Name: phosphoproteomic strategy for profiling osmotic stress signaling in arabidopsis
Uploaded: 2020-06-25T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Phosphoproteomic Strategy for Profiling Osmotic Stress Signaling in Arabidopsis at JoVE.com

Diese Arbeit wurde durch das Strategic Priority Research Program der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Grant XDB27040106, unterstützt.

1. Probenvorbereitung
<ol><li>Ernte die Kontroll- und stressbehandelten Sämlinge (1 g) in einer Aluminiumfolie und Blitz einfrieren die Proben in flüssigem Stickstoff. HINWEIS: Eine höhere Proteinkonzentration wird in der Regel bei zwei Wochen alten Sämlingen beobachtet als bei reifen Pflanzen. Ein Gramm Sämlinge erzeugt etwa 10 mg Proteinlysat, was für die MS-Analyse ausreicht. Alle Zentrifugationsschritte erfolgen bei 16.000 x g in Schritt 1.</li>
	<li>Gefrorene Sämlinge mit einem Mörtel und einem...

<ol>
	<li>Hasegawa, P. M., Bressan, R. A., Zhu, J. K., Bohnert, 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=Plant+cellular+and+molecular+responses+to+high+salinity.">Plant cellular and molecular responses to high salinity.</a> Annual Review Plant Physiology Plant Molecualr Biology. 51, 463-499 (2000).</li><li>Janmohammadi, M., Zolla, L., Rinalducci, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+temperature+tolerance+in+plants:+Changes+at+the+protein+level.">Low temperature tolerance in plants: Changes at the protein level.</a> Phytochemistry. 117, 76-89 (2015).</li><li>Umezawa, T., Takahashi, F., Shinozaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorylation+networks+in+the+abscisic+acid+signaling+pathway.">Phosphorylation networks in the abscisic acid signaling pathway.</a> Enzymes. 35, 27-56 (2014).</li><li>Silva-Sanchez, C., Li, H., Chen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+and+challenges+in+plant+phosphoproteomics.">Recent advances and challenges in plant phosphoproteomics.</a> Proteomics. 15 (5-6), 1127-1141 (2015).</li><li>Wang, P., 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=Mapping+proteome-wide+targets+of+protein+kinases+in+plant+stress+responses.">Mapping proteome-wide targets of protein kinases in plant stress responses.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 117 (6), 3270-3280 (2020).</li><li>Fujii, H., Verslues, P. E., Zhu, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arabidopsis+decuple+mutant+reveals+the+importance+of+SnRK2+kinases+in+osmotic+stress+responses+in+vivo.">Arabidopsis decuple mutant reveals the importance of SnRK2 kinases in osmotic stress responses in vivo.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (4), 1717-1722 (2011).</li><li>Wang, P., 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=Quantitative+phosphoproteomics+identifies+SnRK2+protein+kinase+substrates+and+reveals+the+effectors+of+abscisic+acid+action.">Quantitative phosphoproteomics identifies SnRK2 protein kinase substrates and reveals the effectors of abscisic acid action.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (27), 11205-11210 (2013).</li><li>Boudsocq, M., Barbier-Brygoo, H., Lauriere, C. <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+nine+sucrose+nonfermenting+1-related+protein+kinases+2+activated+by+hyperosmotic+and+saline+stresses+in+Arabidopsis+thaliana.">Identification of nine sucrose nonfermenting 1-related protein kinases 2 activated by hyperosmotic and saline stresses in Arabidopsis thaliana.</a> Journal of Biological Chemistry. 279 (40), 41758-41766 (2004).</li><li>Li, J., Silva-Sanchez, C., Zhang, T., Chen, S., Li, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphoproteomics+technologies+and+applications+in+plant+biology+research.">Phosphoproteomics technologies and applications in plant biology research.</a> Frontiers in Plant Science. 6, 430 (2015).</li><li>Hsu, C. 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=Universal+plant+phosphoproteomics+workflow+and+its+application+to+Tomato+signaling+in+response+to+cold+stress.">Universal plant phosphoproteomics workflow and its application to Tomato signaling in response to cold stress.</a> Molecular &amp; Cell Proteomics. 17 (10), 2068 (2018).</li><li>Tsai, C. F., 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=Immobilized+metal+affinity+chromatography+revisited:+pH/acid+control+toward+high+selectivity+in+phosphoproteomics.">Immobilized metal affinity chromatography revisited: pH/acid control toward high selectivity in phosphoproteomics.</a> Journal of Proteome Research. 7 (9), 4058-4069 (2008).</li><li>Larsen, M. R., Thingholm, T. E., Jensen, O. N., Roepstorff, P., Jorgensen, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+selective+enrichment+of+phosphorylated+peptides+from+peptide+mixtures+using+titanium+dioxide+microcolumns.">Highly selective enrichment of phosphorylated peptides from peptide mixtures using titanium dioxide microcolumns.</a> Molecular &amp; Cell Proteomics. 4 (7), 873-886 (2005).</li><li>Ruprecht, 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=Comprehensive+and+reproducible+phosphopeptide+enrichment+using+iron+immobilized+metal+ion+affinity+chromatography+(Fe-IMAC)+columns.">Comprehensive and reproducible phosphopeptide enrichment using iron immobilized metal ion affinity chromatography (Fe-IMAC) columns.</a> Molecular &amp; Cell Proteomics. 14 (1), 205-215 (2015).</li><li>Sugiyama, N., 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=Phosphopeptide+enrichment+by+aliphatic+hydroxy+acid-modified+metal+oxide+chromatography+for+nano-LC-MS/MS+in+proteomics+applications.">Phosphopeptide enrichment by aliphatic hydroxy acid-modified metal oxide chromatography for nano-LC-MS/MS in proteomics applications.</a> Molecular &amp; Cell Proteomics. 6 (6), 1103-1109 (2007).</li><li>Tsai, C. F., 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=Sequential+phosphoproteomic+enrichment+through+complementary+metal-directed+immobilized+metal+ion+affinity+chromatography.">Sequential phosphoproteomic enrichment through complementary metal-directed immobilized metal ion affinity chromatography.</a> Analytical Chemistry. 86 (1), 685-693 (2014).</li><li>Zhou, H., 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=Enhancing+the+identification+of+phosphopeptides+from+putative+basophilic+kinase+substrates+using+Ti+(IV)+based+IMAC+enrichment.">Enhancing the identification of phosphopeptides from putative basophilic kinase substrates using Ti (IV) based IMAC enrichment.</a> Molecular &amp; Cell Proteomics. 10 (10), (2011).</li><li>Rappsilber, J., Mann, M., Ishihama, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protocol+for+micro-purification,+enrichment,+pre-fractionation+and+storage+of+peptides+for+proteomics+using+StageTips.">Protocol for micro-purification, enrichment, pre-fractionation and storage of peptides for proteomics using StageTips.</a> Nature Protocols. 2 (8), 1896-1906 (2007).</li><li>Dimayacyac-Esleta, B. R., 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=Rapid+high-pH+reverse+phase+stageTip+for+sensitive+small-scale+membrane+proteomic+profiling.">Rapid high-pH reverse phase stageTip for sensitive small-scale membrane proteomic profiling.</a> Analytical Chemistry. 87 (24), 12016-12023 (2015).</li><li>Wang, P., 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=Reciprocal+regulation+of+the+TOR+Kinase+and+ABA+receptor+balances+plant+growth+and+stress+response.">Reciprocal regulation of the TOR Kinase and ABA receptor balances plant growth and stress response.</a> Molecular Cell. 69 (1), 100-112 (2018).</li><li>Lin, Z., 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=A+RAF-SnRK2+kinase+cascade+mediates+early+osmotic+stress+signaling+in+higher+plants.">A RAF-SnRK2 kinase cascade mediates early osmotic stress signaling in higher plants.</a> Nature Communications. 11 (1), 613 (2020).</li><li>Humphrey, S. J., Azimifar, S. B., Mann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+phosphoproteomics+reveals+in+vivo+insulin+signaling+dynamics.">High-throughput phosphoproteomics reveals in vivo insulin signaling dynamics.</a> Nature Biotechnology. 33 (9), 990-995 (2015).</li><li>Bekker-Jensen, D. 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=An+optimized+shotgun+strategy+for+the+rapid+generation+of+comprehensive+human+proteomes.">An optimized shotgun strategy for the rapid generation of comprehensive human proteomes.</a> Cell Systems. 4 (6), 587-599 (2017).</li><li>Possemato, A. P., 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=Multiplexed+phosphoproteomic+profiling+using+titanium+dioxide+and+immunoaffinity+enrichments+reveals+complementary+phosphorylation+events.">Multiplexed phosphoproteomic profiling using titanium dioxide and immunoaffinity enrichments reveals complementary phosphorylation events.</a> Journal Proteome Research. 16 (4), 1506-1514 (2017).</li><li>Hogrebe, A., 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=Benchmarking+common+quantification+strategies+for+large-scale+phosphoproteomics.">Benchmarking common quantification strategies for large-scale phosphoproteomics.</a> Nature Communications. 9 (1), 1045 (2018).</li><li>Wong, M. M., 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=Phosphoproteomics+of+Arabidopsis+Highly+ABA-Induced1+identifies+AT-Hook-Like10+phosphorylation+required+for+stress+growth+regulation.">Phosphoproteomics of Arabidopsis Highly ABA-Induced1 identifies AT-Hook-Like10 phosphorylation required for stress growth regulation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (6), 2354-2363 (2019).</li><li>Yang, F., Melo-Braga, M. N., Larsen, M. R., Jorgensen, H. J., Battle Palmisano, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=through+signaling+between+wheat+and+the+fungal+pathogen+Septoria+tritici+revealed+by+proteomics+and+phosphoproteomics.">through signaling between wheat and the fungal pathogen Septoria tritici revealed by proteomics and phosphoproteomics.</a> Molecular &amp; Cell Proteomics. 12 (9), 2497-2508 (2013).</li><li>Tsai, C. F., 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=Tandem+Mass+Tag+labeling+facilitates+reversed-phase+liquid+chromatography-mass+spectrometry+analysis+of+hydrophilic+phosphopeptides.">Tandem Mass Tag labeling facilitates reversed-phase liquid chromatography-mass spectrometry analysis of hydrophilic phosphopeptides.</a> Analytical Chemistry. 91 (18), 11606-11613 (2019).</li></ol>

Der Dynamikumfang und die Komplexität von Pflanzenproteom und Phosphoproteom sind nach wie vor ein begrenzender Faktor für die Tiefe der Phosphoproteomik-Analysen. Trotz der Fähigkeit der Single-Run-LC-MS/MS-Analyse, 10.000 Phosphorylierungsstellen21,22zu identifizieren, ist die Abdeckung des gesamten Pflanzlichen Phosphoproteloms immer noch begrenzt. Daher ist ein phosphoprotemischer Workflow erforderlich, der eine hohe Empfindlichkeit und überlegene Trennef...

Hoher Salzgehalt, niedrige Temperatur und Trockenheit verursachen osmotische Spannungen, was ein wichtiger Umweltfaktor ist, der die Pflanzenproduktivität beeinflusst1,2. Proteinphosphorylierung ist eine der bedeutendsten posttranslationalen Modifikationen, die Signalwahrnehmung und Transduktion in der pflanzlichen Reaktion auf osmotischen Stress3,4,5vermitteln. SNF1-bezogene Proteinkinase 2s (SnRK2s) sind an der osmotischen Stresssignalisierung6beteiligt. Neun von zehn Mitgliedern der SnRK2-Familie zeigen eine signifikante Aktivierung als Reaktion auf osmotischen Stress7,8. Die snrk2.1/2/3/4/5/6/7/8/9/10 decuple (snrk2-dec) Mutant mit Mutationen in allen zehn SnRK2 zeigte Überempfindlichkeit gegen osmotischen Stress. Bei snrk2-dec Mutant sind die osmotische Stress-induzierte Akkumulation von Inositol 1,4,5-Trisphosphat (IP3), Abscisinsäure (ABA) Biosynthese und Genausdrücke stark reduziert, was die wichtige Rolle von SnRK2s bei osmotischen Stressreaktionenunterstreicht 6. Es ist jedoch noch unklar, wie SnRK2s-Kiinasen diese biologischen Prozesse regulieren. Die Profilierung der phosphoprotemischen Veränderungen als Reaktion auf osmotischen Stress ist eine effiziente Möglichkeit, diese Lücke zu überbrücken und die osmotischen spannungsgesteuerten Abwehrmechanismen in Pflanzen abzuleiten.
Die Massenspektrometrie (MS) ist eine leistungsfähige Technik zur Kartierung von Pflanzenphosphoproteome9. Die Charakterisierung der Pflanzenphosphoproteomik bleibt jedoch aufgrund des Dynamikbereichs des Pflanzenproteoms und der Komplexität des Pflanzenlysats4eine Herausforderung. Um diese Herausforderungen zu meistern, haben wir einen universellen pflanzlichen phosphoproteomischen Arbeitsablauf entwickelt, der unerwünschte Interferenzen wie photosynthetische Pigmente und Sekundärmetaboliten eliminiert und die tiefe Abdeckung von Pflanzenphosphoproteom10ermöglicht. Mehrere Phosphopeptidanreicherungsmethoden wie die immobilisierte Metallionenaffinitätschromatographie (IMAC) und die Metalloxidchromatographie (MOC) wurden für die Anreicherung von Phosphopeptiden vor der MS-Analyse11,12,13,14,15,16entwickelt. Saure Nicht-Phosphopeptide, die mit Phosphopeptiden koreinigen, sind die Hauptstörungen für den Phosphopeptidnachweis. Zuvor haben wir den pH-Wert und die organische Säurekonzentration des IMAC-Ladepuffers standardisiert, um die Bindung von Nichtphosphopeptiden zu eliminieren, um eine Anreicherungsspezifität von mehr als 90 % zu erhalten, die den Vorfraktionierungsschritt11umgeht.
Der Probenverlust im mehrstufigen Prozess der Phosphopeptidanreicherung und -fraktionierung behindert die Empfindlichkeit der Phosphopeptid-Identifikation und die Tiefe der phosphoproteomischen Abdeckung. Stop-and-Go-Extraktionsspitzen (Stufenspitzen) sind Pipettenspitzen, die kleine Scheiben enthalten, um das Ende der Spitze zu kappen, die mit Chromatographie für Peptidfraktionierung und Reinigung17integriert werden können. Der Probenverlust während des Stufenspitzenverfahrens kann minimiert werden, indem eine Probenübertragung zwischen den Rohren vermieden wird. Wir haben erfolgreich Bühnenspitze in Ga3 +-IMAC und Fe3+-IMAC implementiert, um niedrig reichlich reichlich phosphorylierte Peptide von einzeln phosphorylierten Peptiden zu trennen, die die Tiefe des menschlichen Phosphoproteloms15verbesserten. Darüber hinaus hat die Verwendung von High pH-Umkehrphasen (Hp-RP) Stufenspitze die breitere Abdeckung des menschlichen Membranproteoms im Vergleich zu der von starkem Kationenaustausch (SCX) und starker Anionenaustausch (SAX) Chromatographie18gezeigt. Daher kann die Integration von IMAC- und Hp-RP-Stufenspitzentechniken die Abdeckung von Pflanzenphosphoprotelom mit Einfachheit, hoher Spezifität und hohem Durchsatz erhöhen. Wir haben gezeigt, dass diese Strategie mehr als 20.000 Phosphorylierungsstellen von Arabidopsis Sämlingen identifiziert hat, was eine erhöhte Tiefe des pflanzlichen Phosphoproteloms19darstellt.
Hier berichten wir über ein phosphoproteomisches Protokoll zur Phosphoprotemik-Profilierung in Arabidopsis. Dieser Arbeitsablauf wurde angewendet, um die phosphoprotemische Störung von Wildtyp- und snrk2-dec mutierten Sämlingen als Reaktion auf osmotischen Stress zu untersuchen. Die phosphoproteomische Analyse ergab die Phosphorylierungsstellen, die an der Kinaseaktivierung und der frühen osmotischen Stresssignalisierung beteiligt sind. Die vergleichende Analyse von Wildtyp- und Snrk2-dec-Mutationsphosphoproteom-Daten führte zur Entdeckung einer Raf-ähnlichen Kinase (RAF)-SnRK2-Kinase-Kaskade, die eine Schlüsselrolle bei der Osmore-Stresssignalisierung in hohen Pflanzen spielt.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.5 mL tube</td>
			<td>eppendorf</td>
			<td>22431081</td>
			<td>Protein LoBind, 1.5 mL, PCR clean, colorless, 100 tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 &#181;L pipet tip</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>F1739311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-chloroacetamide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C0267</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>5438080100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acetonitrile</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>271004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>338818</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium phosphate monbasic</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>216003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BCA Protein Assay Kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>23227</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>blunt-ended needle</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>90516</td>
			<td>Kel-F hub (KF), point style 3, gauge 16</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C18-AQ beads</td>
			<td>Dr. Maisch</td>
			<td>ReproSil-Pur-C18-AQ 5 &#181;m</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C8 Empore disk</td>
			<td>3 M</td>
			<td>2214</td>
			<td>47 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>eppendorf</td>
			<td>22620444</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chloroform</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CX1058</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>data analysis software</td>
			<td></td>
			<td>Perseus 1.6.2.1</td>
			<td>https://maxquant.net/perseus/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>formic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>5330020050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Frits</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>12131024</td>
			<td>Frits for SPE Cartridges</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guanidine hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>50933</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1153334000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron (III) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>157740</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LTQ-orbitrap</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Velos Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mass spectrometer</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>LTQ-Orbitrap Velos Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34860</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nano LC</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Easy-nLC 1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni-NTA spin column</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>31014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Lauroylsarcosine sodium salt</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L9150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plunger</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>1122-01</td>
			<td>Plunger assembly N, RN, LT, LTN for model 1702 (25 &#956;l)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>search engine software</td>
			<td></td>
			<td>MaxQuant 1.5.4.1</td>
			<td>https://www.maxquant.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEP-PAK Cartridge 50 mg</td>
			<td>Waters</td>
			<td>WAT054960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium deoxycholate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D6750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpeedVac</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>SPD121P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMT 6-plex</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>90061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethylammonium bicarbonate buffer</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T7408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trifluoroacetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>91707</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4706</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trizma hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T3253</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

phosphoproteomic strategy for profiling osmotic stress signaling in arabidopsis

Die Proteinphosphorylierung ist entscheidend für die Regulierung der Enzymaktivität und der Genexpression unter osmottischen Bedingungen. Die Massenspektrometrie (MS)-basierte Phosphoproteomik hat die Art und Weise der Untersuchung der Pflanzensignaltransduktion verändert. Die Anforderung vieler Ausgangsstoffe und eine längere MS-Messzeit, um die Tiefe der Abdeckung zu erreichen, war jedoch der begrenzende Faktor für die Studie mit hohem Durchsatz globaler phosphoprotemischer Veränderungen in Pflanzen. Um die Empfindlichkeit und den Durchsatz von Pflanzenphosphoproteomik zu verbessern, haben wir einen Stop-and-Go-Extraktionsansatz (Stufen-)Spitzen-basierte Phosphoproteomik-Ansatz in Verbindung mit der Tandem Mass Tag (TMT)-Kennzeichnung für die schnelle und umfassende Analyse der Pflanzenphosphorylierungsstörung als Reaktion auf osmotischen Stress entwickelt. Unter Ausnutzung der Einfachheit und des hohen Durchsatzes der Bühnenspitzentechnik dauert das gesamte Verfahren etwa eine Stunde, indem zwei Tipps verwendet werden, um die Phosphopeptidanreicherung, Fraktionierung und Probenreinigungsschritte zu beenden, was auf eine benutzerfreundliche und hohe Effizienz des Ansatzes hindeutet. Dieser Ansatz bietet nicht nur eine eingehende Pflanzenphosphoproteomik-Analyse (> 11.000 Phosphopeptid-Identifikation), sondern zeigt auch die überlegene Trenneffizienz (< 5% Überlappung) zwischen benachbarten Fraktionen. Darüber hinaus wurde Multiplexing mit TMT-Etikettierung erreicht, um die phosphoproteomischen Veränderungen von Wildtyp- und Snrk2-Decuple-Mutantenpflanzen zu quantifizieren. Dieser Ansatz wurde erfolgreich verwendet, um die Phosphorylierungsereignisse von Raf-ähnlichen Kiinasen als Reaktion auf osmotischen Stress zu enthüllen, der Licht auf das Verständnis der frühen osmotischen Signalisierung in Landpflanzen wirft.

Um die Leistungsfähigkeit dieses Workflows zu demonstrieren, haben wir die IMAC-Stufenspitze in Verbindung mit der Hp-RP-Stufenspitzenfraktionierung genutzt, um die phosphoprotemischen Veränderungen bei Wildtyp- und snrk2-dec mutierten Sämlingen mit oder ohne Mannitolbehandlung 30 Minuten lang zu messen. Jede Probe wurde in biologischen Triplicaten durchgeführt, und der experimentelle Workflow ist in Abbildung 1dargestellt. Die verdauten Peptide (400 g) jeder Probe wurden mit ei...

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Phosphoproteomic Strategy for Profiling Osmotic Stress Signaling in Arabidopsis

Präsentiert wird hier ein phosphoprotemischer Ansatz, nämlich Stop-and-Go-Extraktionsspitze Phosphoproteomic, die hohen Durchsatz und tiefe Abdeckung von Arabidopsis phosphoproteome bietet. Dieser Ansatz beschreibt den Überblick über osmotische Stresssignale in Arabidopsis.

Phosphoproteomic Strategie zur Profilierung osmotischer Stresssignalisierung bei Arabidopsis

Protein phosphorylation is crucial for the regulation of enzyme activity and gene expression under osmotic condition. Mass spectrometry (MS)-based ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Phosphoproteomic Strategy for Profiling Osmotic Stress Signaling in Arabidopsis

Sheathless Capillary Electrophoresis&#8211;Mass Spectrometry for Metabolic Profiling of Biological Samples

Sheathless Capillary ElectrophoresisÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œMass Spectrometry for Metabolic Profiling of Biological Samples

Sheathless Kapillarelektrophorese-Massenspektrometrie zur metabolischen Profils von biologischen Proben

In metabolomics, a wide range of analytical techniques is used for the global profiling of (endogenous) metabolites in complex samples. In this paper, a ...

Forschung

Biochemie

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolation und Atemwege Messungen der Mitochondrien von Arabidopsis thaliana

Mitochondria are essential organelles involved in numerous metabolic pathways in plants, most notably the production of adenosine triphosphate (ATP) from ...

Genome-wide Quantification of Translation in Budding Yeast by Ribosome Profiling

Genomweite Quantifizierung der Übersetzung in der angehenden Hefe durch Ribosom Profilierung

Translation of mRNA into proteins is a complex process involving several layers of regulation. It is often assumed that changes in mRNA transcription ...

Evaluation of the Impact of Protein Aggregation on Cellular Oxidative Stress in Yeast

Bewertung der Auswirkungen der Proteinaggregation auf zellulären oxidativen Stress in der Hefe

Protein misfolding and aggregation into amyloid conformations have been related to the onset and progression of several neurodegenerative diseases. ...

Polysome Profiling in Leishmania, Human Cells and Mouse Testis

Polysome Profiling in Leishmania, Human Cells and Mouse Testis

Polysome Profilerstellung in Leishmaniose, menschliche Zellen und Maus Hoden

Proper protein expression at the right time and in the right amounts is the basis of normal cell function and survival in a fast-changing environment. For ...

Capture and Identification of RNA-binding Proteins by Using Click Chemistry-assisted RNA-interactome Capture (CARIC) Strategy

Capture and Identification of RNA-binding Proteins by Using Click Chemistry-assisted RNA-interactome Capture CARIC Strategy

Erfassung und Identifizierung von RNA-bindende Proteine mit Click-Chemie-gestützte RNA-Interaktom erfassen (CARIC) Strategie

A comprehensive identification of RNA-binding proteins (RBPs) is key to understanding the posttranscriptional regulatory network in cells. A widely used ...

Nitropeptide Profiling and Identification Illustrated by Angiotensin II

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 ...

DNA Sequence Recognition by DNA Primase Using High-Throughput Primase Profiling

DNA-Sequenzerkennung durch DNA-Primase mit High-Throughput Primase Profiling

DNA primase synthesizes short RNA primers that initiate DNA synthesis of Okazaki fragments on the lagging strand by DNA polymerase during DNA replication. ...

Label-Free Immunoprecipitation Mass Spectrometry Workflow for Large-scale Nuclear Interactome Profiling

Etikettenfreier Immunpräzipitations-Massenspektrometrie-Workflow für großangelegtes Nuklear-Interactome-Profiling

Immunoaffinity purification mass spectrometry (IP-MS) has emerged as a robust quantitative method of identifying protein-protein interactions. This ...

Ganglioside Extraction, Purification and Profiling

Gangliosidextraktion, -reinigung und -profilierung

Gangliosides are glycosphingolipids that contain one or more sialic acid residues. They are found on all vertebrate cells and tissues but are especially ...