Name: pull-down of calmodulin-binding proteins
Uploaded: 2012-01-23T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Pull-down of Calmodulin-binding Proteins at JoVE.com

Die Autoren bedanken sich bei Tiffany Cherry in ihre Hilfe bei der Optimierung dieses Protokoll. Diese Arbeit wurde vom National Institute of Aging (AG032320) sowie Weiterentwicklung einer gesünderen Wisconsin finanziert.

Siehe Abbildung 1 für eine Prinzipskizze des Verfahrens, beginnend mit dem Homogenat Abbildung. Geschätzte Zeit von der Vorbereitung der zellulären Extrakte Elution von CaM-Proteine ​​ist ca. 6-7 Stunden. 1. Tissue Vorbereitung <ol><li> Inject organotypischen Schnitten des Hippocampus mit einem Virus mit einem Plasmid, das rekombinante Protein von Interesse (in diesem Beispiel grün fluoreszierende Protein (GFP)-markierten Ng) und erlauben Gewebe Protein Nachtexpress. </li><li> Etwa...

<ol>
	<li>Vincenzi, F. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calmodulin+in+the+regulation+of+intracellular+calcium.">Calmodulin in the regulation of intracellular calcium.</a> Proc. West Pharmacol Soc. 22, 289-294 (1979).</li><li>Cheung, W. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calmodulin+plays+a+pivotal+role+in+cellular+regulation.">Calmodulin plays a pivotal role in cellular regulation.</a> Science. 207, 19-27 (1980).</li><li>Zhang, M., Tanaka, T., Ikura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium-induced+conformational+transition+revealed+by+the+solution+structure+of+apo+calmodulin.">Calcium-induced conformational transition revealed by the solution structure of apo calmodulin.</a> Nat. Struct. Biol. 2, 758-767 (1995).</li><li>Alexander, K. A., Wakim, B. T., Doyle, G. S., Walsh, K. A., Storm, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+characterization+of+the+calmodulin-binding+domain+of+neuromodulin,+a+neurospecific+calmodulin-binding+protein.">Identification and characterization of the calmodulin-binding domain of neuromodulin, a neurospecific calmodulin-binding protein.</a> J. Biol. Chem. 263, 7544-7549 (1988).</li><li>Huang, K. P., Huang, F. L., Chen, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+7.5-kDa+protein+kinase+C+substrate+(RC3+protein,+neurogranin)+from+rat+brain.">Characterization of a 7.5-kDa protein kinase C substrate (RC3 protein, neurogranin) from rat brain.</a> Arch. Biochem. Biophys. 305, 570-580 (1993).</li><li>Bahler, M., Rhoads, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calmodulin+signaling+via+the+IQ+motif.">Calmodulin signaling via the IQ motif.</a> FEBS Lett. 513, 107-113 (2002).</li><li>Routtenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+kinase+C+activation+leading+to+protein+F1+phosphorylation+may+regulate+synaptic+plasticity+by+presynaptic+terminal+growth.">Protein kinase C activation leading to protein F1 phosphorylation may regulate synaptic plasticity by presynaptic terminal growth.</a> Behav. Neural. Biol. 44, 186-200 (1985).</li><li>Zhong, L., Cherry, T., Bies, C. E., Florence, M. A., Gerges, N. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurogranin+enhances+synaptic+strength+through+its+interaction+with+calmodulin.">Neurogranin enhances synaptic strength through its interaction with calmodulin.</a> EMBO J. 28, 3027-3039 (2009).</li><li>Needham, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myosin+and+adenosinetriphosphate+in+relation+to+muscle+contraction.">Myosin and adenosinetriphosphate in relation to muscle contraction.</a> Biochim. Biophys. Acta. 4, 42-49 (1950).</li><li>Hathaway, D. R., Adelstein, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+platelet+myosin+light+chain+kinase+requires+the+calcium-binding+protein+calmodulin+for+activity.">Human platelet myosin light chain kinase requires the calcium-binding protein calmodulin for activity.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 76, 1653-1657 (1979).</li><li>Fukunaga, K., Yamamoto, H., Matsui, K., Higashi, K., Miyamoto, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+and+characterization+of+a+Ca2+-+and+calmodulin-dependent+protein+kinase+from+rat+brain.">Purification and characterization of a Ca2+- and calmodulin-dependent protein kinase from rat brain.</a> J. Neurochem. 39, 1607-1617 (1982).</li><li>Yang, S. D., Tallant, E. A., Cheung, W. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcineurin+is+a+calmodulin-dependent+protein+phosphatase.">Calcineurin is a calmodulin-dependent protein phosphatase.</a> Biochem. Biophys. Res. Commun. 106, 1419-1425 (1982).</li><li>Huestis, W. H., Nelson, M. J., Ferrell, J. E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calmodulin-dependent+spectrin+kinase+activity+in+human+erythrocytes.">Calmodulin-dependent spectrin kinase activity in human erythrocytes.</a> Prog. Clin. Biol. Res. 56, 137-155 (1981).</li><li>Yamniuk, A. P., Vogel, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calmodulin's+flexibility+allows+for+promiscuity+in+its+interactions+with+target+proteins+and+peptides.">Calmodulin's flexibility allows for promiscuity in its interactions with target proteins and peptides.</a> Mol. Biotechnol. 27, 33-57 (2004).</li><li>Zhong, L., Kaleka, K. S., Gerges, N. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurogranin+phosphorylation+fine-tunes+long-term+potentiation.">Neurogranin phosphorylation fine-tunes long-term potentiation.</a> Eur. J. Neurosci. 33, 244-250 (2011).</li></ol>

Die zur Verfügung gestellten Protokoll verwendet CaM-Sepharose-Kügelchen, die Ca 2 +-Abhängigkeit der CaM-bindenden Proteinen zu untersuchen. Viele Proteine ​​binden CaM in einem Ca 2 +-abhängigen Weise. Diese Wechselwirkungen sind von großer Bedeutung angesichts der Zahl der CaM-bindende Proteine ​​und ihre entscheidende Rolle in vielen Signalwegen. In diesem Protokoll werden CaM-Sepharose-Kügelchen verwendet, um CaM-bindenden Proteinen aus Gewebehomogenat separaten in die Gegenwart ...

<table border="1"><tr><td> Produkt </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Hinweise </td></tr><tr><td> Calmodulin-Sepharose beads </td><td> GE Healthcare </td><td> 17-0529-01 </td><td></td></tr><tr><td> Anti-CaMKII alpha </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> C6974 </td><td></td></tr><tr><td> Anti-neurogranin </td><td> Millipore </td><td> 07-425 </td><td></td></tr><tr><td> Gel Loading Pipettenspitzen </td><td> Fischer </td><td> 02-707-138 </td><td> Verwenden Sie zum Absaugen der Überstände </td></tr><tr><td> Reaktionsgefäße (2,0 ml) </td><td> Fischer </td><td> 05-408-146 </td><td> Verwenden Sie für alle Schritte mit Calmodulin-Sepharose-Kügelchen </td></tr></table>

pull-down of calmodulin-binding proteins

Calcium (Ca 2 +) ist ein Ion wichtig bei der Regulation zellulärer Funktionen durch eine Vielzahl von Mechanismen. Ein Großteil der Ca 2 +-Signalisierung wird durch die Calcium-bindende Protein als Calmodulin (CaM) 1,2 bekannt vermittelt. CaM ist auf mehreren Ebenen in fast allen zellulären Prozessen, einschließlich Apoptose, Metabolismus, Kontraktion der glatten Muskulatur, die synaptische Plastizität, nerve growth, Entzündungen und der Immunantwort beteiligt. Eine Reihe von Proteinen zu regulieren diese Wege durch ihre Interaktion mit CaM. Viele dieser Wechselwirkungen hängen von der Konformation des CaM, die deutlich anders ist als an Ca 2 + (Ca 2 +-CaM) an seiner Ca 2 +-freien Zustand (ApoCaM) 3 gegenüber gebunden. Während die meisten Zielproteine ​​binden Ca 2 +-CaM, bestimmte Proteine ​​binden nur an ApoCaM. Einige binden CaM durch ihre IQ-Domäne, einschließlich neuromodulin 4, neurogranin (Ng) 5, und bestimmte Myosin <sup&gt; 6. Diese Proteine ​​haben gezeigt, dass eine wichtige Rolle in präsynaptischen Funktion 7, postsynaptische Funktion 8 und Muskelkontraktion 9 Spielen jeweils. Ihre Fähigkeit zur Bindung und Freisetzung CaM in der Abwesenheit oder Anwesenheit von Ca 2 + ist von zentraler Bedeutung in ihrer Funktion. Im Gegensatz dazu viele Proteine ​​binden nur Ca 2 +-CaM und benötigen diese Bindung für ihre Aktivierung. Beispiele hierfür sind Myosin Light Chain Kinase 10, Ca 2 + / CaM-abhängigen Kinasen (CaMKs) 11 und Phosphatasen (zB Calcineurin) 12, und Spektrin Kinase 13, die eine Vielzahl von direkten und nachgelagerten Auswirkungen 14 aufweisen. Die Auswirkungen dieser Proteine ​​auf die zelluläre Funktion sind oft abhängig von ihrer Fähigkeit, an CaM in einem Ca 2 +-abhängigen Weise zu binden. Zum Beispiel haben wir getestet, die Relevanz der Ng-CaM Bindung in synaptische Funktion und wie verschiedene Mutationen dieser Bindung beeinflussen. Wir erzielten ein GFP-markierten Ng construct mit spezifischen Mutationen in den IQ-Domäne, die die Fähigkeit des Ng zu CaM in einem Ca 2 +-abhängigen Weise zu binden verändern würde. Die Untersuchung dieser verschiedenen Mutationen gab uns einen großartigen Einblick in wichtige Prozesse der synaptischen Funktion 8,15 beteiligt. Doch in solchen Studien ist es wichtig zu zeigen, dass die mutierten Proteine ​​der erwarteten veränderten Bindung an CaM haben. Hier stellen wir ein Verfahren zur Prüfung der Fähigkeit von Proteinen an CaM in der Anwesenheit oder Abwesenheit von Ca 2 + binden, mit CaMKII und Ng als Beispiele. Diese Methode ist eine Form der Affinitätschromatographie bezeichnet als CaM Pull-Down-Assay. Es nutzt CaM-Sepharose Perlen Proteine, die an CaM und den Einfluss der Ca 2 + auf diese Bindung binden zu testen. Es ist wesentlich mehr Zeit effizienter und erfordert weniger Protein relativ zur Säulenchromatographie und andere Assays. Insgesamt bietet diese zu einem wertvollen Werkzeug zur Ca 2 + / CaM-Signalisierung und Proteine, die in erkundenteract mit CaM.

Watch this Scientific Journal Video about Pull-down of Calmodulin-binding Proteins at JoVE.com

Pull-down of Calmodulin-binding Proteins

Calmodulin (CaM) Pull-Down-Assay ist ein effektiver Weg, um die Interaktion von CaM mit verschiedenen Proteinen zu untersuchen. Diese Methode verwendet CaM-Sepharose-Kügelchen für eine effiziente und spezifische Analyse von CaM-bindenden Proteinen. Dies stellt ein wichtiges Instrument zur CaM-Signalisierung in zelluläre Funktion zu erforschen.

Pull-down von Calmodulin-bindende Proteine

Calcium (Ca2+) is an ion vital in regulating cellular function through a variety of mechanisms. Much of Ca2+ signaling is mediated through the ...

Research

JoVE Journal

Biology

Electrophoretic Separation of Proteins

Elektrophoretische Trennung von Proteinen

Electrophoresis is used to separate complex mixtures of proteins (e.g., from cells, subcellular fractions, column fractions, or immunoprecipitates), to ...

Forschung

Biologie

Staining Proteins in Gels

Die Färbung Proteine ​​in Gelen

Following separation by electrophoretic methods, proteins in a gel can be detected by several staining methods. This unit describes protocols for ...

Microcontact Printing of Proteins for Cell Biology

Mikrokontaktdrucken von Proteinen für Zellbiologie

The ability to pattern proteins and other biomolecules onto substrates is important for capturing the spatial complexity of the extracellular environment. ...

Crystallization of Membrane Proteins in Lipidic Mesophases

Die Kristallisation von Membranproteinen in Lipidische Mesophasen

Membrane proteins perform critical functions in living cells related to signal transduction, transport and energy transformations, and, as such, are ...

High-throughput Purification of Affinity-tagged Recombinant Proteins

High-throughput Reinigung von Affinity-markierter rekombinanter Proteine

X-ray crystallography is the method of choice for obtaining a detailed view of the structure of proteins. Such studies need to be complemented by further ...

Live Imaging of GFP-labeled Proteins in Drosophila Oocytes

Live Imaging of GFP-labeled Proteins in Drosophila Oocytes

Live-Imaging von GFP-markierten Proteine ​​in<em&gt; Drosophila</em&gt; Oozyten

The  Drosophila oocyte has been established as a versatile system for investigating  fundamental questions such as cytoskeletal function, cell ...

Rapid Generation of Amyloid from Native Proteins In vitro

Rapid Generation of Amyloid from Native Proteins In vitro

Proteins carry out crucial tasks in organisms by exerting functions elicited from their specific three dimensional folds. Although the native structures ...

Transient Expression of Proteins by Hydrodynamic Gene Delivery in Mice

Transiente Expression von Proteinen durch Hydrodynamische Gentransfer in Mäusen

Efficient expression of transgenes in vivo is of critical importance in studying gene function and developing treatments for diseases. Over the past ...

Genetic Barcoding with Fluorescent Proteins for Multiplexed Applications

Genetische Barcoding mit Fluoreszierende Proteine ​​für Multiplex-Anwendungen

Fluorescent proteins, fluorescent dyes and fluorophores in general have revolutionized the field of molecular cell biology. In particular, the discovery ...

Immunofluorescence Analysis of Endogenous and Exogenous Centromere-kinetochore Proteins

Immunofluoreszenz-Analyse von endogener und exogener Zentromer-Proteine ​​kinetochore

"Centromeres" and "kinetochores" refer to the site where chromosomes associate with the spindle during cell division. Direct visualization of ...