacrylamide matrix. Here, we demonstrate the analysis of MPCs of total cellular lysates, pointing out that lysate dialysis is the crucial step to make BN-PAGE applicable to these biological samples. Using a combination of first dimension BN- and second dimension SDS-PAGE, we show that MPCs separated by BN-PAGE can be further subdivided into their individual constituents by SDS-PAGE. Visualization of the MPC components upon gel separation is performed by standard immunoblotting. As an example for MPC analysis by BN-PAGE, we chose the well-characterized eukaryotic 19S, 20S, and 26S proteasomes.

Blue Native Polyacrylamide Gel Electrophoresis BN-PAGE for Analysis of Multiprotein Complexes from Cellular Lysates

In this video, we describe the characterization of multiprotein complexes (MPCs) by blue native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE). In a first dimension, dialyzed cellular lysates are separated by BN-PAGE to identify individual MPCs. In a second dimension SDS-PAGE, MPCs of interest are further subdivided to analyze their constituents by immunoblotting.

Hücresel lizatları Multiprotein Kompleksleri Analizi Mavi Native Poliakrilamid Jel Elektroforez (BN-PAGE)

Multiprotein complexes (MPCs) play a crucial role in cell signalling, since most proteins can be found in functional or regulatory complexes with other ...

Amide Hydrogen/Deuterium Exchange &amp; MALDI-TOF Mass Spectrometry Analysis of Pak2 Activation

Amide hydrogen/deuterium exchange (H/D exchange) coupled with mass spectrometry has been widely used to analyze the interface of protein-protein interactions, protein conformational changes, protein dynamics and protein-ligand interactions. H/D exchange on the backbone amide positions has been utilized to measure the deuteration rates of the micro-regions in a protein by mass spectrometry1,2,3. The resolution of this method depends on pepsin digestion of the deuterated protein of interest into peptides that normally range from 3-20 residues. Although the resolution of H/D exchange measured by mass spectrometry is lower than the single residue resolution measured by the Heteronuclear Single Quantum Coherence (HSQC) method of NMR, the mass spectrometry measurement in H/D exchange is not restricted by the size of the protein4. H/D exchange is carried out in an aqueous solution which maintains protein conformation. We provide a method that utilizes the MALDI-TOF for detection2, instead of a HPLC/ESI (electrospray ionization)-MS system5,6. The MALDI-TOF provides accurate mass intensity data for the peptides of the digested protein, in this case protein kinase Pak2 (also called &gamma;-Pak). Proteolysis of Pak 2 is carried out in an offline pepsin digestion. This alternative method, when the user does not have access to a HPLC and pepsin column connected to mass spectrometry, or when the pepsin column on HPLC does not result in an optimal digestion map, for example, the heavily disulfide-bonded secreted Phospholipase A2 (sPLA2). Utilizing this method, we successfully monitored changes in the deuteration level during activation of Pak2 by caspase 3 cleavage and autophosphorylation7,8,9.

MALDI-TOF mass spectrometry was successfully utilized to monitor the amide hydrogen/deuterium exchange in protein kinase Pak2 activation.

Pak2 Etkinleştirme Amid Hidrojen / Döteryum Alım Satım &amp; MALDI-TOF Kütle Spektrometre Analiz

Amide hydrogen/deuterium exchange (H/D exchange) coupled with mass spectrometry has been widely used to analyze the interface of protein-protein ...

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on 15N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

Protein-protein interactions are fundamental for many biological processes in the cell. Therefore, their characterization plays an important role in current research and a plethora of methods for their investigation is available1. Protein-protein interactions often are highly dynamic and may depend on subcellular localization, post-translational modifications and the local protein environment2. Therefore, they should be investigated in their natural environment, for which co-immunoprecipitation approaches are the method of choice3. Co-precipitated interaction partners are identified either by immunoblotting in a targeted approach, or by mass spectrometry (LC-MS/MS) in an untargeted way. The latter strategy often is adversely affected by a large number of false positive discoveries, mainly derived from the high sensitivity of modern mass spectrometers that confidently detect traces of unspecifically precipitating proteins. A recent approach to overcome this problem is based on the idea that reduced amounts of specific interaction partners will co-precipitate with a given target protein whose cellular concentration is reduced by RNAi, while the amounts of unspecifically precipitating proteins should be unaffected. This approach, termed QUICK for QUantitative Immunoprecipitation Combined with Knockdown4, employs Stable Isotope Labeling of Amino acids in Cell culture (SILAC)5 and MS to quantify the amounts of proteins immunoprecipitated from wild-type and knock-down strains. Proteins found in a 1:1 ratio can be considered as contaminants, those enriched in precipitates from the wild type as specific interaction partners of the target protein. Although innovative, QUICK bears some limitations: first, SILAC is cost-intensive and limited to organisms that ideally are auxotrophic for arginine and/or lysine. Moreover, when heavy arginine is fed, arginine-to-proline interconversion results in additional mass shifts for each proline in a peptide and slightly dilutes heavy with light arginine, which makes quantification more tedious and less accurate5,6. Second, QUICK requires that antibodies are titrated such that they do not become saturated with target protein in extracts from knock-down mutants.
Here we introduce a modified QUICK protocol which overcomes the abovementioned limitations of QUICK by replacing SILAC for 15N metabolic labeling and by replacing RNAi-mediated knock-down for affinity modulation of protein-protein interactions. We demonstrate the applicability of this protocol using the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii as model organism and the chloroplast HSP70B chaperone as target protein7 (Figure 1). HSP70s are known to interact with specific co-chaperones and substrates only in the ADP state8. We exploit this property as a means to verify the specific interaction of HSP70B with its nucleotide exchange factor CGE19.

A Protocol for the Identification of Protein-protein Interactions Based on 15N Metabolic Labeling, Immunoprecipitation, Quantitative Mass Spectrometry and Affinity Modulation

We present a variation of the QUICK (QUantitative Immunoprecipitation Combined with Knockdown) approach that was introduced previously to distinguish between true and false protein-protein interactions. Our approach is based on 15N metabolic labeling, the modulation of affinities of protein-protein interactions by the presence/absence of ATP, immunoprecipitation, and quantitative mass spectrometry.

Dayanarak protein-protein etkileşimleri ve kimliği için bir protokol<sup&gt; 15</sup&gt; K Metabolik Etiketleme, immünopresipitasyon, Kantitatif Kütle Spektrometrisi ve Affinity Modülasyon

Protein-protein interactions are fundamental for many biological processes in the cell. Therefore, their characterization plays an important role in ...

Metabolic Labeling and Membrane Fractionation for Comparative Proteomic Analysis of Arabidopsis thaliana Suspension Cell Cultures

Plasma membrane microdomains are features based on the physical properties of the lipid and sterol environment and have particular roles in signaling processes. Extracting sterol-enriched membrane microdomains from plant cells for proteomic analysis is a difficult task mainly due to multiple preparation steps and sources for contaminations from other cellular compartments. The plasma membrane constitutes only about 5-20% of all the membranes in a plant cell, and therefore isolation of highly purified plasma membrane fraction is challenging. A frequently used method involves aqueous two-phase partitioning in polyethylene glycol and dextran, which yields plasma membrane vesicles with a purity of 95% 1. Sterol-rich membrane microdomains within the plasma membrane are insoluble upon treatment with cold nonionic detergents at alkaline pH. This detergent-resistant membrane fraction can be separated from the bulk plasma membrane by ultracentrifugation in a sucrose gradient 2. Subsequently, proteins can be extracted from the low density band of the sucrose gradient by methanol/chloroform precipitation. Extracted protein will then be trypsin digested, desalted and finally analyzed by LC-MS/MS. Our extraction protocol for sterol-rich microdomains is optimized for the preparation of clean detergent-resistant membrane fractions from Arabidopsis thaliana cell cultures.
We use full metabolic labeling of Arabidopsis thaliana suspension cell cultures with K15NO3 as the only nitrogen source for quantitative comparative proteomic studies following biological treatment of interest 3. By mixing equal ratios of labeled and unlabeled cell cultures for joint protein extraction the influence of preparation steps on final quantitative result is kept at a minimum. Also loss of material during extraction will affect both control and treatment samples in the same way, and therefore the ratio of light and heave peptide will remain constant. In the proposed method either labeled or unlabeled cell culture undergoes a biological treatment, while the other serves as control 4.

Metabolic Labeling and Membrane Fractionation for Comparative Proteomic Analysis of Arabidopsis thaliana Suspension Cell Cultures

Here we describe a robust method for the fractionation of plant plasma membranes into detergent resistant and detergent soluble membranes based on a mixture of unlabeled and in vivo fully 15N labeled Arabidopsis thaliana cell cultures. The procedure is applied for comparative proteomic studies to understand signaling processes.

Mukayeseli Proteomik Analizi Metabolik Etiketleme ve Membran Fraksiyonasyon<em&gt; Arabidopsis thaliana</em&gt; Süspansiyon Hücre Kültürleri

Plasma membrane microdomains are features based on the physical properties of the lipid and sterol environment and have particular roles in signaling ...

The ChroP Approach Combines ChIP and Mass Spectrometry to Dissect Locus-specific Proteomic Landscapes of Chromatin

Chromatin is a highly dynamic nucleoprotein complex made of DNA and proteins that controls various DNA-dependent processes. Chromatin structure and function at specific regions is regulated by the local enrichment of histone post-translational modifications (hPTMs) and variants, chromatin-binding proteins, including transcription factors, and DNA methylation. The proteomic characterization of chromatin composition at distinct functional regions has been so far hampered by the lack of efficient protocols to enrich such domains at the appropriate purity and amount for the subsequent in-depth analysis by Mass Spectrometry (MS). We describe here a newly designed chromatin proteomics strategy, named ChroP (Chromatin Proteomics), whereby a preparative chromatin immunoprecipitation is used to isolate distinct chromatin regions whose features, in terms of hPTMs, variants and co-associated non-histonic proteins, are analyzed by MS. We illustrate here the setting up of ChroP for the enrichment and analysis of transcriptionally silent heterochromatic regions, marked by the presence of tri-methylation of lysine 9 on histone H3. The results achieved demonstrate the potential of ChroP in thoroughly characterizing the heterochromatin proteome and prove it as a powerful analytical strategy for understanding how the distinct protein determinants of chromatin interact and synergize to establish locus-specific structural and functional configurations.

By combining native and crosslinking chromatin immunoprecipitation with high-resolution Mass Spectrometry, ChroP approach enables to dissect the composite proteomic architecture of histone modifications, variants and non-histonic proteins synergizing at functionally distinct chromatin domains.

ChroP Yaklaşım Kromatin Odağı özgü Proteomic Manzaralar teşrih Chip ve Kütle Spektrometre birleştirir

Chromatin is a highly dynamic nucleoprotein complex made of DNA and proteins that controls various DNA-dependent processes. Chromatin structure and ...

A New Technique for Quantitative Analysis of Hair Loss in Mice Using Grayscale Analysis

Alopecia is a common form of hair loss which can occur in many different conditions, including male-pattern hair loss, polycystic ovarian syndrome, and alopecia areata. Alopecia can also occur as a side effect of chemotherapy in cancer patients. In this study, our goal was to develop a consistent and reliable method to quantify hair loss in mice, which will allow investigators to accurately assess and compare new therapeutic approaches for these various forms of alopecia. The method utilizes a standard gel imager to obtain and process images of mice, measuring the light absorption, which occurs in rough proportion to the amount of black (or gray) hair on the mouse. Data that has been quantified in this fashion can then be analyzed using standard statistical techniques (i.e., ANOVA, T-test). This methodology was tested in mouse models of chemotherapy-induced alopecia, alopecia areata and alopecia from waxing. In this report, the detailed protocol is presented for performing these measurements, including validation data from C57BL/6 and C3H/HeJ strains of mice. This new technique offers a number of advantages, including relative simplicity of application, reliance on equipment which is readily available in most research laboratories, and applying an objective, quantitative assessment which is more robust than subjective evaluations. Improvements in quantification of hair growth in mice will improve study of alopecia models and facilitate evaluation of promising new therapies in preclinical studies.

Alopecia is a common form of hair loss which can occur in many different conditions, including as a side-effect of chemotherapy. We have developed a method to quantify hair loss in mice, utilizing a standard gel imager to perform a grayscale analysis, to facilitate study of promising new alopecia therapies.

Gri tonlama Analizi İle Farelerde Saç Dökülmesi Kantitatif Analiz Yeni Bir Teknik

Alopecia is a common form of hair loss which can occur in many different conditions, including male-pattern hair loss, polycystic ovarian syndrome, and ...

Quantification of Site-specific Protein Lysine Acetylation and Succinylation Stoichiometry Using Data-independent Acquisition Mass Spectrometry

Post-translational modification (PTM) of protein lysine residues by N&#400;-acylation induces structural changes that can dynamically regulate protein functions, for example, by changing enzymatic activity or by mediating interactions. Precise quantification of site-specific protein acylation occupancy, or stoichiometry, is essential for understanding the functional consequences of both global low-level stoichiometry and individual high-level acylation stoichiometry of specific lysine residues. Other groups have reported measurement of lysine acetylation stoichiometry by comparing the ratio of peptide precursor isotopes from endogenous, natural abundance acylation and exogenous, heavy isotope-labeled acylation introduced after quantitative chemical acetylation of proteins using stable isotope-labeled acetic anhydride. This protocol describes an optimized approach featuring several improvements, including: (1) increased chemical acylation efficiency, (2) the ability to measure protein succinylation in addition to acetylation, and (3) improved quantitative accuracy due to reduced interferences using fragment ion quantification from data-independent acquisitions (DIA) instead of precursor ion signal from data-dependent acquisition (DDA). The use of extracted peak areas from fragment ions for quantification also uniquely enables differentiation of site-level acylation stoichiometry from proteolytic peptides containing more than one lysine residue, which is not possible using precursor ion signals for quantification. Data visualization in Skyline, an open source quantitative proteomics environment, allows for convenient data inspection and review. Together, this workflow offers unbiased, precise, and accurate quantification of site-specific lysine acetylation and succinylation occupancy of an entire proteome, which may reveal and prioritize biologically relevant acylation sites.

Here, we present unbiased quantification of site-specific protein acetylation and/or succinylation occupancy (stoichiometry) of an entire proteome through a ratiometric analysis of endogenous modifications to modifications introduced after quantitative chemical acylation using stable isotope-labeled anhydrides. In combination with sensitive data-independent acquisition mass spectrometry, accurate site occupancy measurements are obtained.

Siteye özel Protein lizin asetilasyon ve Succinylation veri bağımsız edinme kütle spektrometresi kullanılarak Stoichiometry miktar

Post-translational modification (PTM) of protein lysine residues by N&#400;-acylation induces structural changes that can dynamically regulate protein ...