Name: demonstration of heterologous complexes formed by golgi-resident type iii membrane proteins using split luciferase complementation assay
Uploaded: 2020-09-10T15:30:00
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Diese Arbeit wurde durch das Stipendium Nr. 2016/23/D/NZ3/01314 des National Science Centre (NCN), Krakau, Polen, unterstützt.

1. Erzeugung von Expressionsplasmiden
<ol><li>Untersuchen Sie die Membrantopologie der interessierenden Proteine mit einem Topologievorhersagewerkzeug.</li>
	<li>Entwerfen Sie die Klonierungsstrategie so, dass die größeren und kleineren Fragmente dem Zytoplasma gegenüberstehen, sobald die Fusionsproteine in die Golgi-Membranen eingefügt wurden. Wenn, wie im hier dargestellten Fall, sowohl N- als auch C-Termini der interessierenden Proteine zytoplasmatisch orientiert sind, markieren Sie die Proteine auf acht möglic...

<ol>
	<li>Hadley, 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=Structure+and+function+of+nucleotide+sugar+transporters:+Current+progress.">Structure and function of nucleotide sugar transporters: Current progress.</a> Computational and Structural Biotechnology Journal. 10 (16), 23-32 (2014).</li><li>Puglielli, L., Hirschberg, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstitution,+identification,+and+purification+of+the+rat+liver+Golgi+membrane+GDP-fucose+transporter.">Reconstitution, identification, and purification of the rat liver Golgi membrane GDP-fucose transporter.</a> Journal of Biological Chemistry. 274 (50), 35596-35600 (1999).</li><li>Puglielli, L., Mandon, E. C., Rancour, D. M., Menon, A. K., Hirschberg, C. B. <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+purification+of+the+rat+liver+Golgi+membrane+UDP-N-acetylgalactosamine+transporter.">Identification and purification of the rat liver Golgi membrane UDP-N-acetylgalactosamine transporter.</a> Journal of Biological Chemistry. 274 (7), 4474-4479 (1999).</li><li>Gao, X., Dean, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+protein+domains+of+the+yeast+Golgi+GDP-mannose+transporter+mediate+oligomer+assembly+and+export+from+the+endoplasmic+reticulum.">Distinct protein domains of the yeast Golgi GDP-mannose transporter mediate oligomer assembly and export from the endoplasmic reticulum.</a> Journal of Biological Chemistry. 275 (23), 17718-17727 (2000).</li><li>Olczak, M., Guillen, E. <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+mutation+and+an+alternative+splicing+of+UDP-galactose+transporter+in+MDCK-RCAr+cell+line.">Characterization of a mutation and an alternative splicing of UDP-galactose transporter in MDCK-RCAr cell line.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 1763 (1), 82-92 (2006).</li><li>Maszczak-Seneczko, D., Sosicka, P., Majkowski, M., Olczak, T., Olczak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UDP-N-acetylglucosamine+transporter+and+UDP-galactose+transporter+form+heterologous+complexes+in+the+Golgi+membrane.">UDP-N-acetylglucosamine transporter and UDP-galactose transporter form heterologous complexes in the Golgi membrane.</a> FEBS Letters. 586 (23), 4082-4087 (2012).</li><li>Nji, E., Gulati, A., Qureshi, A. A., Coincon, M., Drew, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+basis+for+the+delivery+of+activated+sialic+acid+into+Golgi+for+sialyation.">Structural basis for the delivery of activated sialic acid into Golgi for sialyation.</a> Nature Structural and Molecular Biology. 26 (6), 415-423 (2019).</li><li>Parker, J. L., Corey, R. A., Stansfeld, P. J., Newstead, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+basis+for+substrate+specificity+and+regulation+of+nucleotide+sugar+transporters+in+the+lipid+bilayer.">Structural basis for substrate specificity and regulation of nucleotide sugar transporters in the lipid bilayer.</a> Nature Communications. 10 (1), 4657 (2019).</li><li>Wiertelak, W., Sosicka, P., Olczak, M., Maszczak-Seneczko, D. <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+homologous+and+heterologous+interactions+between+UDP-galactose+transporter+and+beta-1,4-galactosyltransferase+1+using+NanoBiT.">Analysis of homologous and heterologous interactions between UDP-galactose transporter and beta-1,4-galactosyltransferase 1 using NanoBiT.</a> Analytical Biochemistry. 593, 113599 (2020).</li><li>Hong, K., Ma, D., Beverley, S. M., Turco, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Leishmania+GDP-mannose+transporter+is+an+autonomous,+multi-specific,+hexameric+complex+of+LPG2+subunits.">The Leishmania GDP-mannose transporter is an autonomous, multi-specific, hexameric complex of LPG2 subunits.</a> Biochemistry. 39 (8), 2013-2022 (2000).</li><li>Sosicka, 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=An+insight+into+the+orphan+nucleotide+sugar+transporter+SLC35A4.">An insight into the orphan nucleotide sugar transporter SLC35A4.</a> Biochimica et Biophysica Acta. Molecular Cell Research. 1864 (5), 825-838 (2017).</li><li>Sprong, 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=Association+of+the+Golgi+UDP-galactose+transporter+with+UDP-galactose:ceramide+galactosyltransferase+allows+UDP-galactose+import+in+the+endoplasmic+reticulum.">Association of the Golgi UDP-galactose transporter with UDP-galactose:ceramide galactosyltransferase allows UDP-galactose import in the endoplasmic reticulum.</a> Molecular Biology of the Cell. 14 (8), 3482-3493 (2003).</li><li>Maszczak-Seneczko, D., 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=UDP-galactose+(SLC35A2)+and+UDP-N-acetylglucosamine+(SLC35A3)+Transporters+Form+Glycosylation-related+Complexes+with+Mannoside+Acetylglucosaminyltransferases+(Mgats).">UDP-galactose (SLC35A2) and UDP-N-acetylglucosamine (SLC35A3) Transporters Form Glycosylation-related Complexes with Mannoside Acetylglucosaminyltransferases (Mgats).</a> Journal of Biological Chemistry. 290 (25), 15475-15486 (2015).</li><li>Khoder-Agha, 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=N-acetylglucosaminyltransferases+and+nucleotide+sugar+transporters+form+multi-enzyme-multi-transporter+assemblies+in+golgi+membranes+in+vivo.">N-acetylglucosaminyltransferases and nucleotide sugar transporters form multi-enzyme-multi-transporter assemblies in golgi membranes in vivo.</a> Cellular and Molecular Life Sciences. 76 (9), 1821-1832 (2019).</li><li>Dixon, A. S., 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=NanoLuc+Complementation+Reporter+Optimized+for+Accurate+Measurement+of+Protein+Interactions+in+Cells.">NanoLuc Complementation Reporter Optimized for Accurate Measurement of Protein Interactions in Cells.</a> ACS Chemical Biology. 11 (2), 400-408 (2016).</li><li>Tung, J. K., Berglund, K., Gutekunst, C. -. A., Hochgeschwender, U., Gross, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioluminescence+imaging+in+live+cells+and+animals.">Bioluminescence imaging in live cells and animals.</a> Neurophotonics. 3 (2), 025001 (2016).</li><li>Hu, C. D., Chinenov, Y., Kerppola, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+interactions+among+bZIP+and+Rel+family+proteins+in+living+cells+using+bimolecular+fluorescence+complementation.">Visualization of interactions among bZIP and Rel family proteins in living cells using bimolecular fluorescence complementation.</a> Molecular Cell. 9 (4), 789-798 (2002).</li><li>Inoue, 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=Illuminating+G-Protein-Coupling+Selectivity+of+GPCRs.">Illuminating G-Protein-Coupling Selectivity of GPCRs.</a> Cell. 177 (7), 1933-1947 (2019).</li><li>White, C. W., Caspar, B., Vanyai, H. K., Pfleger, K. D. G., Hill, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CRISPR-Mediated+Protein+Tagging+with+Nanoluciferase+to+Investigate+Native+Chemokine+Receptor+Function+and+Conformational+Changes.">CRISPR-Mediated Protein Tagging with Nanoluciferase to Investigate Native Chemokine Receptor Function and Conformational Changes.</a> Cell Chemical Biology. 27, 499-510 (2020).</li><li>Akinjiyan, F. 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=A+Novel+Luminescence-Based+High-Throuput+Approach+for+Cellular+Resolution+of+Protein+Ubiquitination+using+Tandem+Ubiquitin+Binding+Entities+(TUBEs).">A Novel Luminescence-Based High-Throuput Approach for Cellular Resolution of Protein Ubiquitination using Tandem Ubiquitin Binding Entities (TUBEs).</a> SLAS Discovery. 25 (4), 350-360 (2020).</li><li>Soave, M., Kellam, B., Woolard, J., Briddson, S. J., Hill, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NanoBiT+Complemetation+to+Monitor+Agonist-Induced+Adenosine+A1+Receptor+Internalization.">NanoBiT Complemetation to Monitor Agonist-Induced Adenosine A1 Receptor Internalization.</a> SLAS Discovery. 25 (2), 186-194 (2020).</li><li>Crowley, E., Leung, E., Reynisson, J., Richardson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+changes+in+the+ATG5-ATG16L1+complex+following+nutrient+deprivation+measured+using+NanoLuc+Binary+Technlology+(NanoBiT).">Rapid changes in the ATG5-ATG16L1 complex following nutrient deprivation measured using NanoLuc Binary Technlology (NanoBiT).</a> FEBS Journal. , 15275 (2020).</li><li>Shetty, S. K., Walzem, R. L., Davies, B. S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+NanoBiT-based+assay+monitors+the+interaction+between+lipoprotein+lipase+and+GPIHBP1+in+real+time.">A novel NanoBiT-based assay monitors the interaction between lipoprotein lipase and GPIHBP1 in real time.</a> Journal of Lipid Research. 61 (4), 546-559 (2020).</li></ol>

Hier stellen wir ein detailliertes Protokoll zur Verfügung, das den Nachweis heterologer Komplexe ermöglicht, die zwischen Golgi-residenten Typ-III-Membranproteinen wie NSTs gebildet werden, indem wir den Split-Luciferase-Komplementierungsassay verwenden. Der vorgeschlagene Ansatz zur Datenanalyse und -interpretation besteht darin, die für die interessierende Proteinkombination erhaltene Lumineszenz mit der für die entsprechende Kontrollkombination erhaltenen Lumineszenz in Beziehung zu setzen, die aus einem der inte...

Dieses Manuskript beschreibt ein Schritt-für-Schritt-Protokoll zur Überprüfung auf das Vorhandensein heterologer Interaktionen zwischen Golgi-residenten Typ-III-Membranproteinen in transient transfizierten menschlichen Zellen unter Verwendung der neuesten Variante des Split-Lucifererase-Komplementierungsassays. Das Verfahren wurde am umfangreichsten gegen Nukleotid-Zuckertransporter (NSTs) getestet, aber wir konnten auch positive Ergebnisse für andere Golgi-residente Typ-III-Membranproteine erzielen, deren N- und/oder C-Termini dem Zytoplasma zugewandt sind.
Unsere Forschungsgruppe untersucht die Rolle von NSTs bei der Glykosylierung von Makromolekülen. NSTs sind Golgi- und/oder ER-residente Typ-III-Membranproteine mit N- und C-Termini, die der zytoplasmatischen Seite der Organellamembran zugewandt sind1. Es wird angenommen, dass NSTs nukleotidaktivierte Zucker über Organellenmembranen transportieren, um Glykosyltransferasen mit ihren Substraten zu versorgen. NSTs bilden Dimere und/oder höhere Oligomere2,3,4,5,6,7,8,9,10. Darüber hinaus wurden auch heterologe Wechselwirkungen zwischen verschiedenen NSTs berichtet6,11. Es wurde auch gezeigt, dass NSTs Komplexe mit funktionell verwandten Glykosylierungsenzymen bilden12,13,14. Wir suchten nach einer Alternative zur derzeit verwendeten Technik, dem FLIM-basierten FRET-Ansatz (Fluorescence Lifetime Imaging), um die Wechselwirkungen von NSTs und funktionell verwandten Golgi-residenten Proteinen zu untersuchen, also beschlossen wir, den Split-Luciferase-Komplementierungsassay zu testen. Es ermöglichte uns, eine neuartige Wechselwirkung zwischen einem NST und einem funktionell verwandten Glykosylierungsenzym zu identifizieren9.
Die jüngste Modifikation des Split-Luciferase-Komplementierungsassays NanoBiT wird in dem hier vorgestellten Protokoll verwendet15. Es beruht auf der Rekonstitution des Luciferase-Enzyms (z. B. NanoLuc) aus den beiden Fragmenten - dem großen, das als großes BiT oder LgBiT bezeichnet wird, einem 17,6-kDa-Protein, und dem kleinen, das aus nur 11 Aminosäuren besteht, das als kleines BiT oder SmBiT bezeichnet wird. Die beiden interessierenden Proteine werden mit den komplementären Fragmenten verschmolzen und vorübergehend in einer menschlichen Zelllinie exprimiert. Wenn die beiden Fusionsproteine interagieren, entsteht in situ durch Zugabe eines zelldurchlässigen Substrats eine Lumineszenz. Diese beiden Fragmente wurden so optimiert, dass sie sich mit minimaler Affinität assoziieren, es sei denn, sie werden durch eine Wechselwirkung zwischen den Proteinen von Interesse, mit denen sie verschmolzen sind, zusammengebracht.
Im Allgemeinen haben biolumineszenzbasierte Methoden einige Vorteile gegenüber denen, die auf Fluoreszenz basieren. Biolumineszenzsignale haben ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis, da die Hintergrundlumineszenz im Vergleich zum Luciferase-abgeleiteten Signal16 vernachlässigbar ist. Im Gegensatz dazu leiden fluoreszenzbasierte Ansätze in der Regel unter einem relativ hohen Hintergrund, der durch das Phänomen der Autofluoreszenz verursacht wird. Außerdem ist die Biolumineszenz für die analysierten Zellen weniger schädlich als die Fluoreszenz, da im ersten Fall keine Notwendigkeit besteht, die Probe anzuregen. Aus diesen Gründen übertreffen biolumineszierende Ansätze zur Untersuchung von PPIs in vivo die häufig verwendeten fluoreszierenden Methoden wie Förster Resonance Energy Transfer (FRET) oder Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC).
Unser Protokoll beruht auf der Bezugnahme der Lumineszenz, die für die Proteinkombination von Interesse ist, auf die Lumineszenz, die für die Kontrollkombination erhalten wird. Letzteres umfasst eines der getesteten Proteine, das mit einem größeren Fragment verschmolzen ist, und ein Kontrollprotein (z. B. HaloTag), das mit einem kleineren Fragment verschmolzen ist. Letzteres ist ein Protein bakteriellen Ursprungs, von dem nicht erwartet wird, dass es mit einem der Säugetierproteine interagiert. Die Verwendung dieses Proteins als Kontrolle schränkt die Topologie der zu analysierenden Golgi-residenten Proteinpaare ein. Da dieses Protein in Säugetierzellen im Zytoplasma synthetisiert wird, sollten beide interessierenden Proteine mindestens einen zytoplasmatischen Schwanz haben.
Dieser Ansatz kann besonders nützlich für das anfängliche Screening von PPIs sein. Es kann die Methode der Wahl werden, wenn die interessierenden Fusionsproteine in Konzentrationen ausgedrückt werden, die für die Anwendung anderer Ansätze einfach nicht ausreichen. In ähnlicher Weise kann der Split-Luciferase-Komplementierungsassay die beste Option sein, wenn die interessierenden Proteine in hohen Konzentrationen exprimiert werden, was sich jedoch nachteilig auf ihre subzelluläre Lokalisation auswirkt oder dafür bekannt ist, unspezifische Wechselwirkungen zu erzwingen. Da das kleinere Fragment nur 11 Aminosäuren enthält, kann der Split-Luciferase-Komplementierungsassay angewendet werden, wenn die Verwendung größerer Tags unmöglich ist. Schließlich kann es verwendet werden, um Daten, die mit anderen Techniken erhalten wurden, wie in dem hier vorgestellten Fall, weiter zu bestätigen.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.25% trypsin-EDTA solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adherent mammalian cell line</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BioCoat Poly-D-Lysine 96-well White/Clear Flat Bottom TC-treated Microplate, with Lid</td>
			<td>Corning</td>
			<td>356651</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture centrifuge</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture supplements (heat-inactivated fetal bovine serum, L-glutamine, penicillin, streptamycin)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 incubator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Expression plasmids encoding protein(s) of interest not tagged with NanoBiT fragments</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FuGENE HD Transfection Reagent</td>
			<td>Promega</td>
			<td>E2311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GloMax Discover Microplate Reader (or a different luminescence microplate reader)</td>
			<td>Promega</td>
			<td>GM3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Growth medium dedicated to the cell line used</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Materials and reagents for standard molecular cloning (bacteria, thermostable polymerase, restriction enzymes, DNA ligase, materials and reagents for nucleic acid purification)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoBiT MCS Starter System</td>
			<td>Promega</td>
			<td>N2014</td>
			<td>This kit contains vectors enabling tagging of the proteins of interest with NanoBiT fragments at different orientations as well as the control plasmid encoding HaloTag protein fused with SmBiT and a positive control plasmid pair.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nano-Glo Live Cell Assay System</td>
			<td>Promega</td>
			<td>N2011</td>
			<td>This kit contains furimazine, which is a substrate enabling detection of the NanoLuc activity in living cells, and a dedicated dilution buffer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opti-MEM I Reduced Serum Medium, no phenol red</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11058021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oribital shaker</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software for data analysis (e.g. GraphPad Prism)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocycler</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

demonstration of heterologous complexes formed by golgi-resident type iii membrane proteins using split luciferase complementation assay

Das Ziel dieses Protokolls ist es, die Anwendbarkeit der neuesten Variante der gespaltenen Luciferase-Komplementierung für den Nachweis heterologer Komplexe, die von Nukleotid-Zuckertransportern (NSTs) gebildet werden, zu untersuchen. Diese ER- und Golgi-residenten Multitransmembranproteine transportieren die zytoplasmatisch synthetisierten Nukleotidzucker über Organellenmembranen, um Enzyme zu liefern, die die Glykosylierung mit ihren Substraten vermitteln. NSTs existieren als Dimere und/oder höhere Oligomere. Heterologe Wechselwirkungen zwischen verschiedenen NSTs wurden ebenfalls berichtet. Um zu überprüfen, ob die Technik für die Untersuchung des Phänomens der NST-Heteromerisierung geeignet ist, haben wir sie gegen eine Kombination der beiden Golgi-ansässigen NSTs getestet, von denen zuvor gezeigt wurde, dass sie sich auf verschiedene andere Weise assoziieren. Der Luciferase-Komplementierungsassay scheint besonders geeignet zu sein, um Wechselwirkungen zwischen Golgi-residenten Membranproteinen zu untersuchen, da er keine hohen Expressionsniveaus erfordert, die oft eine Proteinfehllokalisation auslösen und das Risiko von falsch positiven Ergebnissen erhöhen.

Um die zuverlässigsten Daten in diesem Ansatz zu erhalten, sollten alle möglichen Kombinationen getestet werden (siehe Abbildung 1). Parallel dazu sollten Positiv- und Negativkontrollen einbezogen werden. Die Positivkontrolle sollte aus den beiden Proteinen bestehen, von denen bekannt ist, dass sie interagieren, von denen eines mit dem größeren Fragment und das andere mit dem kleineren Fragment verschmolzen ist. Die Negativkontrolle sollte idealerweise aus den beiden nicht interagierende...

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Demonstration of Heterologous Complexes formed by Golgi-Resident Type III Membrane Proteins using Split Luciferase Complementation Assay

Das hier vorgestellte Protokoll soll das Auftreten heterologer Interaktionen zwischen Golgi-residenten Typ-III-Membranproteinen mit zytoplasmatisch exponierten N- und/oder C-Termini in lebenden Säugetierzellen unter Verwendung der neuesten Variante des Split-Lucifererase-Komplementierungsassays demonstrieren.

Nachweis heterologer Komplexe, die von Golgi-residenten Typ-III-Membranproteinen gebildet werden, mittels Split-Luciferase-Komplementierungsassay

The goal of this protocol is to explore the applicability of the most recent variant of split luciferase complementation for demonstrating heterologous ...

Our protocol allows to identify and analyze interactions between multi transmembrane proteins of the endoplasmic reticulum and golgi complex in living cells at low expression levels. The main advantage of this technique is it's to special sensitivity, which allows to avoid high over expression levels that are often detrimental to cellular health and may disturb protein subcellular localization. Harvest the adherent HEK293 T-cell culture by trypsinization and re-suspend the cells in a dedicated complete growth medium.Plate the cells onto a clear bottom, white side 96-well plate. Adjust the total number of wells to accommodate all tested combinations and controls, including replicates. Then, culture the cells overnight in standard conditions.On the next day, transfect the cells with the desired combinations of expression plasmids. Dilute the plasmids in a serum-free medium to 6.25 nanograms per microliter for each construct and add the lipid-based transfection reagent. Add an appropriate lipid to DNA ratio.Incubate the plasmids according to manufacturer's instruction. Then, add eight microliters of the lipid DNA mixture to the designated wells. Mix the content of the plate with gentle rotation and culture the cells for 20 24 hours in standard conditions.On the next day, replace the conditioned medium in each well with 100 microliters of a serum-free medium, making sure that the cells do not detach upon medium exchange. Just before measuring luminescence, mix one volume of furimazine with 19 volumes of a dilution buffer. Add 25 microliters of the furimazine working solution into each well, and gently mix the plate by hand or with a orbital shaker.Insert the plate into a luminescence micro plate reader and equilibrate the plate at 37 degrees Celsius for 10 15 minutes. Select the wells to be analyzed and read luminescence with an integration time of 0.3 seconds. Continue to monitor luminescence for up to two hours when required.This protocol was tested on two nucleotide sugar transporters, SLC35A2 and SLC35A3, which are golgi-resident type three membrane proteins with N and C termini facing the cytoplasm. There were eight possible tagging options and the resulting fusion proteins could be set together in eight possible ways. Mean relative luminescence units or RLU values corresponding to all the tested and control combinations are shown here.The RLU values obtained for three of the combinations were significantly higher than those obtained for the corresponding control combination. To obtain ratio values for the combinations of interest, the RLU values were divided by the RLU values obtained for the respective controls. Ratios between 10 and 1000 are highly indicative of specific interactions.There were two such combinations supporting the idea that SLC35A2 and SLC35A3 interact. To confirm this data, HA tagged SLC35A2 or SLC35A3 were co-expressed with the combination that resulted in the highest relative luminescence. Varying amounts of the plasmids and coding HA tagged NST variants were used for co-transfection, resulting in a statistically significant dose dependent decrease in RLU values.The most critical thing is to tackle your protein self interest in all possible ways and to assay all possible combination, as some tagging orientation may produce false negative results. Once the best performing combination has been selected, the dynamics of the corresponding interaction can be monitored to, for example identify agents or conditions that disrupt your complex of interest over time.

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