Name: determination of tripartite interaction between two monomers of a mads-box transcription factor and a calcium sensor protein by bifc-fret-flim assay
Uploaded: 2021-12-25T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determination of Tripartite Interaction between Two Monomers of a MADS-box Transcription Factor and a Calcium Sensor Protein by BiFC-FRET-FLIM Assay at JoVE.c

NB, GG, SB, KC ringraziano sinceramente la University Grants Commission (UGC), UGC-BSR, DBT-INSPIRE e il Council for Scientific and Industrial Research (CSIR) per le loro borse di ricerca. Per fortuna riconosciamo il Dipartimento di Biotecnologia (DBT), il Governo dell'India, il Dipartimento di Scienza e Tecnologia (DST-FIST), il Governo dell'India per il sostegno finanziario.

1. Clonazione di geni in vettori di entrata e di destinazione (Figura 2)
<ol><li>Amplificare la sequenza codificante (CDS) dei geni di interesse (geni M e C nel nostro caso) mediante PCR e clonarli in opportuni vettori di ingresso (ad esempio, vettore pENTR/D-TOPO; vedi Tabella 1 per i vettori utilizzati in questo esperimento).</li>
	<li>Coltiva i cloni su piastre contenenti antibiotici. Convalidare i cloni che vengono selezionati...

<ol>
	<li>Grove, C. A., Walhout, A. J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcription+factor+functionality+and+transcription+regulatory+networks.">Transcription factor functionality and transcription regulatory networks.</a> Molecular Biosystem. (4), 309-314 (2008).</li><li>Amoutzias, G. D., Robertson, D. L., Van de Peer, Y., Oliver, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Choose+your+partners:+dimerization+in+eukaryotic+transcription+factors.">Choose your partners: dimerization in eukaryotic transcription factors.</a> Trends in Biochemical Sciences. 33 (5), 220-229 (2008).</li><li>Arora, 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=MADS-box+gene+family+in+rice:+genome-wide+identification,+organization+and+expression+profiling+during+reproductive+development+and+stress.">MADS-box gene family in rice: genome-wide identification, organization and expression profiling during reproductive development and stress.</a> BMC Genomics. 8 (242), (2007).</li><li>Thei&#223;en, G., Gramzow, L. <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+evolution+of+plant+MADS+domain+transcription+factors.">Structure and evolution of plant MADS domain transcription factors.</a> Plant Transcription Factors: Evolutionary, Structural and Functional Aspects. , 127-138 (2016).</li><li>Schweiger, R., Schwenkert, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein-protein+interactions+visualized+by+bimolecular+fluorescence+complementation+in+tobacco+protoplasts+and+leaves.">Protein-protein interactions visualized by bimolecular fluorescence complementation in tobacco protoplasts and leaves.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (85), (2014).</li><li>Bracha-Drori, K., 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=Detection+of+protein-protein+interactions+in+plants+using+bimolecular+fluorescence+complementation.">Detection of protein-protein interactions in plants using bimolecular fluorescence complementation.</a> Plant Journal. 40 (3), 419-427 (2004).</li><li>Shyu, Y. J., Suarez, C. D., Hu, C. <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+ternary+complexes+in+living+cells+by+using+a+BiFC-based+FRET+assay.">Visualization of ternary complexes in living cells by using a BiFC-based FRET assay.</a> Nature Protocols. 3 (11), 1693-1702 (2008).</li><li>Kwaaitaal, M., Keinath, N. F., Pajonk, S., Biskup, C., Panstruga, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+bimolecular+fluorescence+complementation+and+f&#246;rster+resonance+energy+transfer+reveals+ternary+SNARE+complex+formation+in+living+plant+cells.">Combined bimolecular fluorescence complementation and f&#246;rster resonance energy transfer reveals ternary SNARE complex formation in living plant cells.</a> Plant Physiology. 152 (3), 1135-1147 (2010).</li><li>Margineanu, 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=Screening+for+protein-protein+interactions+using+F&#246;rster+resonance+energy+transfer+(FRET)+and+fluorescence+lifetime+imaging+microscopy+(FLIM).">Screening for protein-protein interactions using F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) and fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM).</a> Scientific Reports. 6, (2016).</li><li>Datta, R., Heaster, T. M., Sharick, J. T., Gillette, A. A., Skala, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+lifetime+imaging+microscopy:+fundamentals+and+advances+in+instrumentation,+analysis,+and+applications.">Fluorescence lifetime imaging microscopy: fundamentals and advances in instrumentation, analysis, and applications.</a> Journal of Biomedical Optics. 25 (07), 1 (2020).</li><li>Long, Y., 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=Optimizing+FRET-FLIM+labeling+conditions+to+detect+nuclear+protein+interactions+at+native+expression+levels+in+living+Arabidopsis+roots.">Optimizing FRET-FLIM labeling conditions to detect nuclear protein interactions at native expression levels in living Arabidopsis roots.</a> Frontiers in Plant Science. 9, 1-13 (2018).</li><li>Burman, N., Chandran, D., Khurana, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Rapid+and+highly+efficient+method+for+transient+gene+expression+in+rice+plants.">A Rapid and highly efficient method for transient gene expression in rice plants.</a> Frontiers in Plant Science. , 11 (2020).</li><li>Kudla, J., Bock, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lighting+the+way+to+protein-protein+interactions:+Recommendations+on+best+practices+for+bimolecular+fluorescence+complementation+analyses.">Lighting the way to protein-protein interactions: Recommendations on best practices for bimolecular fluorescence complementation analyses.</a> Plant Cell. 28 (5), 1002-1008 (2016).</li><li>Shyu, Y. J., Hu, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+complementation:+an+emerging+tool+for+biological+research.">Fluorescence complementation: an emerging tool for biological research.</a> Trends in Biotechnology. 26 (11), 622-630 (2008).</li><li>Kodama, Y., Hu, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+bimolecular+fluorescence+complementation+assay+with+a+high+signal-to-noise+ratio.">An improved bimolecular fluorescence complementation assay with a high signal-to-noise ratio.</a> BioTechniques. 49 (5), 793-803 (2010).</li><li>Kodama, Y., Hu, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bimolecular+fluorescence+complementation+(BiFC):+A+5-year+update+and+future+perspectives.">Bimolecular fluorescence complementation (BiFC): A 5-year update and future perspectives.</a> BioTechniques. 53 (5), 285-298 (2012).</li><li>Piston, D. W., Kremers, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+protein+FRET:+the+good,+the+bad+and+the+ugly.">Fluorescent protein FRET: the good, the bad and the ugly.</a> Trends in Biochemical Sciences. 32 (9), 407-414 (2007).</li><li>Chakrabarty, 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=pSITE+vectors+for+stable+integration+or+transient+expression+of+autofluorescent+protein+fusions+in+plants:+Probing+Nicotiana+benthamiana-+Virus+Interactions.">pSITE vectors for stable integration or transient expression of autofluorescent protein fusions in plants: Probing Nicotiana benthamiana- Virus Interactions.</a> Molecular Plant-Microbe Interactions. 20 (7), 740-750 (2007).</li><li>Walter, 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=Visualization+of+protein+interactions+in+living+plant+cells+using+bimolecular+fluorescence+complementation.">Visualization of protein interactions in living plant cells using bimolecular fluorescence complementation.</a> Plant Journal. 40 (3), 428-438 (2004).</li><li>Hellens, R., Mullineaux, P., Klee, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+guide+to+Agrobacterium+binary+Ti+vectors.">A guide to Agrobacterium binary Ti vectors.</a> Trends in Plant Science. 5 (10), 446-451 (2000).</li><li>Van Der Hoorn, R. A. L., Rivas, S., Wulff, B. B. H., Jones, J. D. G., Joosten, M. H. A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+migration+in+gel+filtration+of+the+Cf-4+and+Cf-9+resistance+proteins+is+an+intrinsic+property+of+Cf+proteins+and+not+because+of+their+association+with+high-molecular-weight+proteins.">Rapid migration in gel filtration of the Cf-4 and Cf-9 resistance proteins is an intrinsic property of Cf proteins and not because of their association with high-molecular-weight proteins.</a> Plant Journal. 35 (3), 305-315 (2003).</li><li>Xie, X., 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=Engineering+SARS-CoV-2+using+a+reverse+genetic+system.">Engineering SARS-CoV-2 using a reverse genetic system.</a> Nature Protocols. 16, (2021).</li><li>Xu, J., 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=Optimized+plasmid+construction+strategy+for+Cas9.">Optimized plasmid construction strategy for Cas9.</a> Cellular Physiology and Biochemistry. 48, 131-137 (2018).</li><li>Mattanovich, 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=Efficient+transformation+of+Agrobacterium+spp.+by+electroporation.">Efficient transformation of Agrobacterium spp. by electroporation.</a> Nucleic Acids Research. 17 (16), 6747 (1989).</li><li>Rizzo, M. A., Springer, G. H., Granada, B., Piston, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+cyan+fluorescent+protein+variant+useful+for+FRET.">An improved cyan fluorescent protein variant useful for FRET.</a> Nature Biotechnology. 22 (4), 445-449 (2004).</li><li>Tramier, 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=Picosecond-hetero-FRET+microscopy+to+probe+protein-protein+interactions+in+live+cells.">Picosecond-hetero-FRET microscopy to probe protein-protein interactions in live cells.</a> Biophysical Journal. 83 (6), 3570-3577 (2002).</li><li>Alvarez, L. A. J., 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=SP8+FALCON:+a+novel+concept+in+fluorescence+lifetime+imaging+enabling+video-rate+confocal+FLIM.">SP8 FALCON: a novel concept in fluorescence lifetime imaging enabling video-rate confocal FLIM.</a> Nature Methods. 20, 2-4 (2019).</li><li>Postma, M., Goedhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plotsofdata-a+web+app+for+visualizing+data+together+with+their+summaries.">Plotsofdata-a web app for visualizing data together with their summaries.</a> PLoS Biology. 17 (3), 1-8 (2019).</li><li>Galperin, E., Verkhusha, V. V., Sorkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-chromophore+fret+microscopy+to+analyze+multiprotein+interactions+in+living+cells.">Three-chromophore fret microscopy to analyze multiprotein interactions in living cells.</a> Nature Methods. 1 (3), 209-217 (2004).</li><li>Waadt, R., Kudla, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+plant+visualization+of+protein+interactions+using+bimolecular+fluorescence+complementation+(BiFC).">In plant visualization of protein interactions using bimolecular fluorescence complementation (BiFC).</a> Cold Spring Harbor Protocols. 3 (4), (2008).</li></ol>

Il presente protocollo dimostra l'uso del test FRET-FLIM basato su BiFC per accertare la formazione di un complesso ternario tra due monomeri di una proteina MADS-box e una proteina sensore di calcio. Il protocollo è adattato da un rapporto di Y. John Shyu et al. dove hanno sviluppato un metodo FRET basato su BiFC per visualizzare il complesso ternario formato tra eterodimeri Fos-Jun e NFAT o p65 utilizzando il metodo di emissione sensibilizzata7. In precedenza, un sistema FRET a tre fluorofori ?...

Le interazioni proteina-proteina (PPI) costituiscono la base del corretto funzionamento delle cellule eucariotiche regolando vari processi metabolici e di sviluppo. Alcuni IPP sono stabili, mentre altri sono di natura transitoria. Le interazioni possono essere classificate in base al numero e al tipo di membri nell'interazione come dimerico, trimerico, tetramerico omomerico ed eteromerico1. L'identificazione e la caratterizzazione delle interazioni proteiche può portare a una migliore comprensione delle funzioni proteiche e delle reti regolatorie.
I fattori di trascrizione sono proteine coinvolte nelle funzioni regolatorie. Regolano il tasso di trascrizione dei loro geni a valle legandosi al DNA. A volte l'oligomerizzazione o la formazione di complessi di ordine superiore da parte delle proteine è un prerequisito per svolgere le loro funzioni2. I fattori di trascrizione MADS-box delle piante sono geni omeotici che regolano vari processi come la transizione floreale, lo sviluppo di organi floreali, la fecondazione, lo sviluppo dei semi, la senescenza e lo sviluppo vegetativo. Sono noti per formare complessi di ordine superiore che si legano al DNA3,4. Lo studio delle reti PPI tra i fattori di trascrizione e i loro interattori fornisce informazioni sulla complessità alla base della regolazione trascrizionale.
L'espressione proteica transitoria in Nicotiana benthamiana è stata un approccio popolare per studiare la localizzazione proteica o le interazioni proteina-proteina in vivo5. BiFC e FRET sono metodi per studiare le interazioni proteina-proteina in vivo utilizzando sistemi reporter fluorescenti6. Una combinazione di queste due tecniche ha dimostrato di rivelare l'interazione tra tre proteine7. Il FRET viene misurato utilizzando la fotosbiancamento dell'accettore, l'emissione sensibilizzata e la tecnica FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging). Il test FRET basato su FLIM è emerso come uno strumento che fornisce una quantificazione accurata e una specificità spaziotemporale alle misurazioni del trasferimento di energia tra due molecole in base alla loro durata di fluorescenza8. FLIM misura il tempo in cui un fluoroforo rimane in uno stato eccitato prima di emettere un fotone ed è migliore delle tecniche che utilizzano solo misurazioni di intensità9,10. Oltre a sistemi eterologhi come la Nicotiana benthamiana e le bucce epidermiche di cipolla, rapporti più recenti hanno dimostrato l'uso di radici di Arabidopsis e giovani piantine di riso, ecc., per l'analisi in vivo delle interazioni proteina-proteina in condizioni native11,12.
Oltre a un adeguato sistema di espressione, anche la selezione di partner interagenti per i test BiFC e FRET è cruciale per il successo di questo esperimento. Il PPI tra i partner utilizzati nella configurazione BiFC deve essere convalidato utilizzando controlli appropriati prima del loro utilizzo come partner coniugato nell'esperimento FRET13. BiFC utilizza la complementazione strutturale di parti N- e C-terminali della proteina fluorescente. Una limitazione comune nella maggior parte se non in tutte le proteine fluorescenti utilizzate nei saggi BiFC è stata l'autoassemblaggio tra i due frammenti non fluorescenti derivati, contribuendo alla fluorescenza falsamente positiva e diminuendo il rapporto segnale-rumore (S / N)14. Recenti sviluppi, tra cui mutazioni puntiformi o posizione di scissione della proteina fluorescente, hanno dato origine a coppie BiFC con maggiore intensità, maggiore specificità, alto rapporto S/N15,16. Queste proteine fluorescenti possono anche essere utilizzate per eseguire BiFC a seconda dell'idoneità dell'esperimento.
Tradizionalmente, CFP e YFP sono stati utilizzati come coppia donatore e accettore negli esperimenti FRET17. Tuttavia, YFP o m-Citrino sono risultati essere migliori donatori di FRET (se usati con RFP come accettore) a causa dell'elevata resa quantistica (QY) durante l'espressione nativa delle proteine bersaglio nel sistema radicale di Arabidopsis. Anche la selezione di promotori (costitutivi rispetto a quelli nativi/endogeni) e fluorofori svolgono un ruolo cruciale nella progettazione di un esperimento BiFC-FRET-FLIM di successo. È essenziale notare che l'efficienza dei donatori di FRET e l'idoneità delle coppie FRET tendono a cambiare con il cambiamento del promotore e del sistema biologico utilizzato per l'espressione. Il QY del fluoroforo, che si riferisce alla sua luminosità, dipende dal pH, dalla temperatura e dal sistema biologico in uso. Suggeriamo che questi criteri siano attentamente considerati prima di scegliere la coppia di fluorofori per l'esperimento FRET. Il sistema biologico, i promotori e le proteine utilizzate per questo protocollo hanno funzionato bene con i fluorofori CFP-YFP per l'esperimento BiFC FRET-FLIM.
Nel presente studio, incorporiamo la funzione di FLIM per visualizzare l'interazione tra tre molecole proteiche utilizzando FRET basato su BiFC. In questa tecnica, due proteine sono etichettate con la proteina YFP divisa e la terza proteina con CFP. Poiché eravamo interessati a studiare l'interazione di un omodimero MADS-box protein (M) con una proteina sensore di calcio (C), queste proteine sono state etichettate con proteine fluorescenti nei vettori pSITE-1CA e pSITE-3CA18. Due dei partner interagenti, in questo test, sono stati etichettati con parti N- e C-terminali della YFP nei vettori pSPYNE-35S e pSPYCE-35S19e la loro interazione si traduce nella ricostituzione della YFP funzionale che funge da accettore FRET per il terzo partner interagente, che è taggato con CFP (che agisce come donatore FRET) (Figura 1 ). In questo caso particolare, il PPI tra due monomeri M e tra M e C è stato convalidato eseguendo BiFC in tre diversi sistemi insieme al sistema lievito-due-ibrido. Questi vettori sono stati mobilitati nel ceppo Agrobacterium tumifaciens GV3101 mediante elettroporazione. Il ceppo GV3101 ha un plasmide Ti disarmato pMP90 (pTiC58DT-DNA) con resistenza alla gentamicina20. Un ceppo di Agrobacterium p19 è stato aggiunto insieme a tutte le infiltrazioni per prevenire il silenziamento transgenico21. Raccomandiamo che le tre proteine siano utilizzate anche in conformazioni opposte per convalidare le interazioni tripartite.
In questa tecnica, abbiamo impiegato FLIM, dove in primo luogo, la durata di fluorescenza del donatore (vita del donatore inestinguibile) viene misurata in assenza di un accettore. Successivamente, la sua durata viene misurata in presenza dell'accettore (vita del donatore estinto). Questa differenza nella durata di fluorescenza del donatore viene utilizzata per calcolare l'efficienza FRET, che dipende dal numero di fotoni che presentano una riduzione della durata di fluorescenza. Di seguito è menzionato un protocollo dettagliato per determinare la formazione di un complesso ternario tra tre proteine qualsiasi esprimendo transitoriamente le proteine marcate fluorescenti in Nicotiana benthamiana e analizzando la loro interazione con BiFC-FRET-FLIM.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 ml Syringes without needles</td>
			<td>Dispovan</td>
			<td>&#160;-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetosyringone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D134406</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gateway&#160; LR Clonase II Enzyme mix</td>
			<td>Thermo Fischer Scientific</td>
			<td>11791020</td>
			<td>The vectors used in the study are Gateway based</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gentamycin Sulphate</td>
			<td>Himedia</td>
			<td>CMS461</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanamycin Sulphate</td>
			<td>Himedia</td>
			<td>MB105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MES hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M2933</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M2670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pENTR/D-TOPO Cloning Kit</td>
			<td>Thermo Fischer Scientific</td>
			<td>K240020</td>
			<td>The vectors used in the study are Gateway based</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phusion high fidelity Taq DNA polymerase</td>
			<td>Thermo Fischer Scientific</td>
			<td>F530-S</td>
			<td>Any High fidelity Polymerase can work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rifampicin</td>
			<td>Himedia</td>
			<td>CMS1889</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SP8 FALCON Confocal laser scanning microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>SP8 FALCON</td>
			<td>Any CLSM with FLIM capabilities can be used for this analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectinomycin dihydrochloride pentahydrate</td>
			<td>Himedia</td>
			<td>TC034</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determination of tripartite interaction between two monomers of a mads-box transcription factor and a calcium sensor protein by bifc-fret-flim assay

Le interazioni proteina-proteina sono parte integrante di tutti i processi biologici nelle cellule in quanto svolgono un ruolo cruciale nella regolazione, nel mantenimento e nella modifica delle funzioni cellulari. Queste interazioni sono coinvolte in una vasta gamma di fenomeni come la trasduzione del segnale, la risposta dei patogeni, le interazioni cellula-cellula, i processi metabolici e di sviluppo. Nel caso di fattori di trascrizione, queste interazioni possono portare all'oligomerizzazione di subunità, sequestrando in specifici contesti subcellulari come il nucleo, il citoplasma, ecc., Che, a sua volta, potrebbe avere un effetto più profondo sull'espressione dei geni a valle. Qui, dimostriamo una metodologia per visualizzare l'interazione tripartita in vivo utilizzando la complementazione di fluorescenza bimolecolare (BiFC) basata sul trasferimento di energia di risonanza di Förster (FRET) che coinvolge l'imaging a vita di fluorescenza (FLIM). Due delle proteine selezionate per questa dimostrazione interagiscono come partner BiFC e la loro attività di fluorescenza ricostituita viene utilizzata per analizzare FRET-FLIM con il terzo partner. Le piante di Nicotiana benthamiana coltivate a camera di crescita da quattro a cinque settimane sono state utilizzate come sistema vegetale modello per questa dimostrazione.

Questo protocollo rappresenta un metodo ottimizzato per studiare in vivo le interazioni tripartite proteina-proteina nelle piante. Il principio di base del protocollo è quello di combinare due tecniche di interazione proteica marcate con fluorescenza, cioè BiFC e FRET, per creare un test per misurare la formazione di complessi ternari tra tre partner proteici. Qui, abbiamo usato FLIM per misurare la durata di fluorescenza del partner donatore FRET in presenza e assenza dell'accettore FRET. Ci si aspettava una ...

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Determination of Tripartite Interaction between Two Monomers of a MADS-box Transcription Factor and a Calcium Sensor Protein by BiFC-FRET-FLIM Assay

Qui presentiamo un metodo per visualizzare la formazione di complessi ternari tra tre partner proteici utilizzando proteine fluorescenti marcate dal test FRET-FLIM basato su BiFC. Questo metodo è prezioso per studiare i complessi di interazione proteina-proteina in vivo.

Determinazione dell'interazione tripartita tra due monomeri di un fattore di trascrizione MADS-box e una proteina sensore di calcio mediante saggio BiFC-FRET-FLIM

Protein-protein interactions are an integral part of all biological processes in the cells as they play a crucial role in regulating, maintaining, and ...

Lo studio delle interazioni proteina-proteina fornisce una comprensione della regolazione di molti processi biologici. Qui dimostriamo una procedura descritta inizialmente da Y John shoe and co. Lavoratori nel 2007, dove gli autori hanno usato BiFC in combinazione con FRET per convalidare l'interazione tripartita tra tre molecole proteiche.Tuttavia, abbiamo incluso misurazioni della durata della fluorescenza in questa procedura per comprovare le misurazioni FRET. Per dimostrare un'interazione tripartita, abbiamo scelto una proteina, che è nota per omodimerizzare. Inoltre, è stato anche convalidato internamente per interagire con un sensore di calcio di proteina indicato come proteina C in questo protocollo.Le proteine MNC interagiscono nel citoplasma. In questa tecnica, due proteine sono etichettate con proteine YFP divise. La loro interazione si traduce nella restituzione di YFP funzionali che fungono da accettore FRET al terzo partner interagente, che è etichettato con CFP che agisce come donatore FRET.Inizia con l'amplificazione delle sequenze codificanti dei geni di interesse che sono geni M e C nel nostro caso mediante PCR e clonali in opportuni vettori di ingresso. Convalidare i cloni selezionati sugli antibiotici contenenti piastre mediante digestione di restrizione e sequenziamento del DNA. Mobilitare i CDS ricostituiti dai cloni di ingresso ai vettori di destinazione.Tutti i vettori utilizzati in questo esperimento sono elencati nella tabella uno. Infine, trasformare le cellule agrobacterium GV3101 con i vettori di destinazione per elettroporazione. Qui coltiviamo piante di Nicotiana Benthamiana ancora da quattro a sei foglie in condizioni controllate in una camera di coltivazione.Preparare il mix di terreno mescolando soilrite, torba di cocco e compost in un rapporto di 2:1:1. Stendere uno strato spesso un pollice di questo mix in un vassoio di plastica per rendere il letto del terreno e saturarlo con un po 'd'acqua. Cospargere circa 200 semi sopra il terreno e trasferirlo in un vassoio più grande di circa un centimetro di acqua stagnante.Coprire questo vassoio con un involucro di plastica per creare una camera di umidità. Trasferire questo vassoio in una camera di coltivazione impostata a 23 gradi centigradi con 16 ore di luce e otto ore di ciclo di buio. Dopo due settimane trasferire le giovani piantine in piccoli vasi da tre a quattro pollici contenenti miscela di terreno saturo d'acqua.Metti questi vasi in un vassoio di plastica e trasferiscili nella camera di coltivazione per altre quattro settimane. Per l'agroinfiltrazione, i ceppi batterici devono essere appena sottocolturati e miscelati insieme al ceppo P19 di agrobacterium in rapporti appropriati. Iniziare questa procedura inoculando ceppi di agrobatteri GV3101 contenenti costrutti BiFC e FRET da piastre striate in 10 ml.al brodo contenente antibiotici appropriati. Parallelamente, avviare anche una coltura del ceppo P19 di agrobatteri, che viene aggiunto per prevenire il silenziamento transgenico. Coprire il pallone con un foglio di alluminio e tenerli in uno shaker incubatore, impostarlo di 28 gradi centigradi a 170 RPM per 16 ore.Dopo la crescita notturna trasferire 1 ml. di queste colture a un cubito usa e getta per misurare la densità ottica a 600 nanometri utilizzando uno spettrofotometro. Mescolare le colture di ceppi appropriati biFC e fret partner contenenti ceppi in modo che l'OD finale sia 0,5 e quello di P19 sia 0,3 in un volume totale di 2 ml.Per ottenere questi rapporti seguiamo la formula mostrata sullo schermo per questi calcoli. Centrifugare le colture miste di agrobatterici a 3000G per cinque minuti a temperatura ambiente e scartare con cura il surnatante. Sospendere il pellet in un 2 ml.buffer di infiltrazione. Potrebbe essere necessario utilizzare un mixer a vortice per sospendere nuovamente le cellule in una sospensione cellulare omogenea completamente. Dopo questo incubare i tubi a temperatura ambiente al buio per tre ore.Nel frattempo, etichetta ogni vaso per la miscela di costruzione con cui si infiltrerà. Riempire una siringa senza ago da 1 ml con la miscela agrobatterica.Premere delicatamente ma con fermezza la punta della siringa sul lato abassiale di una foglia completamente espansa mentre si sostiene la foglia dall'altro lato. Spingere delicatamente lo stantuffo fino a quando la soluzione si riempie nell'area fogliare equivalente a due o tre volte quella della punta della siringa. Infiltrare la miscela batterica in un massimo di quattro punti su una foglia e ripetere questa procedura per tre o quattro foglie per un tipo di infiltrazione.Inoltre, includere almeno due impianti per costrutto per infiltrazione. Ricordarsi di asciugarsi le mani con alcool al 70% o di cambiare i guanti per evitare qualsiasi contaminazione incrociata. Trasferire tutti i vasi in un vassoio e incubare nella camera di crescita nella stessa condizione di crescita.Controllare una piccola parte della foglia agroinfiltrata utilizzando un microscopio a fluorescenza. Quando la fluorescenza sia da YFP che da CFP sono rilevabili nelle cellule, procedere al microscopio confocale per il test BiFC FRET-FLIM. Nel nostro caso, questa analisi è stata effettuata tre giorni dopo l'agroinfiltrazione.Ora che le piante sono pronte per essere visualizzate al microscopio, tagliare campioni di foglie quadrate da cinque a 8 mm. lontano dalla ferita della punta della siringa e montarli su acqua distillata. Posizionare un coperchio pulito scivolare su di esso e sigillare.Visualizza questi campioni al microscopio a scansione laser confocale. In questa procedura, la base per determinare e quantificare l'interazione tra due proteine è la riduzione della durata di fluorescenza del partner donatore fret al momento della sua interazione con l'accettore, che viene utilizzata per calcolare l'efficienza di FRET. La complessità nel caso dell'interazione tripartita aumenta ulteriormente perché l'accettore FRET in questo caso non è una singola molecola, ma una coppia YFP BiFC divisa, che dovrebbe prima essere ricostituita in vivo per diventare un fluoroforo accettore FRET funzionale.Per eseguire FRET-FLIM, dobbiamo determinare la durata di fluorescenza delle molecole donatrici, prima da solo e poi in presenza di un partner FRET. Aprire l'applicazione FLIM nel microscopio a scansione laser confocale, avviare la console e utilizzare il conteggio dei fotoni di riconoscimento dei modelli per misurare la durata della fluorescenza. Selezionare la modalità di misurazione standard per il conteggio di tutti i fotoni.Prenderemo due tipi di piante agroinfiltrate. Uno che ha il gene CCFP e l'altro che ha CCFP insieme a MYFP perché l'interazione della proteina M è già stata convalidata con la proteina C usando BiFC e Y2H, ci aspettiamo una buona efficienza FRET con questa coppia interagente. Ora prima eseguiamo la scansione della foglia agroinfiltrata CCFP e cerchiamo una cellula che mostri una buona fluorescenza CFP.Le impostazioni del microscopio vengono visualizzate sullo schermo. Il campione è illuminato a una potenza laser sufficiente per ottenere circa 0,1 fotoni per impulso. Per i campioni con intensità di fluorescenza variabile, cattureremo 50 fotogrammi per raccogliere fotoni adeguati necessari per la misurazione della durata.Poiché la CFP è nota per mostrare due vite di fluorescenza a causa del suo adattamento confermativo, alimentiamo i dati utilizzando un modello di riconvoluzione esponenziale mantenendo il valore di N uguale a due. A queste impostazioni, le due vite sono visibili a uno e 3,2 nanosecondi. Useremo la durata superiore per tutti i calcoli successivi.Ora siamo pronti a misurare FRET tra CCFP e MYFP. Per questo utilizziamo il campione di foglie della pianta agroinfiltrata con CCFP e MYFP. Cerchiamo una cellula che esprima sia CCFP che MYFP e confermiamo i loro rispettivi modelli di emissione eccitandoli utilizzando un laser a impulsi a 40 nanometri e un laser a luce bianca a 514 nanometri.Successivamente passiamo alla console FLIM per misurare la durata della CFP utilizzando le stesse impostazioni utilizzate in precedenza per misurare la durata della CCFP. Ma questa volta la cellula sta anche esprimendo MYFP che può potenzialmente interagire con CCFP e causare una riduzione della durata di CCFP. Leggendo il grafico ottenuto utilizzando il modello di riconvoluzione esponenziale N con N uguale a due, c'è infatti una diminuzione della vita della CFP da 3,2 a 2,6 nanosecondi.Ora avviamo la console FRET nel software e calcoliamo l'efficienza FRET inserendo manualmente la durata indiscutibile nell'equazione fornita nel software e l'efficienza FRET osservata è del 56% Ora passiamo al passaggio finale, cioè visualizzare l'interazione tra tre partner. Per questo, prendiamo il campione di foglie da una pianta che è stata co-infiltrata con CCFP e MYFPN con MYFPC. Analizziamo la pianta fogliare alla ricerca di una cellula che mostra sia la CFP che la fluorescenza YFP ricostituita che emana dall'interazione tra due proteine M.Usiamo lo stesso laser e la stessa lunghezza d'onda di emissione utilizzati in precedenza. Successivamente, spegniamo il laser a 514 nanometri e passiamo alla console FLIM. Se il dimero MYFP interagisce con CCFP.Dovremmo vedere una riduzione della durata della CCFP osservata durante la sua interazione con MYFP. Tuttavia, se il CCFP non riesce a interagire con il dimero MYFP, la sua durata di fluorescenza dovrebbe rimanere a 3,2 nanosecondi. Utilizzando le impostazioni simili come menzionato sopra, misuriamo la durata della CFP in presenza di YFP ricostituita.Adattiamo il grafico usando il modello di ricovoluzione esponenziale N con un uguale a due e ci spostiamo sulla console FRET. E sì, c'è un calo della durata della PCP da 3,2 a 2,3 nanosecondi. Calcoliamo l'efficienza FRET come descritto sopra.L'efficienza FRET calcolata è del 55% Qui abbiamo usato FLIM per misurare la durata di fluorescenza del partner donatore FRET in presenza e assenza dell'accettore FRET. Ci si aspettava una riduzione della durata di fluorescenza del donatore se ci fosse stata un'interazione positiva tra le due proteine. In caso di controllo positivo, cioè CCFP e MYFP.Osserviamo una riduzione della durata di fluorescenza del donatore da 3,3 a 2,5 nanosecondi e l'efficienza fret è stata del 56%Un esercizio simile con YFP ricostituito è risultato dall'interazione tra due amonomeri e proteine C ha anche portato a un'interazione FRET positiva che ha portato alla riduzione della durata di fluorescenza del donatore a 2,6 nanosecondi. L'efficienza FRET calcolata era di circa il 55% in questo caso. La riduzione della durata di fluorescenza del donatore fret fornisce una forte evidenza di un'interazione tripartita tra queste proteine.Il protocollo qui descritto è un potente strumento per determinare le interazioni tripartite proteina-proteina nelle cellule viventi. Questa procedura può anche aiutare a determinare la localizzazione intracellulare dei complessi risultanti, che è importante per decifrare la funzione e il significato fisiologico di qualsiasi complesso proteico. In conclusione, il test FRET-FLIM basato su BiFC offre l'opportunità di studiare e caratterizzare aspetti importanti delle interazioni proteiche tripartite, che possono essere utili negli studi di interazione proteina-proteina in sistemi sia animali che vegetali.

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