Name: the determination of protease specificity in mouse tissue extracts by maldi-tof mass spectrometry: manipulating ph to cause specificity changes
Uploaded: 2018-05-25T13:30:00
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Diese Arbeit wurde teilweise von Nihon Pharmaceutical University Research Grant von Nihon Pharmaceutical University (2016) und MEXT KAKENHI Grant Nummer JP17854179 unterstützt.

Tierische experimentelle Protokolle waren von der Nihon Pharmazeutische Universität Ethikkommission genehmigt und gemäß den Leitlinien für die Pflege und Verwendung von Labortieren der Nihon Pharmaceutical University durchgeführt. Das Protokoll wurde für die Gewebe-Extrakte von ICR Mäusen abgeleitet angepasst. ICR Mäuse wurden von Nippon SLC Ltd. (Shizuoka, Japan) gekauft.
1. Vorbereitung des Substrats Iminobiotin beschriftet
Das Substrat erfährt Festphasen-S...

<ol>
	<li>Neurath, H., Walsh, K. A. <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+proteolytic+enzymes+in+biological+regulation+(a+review).">Role of proteolytic enzymes in biological regulation (a review).</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 73 (11), 3825-3832 (1976).</li><li>Surinov, B. P., Manoilov, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+activity+of+proteolytic+enzymes+by+means+of+azocasein.">Determination of the activity of proteolytic enzymes by means of azocasein.</a> Vopr Med Khim. 11 (5), 55-58 (1965).</li><li>Fernandez-Resa, P., Mira, E., Quesada, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+detection+of+casein+zymography+of+matrix+metalloproteinases.">Enhanced detection of casein zymography of matrix metalloproteinases.</a> Anal Biochem. 224 (1), 434-435 (1995).</li><li>Erlanger, B. F., Kokowsky, N., Cohen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+preparation+and+properties+of+two+new+chromogenic+substrates+of+trypsin.">The preparation and properties of two new chromogenic substrates of trypsin.</a> Arch Biochem Biophys. 95, 271-278 (1961).</li><li>Smith, R. E., Bissell, E. R., Mitchell, A. R., Pearson, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+photometric+or+fluorometric+assay+of+proteinases+using+substrates+containing+7-amino-4-trifluoromethylcoumarin.">Direct photometric or fluorometric assay of proteinases using substrates containing 7-amino-4-trifluoromethylcoumarin.</a> Thromb Res. 17 (3-4), 393-402 (1980).</li><li>Latt, S. A., Auld, D. S., Vallee, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescende+determination+of+carboxypeptidase+A+activity+based+on+electronic+energy+transfer.">Fluorescende determination of carboxypeptidase A activity based on electronic energy transfer.</a> Anal Biochem. 50 (1), 56-62 (1972).</li><li>Timmer, J. C., 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=Profiling+constitutive+proteolytic+events+in+vivo.">Profiling constitutive proteolytic events in vivo.</a> Biochem J. 407 (1), 41-48 (2007).</li><li>Biniossek, 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=Identification+of+protease+specificity+by+combining+proteome-derived+peptide+libraries+and+quantitative+proteomics.">Identification of protease specificity by combining proteome-derived peptide libraries and quantitative proteomics.</a> Mol Cell Proteomics. 15 (7), 2515-2524 (2016).</li><li>Yamamoto, H., Saito, S., Sawaguchi, Y., Kimura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+protease+specificity+using+biotin-labeled+substrates.">Identification of protease specificity using biotin-labeled substrates.</a> Open Biochem J. 11, 27-35 (2017).</li><li>Hofmann, K., Wood, S. W., Brinton, C. C., Montibeller, J. A., Finn, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iminobiotin+affinity+columns+and+their+application+to+retrieval+of+streptavidin.">Iminobiotin affinity columns and their application to retrieval of streptavidin.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 77 (8), 4666-4668 (1980).</li><li>Merrifield, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+Phase+Peptide+Synthesis.+I.+The+synthesis+of+a+tetrapeptide.">Solid Phase Peptide Synthesis. I. The synthesis of a tetrapeptide.</a> J. Am. Chem. Soc. 85, 2149-2154 (1963).</li><li>Hancock, W. S., Battersby, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+micro-test+for+the+detection+of+incomplete+coupling+reactions+in+solid-phase+peptide+synthesis+using+2,4,6-trinitrobenzenesulphonic+acid.">A new micro-test for the detection of incomplete coupling reactions in solid-phase peptide synthesis using 2,4,6-trinitrobenzenesulphonic acid.</a> Anal. Biochem. 71, 260-264 (1976).</li><li>Marttila, A. T., 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=Recombinant+NeutraLite+avidin:+A+non-glycosylated,+acidic+mutant+of+chicken+avidin+that+exhibits+high+affinity+for+biotin+and+low+non-specific+binding+properties.">Recombinant NeutraLite avidin: A non-glycosylated, acidic mutant of chicken avidin that exhibits high affinity for biotin and low non-specific binding properties.</a> FEBS Lett. 467 (1), 31-36 (2000).</li><li>Gravel, R. A., Lam, K. F., Mahuran, D., Kronis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+of+human+liver+propionyl-CoA+carboxylase+by+carbon+tetrachloride+extraction+and+monomeric+avidin+affinity+chromatography.">Purification of human liver propionyl-CoA carboxylase by carbon tetrachloride extraction and monomeric avidin affinity chromatography.</a> Arch Biochem Biophys. 201 (2), 669-673 (1980).</li></ol>

Dieses Protokoll verwendet MALDI-TOF-Massenspektrometrie Protease Spezifität in grobe Proben von Gewebe-Extrakte abgeleitet identifizieren und kann leicht für mehrere Probenverarbeitung hochskaliert werden. Vor allem manipuliert wir pH-Wert um eine Änderung im Substratspezifität bewirken.
Die Avidin-Biotin Komplex (ABC) Methode, die in der Biochemie aufgrund seiner Bindung Besonderheit verbreitet wurde in unserem Protokoll eingesetzt. Aufgrund der starken Affinität von ABC ist die Bindung...

Proteasen regulieren die physiologischen Prozesse durch Spaltung von Proteinen, und die Einleitung der Protease-Aktivität zu bestimmten Zeiten und Orten geregelten1. Es ist daher wichtig, identifizieren die Expression und Aktivität des Gewebes, die lokal reguliert werden und eine neuartige Methode zur Erkennung von Proteasen zu entwickeln. Die Methode vorgeschlagen, dieser Studie soll Protease Spezifität parallel zur Erkennung von Proteasen zu ermitteln.
Es gibt einige Methoden zur Erkennung von Protease Spezifität. Die Azocasein Methode ist bekannt für seinen Gebrauch bei der Erkennung von Proteasen2 aber beschränkt sich in seiner Fähigkeit, weitere Informationen zu erhalten. Zymography ist eine weitere umfassende Protease-Erkennung-Methode, die verwendet werden kann, um festzustellen, das Molekulargewicht von Proteasen3, aber es kann nicht verwendet werden, zu prüfen, Substratspezifität. Protease-Spezifität kann durch spektrometrische Assays mit Substraten wie p-Nitroanilide-4, und fluorometrischen Assays, Verwendung von Cumarin Substrate5 oder Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer (FRET) Assays6bestimmt werden. Diese Methoden ermöglichen Einzel-Spezifität Erkennung von Substraten in einem einzigen Brunnen enthalten. In der vorliegenden Studie wird die Protease-Spezifität der Gewebe-Extrakte unter verschiedenen Bedingungen untersucht, da diese Extrakte mehrere Proteasen enthalten. Protease-Aktivität wird durch mehrere Faktoren, einschließlich pH-Wert, Coenzyme und prosthetischen Gruppen Ion Stärke reguliert. Vor kurzem wurden Proteomics-basierte Methoden zur Protease Spezifität zu identifizieren; zum Beispiel die Methode von Biniossek Et al.berichtet. 7 das Proteom Substratspezifität auch auszugsweise grob bestimmen verwendet und ermöglicht die genaue Bestimmung der Spaltung Aktivität von Proteasen, die mehrere Aminosäure-Sequenzen8erkennen. Diese Methode eignet sich jedoch nicht für die Analyse von zahlreichen Proben. Dagegen unsere Methode ermöglicht die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Proben und die Verwendung von Matrix Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight (MALDI-TOF) Massenspektrometrie für die Probenanalyse ermöglicht schnelle und einfache Erkennung von der gespalten Substrate.
Dieses Papier beschreibt eine Methode zur Evaluierung Protease Spezifität mittels MALDI-TOF-Massenspektrometrie, um das Molekulargewicht des einzigartigen Substrate zu messen. Die molekularen Formen gespalten Substrate, zusammen mit ihre theoretischen Molekulargewichte sind in Abbildung 1 und Tabelle 1gezeigt. Frühere Studien haben Substrate mit Polyglycine Spacer und Biotin9verwendet; diese Substrate sind jedoch fehlerhaft, weil die Polyglycine-Sequenz durch Enzyme gespalten werden kann, die die Glycin-Sequenz zu erkennen. Darüber hinaus kann die hohe Affinität zwischen Avidin und Biotin zu einer geringen Quote führen. Um diese Nachteile in dieser Studie zu verbessern wir eine einzigartige Substrat synthetisiert die bestand von Polyethylenglykol (PEG), Iminobiotin und eine Aminosäure, die der spaltstelle (Abbildung 1) identifizieren konnten. Zur Unterscheidung zwischen Aminosäuren von ähnlichen Molekulargewichten wurde D-Serin zwischen den PEG-Abstandhalter und die Aminosäure am gespalten Standort hinzugefügt.
Die N-terminalen des Substrates war mit Iminobiotin, bezeichnet die Affinitätsreinigung von groben Proben ermöglicht. Der Einsatz von Iminobiotin anstelle von Biotin ist entscheidend; Biotin hat eine starke Affinität zu Avidin, das führt zu niedrigen Wiederfindungsraten von Biotin-markierten Substraten von Avidin Harz, während Iminobiotin die Affinität zum Avidin durch den pH-Wert verändert werden kann. Mit der Bezeichnung der Iminobiotin Substrate binden an Avidin in Bedingungen oberhalb von pH 9, während Avidin mit der Bezeichnung der Iminobiotin Substrate in Bedingungen unter pH 4 veröffentlicht. Daher wurde Iminobiotin für Affinität Reinigung10verwendet. Zusammenfassend lässt sich sagen beschreiben wir ein detailliertes Protokoll zur Erkennung von Protease Spezifität mit einzigartigen Substrate.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Fmoc-NH-SAL Resin(-[2,4-Dimethoxyphenyl-N-(9-fluorenylmethoxycarbonyl)aminomethyl]phenoxy resin)</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>A00102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-dimethylformamide (DMF)</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>A00185</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>piperidine</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>A00176</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS)</td>
			<td>WAKO Chemical</td>
			<td>209-1483</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O-(6-Chloro-1H-benzotriazol-1-yl)-N,N,N&#39;,N&#39;-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HCTU)</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>A00067</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Hydroxy-1H-benzotriazole,monohydrate (HOBt)</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>A00014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>diisopropylethylamine (DIPEA)</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>A00030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>triisopropylsilane (TIS)</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>A00170</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethanedithiol (EDT)</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td>A00057</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trifluoroacetic acid (TFA)</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>S6612278 403</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acetonitrile</td>
			<td>Kokusan Chemical</td>
			<td>2153025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C18 cartridge column</td>
			<td>Waters</td>
			<td>WAT051910</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly(oxyethylene) octylphenyl ether</td>
			<td>WAKO Chemical</td>
			<td>168-11805</td>
			<td>Triton X-100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mixing homogenizer</td>
			<td>Kinematica</td>
			<td>PT3100</td>
			<td>polytron homogenizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coomassie Brilliant Blue (CBB) -G250</td>
			<td>Nakarai Chemical</td>
			<td>094-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glycerol</td>
			<td>Nakarai Chemical</td>
			<td>170-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-tosyl-L-phenylalanine chloromethyl ketone (TPCK)-trypsin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T1426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>WAKO Chemical</td>
			<td>043-07216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>streptavidin sepharose</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>17-511-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZipTipC18</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>ZTC18S096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#945;-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C2020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MALDI-TOF mass spectrometry</td>
			<td>Bruker Daltonics, Germany</td>
			<td>autoflex</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-iminobiotin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I4632</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fmoc-amino acids</td>
			<td>Watanabe Chemical Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the determination of protease specificity in mouse tissue extracts by maldi-tof mass spectrometry: manipulating ph to cause specificity changes

Proteasen haben mehrere biologische Funktionen, einschließlich der Proteinverdauung Aktivierung/Inaktivierung und Essen. Identifizieren Protease Spezifität ist wichtig für die Preisgabe von Protease Funktion. In dieser Studie die vorgeschlagene Methode bestimmt Protease Spezifität durch Messung des Molekulargewichts des einzigartigen Substrate mit Matrix-unterstützte Laser Desorption/Ionisation Time-of-Flight (MALDI-TOF) Massenspektrometrie. Die Substrate enthalten Iminobiotin, während die gespalten Site aus Aminosäuren besteht und das Distanzstück aus Polyethylenglykol besteht. Gespalten Substrat erzeugt eine einzigartige Molekulargewicht mit einer Aminosäure gespalten. Einer der Vorzüge dieser Methode ist, dass es in einen Topf mit groben Proben durchgeführt werden, und es eignet sich auch für die Beurteilung mehrerer Proben. In diesem Artikel beschreiben wir eine einfache experimentelle Methode optimiert mit Proben extrahiert aus Maus Lungengewebe, einschließlich Gewebe Extraktion, Platzierung des Verdauungssystems Substrate in Proben, Reinigung des Verdauungssystems Substrate unter verschiedenen pH-Bedingungen , und die Messung der Substrate Molekulargewicht mittels MALDI-TOF-Massenspektrometrie. Zusammenfassend lässt sich sagen erlaubt diese Technik für die Identifizierung von Protease Spezifität in grobe Proben abgeleitet von Gewebe-Extrakte mit MALDI-TOF-Massenspektrometrie, die leicht für mehrere Probenverarbeitung skaliert werden kann.

Bewertung der Methode zur Identifizierung von Protease Spezifität durch Modell protease
Die Effizienz dieses Systems wurde bewertet mit TPCK-Trypsin und V8 Protease, dessen Substrat Besonderheiten gewonnen wurden. TPCK-Trypsin und V8 Protease wurden geschätzt, um die Aminosäure-Sequenz am C-Terminal von Lysin und Arginin-Rückständen und Carboxy seitlich der Asparaginsäure und Glutaminsäure Rückstände bzw. Spalten. ...

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The Determination of Protease Specificity in Mouse Tissue Extracts by MALDI-TOF Mass Spectrometry: Manipulating PH to Cause Specificity Changes

Die Bestimmung der Protease Spezifität im Maus-Gewebe extrahiert durch MALDI-TOF-Massenspektrometrie: PH um Spezifität Änderungen führen zu manipulieren

Hier präsentieren wir Ihnen Auszüge mit MALDI-TOF-Massenspektrometrie ein Protokoll Protease Spezifität im Rohöl Maus Gewebe zu bestimmen.

Proteases have several biological functions, including protein activation/inactivation and food digestion. Identifying protease specificity is important ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Species Determination and Quantitation in Mixtures Using MRM Mass Spectrometry of Peptides Applied to Meat Authentication

Artbestimmung und Quantifizierung in Mischungen Mit MRM-Massenspektrometrie von Peptiden, der Fleisch-Authentifizierung

We describe a simple protocol for identifying and quantifying the two components in binary mixtures of species possessing one or more similar proteins. ...

Forschung

Biochemie

Time-resolved ElectroSpray Ionization Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry for Studying Protein Structure and Dynamics

Zeitaufgelöste Elektrospray-Ionisations Wasserstoff-Deuterium-Austausch-Massenspektrometrie zur Struktur Protein Studium und Dynamik

Intrinsically disordered proteins (IDPs) have long been a challenge to structural biologists due to their lack of stable secondary structure elements. ...

Resolving Affinity Purified Protein Complexes by Blue Native PAGE and Protein Correlation Profiling

Auflösen von Affinity Purified Protein-Komplexen von Blue native PAGE und Protein Correlation Profilieren

Most proteins act in association with others; hence, it is crucial to characterize these functional units in order to fully understand biological ...

Analysis of Histone Antibody Specificity with Peptide Microarrays

Analyse der Histon-Antikörper-Spezifität mit Peptid-Microarrays

Post-translational modifications (PTMs) on histone proteins are widely studied for their roles in regulating chromatin structure and gene expression. The ...

Defining Hsp33's Redox-regulated Chaperone Activity and Mapping Conformational Changes on Hsp33 Using Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry

Hsp33 des Redox-regulierten Chaperon Aktivität definieren und Mapping Konformationsänderungen auf Hsp33 mit Wasserstoff-Deuterium Austausch Massenspektrometrie

Living organisms regularly need to cope with fluctuating environments during their life cycle, including changes in temperature, pH, the accumulation of ...

Proofreading and DNA Repair Assay Using Single Nucleotide Extension and MALDI-TOF Mass Spectrometry Analysis

Korrekturlesen und DNA-Reparatur-Assay mit Einzel-Nukleotid-Erweiterung und MALDI-TOF Massenspektrometrie-Analyse

The maintenance of the genome and its faithful replication is paramount for conserving genetic information. To assess high fidelity replication, we have ...

Detection of Protein Ubiquitination Sites by Peptide Enrichment and Mass Spectrometry

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The posttranslational modification of proteins by the small protein ubiquitin is involved in many cellular events. After tryptic digestion of ...

Using the Open-Source MALDI TOF-MS IDBac Pipeline for Analysis of Microbial Protein and Specialized Metabolite Data

Verwendung der Open-Source MALDI TOF-MS IDBac Pipeline zur Analyse von mikrobiellen Protein- und Spezialisierten Metabolitendaten

In order to visualize the relationship between bacterial phylogeny and specialized metabolite production of bacterial colonies growing on nutrient agar, ...

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Nitropeptid Profilierung und Identifikation illustriert von Angiotensin II

Protein nitration is one of the most important post-translational modifications (PTM) on tyrosine residues and it can be induced by chemical actions of ...

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Lipids are structurally diverse amphipathic molecules that are insoluble in water. Lipids are essential contributors to the organization and function of ...