Yazarlar, temsili sonuçlarda açıklandığı gibi MG-132 tedavisi ile hücresel peletlerin oluşturulmasındaki yardımı için Céline Jeanty'ye ve protokolde kullanılan E. coli peletlerini temini için Elise Mommaerts'e teşekkür etmek istiyor.

1. Ağır peptit standardının hazırlanması
<ol><li>Satın alınan ağır peptitlerin tedarikçisine ve kalitesine bağlı olarak, ağır peptitlerin seyreltilmesi gerekecektir. Bu protokol, Tablo 1'de bildirilen peptit dizilerini, Lizin (13C6 15 N2-lizin) veya Arginin(13C615 N4-arginin) olarak değiştirilmişC-terminalamino asit ile birlikte kullandı.<ol>
<li>Ağır peptitleri karıştırın, karışımı% 50 asetonitril (ACN) ile seyrelterek her peptitle 10 μM'de bir peptit karışımı oluşturun.</li>
		<li>Peptit karışımının aliquotlarını oluşturun ve -80 ° C'de saklayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Numune hazırlama
<ol><li>Örnek lizis NOT: Numune hazırlama sırasında ubiquitin zincirlerinin stabilitesi göz önünde bulundurulmalıdır. Biyolojik numuneleri ve tamponları 4 °C'de soğutun ve numuneleri mümkün olduğunca hızlı bir şekilde ubiquitin stabilizasyon tamponu ekleyin.<ol>
<li>Suda 1 M NH4HCO3 (amonyum bikarbonat) çözeltisi hazırlayın ve 1 M NaOH kullanarak pH'ı 8'e ayarlayın.</li>
		<li>Suda 200 mM N-etilmelamid (NEM) çözeltisi hazırlayın.</li>
		<li>50 mM NH 4 HCO3/10 mM NEM'de8M üre kullanarak ubiquitin stabilizasyon tamponu hazırlayın. NOT: 8 M ürenin 5 mL'lik bir çözeltisi, üre ile doymuş bir çözeltideyken suyun genişlemesi göz önüne alındığında 5 mL'den daha az su gerektirecektir. DİkKAT: Ürenin yüksek sıcaklıklarda poliüre oluşturma eğilimi nedeniyle tamponu 50 °C'nin üzerinde hazırlamayın.</li>
		<li>0,5 μg/μL protein hedefleyen ubiquitin stabilizasyon tamponunda araştırılacak biyolojik numuneyi yeniden diriltmek ve hücreleri numune için uygun bir yöntemle üzmek. Bu protokoldeki hücre hatları için her darbe arasında buz üzerinde 10 s mola ile %70 şiddette ayarlanmış SFX 150 Branson sonifierli üç adet 10 sn darbeden oluşan sonication yöntemi kullanılmıştır.</li>
		<li>Masa üstü santrifüjde 4 °C'de 10 dakika boyunca 18.000 x g'da santrifüj örneği.</li>
		<li>Süpernatantı taze düşük protein bağlayıcı mikrosantrifüj tüpüne aktarın. Numuneler gerekirse bu noktada -20 °C'de saklanabilir.</li>
	</ol></li>
	<li>Numune ve kontrollerin hazırlanması
	<ol>
<li>Numuneler donmuşsa, üreyi hızla eritmek için çözülürken karıştırın (örneğin, bir termomikser ile). DİkKAT: Ürenin yüksek sıcaklıklarda poliüre oluşturma eğilimi nedeniyle 50 °C'nin üzerindeki sıcaklıkları kullanmayın.</li>
		<li>Masa üstü santrifüjde 4 °C'de 10 dakika boyunca 18.000 x g'da santrifüj örneği.</li>
		<li>20 μg numuneyi taze bir düşük bağlı mikrosantrifüj tüpüne aktarın ve hacmi ubiquitin stabilizasyon tamponu ile 50 μL'ye ayarlayın.</li>
		<li>Normalleştirilmiş bir ubiquitin stabilizasyon tamponu (50 μL) hacmi kullanarak negatif bir kontrol oluşturun. Bu örnekte, her peptitin ışık versiyonu bulunmamalı ve bu da başaklı ağır peptitlerden kaynaklanan herhangi bir ışık kirlenmesinin gözlemlenmesine izin vermemelidir. Bu negatif kontrol, bölüm 3.1'de açıklanan PRM'nin saklama süresi zamanlaması için de kullanılmıştır.</li>
		<li>Ayrıca ubiquitin stabilizasyon tamponu ve normalleştirilmiş ubiquitin stabilizasyon tampon hacmine (50 μL) ticari olarak mevcut zincir tiplerinin eklenmesi ile pozitif bir kontrol oluşturuldu. Genellikle K63, K48 ve M1 mevcuttur. Temsili sonuçlarda 20 ng K48, K63 ve M1 kullanılmıştır.</li>
	</ol></li>
	<li>Azaltma, alkilasyon ve sindirim
	<ol>
<li>Suda 50 mM amonyum bikarbonat (NH4HCO3)çözeltisi hazırlayın ve numuneyi 1 M NaOH ile pH = 8 olarak ayarlayın.</li>
		<li>LB suyunda yetişen bir E. coli kültürü, bir pelet oluşturmak için 5 dakika boyunca 5.000 x g santrifüjlendi, daha sonra 5 μg / μL'de ubiquitin stabilizasyon tamponunda resüspenzyondan önce PBS ile 2x yıkandı.</li>
		<li>Her numuneye ve kontrole 1 μg E. coli lysate ekleyin. Bu protokol E. coli (DH10B) kullanır, ancak ubiquitin içermeyen herhangi bir karmaşık lisat kullanılabilir. Ubiquitin'in tüm ökaryotlar için ortak olduğunu unutmayın. NOT: E. coli lysate matrisi kullanmak, plastik eşyalara nonspesifik yapışma nedeniyle peptit kaybını azaltır. Bu özellikle negatif kontrolde veya sınırlı protein içeriğine sahip örneklerde fark edilir ve K6312'ningözlemi üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir.</li>
		<li>MS sınıfı suda 500 mM tris (2-karboksitetil)fosfin (TCEP) çözeltisi hazırlayın (DTT alternatif olarak kullanılabilir).</li>
		<li>50 mM'lik son konsantrasyona TCEP ilavesi ile numuneleri ve kontrolleri azaltın. Oda sıcaklığında (RT) 30 dakika kuluçkaya yatırmadan önce kısa bir süre girdap. DTT kullanılırsa, sıcaklık 50 ° C'ye yükseltilmelidir. DİkKAT: Ürenin yüksek sıcaklıklarda poliüre oluşturma eğilimi nedeniyle 50 °C'nin üzerindeki sıcaklıkları kullanmayın.</li>
		<li>NH4HCO 3'te 550 mM kloroasetamid (CAA) çözeltisihazırlayın. Karanlıkta sakla.</li>
		<li>55 mM'lik son konsantrasyona CAA ekleyerek numuneleri ve kontrolleri alkillatın. Karanlıkta RT'de 20 dakika kuluçkaya yatırmadan önce Vortex kısa bir süre. NOT: CAA, bir lizin kalıntısında çift karbamidometil modifikasyon (114.0429) şansını azaltmak için azaltma maddesi olarak iodoasetamid yerine kullanılır -GG modifikasyonu (114.0429)13.</li>
		<li>Protein içeriğine 1:25 (w/w) oranında numunelere endopeptidaz LysC ekleyin. 37 °C'de 3 saat kuluçkaya yaslanın.</li>
		<li>Numuneleri ve kontrolleri 200 μL 50 mM NH 4 HCO3pH =8 (1:5 v/v) ile seyreltin.</li>
		<li>Protein içeriğine 1:25 w/w oranında trypsin ekleyin. 37 °C'de 12 saat kuluçkaya yaslanın.</li>
		<li>Her numuneye ve kontrol numunesine 1:10 oran v/v'de MS sınıfı suya %10 formik asit (FA) çözeltisi ekleyin. C18 temizliğinden önce pH'ın <3) olup olmadığını kontrol edin ve gerekirse daha fazla formik asit ekleyin.</li>
		<li>Her numune ve kontrole bölüm 1'de oluşturulan ağır peptit standardının 0,5 μL'lik kısmını ekleyin.</li>
	</ol></li>
	<li>Peptit temizliği
	<ol>
<li>Çeşitli üreticiler C18 temizleme ipuçları veya plakaları sunar. Kullanılan ürün için üreticinin talimatlarını izleyin ve eluted peptitleri vakumlu santrifüjde kurutun, MS analizine hazır.</li>
	</ol></li>
</ol>3. LC-MS/MS tarafından analiz
<ol><li>Ağır peptit standardı üzerinde ilk PRM analizini planlanmamış bir şekilde gerçekleştirin.<ol>
<li>Kurutulmuş numuneleri 10 μL MS yükleme tamponunda %2 ACN/%0,05 trifluoroasetik asit (TFA) olarak yeniden sunun.</li>
		<li>Bir HPLC'yi nano akış ms. Form lineer gradyanları için tasarlanmış ters fazlı C 18 analitik sütun (75 μm x 15 cm,2 μm 100 şC 18 boncuk) ile donatın. Burada analitik sütunun ömrünü korumak için bir kurbanlık tuzak sütunu (75 μm x 2 cm, 3 μm,100 şC 18 boncuk) kullanılmıştır ancak gerekli değildir.</li>
		<li>Analitik sütunun çıkışını yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresinde bir nano-ESI kaynağıyla birleşin.</li>
		<li>Kütle spektrometresi için uygun bir hedefli proteomik yöntem kullanın. Örneğin, bir Q-Exactive artı iki deneme yönteminde, Tam MS ve PRM deneyi arasında geçiş yapın. Tam MS deneyi için, Maksimum BT olarak 1e6 ve 240 ms AGC hedefiyle 120.000 çözünürlük kullanıldı. PRM deneyi için, aynı AGC hedefi ve maksimum BT, 60.000 daha düşük çözünürlükte ve 1,2 m/z izolasyon penceresi ile kullanıldı.</li>
		<li>HPLC otomatik örnekleyiciyi kullanarak analitik sütuna 200 ng negatif kontrol enjekte edin. Analitik sütundaki örneğe doğrusal bir degrade uygulayın ve ~45 dakikalık bir süre boyunca ACN konsantrasyonunu %2-25 arasında artırın. NOT: Tipik ubiquitin topoloji karakteristik peptitlerin düşük hidrofilik doğası nedeniyle proteomik için % 25 ACN konsantrasyonu normalden daha düşüktür. Diğer peptitler ölçülecekse, iyi hedef ayrımı elde etmek için daha yüksek bir ACN konsantrasyonu isteilebilir.</li>
		<li>Zamanlanmış bir ekleme listesi oluşturmak için bölüm 4.2'de açıklandığı gibi zamanlama çalıştırmasının sonuçlarını çözümleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Örneklerin analizi<ol>
<li>Bölüm 4.2'de oluşturulan zamanlanmış ekleme listesinin kullanımı dışında, kalan örnekleri zamanlama için açıklandığı gibi 3.1'de çalıştırın. NOT: Sonraki örneklerde önceki çalıştırmadan taşıma algılanmamasını sağlamak için pozitif denetimden sonra bir boşluk çalıştırılmalıdır.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Yazılım analizi
<ol><li>Kullanılan MS için uygun biçimlendirmenin bir ekleme listesini oluşturun. Bu protokol, iyi belgelenmiş destek ve yardım sunan açık kaynaklı Skyline (sürüm 19.1.0.193) (https://skyline.ms) kullandı. İhracat yalıtım listesi olanağı kullanılarak birkaç kütle spektrometresi için bir ekleme listesi oluşturulabilir.<ol>
<li>Yeni bir Skyline belgesi açın.</li>
		<li>Ağır topoloji karakteristik peptitlere uygun ağır izotop modifikasyonlarını seçin. Ayarlar'da| Değişiklik sekmesinin altındaki Peptit Ayarları, olası değişikliği görmek için ad alanına tıklayın. Seçim, satın alınan ağır peptitlerin izotopik durumuna dayanır. Bu örnekte, C-terminusunda ağır bir Lizin(13C615N 2-lizin) veya ağır bir Arginin(13C615N4-arginin) taşıyan sentetik peptitler kullanılmıştır. Uygun etiketler: "Etiket:13C(6)15N(2) (C-terim K)" ve "Etiket:13C(6)15N(4) (C-terim R)".</li>
		<li>Ayarlar'ı seçin| Geçiş. Filtre sekmesinin altında Öncül Ücretler 2, 3, 4bulunur.</li>
		<li>Düzenle'yi seçerek peptit ekleyin| Ekle| Peptitler.</li>
		<li>Topoloji-karakteristik peptit dizisi ve bir protein adı (örneğin, "Chain–K63") dahil olmak üzere ilgili alanları doldurun.</li>
		<li>Hedefler panelinde gösterilen her peptidi genişletin. istenmeyen ücret durumlarını silin. Her topoloji karakteristik peptit için kullanılan kütle spektrometresi temel alınarak farklılık gösterebilecek tercih edilen şarj durumu ve çarpışma enerjisi Tablo 1'degösterilmiştir.</li>
		<li>Her topoloji karakteristik peptit için (GG'nin sıraya dahil edildiği M1 hariç) sırayı sağ tıklatın ve Değiştir 'iseçin. Ad alanını tıklatıp <Tümünü göster'i seçerek yapısal bir değişiklik olarak GG ekleyin ... > "GlyGly (K)"yi seçmeden önce.</li>
		<li>Yalıtım listesi dosyasını verin| İhracat| Yalıtım Listesi, enstrüman türünü seçin ve yöntem türünü Standartolarak ayarlayın. Tamam seçildiğinde, PRM yöntemi oluşturmak için kullanılabilecek bir *.csv dosyasını kaydetmek için bir istem açılır.</li>
	</ol></li>
	<li>Açık kaynaklı Skyline yazılımı kullanılarak burada açıklanan ağır peptit zamanlama çalıştırmasına dayalı zamanlanmış bir ekleme listesi oluşturun.<ol>
<li>Bölüm 4.1'de açıklandığı gibi bir hedef liste oluşturun.</li>
		<li>Dosya'yı seçerek zamanlama çalıştırmasını 3.1'de içe aktarın| İçeri aktar| Sonuçlar.</li>
		<li>Kimlikleri gözden geçirin. Her peptit için ağır sinyal, her ağır peptit girişi için kütleye tıklayarak gözlemlenebilir. Tepenin doğru tanınması genellikle otomatik olarak belirlenir, ancak yazılım x ekseni altında tıklat ve sürükle'yi kullanarak tepe noktasını seçerek manuel kürasyon gerektirebilir.</li>
		<li>Ağır varyantlar için seçilen saklama süreleri hafif versiyonlara da uygulanır, böylece PRM için bir zamanlama oluşturulur. Zamanlama penceresi Ayarlar altında değiştirilebilir| Peptit Ayarları Tahmin sekmesini kullanarak, Zaman Penceresinideğiştirerek .</li>
		<li>Zamanlanmış bir ekleme listesi artık Dosya kullanılarak dışa aktarılabilir| İhracat| Yalıtım listesi ve uygun enstrüman türünü seçme ve yöntem türünü Zamanlanmış olarakayarlama .</li>
	</ol></li>
	<li>Verileri analiz edin.<ol>
<li>Örnekleri bölüm 4.2'deki zamanlama çalıştırması analiziyle aynı şekilde içe aktarın.</li>
		<li>Tüm örneklerin tamamen içe aktarilmesinden sonra, geçişlerin kürasyonu önerilir. Bu, parazit veya zayıf sinyal-gürültü oranlarıyla geçişlerin kaldırıldığı işlemdir. Kürasyondan önce ve sonra kromatogram örneği Şekil 4'te gösterilmiştir.</li>
		<li>Veriler artık ilgili grafiklere sağ tıklayıp Verileri kopyala'yı seçerek veya Dosya seçilerek dışa aktarılabilir| İhracat| Sonuçlar.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Khoury, G. A., Baliban, R. C., Floudas, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteome-wide+post-translational+modification+statistics:+frequency+analysis+and+curation+of+the+swiss-prot+database.">Proteome-wide post-translational modification statistics: frequency analysis and curation of the swiss-prot database.</a> Scientific Reports. 1, 90 (2011).</li><li>Goldstein, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+a+polypeptide+that+has+lymphocyte-differentiating+properties+and+is+probably+represented+universally+in+living+cells.">Isolation of a polypeptide that has lymphocyte-differentiating properties and is probably represented universally in living cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 72 (1), 11-15 (1975).</li><li>Glickman, M. H., Ciechanover, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ubiquitin-proteasome+proteolytic+pathway:+Destruction+for+the+sake+of+construction.">The ubiquitin-proteasome proteolytic pathway: Destruction for the sake of construction.</a> Physiol. Rev. 82, 373-428 (2002).</li><li>Pickart, C. M., Eddins, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ubiquitin:+structures,+functions,+mechanisms.">Ubiquitin: structures, functions, mechanisms.</a> Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 1695 (1-3), 55-72 (2004).</li><li>Akutsu, M., Dikic, I., Bremm, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ubiquitin+chain+diversity+at+a+glance.">Ubiquitin chain diversity at a glance.</a> Journal of Cell Science. 129 (5), 875-880 (2016).</li><li>Komander, D., Rape, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Ubiquitin+Code.">The Ubiquitin Code.</a> Annual Review of Biochemistry. 81 (1), 203-229 (2012).</li><li>Mattern, M., Sutherland, J., Kadimisetty, K., Barrio, R., Rodriguez, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+Ubiquitin+Binders+to+Decipher+the+Ubiquitin+Code.">Using Ubiquitin Binders to Decipher the Ubiquitin Code.</a> Trends in Biochemical Sciences. 44 (7), 599-615 (2019).</li><li>Newton, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ubiquitin+chain+editing+revealed+by+polyubiquitin+linkage-specific+antibodies.">Ubiquitin chain editing revealed by polyubiquitin linkage-specific antibodies.</a> Cell. 134 (4), 668-678 (2008).</li><li>Spence, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+cycle-regulated+modification+of+the+ribosome+by+a+variant+multiubiquitin+chain.">Cell cycle-regulated modification of the ribosome by a variant multiubiquitin chain.</a> Cell. 102 (1), 67-76 (2000).</li><li>Borr&#224;s, E., Sabid&#243;, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+is+targeted+proteomics?+A+concise+revision+of+targeted+acquisition+and+targeted+data+analysis+in+mass+spectrometry.">What is targeted proteomics? A concise revision of targeted acquisition and targeted data analysis in mass spectrometry.</a> PROTEOMICS. 17 (17-18), (2017).</li><li>Lesur, A., Domon, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+high-resolution+accurate+mass+spectrometry+application+to+targeted+proteomics.">Advances in high-resolution accurate mass spectrometry application to targeted proteomics.</a> PROTEOMICS. 15 (5-6), 880-890 (2015).</li><li>Longworth, J., Dittmar, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+Ubiquitin+Chain+Topology+by+Targeted+Mass+Spectrometry.">Assessment of Ubiquitin Chain Topology by Targeted Mass Spectrometry.</a> Methods in Molecular Biology. 1977, 25-34 (2019).</li><li>Nielsen, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iodoacetamide-induced+artifact+mimics+ubiquitination+in+mass+spectrometry.">Iodoacetamide-induced artifact mimics ubiquitination in mass spectrometry.</a> Nature Methods. 5 (6), 459-460 (2008).</li><li>Tawa, N. E., Odessey, R., Goldberg, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibitors+of+the+proteasome+reduce+the+accelerated+proteolysis+in+atrophying+rat+skeletal+muscles.">Inhibitors of the proteasome reduce the accelerated proteolysis in atrophying rat skeletal muscles.</a> The Journal of Clinical Investigation. 100 (1), 197-203 (1997).</li><li>Kim, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+and+quantitative+assessment+of+the+ubiquitin-modified+proteome.">Systematic and quantitative assessment of the ubiquitin-modified proteome.</a> Molecular Cell. 44 (2), 325-340 (2011).</li><li>MacLean, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Collision+Energy+Optimization+on+the+Measurement+of+Peptides+by+Selected+Reaction+Monitoring+(SRM)+Mass+Spectrometry.">Effect of Collision Energy Optimization on the Measurement of Peptides by Selected Reaction Monitoring (SRM) Mass Spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 82 (24), 10116-10124 (2010).</li></ol>

Yazarlar rakip çıkarlar beyan etmemektedir.

Bir proteom içindeki ubiquitin durumunun analizi, çok çeşitli biyolojik sorular için giderek daha fazla önem taşımaktadır. Bir örneğin her yerde bulunma durumunun tanımı sadece her yerde bulunan proteinlerin profiline değil, aynı zamanda bu tür her yerde bulunanların topolojisine de odaklanmalıdır. Bu topolojinin burada açıklandığı gibi hedeflenen MS tarafından değerlendirilmesi, çok çeşitli biyolojik araştırmalarda rol oynar.
Burada özetlenen protokolün küres...

Biyolojinin fenotipik kontrolünün başlıca iticileri oldukları için protein fonksiyonu ve stabilitesinin yakın düzenlenmesi son derece önemlidir. Bir proteinin işlevi iki bileşenden oluşturulur: içsel polipeptid dizisi ve herhangi bir posttranslational modifikasyon (PTM). Glikosilasyon, fosforilasyon, asetilasyon ve metilasyon1dahil olmak üzere çeşitli kimyasal PTM'ler tanımlanmıştır. 1975'te Goldstein ve ark.2 küçük bir protein tanımladı ve her yerde bulunan doğası nedeniyle her yerde olarak adlandırdı. Ubiquitin protein bozulmasında önemli bulunmuştur3. Bununla birlikte, o zamandan beri ubiquitin'in bir sinyal molekülü olarak işlevinin protein stabilitesinin düzenlenmesinin çok ötesine uzandığı tespit edilmiştir. Ubiquitin sinyali, protein stabilizasyonu, otofaji, hücre döngüsü kontrolü ve protein kaçakçılığı4gibi çok çeşitli diğer biyolojik işlevlerde yer almaktadır.
Diğer PTM'ler genellikle belirli bir site için ikili (yani protein modifiye edilir veya değiştirilmeden bırakılır) iken, ubiquitin bir proteini hem monomer hem de polimerik zincir olarak değiştirebilir ve ekli her yerde bulunur. Ayrıca, bu poliubiquitination zinciri, sekiz bağlantı sitesinden birine bağlı önceki ubiquitin'in her yerde bulunması ile çeşitli topolojilerde gelişebilir5,6. Ubiquitin, ubiquitin'in C-terminusunun yedi lizin kalıntılarından birine bağlı olduğu çok çeşitli enzip enzymatic bir işlemle transfer edilir (K06, K11, K27, K29, K33, K48 veya K63) veya önceki her yerde bulunanın N terminali (M1 veya doğrusal her yerde bulunma olarak adlandırılır)5,6. Bu zincir topolojisi, modifikasyonun altındaki proteinin kaderinin anahtarıdır. Örneğin, K48 veya K11 bağlantılı bir zincirle yapılan değişiklik, proteozomdaki değiştirilmiş proteinin bozulmasına yol açarken, NF-kB sinyalinin aktivasyonu için doğrusal bir zincir gereklidir. Bu nedenle, bu zincir topolojilerinin göreceli dağılımı çok çeşitli biyolojik sorularla ilgilidir.
Kütle spektrometresi (MS) kullanımı, antikor bazlı veya benzeşim tabanlı etkileşimlere dayanmadığı için her yerde zincir topoloji analizine özel bir fayda sağlar7,8, birçoğu sınırlı özgüllüğe sahiptir ve çeşitli zincir türleri arasında ayrım yapmaz. Farklı bir algılama olasılığı genetiği değiştirilmiş her yerde mutantlar kullanmaktır. Burada, belirli bir lizin, ubiquitin tarafından modifikasyonu destekleyemeyen arginin ile değiştirilir. Substrat proteininde ubiquitin zinciri oluşumunun olmaması daha sonra belirli bir topoloji için kanıt olarak yorumlanır9.
Her yerde bulunan proteinlerin MS tabanlı tanımlanması, ubiquitin C-terminusunun, MS analizi için numunelerin proteolitik hazırlanması sırasında tripsin tarafından tanınan ve C-terminal çift glisini ayıran 74 pozisyonunda bir arginin kalıntısı içermesi gerçeğine dayanmaktadır. Bu GlyGly (-GG), substrat proteininin lizin kalıntısının ε-amino grubuna bağlı kalır. Ubiquitin topoloji analizi için, modifikasyon ubiquitin yedi lizin kalıntılarından birinde meydana gelir. Bu, topolojilerin her birine özgü, GG tarafından değiştirilen bir lizin kalıntısı taşıyan yedi anahtar peptit kümesi oluşturur (Şekil 2). Örneğin, K06 topolojisi ile, amino asit dizisindeki 6 pozisyonundaki lizin, bu lizine eklenen 114 Da'nın -GG modifikasyonu ile triptik sindirimden korunacaktır.
MS tarafından önceden belirlenmiş belirli peptitlerin tanımlanması, hedeflenen proteomik veya daha spesifik olarak hedeflenen peptit alımı10olarak adlandırılır. Kullanılan kütle spektrometresinin performansına bağlı olarak iki yöntem geliştirilmiştir. Bunlar, çoklu reaksiyon izleme (MRM) ve paralel reaksiyon izleme (PRM) olarak da adlandırılan seçilmiş reaksiyon izlemedir (SRM). SRM, öncü m/z ve ürün iyon m/z'den oluşan geçişlerin seçimini içerir. Tersine, PRM yalnızca öncül m/z gerektirir. Seçim sonrası, ürün iyonlarının tam bir anket taraması yapılır. Bu, ölçüm11'denönce belirli kütle spektrometresinde nicellik için uygun ürün iyonlarının seçilmesinin gerekli olmaması avantajına sahiptir. Hem SRM hem de PRM, cihaza bağlı olarak zamanlanabilir. Planlama, peptitler kromatografik sistemden tanımlanmış saklama sürelerinde elde olduğu için, belirli bir iyonun analiz için dahil edileceğini bir zaman penceresi atama uygulamasıdır. Herhangi bir zamanda sorgulanan iyonların sayısını azaltmak, o sırada planlanan iyonların sorgulanma sıklığını arttırır, böylece veri doğruluğunu artırır.
Genel olarak, ubiquitin topolojisi için hedeflenen proteomik uygulaması, hedeflenen diğer proteomik deneylerle aynıdır. Bununla birlikte, iki temel fark önemlidir: Birincisi, her yerde bulunan zincirlerin stabilitesi göz önünde bulundurulmalıdır. Hücre lizisi üzerinde zincirleri hızla bozan birden fazla güçlü deubiquitinating enzim (DUB) vardır. Her yerde bulunan spesifik proteazlar iki kategoriye ayrılır: tiyoesterazlar ve metalloproteazlar. Ubiquitin-hidrolazların çoğu tiyoesterazdır ve aktif merkezlerinde sistein kalıntısı taşır. Bu sistein kalıntısını alklating atederek, inaktive edilebilirler. Bu nedenle, N-etirilimid (NEM) gibi alkilleştirici ajanlar içeren ubiquitin stabilizasyon tamponlarının ve yüksek oranda denatüre edici kimyasalların kullanılması ve numunelerin soğutulması başarılı bir analiz için hayati öneme sahiptir. İkincisi, diğer hedeflenen deneylerin aksine, peptit seçimi sabittir. Tipik bir hedefli deneyde, iyi kromatografik ve iyonlaşma performansı için proteotipik bir peptit seçilebilir. K48 gibi bazı topoloji karakteristik peptitler için bu özellikler iyidir, diğerleri için ise daha az arzu edilir. Örneğin, tipik bir ters faz kurulumunda K33 kromatografisi, gerilmiş bir elüsyon profilinin oluşumu nedeniyle zayıftır ve K27 peptidinin zayıf iyonlaşma özellikleri görünürlüğünü MS12azaltır.
Bu protokolde, PRM tarafından biyolojik bir numunenin ubiquitin topoloji değerlendirmesinin nasıl gerçekleştirildiğini açıklıyoruz. Prosedür için örnek veriler, birkaç farklı hücre tipinde MG-132 inhibitör tedavisi kullanılarak proteazomun pertürbasyonu kullanılarak sunulmaktadır.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetonitrile (ACN)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>100029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium bicarbonate (ABC)</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>9830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>Microfuge 16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroacetamide (CAA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>22790</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf LoBind</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22431081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formic acid (FA)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>85178</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heavy Peptides</td>
			<td>JPT Peptide Technologies</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPLC</td>
			<td>Dionex</td>
			<td>Ulitimate 3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC Column</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>160321</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lys C</td>
			<td>Wako</td>
			<td>125-05061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass Spectrometer</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Q-Exactive Plus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-ethylmaleimide (NEM)</td>
			<td>ACROS Organics</td>
			<td>156100050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive Control Chain K48</td>
			<td>Boston Biochem</td>
			<td>UC-240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive Control Chain K63</td>
			<td>Boston Biochem</td>
			<td>UC-340-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive Control Chain M1</td>
			<td>Boston Biochem</td>
			<td>UC-710B-025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide (NaOH)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonifier</td>
			<td>Branson sonifier</td>
			<td>SFX 150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermomixer</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Thermomixer Comfort</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trifluoroacetic acid (TFA)</td>
			<td>Sigam</td>
			<td>T6508</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>77720</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin</td>
			<td>Promega</td>
			<td>V1511A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urea</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>51456</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waters &#956;Elution C18 plates</td>
			<td>Waters</td>
			<td>186002318</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ubiquitin chain analysis by parallel reaction monitoring

Bir proteom içindeki her yerde bulunan zincir topolojilerinin küresel profilinin değerlendirilmesi, çok çeşitli biyolojik soruları yanıtlamak için ilgi çekicidir. Burada özetlenen protokol, bir zincire dahil edilen ubiquitin'in triptik sindirimi sonrasında kalan di-glisin (-GG) değişikliğinden yararlanır. Bu topoloji karakteristik peptitleri ölçerek her bir ubiquitin zincir topolojisinin göreceli bolluğu belirlenebilir. Bu peptitleri paralel reaksiyon izleme deneyi ile ölçmek için gereken adımlar, ubiquitin zincirlerinin stabilizasyonu dikkate alınarak bildirilmektedir. Ağır kontrollerin hazırlanması, hücre lizisi ve sindirim, uygun kütle spektrometresi kurulumu ve veri analizi iş akışı ile birlikte açıklanmaktadır. Protokolün en iyi duruma getirilmesi sonuçların nasıl etkileyebileceğine ilişkin örnekler eşliğinde, ubiquitin topolojisinde pertürbasyonlarla bir örnek veri kümesi sunulmaktadır. Bir kullanıcı, özetlenen adımları izleyerek, biyolojik bağlamı içinde her yerde bulunan topoloji manzarasının küresel bir değerlendirmesini gerçekleştirebilecektir.

PRM tarafından her yerde yapılan zincir analizinin kullanımını göstermek için üç hücre çizgisi seçildi: bir fare melanom hücre hattı B16 ve iki yaygın insan hücresi hattı A549 (adenokarsinomik alveolar bazal epitel hücreleri) ve HeLa (serviks kanseri hücreleri). Bu kültürler, hasat öncesinde 4 saat boyunca 0, 10 veya 100 mM MG-132 ile tedavi edilmeden önce uygun medyada midexponential faza büyüdü. MG-132, ubiquitin konjuge proteinlerin proteazom14tarafından bozulmasını...

Watch this Scientific Journal Video about Ubiquitin Chain Analysis by Parallel Reaction Monitoring at JoVE.com

Ubiquitin Chain Analysis by Parallel Reaction Monitoring

Bu yöntem, ubiquitin zincir topolojislerindeki küresel değişikliklerin değerlendirilmesini açıklar. Değerlendirme, kütle spektrometresi tabanlı hedefli proteomik yaklaşımın uygulanmasıyla gerçekleştirilir.

Paralel Reaksiyon İzleme ile Ubiquitin Zincir Analizi

Assessment of the global profile of ubiquitin chain topologies within a proteome is of interest to answer a wide range of biological questions. The ...

ubiquitin-chain-analysis-by-parallel-reaction-monitoring

Research

JoVE Journal

Biochemistry

3.5K Görüntüleme.  Luxembourg Institute of Health. Bu yöntem, ubiquitin zincir topolojislerindeki küresel değişikliklerin değerlendirilmesini açıklar. Değerlendirme, kütle spektrometresi tabanlı hedefli proteomik yaklaşımın uygulanmasıyla gerçekleştirilir.

Video: Ubiquitin Chain Analysis by Parallel Reaction Monitoring

2 in 1: One-step Affinity Purification for the Parallel Analysis of Protein-Protein and Protein-Metabolite Complexes

Cellular processes are regulated by interactions between biological molecules such as proteins, metabolites, and nucleic acids. While the investigation of protein-protein interactions (PPI) is no novelty, experimental approaches aiming to characterize endogenous protein-metabolite interactions (PMI) constitute a rather recent development. Herein, we present a protocol that allows simultaneous characterization of the PPI and PMI of a protein of choice, referred to as bait. Our protocol was optimized for Arabidopsis cell cultures and combines affinity purification (AP) with mass spectrometry (MS)-based protein and metabolite detection. In short, transgenic Arabidopsis lines, expressing bait protein fused to an affinity tag, are first lysed to obtain a native cellular extract. Anti-tag antibodies are used to pull down protein and metabolite partners of the bait protein. The affinity-purified complexes are extracted using a one-step methyl tert-butyl ether (MTBE)/methanol/water method. Whilst metabolites separate into either the polar or the hydrophobic phase, proteins can be found in the pellet. Both metabolites and proteins are then analyzed by ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry (UPLC-MS or UPLC-MS/MS). Empty-vector (EV) control lines are used to exclude false positives. The major advantage of our protocol is that it enables identification of protein and metabolite partners of a target protein in parallel in near-physiological conditions (cellular lysate). The presented method is straightforward, fast, and can be easily adapted to biological systems other than plant cell cultures.

Protein-protein and protein-metabolite interactions are crucial for all cellular functions. Herein, we describe a protocol that allows parallel analysis of these interactions with a protein of choice. Our protocol was optimized for plant cell cultures and combines affinity purification with mass spectrometry-based protein and metabolite detection.

2 in 1: tek adımlı benzeşme arıtma paralel analizi için Protein-Protein ve Protein-metaboliti kompleksleri

Cellular processes are regulated by interactions between biological molecules such as proteins, metabolites, and nucleic acids. While the investigation of ...

Biyokimya

Analysis of Thylakoid Membrane Protein Complexes by Blue Native Gel Electrophoresis

Photosynthetic electron transfer chain (ETC) converts solar energy to chemical energy in the form of NADPH and ATP. Four large protein complexes embedded in the thylakoid membrane harvest solar energy to drive electrons from water to NADP+ via two photosystems, and use the created proton gradient for production of ATP. Photosystem PSII, PSI, cytochrome b6f (Cyt b6f) and ATPase are all multiprotein complexes with distinct orientation and dynamics in the thylakoid membrane. Valuable information about the composition and interactions of the protein complexes in the thylakoid membrane can be obtained by solubilizing the complexes from the membrane integrity by mild detergents followed by native gel electrophoretic separation of the complexes. Blue native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE) is an analytical method used for the separation of protein complexes in their native and functional form. The method can be used for protein complex purification for more detailed structural analysis, but it also provides a tool to dissect the dynamic interactions between the protein complexes. The method was developed for the analysis of mitochondrial respiratory protein complexes, but has since been optimized and improved for the dissection of the thylakoid protein complexes. Here, we provide a detailed up-to-date protocol for analysis of labile photosynthetic protein complexes and their interactions in Arabidopsis thaliana.

A protocol for the elucidation of plant thylakoid protein complex organization and composition with blue native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE) and 2D-SDS-PAGE is described. The protocol is optimized for Arabidopsis thaliana, but can be used for other plant species with minor modifications.

Thylakoid membran Protein kompleksleri tarafından mavi yerli jel elektroforez Analizi

Photosynthetic electron transfer chain (ETC) converts solar energy to chemical energy in the form of NADPH and ATP. Four large protein complexes embedded ...

Analysis of Protein Folding, Transport, and Degradation in Living Cells by Radioactive Pulse Chase

Radioactive pulse-chase labeling is a powerful tool for studying the conformational maturation, the transport to their functional cellular location, and the degradation of target proteins in live cells. By using short (pulse) radiolabeling times (&lt;30 min) and tightly controlled chase times, it is possible to label only a small fraction of the total protein pool and follow its folding. When combined with nonreducing/reducing SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and immunoprecipitation with (conformation-specific) antibodies, folding processes can be examined in great detail. This system has been used to analyze the folding of proteins with a huge variation in properties such as soluble proteins, single and multi-pass transmembrane proteins, heavily N- and O-glycosylated proteins, and proteins with and without extensive disulfide bonding. Pulse-chase methods are the basis of kinetic studies into a range of additional features, including co- and posttranslational modifications, oligomerization, and polymerization, essentially allowing the analysis of a protein from birth to death. Pulse-chase studies on protein folding are complementary with other biochemical and biophysical methods for studying proteins in vitro by providing increased temporal resolution and physiological information. The methods as described within this paper are adapted easily to study the folding of almost any protein that can be expressed in mammalian or insect-cell systems.

Here we describe a protocol for a general pulse-chase method that allows the kinetic analysis of folding, transport, and degradation of proteins to be followed in live cells.

Protein katlanması, taşıma ve canlı hücreler radyoaktif darbe Chase tarafından bozulması Analizi

Radioactive pulse-chase labeling is a powerful tool for studying the conformational maturation, the transport to their functional cellular location, and ...

Real-time Observation of the DNA Strand Exchange Reaction Mediated by Rad51

The DNA strand exchange reaction mediated by Rad51 is a critical step of homologous recombination. In this reaction, Rad51 forms a nucleoprotein filament on single-stranded DNA (ssDNA) and captures double-stranded DNA (dsDNA) non-specifically to interrogate it for a homologous sequence. After encountering homology, Rad51 catalyzes DNA strand exchange to mediate pairing of the ssDNA with the complementary strand of the dsDNA. This reaction is highly regulated by numerous accessary proteins in vivo. Although conventional biochemical assays have been successfully employed to examine the role of such accessory protein in vitro, kinetic analysis of intermediate formation and its progression into a final product has proven challenging due to the unstable and transient nature of the reaction intermediates. To observe these reaction steps directly in solution, fluorescence resonance energy transfer (FRET)-based real-time observation systems of this reaction were established. Kinetic analysis of real-time observations shows that the DNA strand exchange reaction mediated by Rad51 obeys a three-step reaction model involving the formation of a three-strand DNA intermediate, maturation of this intermediate, and the release of ssDNA from the mature intermediate. The Swi5-Sfr1 complex, an accessary protein conserved in eukaryotes, strongly enhances the second and third steps of this reaction. The FRET-based assays presented here enable us to uncover the molecular mechanisms through which recombination accessary proteins stimulate the DNA strand exchange activity of Rad51. The primary goal of this protocol is to enhance the repertoire of techniques available to researchers in the field of homologous recombination, particularly those working with proteins from species other than Schizosaccharomyces pombe, so that the evolutionary conservation of the findings presented herein can be determined.

Fluorescence resonance energy transfer-based real-time observation systems of the DNA strand exchange reaction mediated by Rad51 were developed. Using the protocols presented here, we are able to detect the formation of reaction intermediates and their conversion into products, while also analyzing the enzymatic kinetics of the reaction.

Rad51 tarafından aracılı DNA Strand Exchange tepki gerçek zamanlı gözlem

The DNA strand exchange reaction mediated by Rad51 is a critical step of homologous recombination. In this reaction, Rad51 forms a nucleoprotein filament ...

Hybrid Clear/Blue Native Electrophoresis for the Separation and Analysis of Mitochondrial Respiratory Chain Supercomplexes

Complexes of the oxidative phosphorylation machinery form supramolecular protein arrangements named supercomplexes (SCs), which are believed to confer structural and functional advantages to mitochondria. SCs have been identified in many species, from yeast to mammal, and an increasing number of studies report disruption of their organization in genetic and acquired human diseases. As a result, an increasing number of laboratories are interested in analyzing SCs, which can be methodologically challenging. This article presents an optimized protocol that combines the advantages of Blue- and Clear-Native PAGE methods to resolve and analyze SCs in a time-effective manner. With this hybrid CN/BN-PAGE method, mitochondrial SCs extracted with optimal amounts of the mild detergent digitonin are exposed briefly to the anionic dye Coomassie Blue (CB) at the beginning of the electrophoresis, without exposure to other detergents. This short exposure to CB allows to separate and resolve SCs as effectively as with traditional BN-PAGE methods, while avoiding the negative impact of high CB levels on in-gel activity assays, and labile protein-protein interactions within SCs. With this protocol it is thus possible to combine precise and rapid in gel activity measurements with analytical techniques involving 2D electrophoresis, immuno-detection, and/or proteomics for advanced analysis of SCs.

Here we present a protocol to extract, resolve and identify mitochondrial supercomplexes which minimizes exposure to detergents and Coomassie Blue. This protocol offers an optimal balance between resolution, and preservation of enzyme activities, while minimizing the risk of losing labile protein-protein interactions.

Mitokondriyal solunum zinciri Süperkompleksleri ayrımı ve analizi için hibrid Clear/mavi yerli Elektroforez

Complexes of the oxidative phosphorylation machinery form supramolecular protein arrangements named supercomplexes (SCs), which are believed to confer ...

High-Resolution Complexome Profiling by Cryoslicing BN-MS Analysis

Proteins generally exert biological functions through interactions with other proteins, either in dynamic protein assemblies or as a part of stably formed complexes. The latter can be elegantly resolved according to molecular size using native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE). Coupling of such separations to sensitive mass spectrometry (BN-MS) has been well-established and theoretically allows for exhaustive assessment of the extractable complexome in biological samples. However, this approach is rather laborious and provides limited complex size resolution and sensitivity. Also, its application has remained restricted to abundant mitochondrial and plastid proteins. Thus, for a majority of proteins, information regarding integration into stable protein complexes is still lacking. Presented here is an optimized approach for complexome profiling comprising preparative-scale BN-PAGE separation, sub-millimeter sampling of broad gel lanes by cryomicrotome slicing, and mass spectrometric analysis with label-free protein quantification. The procedures and tools for critical steps are described in detail. As an application, the report describes complexome analysis of a solubilized endosome-enriched membrane fraction from mouse kidneys, with 2,545 proteins profiled in total. The results demonstrate identification of uniform, low-abundance membrane proteins such as intracellular ion channels as well as high resolution, complex protein assembly patterns, including glycosylation isoforms. The results are in agreement with independent biochemical analyses. In summary, this methodology allows for comprehensive and unbiased identification of protein (super)complexes and their subunit composition, providing a basis for investigating stoichiometry, assembly, and interaction dynamics of protein complexes in any biological system.

A versatile cryoslicing BN-MS protocol using a microtome is presented for high-resolution complexome profiling.

BN-MS Analizi Cryoslicing tarafından Yüksek Çözünürlüklü Complexome Profilleme

Proteins generally exert biological functions through interactions with other proteins, either in dynamic protein assemblies or as a part of stably formed ...

Profiling Ubiquitin and Ubiquitin-like Dependent Post-translational Modifications and Identification of Significant Alterations

Ubiquitin (ub) and ubiquitin-like (ubl) dependent post-translational modifications of proteins play fundamental biological regulatory roles within the cell by controlling protein stability, activity, interactions, and intracellular localization. They enable the cell to respond to signals and to adapt to changes in its environment. Alterations within these mechanisms can lead to severe pathological situations such as neurodegenerative diseases and cancers. The aim of the technique described here is to establish ub/ubls dependent PTMs profiles, rapidly and accurately, from cultured cell lines. The comparison of different profiles obtained from different conditions allows the identification of specific alterations, such as those induced by a treatment for example. Lentiviral mediated cell transduction is performed to create stable cell lines expressing a two-tags (6His and Flag) version of the modifier (ubiquitin or a ubl such as SUMO1 or Nedd8). These tags permit the purification of ubiquitin and therefore of ubiquitinated proteins from the cells. This is done through a two-step purification process: The first one is performed in denaturing conditions using the 6His tag, and the second one in native conditions using the Flag tag. This leads to a highly specific and pure isolation of modified proteins which are subsequently identified and semi-quantified by liquid chromatography followed by tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) technology. Easy informatics analysis of MS data using Excel software enables the establishment of PTM profiles by eliminating background signals. These profiles are compared between each condition in order to identify specific alterations which will then be studied more specifically, starting with their validation by standard biochemistry techniques.

This protocol aims at establishing ubiquitin (Ub) and ubiquitin-likes (Ubls) specific proteomes in order to identify alterations of these kind of post-translational modifications (PTMs), associated with a specific condition such as a treatment or a phenotype.

Ubiquitin ve Ubiquitin benzeri Bağımlı Post-translational Modifikasyonlar ve Önemli Değişikliklerin Belirlenmesi Profilleme

Ubiquitin (ub) and ubiquitin-like (ubl) dependent post-translational modifications of proteins play fundamental biological regulatory roles within the ...

Functional Characterization of RING-Type E3 Ubiquitin Ligases In Vitro and In Planta

Ubiquitination, as a posttranslational modification of proteins, plays an important regulatory role in homeostasis of eukaryotic cells. The covalent attachment of 76 amino acid ubiquitin modifiers to a target protein, depending on the length and topology of the polyubiquitin chain, can result in different outcomes ranging from protein degradation to changes in the localization and/or activity of modified protein. Three enzymes sequentially catalyze the ubiquitination process: E1 ubiquitin-activating enzyme, E2 ubiquitin-conjugating enzyme, and E3 ubiquitin ligase. E3 ubiquitin ligase determines substrate specificity and, therefore, represents a very interesting study subject. Here we present a comprehensive approach to study the relationship between the enzymatic activity and function of the RING-type E3 ubiquitin ligase. This four-step protocol describes 1) how to generate an E3 ligase deficient mutant through site-directed mutagenesis targeted at the conserved RING domain; 2&#8211;3) how to examine the ubiquitination activity both in vitro and in planta; 4) how to link those biochemical analysis to the biological significance of the tested protein. Generation of an E3 ligase-deficient mutant that still interacts with its substrate but no longer ubiquitinates it for degradation facilitates the testing of enzyme-substrate interactions in vivo. Furthermore, the mutation in the conserved RING domain often confers a dominant negative phenotype that can be utilized in functional knockout studies as an alternative approach to an RNA-interference approach. Our methods were optimized to investigate the biological role of the plant parasitic nematode effector RHA1B, which hijacks the host ubiquitination system in plant cells to promote parasitism. With slight modification of the in vivo expression system, this protocol can be applied to the analysis of any RING-type E3 ligase regardless of its origins.

The goal of this manuscript is to present an outline for the comprehensive biochemical and functional studies of the RING-type E3 ubiquitin ligases. This multistep pipeline, with detailed protocols, validates an enzymatic activity of the tested protein and demonstrates how to link the activity to function.

Ring Tipi E3 Ubiquitin Ligases In Vitro ve Planta Fonksiyonel Karakterizasyonu

Ubiquitination, as a posttranslational modification of proteins, plays an important regulatory role in homeostasis of eukaryotic cells. The covalent ...

Single Cell Analysis Of Transcriptionally Active Alleles By Single Molecule FISH

Gene transcription is an essential process in cell biology, and allows cells to interpret and respond to internal and external cues. Traditional bulk population methods (Northern blot, PCR, and RNAseq) that measure mRNA levels lack the ability to provide information on cell-to-cell variation in responses. Precise single cell and allelic visualization and quantification is possible via single molecule RNA fluorescence in situ hybridization (smFISH). RNA-FISH is performed by hybridizing target RNAs with labeled oligonucleotide probes. These can be imaged in medium/high throughput modalities, and, through image analysis pipelines, provide quantitative data on both mature and nascent RNAs, all at the single cell level. The fixation, permeabilization, hybridization and imaging steps have been optimized in the lab over many years using the model system described herein, which results in successful and robust single cell analysis of smFISH labeling. The main goal with sample preparation and processing is to produce high quality images characterized by a high signal-to-noise ratio to reduce false positives and provide data that are more accurate. Here, we present a protocol describing the pipeline from sample preparation to data analysis in conjunction with suggestions and optimization steps to tailor to specific samples.&#160;

Single molecule RNA fluorescence in situ hybridization (smFISH) is a method to accurately quantify levels and localization of specific RNAs at the single cell level. Here, we report our validated lab protocols for wet-bench processing, imaging and image analysis for single cell quantification of specific RNAs.

Transkripsiyonel Aktif Alellerin Tek Molekül FISH ile Tek Hücre Analizi

Gene transcription is an essential process in cell biology, and allows cells to interpret and respond to internal and external cues. Traditional bulk ...

Isolation and Analysis of Plasma Lipoproteins by Ultracentrifugation

Analysis of plasma lipoproteins and apolipoproteins is an essential part for the diagnosis of dyslipidemia and studies of lipid metabolism and atherosclerosis. Although there are several methods for analyzing plasma lipoproteins, ultracentrifugation is still one of the most popular and reliable methods. Because of its intact separation procedure, the lipoprotein fractions isolated by this method can be used for analysis of lipoproteins, apolipoproteins, proteomes, and functional study of lipoproteins with cultured cells in vitro. Here, we provide a detailed protocol to isolate seven lipoprotein fractions including VLDL (d&#60;1.006 g/mL), IDL (d=1.02 g/mL), LDLs (d=1.04 and 1.06 g/mL), HDLs (d=1.08, 1.10, and 1.21 g/mL) from rabbit plasma using sequential floating ultracentrifugation. In addition, we introduce the readers how to analyze apolipoproteins such as apoA-I, apoB, and apoE by SDS-PAGE and Western blotting and show representative results of lipoprotein and apolipoprotein profiles using hyperlipidemic rabbit models. This method can become a standard protocol for both clinicians and basic scientists to analyze lipoprotein functions.

Several methods have been used for analyzing plasma lipoproteins; however, ultracentrifugation is still one of the most popular and reliable methods. Here, we describe a method regarding how to isolate lipoproteins from plasma using sequential density ultracentrifugation and how to analyze the apolipoproteins for both diagnostic and research purposes.