Name: amide hydrogen/deuterium exchange &amp; maldi-tof mass spectrometry analysis of pak2 activation
Uploaded: 2011-11-26T14:00:00
Duration: 7 min 15 s
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Este trabalho é apoiado em parte do National Institutes of Health Grant GM-26738 (para JAT).

1. PAK2 Ativação <ol><li> Adicione a quantidade pré-testados apropriado de caspase 3-20 mL de 12 mg / ml em tampão PAK2 A e (50 mM DTT mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, e 2 em pH 7,5) incubar a 34 ° C por 30 min plenamente decompor e PAK2 ativar. </li><li> Analisar os produtos de dissociação por SDS-PAGE (10%) e coloração Coommassie azul. </li><li> Adicione o PAK2 clivada para a ativação de buffer B (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 15 mM MgCl 2, 10 mM ATP) em pH 7,5, em 20 l para uma concentração final de 10 mg / ml PAK2, e incubar a 34 ° C por 30 min para ativar completamente PAK2 por autofosforilação em 8 sites. </li><li> Confirmar clivagem cheio de PAK2 pela migração do p34 e p27 fragmentos como determinado por SDS-PAGE 10. Verificação adequada das condições autofosforilação é feita através de autoradiografia em um experimento separado usando (32 P) ATP ou espectrometria de massa para detectar fosfopeptídeos. </li></ol> 2. Identificaçãode pepsina-digerida PAK2 Fragments <ol><li> Adicionar 1 ml de 0,1% de ácido Trifluroacetic (TFA) em pH 2,5 para lavar as contas agarose duas vezes antes de usar. Então, centrifugue as amostras por 15 segundos a 2.000 xg para remover as contas. </li><li> Adicionar PAK2 (20 mg em 2 mL de 150 mM NaCl, 50 mM DTT mM Tris-HCl e 2, pH 7,5) para 100 l de TFA 0,1%, e incubar a amostra por 5 min com 30 mL de contas pepsina-conjugado de agarose . </li><li> Equilibrar uma coluna de HPLC de fase reversa C18 com um sistema primário de solvente de TFA 0,1% em pH 2.5. O resumo da pepsina (50 ul) é eluída usando um gradiente de 100 min-linear de 0-80% de acetonitrila contendo TFA 0,1% a uma vazão de 0,2 ml / min. Frações são coletadas a cada 2 min. </li><li> Seca as frações de HPLC com uma velocidade-vac (3 h) e ressuspender as amostras em uma solução de acetonitrila (5 mL) e TFA 0,1% (5 mL), pH 2.5. </li><li> Inicialmente, cada fração é testado para peptídios usando o MALDI-TOF PerSeptive Biosystems Voyager STR DE (PE Biosystems, Foster City, CA, EUA). </li><li> As 16 frações contendo peptídeos são submetidos a espectrometria de massa em tandem utilizando um espectrômetro de massa Q-TOF e um QStar XL oMALDI MS / MS para identificar os fragmentos. </li><li> A seqüência de cada peptídeo é verificado pelos íons produto gerado pela espectrometria de massa em tandem com a teórica m / z relações com base na seqüência primária de PAK2 usando a Protein Prospector website ( <a href="http://prospector.ucsf.edu/">http://prospector.ucsf.edu/</a> ) 11. </li></ol> 3. Medição de amida H / D Câmbio <ol><li> Mantenha todas as soluções e reagentes necessários para H / D de câmbio em 25 ° C em banho-maria. ATP é dissolvido em água eo pH é ajustado para 7,0 antes da utilização. O adicional de 4 mM ATP na 2 D O tampão é para prevenir ATP dissociada PAK2 após a diluição. </li><li> Iniciar H / D de troca através da adição de 18 mL de tampão D 2 O (50 mM pH 6,98 MOPS, 125 mM NaCl) a 2 mL (20 mg) De PAK2 em um tampão contendo 150 mM NaCl, 50 mM DTT mM Tris-HCl (pH 7,5) e 2, resultando em um nível PAK2 de 10 mg / ml e um pH de 7,0 a 0 ° C. </li><li> Incubar as amostras em triplicata na troca H / D de 0, 0,5, 1, 3, 5 e 10 min, ou 24 h. </li><li> Extinguir o H / D processo de troca, adicionando 180 mL de gelada TFA 0,1% em pH 2.2, que traz o pH para 2,5 em um volume final de 200 mL. Para as amostras contendo ATP, 180 mL de gelo frio TFA 0,11% em pH 2.2 é utilizado para manter o pH de 2,5 na condição saciada. </li><li> Adicionar uma alíquota (100 l) de cada amostra a 30 mL saciada de contas ativadas pepsina-conjugado de agarose. A digestão pepsina é permitido proceder em gelo por cinco minutos e as amostras são centrifugadas a cada 30 seg. </li><li> Terminar a digestão por centrifugação da amostra por 15 segundos a 5.000 xg a 4 ° C para remover a pepsina. </li><li> Rapidamente congelar as amostras em N 2 líquido e armazenar a -80 ° C para não mais de 2dias antes da MALDI-TOF análise. </li><li> A matriz para MALDI é de 5 mg / ml de α-ciano-4-hidroxicinâmicos ácido (CHCA) dissolvido em uma solução (1:1:1) de etanol, acetonitrila e TFA 0,1% em pH 2,5 e mantidos a 0 ° C. </li><li> Parcialmente descongelar cada amostra rapidamente e misture 1 ml de cada amostra com 1 ml de matriz e local em um 4 ° C placa-alvo MALDI. </li><li> Aplicar um vácuo moderado ao prato para secar os pontos em 30 segundos antes de MALDI-TOF análise. O tempo entre o descongelamento da amostra e recuperação de espectro é de cerca de 3 min. </li><li> Adquirir MALDI-TOF espectros de massa com um Voyager Biosystems PerSeptive STR DE. Aquisição de dados em uma taxa de amostragem de 2 GHz a 100 mil canais de dados, com uma tensão de 20.000 V de aceleração, e uma tensão de rede usando 65% de extração atrasada com um atraso de pulso de 180 ns. Cem exames são em média de 2 min. O instrumento MALDI-TOF não se restringe a qualquer marca ou qualquer outro software específico. </li><li> Usar o Data Explorer programa de computador 4.0 para calculcomeu o deuteração de cada fragmento. </li><li> Calcular o câmbio de volta com base na razão entre o número deuteron real incorporado em 24 hr de H / D troca dividido por todos os possíveis locais de troca, que são a espinha dorsal amidas exceto a amida N-terminal (Figura 1). </li></ol> 4. Resultados representativos: A clivagem caspase e autofosforilação são verificados por SDS-PAGE coloração Commassie. PAK2 inativos é uma banda única de 58 kDa. Clivagem da caspase PAK2 está completa, e produz dois fragmentos, p27 e p34 que migram separadamente. A migração de p27 e p34 autofosforilada mostra uma sobreposição no gel devido à migração retardada do p27 totalmente fosforilados fragmento (Figura 2). Experimentos H / D de câmbio são realizadas várias vezes entre 0 e 10 min (Figura 3). Como exemplo, o tempo de incorporação de deutério na m / zpeak 1.697,85 de PAK2 inativo é composto de vários picos de isótopos, como mostrado pela mudança do envelope de massa ao longo do tempo. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3602/3602fig1.jpg" /> Figura 1. Equação para o cálculo da deuteração. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3602/3602fig2.jpg" /> Figura 2. Autofosforilação e clivagem caspase de PAK2. Caspase clivada PAK2 (faixa esquerda), PAK2 inativos intacta (meio lane) e caspase clivada PAK2 autofosforilada (pista direita) foram analisadas por SDS-PAGE e coloração Coommassie azul. Adaptado de Hsu, YH et al 2. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3602/3602fig3.jpg" /> Figura 3. Espectro de massa de um curso do tempo de incorporação de deutério para PAK2 inativo. PAK2 inativos foi submetido a H / D exchaESL para 00-10 min e analisados ​​por MALDI-TOF. Um exemplo da distribuição expandida isotópica de MALDI-TOF de pico m / z 1.697,85 durante o curso do tempo de H / D de câmbio é mostrado. A linha vermelha pontilhada indica a média do envelope de massa e da mudança do envelope de massa mostra o deuteração de um peptídeo.

<ol>
	<li>Anand, G. S., Hughes, C. A., Jones, J. M., Taylor, S. S., Komives, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amide+H/2H+exchange+reveals+communication+between+the+cAMP+and+catalytic+subunit-binding+sites+in+the+R(I)alpha+subunit+of+protein+kinase.">Amide H/2H exchange reveals communication between the cAMP and catalytic subunit-binding sites in the R(I)alpha subunit of protein kinase.</a> A. J. Mol. Biol. 323, 377-386 (2002).</li><li>Hsu, Y. H., Johnson, D. A., Traugh, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+conformational+changes+during+activation+of+protein+kinase+Pak2+by+amide+hydrogen/deuterium+exchange.">Analysis of conformational changes during activation of protein kinase Pak2 by amide hydrogen/deuterium exchange.</a> J. Biol. Chem. 283, 36397-36405 (2008).</li><li>Englander, S. W., Kallenbach, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+exchange+and+structural+dynamics+of+proteins+and+nucleic+acids.">Hydrogen exchange and structural dynamics of proteins and nucleic acids.</a> Q. Rev. Biophys. 16, 521-655 (1983).</li><li>Katta, V., Chait, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformational+changes+in+proteins+probed+by+hydrogen-exchange+electrospray-ionization+mass+spectrometry.">Conformational changes in proteins probed by hydrogen-exchange electrospray-ionization mass spectrometry.</a> Rapid Commun. Mass. Spectrom. 5, 214-217 (1991).</li><li>Dennis, E. 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Chem. 283, 9820-9827 (2008).</li><li>Lee, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+hPAK65+by+caspase+cleavage+induces+some+of+the+morphological+and+biochemical+changes+of+apoptosis.">Activation of hPAK65 by caspase cleavage induces some of the morphological and biochemical changes of apoptosis.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 13642-13647 (1997).</li><li>Rudel, T., Bokoch, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane+and+morphological+changes+in+apoptotic+cells+regulated+by+caspase-mediated+activation+of+PAK2.">Membrane and morphological changes in apoptotic cells regulated by caspase-mediated activation of PAK2.</a> Science. 276, 1571-1574 (1997).</li><li>Roig, J., Traugh, J. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+accurate+mass+measurement+(+/-+10+ppm)+in+protein+identification+strategies+employing+MS+or+MS/MS+and+database+searching.">Role of accurate mass measurement (+/- 10 ppm) in protein identification strategies employing MS or MS/MS and database searching.</a> Anal. Chem. 71, 2871-2882 (1999).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Identificação dos fragmentos Pepsin-digerida é uma etapa crítica da experiência de troca H / D. Identificação incorreta do peptídeo pode levar a uma conclusão errada. PAK2 pepsina-digerida é eluído através de uma coluna de fase reversa HPLC C18 para obter um fundo limpo. Em nossos experimentos, um total de 40 frações foram coletadas e submetidas a MALDI-TOF. Peptídeos múltiplos puderam ser identificados em cada uma das frações. Os peptídeos foram submetidos a espectrometria de massa (Q-TOF MS / MS e oMALDI MS / MS) para identificar suas seqüências. Os espectros MS / MS de um peptídeo deve ter pelo menos três íons produto para confirmar a identificação do peptídeo. O Data Explorer programa de computador 4.0 (Applied Biosystems) realiza a correção inicial, e filtragem de ruído. Cada espectro deve ser calibrado com base em dois picos seqüenciado. Nós calibrar nosso espectro pela massa teórica do undeuterated m / z que são 923,45 e 1.697,84. TEle precisão massa após a calibração pode chegar a 10 ppm. Após deuteração, o mono-isótopos podem se deslocar para uma maior massa. Aumenta o passo unitário para estes índices m / z rendeu as massas melhorada associada deuteração. As intensidades de pico do envelope de massa não afetará o nível deuteração. No entanto, o pico de intensidade dos picos de isótopos em um envelope de massa específica são fundamentais para o cálculo da massa média. O primeiro passo do cálculo do deutério é incorporada subtraindo a massa de peptídeos da amostra não-deuterado a partir da amostra deuterado. Três outros fatores, a diluição D 2 O, os dêuterons residual nas cadeias laterais eo intercâmbio de volta, terá de ser ainda considerados no cálculo (Figura 1). A D 2 O diluição é o fator de diluição de D 2 O após a mistura da amostra e D 2 O tampão para iniciar a troca H / D. O deutério residual (4,5%) nas cadeias laterais da pepsina-digestpeptídeos ed precisa ser subtraído. A parte de trás de troca é a perda inevitável de deuteração em todos os peptídeos deuterado e pepsina-digerida no processo de medição de massa. O peptídeo mais acessíveis solvente (m / z = 1.105,60) após 24 horas de H / D de câmbio representa uma região deuteração completo. O número deuteron incorporados para cada um dos peptídeos é a diferença entre o centróide do deuterado e não deuterado peptídeos péptica PAK2. O peptídeo mais altamente deuterado m / z 1105 foi selecionado para representar deuteração cheia quando PAK2 foi de 24 h de H / D de câmbio. A Relação de Troca Voltar foi calculado pelo número deuteron real incorporado em 24 hr de H / D troca dividido por todos os possíveis locais de troca de peptídeo m / z 1105.

<table border="1"></table><table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comments (opcional) </td></tr><tr><td> D 2 O </td><td> Aldrich </td><td> 7789-20-0 </td><td></td></tr><tr><td> α-ciano-4-ácido hidroxicinâmicos </td><td> Sigma </td><td> 28166-41-8 </td><td></td></tr><tr><td> MALDI-TOF </td><td> PE Biosystems </td><td> Voyager STR DE </td><td></td></tr><tr><td> Q-TOF espectrômetro de massa </td><td> Q-TOF Ultima-Global </td><td></td><td></td></tr><tr><td> QStar XL oMALDI MS / MS </td><td> Applied Biosystems </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Data Explorer programa de computador 4,0 </td><td> Applied Biosystems </td><td></td><td></td></tr&gt; </tbody></table>

amide hydrogen/deuterium exchange &amp; maldi-tof mass spectrometry analysis of pak2 activation

Troca hidrogênio / deutério amida (H / D de câmbio) acoplado com espectrometria de massa tem sido amplamente utilizado para analisar a interface de interações proteína-proteína, mudanças conformacionais de proteínas, dinâmica de proteína e proteína-ligante interações. H / D de câmbio sobre as posições amida espinha dorsal tem sido utilizada para medir as taxas de deuteração do micro-regiões em uma proteína por espectrometria de massa 1,2,3. A resolução deste método depende da digestão da proteína pepsina deuterado de interesse em peptídeos que, normalmente, faixa 3-20 resíduos. Embora a resolução de H / D de troca medido por espectrometria de massa é menor do que a resolução resíduo única medida pelo único método Quantum Coherence heteronucleares (HSQC) da RMN, a medição de espectrometria de massa em H / D de câmbio não é limitada pelo tamanho da proteínas 4. H / D de câmbio é realizada em uma solução aquosa que mantém a conformação da proteína. Nós fornecemos um método que utilizes o MALDI-TOF para a detecção de dois, em vez de um HPLC / ESI (ionização electrospray)-MS sistema 5,6. A MALDI-TOF fornece dados precisos intensidade de massa para os peptídeos da proteína digerida, neste caso, a proteína quinase PAK2 (também chamado de γ-Pak). Proteólise de Pak 2 é realizado em uma digestão pela pepsina offline. Este método alternativo, quando o usuário não tem acesso a uma coluna de HPLC e pepsina conectado a espectrometria de massa, ou quando a coluna de pepsina em HPLC não resultar em um mapa melhor digestão, por exemplo, o bissulfeto-ligados fortemente secretado Fosfolipase A 2 (SPLA 2). Utilizando este método, conseguimos monitoradas as mudanças no nível deuteração durante a ativação da caspase PAK2 por clivagem 3 e autofosforilação 7,8,9.

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

MALDI-TOF espectrometria de massa foi utilizado com sucesso para monitorar a troca hidrogênio / deutério amida em proteína quinase PAK2 ativação.

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