Name: pulldown assay coupled with co-expression in bacteria cells as a time-efficient tool for testing challenging protein-protein interactions
Uploaded: 2022-12-23T14:00:00
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Diese Arbeit wurde durch die Projekte 19-74-30026 (Methodenentwicklung und -validierung) und 19-74-10099 (Protein-Protein-Interaktionsassays) der Russischen Wissenschaftsstiftung unterstützt. und vom Ministerium für Wissenschaft und Hochschulbildung der Russischen Föderation-Zuschuss 075-15-2019-1661 (Analyse repräsentativer Protein-Protein-Wechselwirkungen).

Die schematische Darstellung des Methodenworkflows ist in Abbildung 1 dargestellt.
1. Co-Transformation von E. coli
<ol><li>Bereiten Sie Expressionsvektoren für Zielproteine mit Standard-Klonierungsmethoden vor. HINWEIS: In der Regel ist es ein guter Ausgangspunkt, konventionelle pGEX/pMAL-Vektoren zu verwenden, die ein Ampicillin-Resistenzgen und ColE1-Ursprung für die Expression von GST/MBP-markierten Proteinen und einen kompatib...

<ol>
	<li>Louche, A., Salcedo, S. P., Bigot, 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:+Pulldown+assays.">Protein-protein interactions: Pulldown assays.</a> Methods in Molecular Biology. 1615, 247-255 (2017).</li><li>Rose, R. 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=Structural+basis+of+dimerization,+coactivator+recognition+and+MODY3+mutations+in+HNF-1alpha.">Structural basis of dimerization, coactivator recognition and MODY3 mutations in HNF-1alpha.</a> Nature Structural &amp; Molecular Biology. 7 (9), 744-748 (2000).</li><li>Bonchuk, 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=Structural+basis+of+diversity+and+homodimerization+specificity+of+zinc-finger-associated+domains+in+Drosophila.">Structural basis of diversity and homodimerization specificity of zinc-finger-associated domains in Drosophila.</a> Nucleic Acids Research. 49 (4), 2375-2389 (2021).</li><li>Nair, S. K., Burley, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+structures+of+Myc-Max+and+Mad-Max+recognizing+DNA.+Molecular+bases+of+regulation+by+proto-oncogenic+transcription+factors.">X-ray structures of Myc-Max and Mad-Max recognizing DNA. Molecular bases of regulation by proto-oncogenic transcription factors.</a> Cell. 112 (2), 193-205 (2003).</li><li>Badonyi, M., Marsh, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+protein+complex+interfaces+have+evolved+to+promote+co-translational+assembly.">Large protein complex interfaces have evolved to promote co-translational assembly.</a> Elife. 11, 79602 (2022).</li><li>Kramer, G., Shiber, A., Bukau, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+cotranslational+maturation+of+newly+synthesized+proteins.">Mechanisms of cotranslational maturation of newly synthesized proteins.</a> Annual Reviews in Biochemistry. 88, 337-364 (2019).</li><li>Koubek, J., Schmitt, J., Galmozzi, C. V., Kramer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+cotranslational+protein+maturation+in+bacteria.">Mechanisms of cotranslational protein maturation in bacteria.</a> Frontiers in Molecular Biosciences. 8, 689755 (2021).</li><li>Shiber, 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=Cotranslational+assembly+of+protein+complexes+in+eukaryotes+revealed+by+ribosome+profiling.">Cotranslational assembly of protein complexes in eukaryotes revealed by ribosome profiling.</a> Nature. 561 (7722), 268-272 (2018).</li><li>Shieh, Y. W., 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=Operon+structure+and+co-translational+subunit+association+direct+protein+assembly+in+bacteria.">Operon structure and co-translational subunit association direct protein assembly in bacteria.</a> Science. 350 (6261), 678-680 (2015).</li><li>Bertolini, 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=Interactions+between+nascent+proteins+translated+by+adjacent+ribosomes+drive+homomer+assembly.">Interactions between nascent proteins translated by adjacent ribosomes drive homomer assembly.</a> Science. 371 (6524), 57-64 (2021).</li><li>Bonchuk, A. 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=Structural+insights+into+highly+similar+spatial+organization+of+zinc-finger+associated+domains+with+a+very+low+sequence+similarity.">Structural insights into highly similar spatial organization of zinc-finger associated domains with a very low sequence similarity.</a> Structure. 30 (7), 1004-1015 (2022).</li><li>Justin, 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=Structural+basis+of+oncogenic+histone+H3K27M+inhibition+of+human+polycomb+repressive+complex+2.">Structural basis of oncogenic histone H3K27M inhibition of human polycomb repressive complex 2.</a> Nature Communications. 7, 11316 (2016).</li><li>Lariviere, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+the+mediator+head+module.">Structure of the mediator head module.</a> Nature. 492 (7429), 448-451 (2012).</li><li>Taylor, N. 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=Structure+of+the+T4+baseplate+and+its+function+in+triggering+sheath+contraction.">Structure of the T4 baseplate and its function in triggering sheath contraction.</a> Nature. 533 (7603), 346-352 (2016).</li><li>Samara, N. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+insights+into+the+assembly+and+function+of+the+SAGA+deubiquitinating+module.">Structural insights into the assembly and function of the SAGA deubiquitinating module.</a> Science. 328 (5981), 1025-1029 (2010).</li><li>Kohler, A., Zimmerman, E., Schneider, M., Hurt, E., Zheng, N. <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+assembly+and+activation+of+the+heterotetrameric+SAGA+histone+H2B+deubiquitinase+module.">Structural basis for assembly and activation of the heterotetrameric SAGA histone H2B deubiquitinase module.</a> Cell. 141 (4), 606-617 (2010).</li><li>Rucker, P., Torti, F. M., Torti, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombinant+ferritin:+modulation+of+subunit+stoichiometry+in+bacterial+expression+systems.">Recombinant ferritin: modulation of subunit stoichiometry in bacterial expression systems.</a> Protein Engineering. 10 (8), 967-973 (1997).</li><li>Selzer, G., Som, T., Itoh, T., Tomizawa, 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+origin+of+replication+of+plasmid+p15A+and+comparative+studies+on+the+nucleotide+sequences+around+the+origin+of+related+plasmids.">The origin of replication of plasmid p15A and comparative studies on the nucleotide sequences around the origin of related plasmids.</a> Cell. 32 (1), 119-129 (1983).</li><li>Nijkamp, H. 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=The+complete+nucleotide+sequence+of+the+bacteriocinogenic+plasmid+CloDF13.">The complete nucleotide sequence of the bacteriocinogenic plasmid CloDF13.</a> Plasmid. 16 (2), 135-160 (1986).</li><li>Som, T., Tomizawa, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origin+of+replication+of+Escherichia+coli+plasmid+RSF+1030.">Origin of replication of Escherichia coli plasmid RSF 1030.</a> Molecular General Genetics. 187 (3), 375-383 (1982).</li><li>Tsao, K. L., Waugh, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balancing+the+production+of+two+recombinant+proteins+in+Escherichia+coli+by+manipulating+plasmid+copy+number:+high-level+expression+of+heterodimeric+Ras+farnesyltransferase.">Balancing the production of two recombinant proteins in Escherichia coli by manipulating plasmid copy number: high-level expression of heterodimeric Ras farnesyltransferase.</a> Protein Expression Purification. 11 (3), 233-240 (1997).</li><li>Nallamsetty, S., Waugh, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solubility-enhancing+proteins+MBP+and+NusA+play+a+passive+role+in+the+folding+of+their+fusion+partners.">Solubility-enhancing proteins MBP and NusA play a passive role in the folding of their fusion partners.</a> Protein Expression Purification. 45 (1), 175-182 (2006).</li><li>Paiano, A., Margiotta, A., De Luca, M., Bucci, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yeast+two-hybrid+assay+to+identify+interacting+proteins.">Yeast two-hybrid assay to identify interacting proteins.</a> Current Protocols in Protein Science. 95 (1), 70 (2019).</li><li>Zolghadr, K., Rothbauer, U., Leonhardt, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fluorescent+two-hybrid+(F2H)+assay+for+direct+analysis+of+protein-protein+interactions+in+living+cells.">The fluorescent two-hybrid (F2H) assay for direct analysis of protein-protein interactions in living cells.</a> Methods in Molecular Biology. 812, 275-282 (2012).</li><li>Fiebitz, 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=High-throughput+mammalian+two-hybrid+screening+for+protein-protein+interactions+using+transfected+cell+arrays.">High-throughput mammalian two-hybrid screening for protein-protein interactions using transfected cell arrays.</a> BMC Genomics. 9, 68 (2008).</li><li>Bonchuk, A. N., Georgiev, P. G., Maksimenko, O. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CTCF+and+Sgfl1+proteins+form+alternative+complexes+with+ENY2+proteins.">CTCF and Sgfl1 proteins form alternative complexes with ENY2 proteins.</a> Doklady Biochemistry and Biophysics. 468 (1), 180-182 (2016).</li><li>Maksimenko, O., 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=Two+new+insulator+proteins,+Pita+and+ZIPIC,+target+CP190+to+chromatin.">Two new insulator proteins, Pita and ZIPIC, target CP190 to chromatin.</a> Genome Research. 25 (1), 89-99 (2015).</li><li>Sabirov, 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=Mechanism+and+functional+role+of+the+interaction+between+CP190+and+the+architectural+protein+Pita+in+Drosophila+melanogaster.">Mechanism and functional role of the interaction between CP190 and the architectural protein Pita in Drosophila melanogaster.</a> Epigenetics Chromatin. 14 (1), 16 (2021).</li><li>Dong, S., Provart, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analyses+of+protein+interaction+networks+using+computational+tools.">Analyses of protein interaction networks using computational tools.</a> Methods in Molecular Biology. 1794, 97-117 (2018).</li></ol>

Die beschriebene Methode ermöglicht die Untersuchung von Protein-Protein-Wechselwirkungen, die in vitro nicht effizient zusammengesetzt werden können und eine Koexpression erfordern. Die Methode ist einer der wenigen geeigneten Ansätze zur Untersuchung heterodimerisierender Proteine, die ebenfalls zur Homodimerisierung fähig sind, da solche Proteine, wenn sie getrennt gereinigt werden, stabile Homodimere bilden, die während des Experiments meistens nicht dissoziieren und reassoziierenkönn...

Konventioneller Pulldown wird häufig verwendet, um Protein-Protein-Wechselwirkungen zu untersuchen1. Gereinigte Proteine interagieren jedoch oft nicht effektiv in vitro2,3, und einige von ihnen sind ohne ihren Bindungspartner 4,5 unlöslich. Solche Proteine könnten eine co-translationale Assemblierung oder das Vorhandensein von molekularen Chaperonen 5,6,7,8,9 erfordern. Eine weitere Einschränkung des konventionellen Pulldowns ist die Prüfung möglicher Heteromultimerisierungsaktivität zwischen Domänen, die als stabile Homo-Oligomere existieren können, die kotranslational zusammengesetzt sind 8,10, da viele von ihnen während der Inkubationszeit in vitro nicht dissoziieren und reassoziieren können. Die Koexpression erwies sich als nützlich bei der Überwindung solcher Probleme 3,11. Die Koexpression unter Verwendung kompatibler Vektoren in Bakterien wurde erfolgreich zur Aufreinigung großer makromolekularer Komplexe mit mehreren Untereinheiten eingesetzt, einschließlich des Polycomb-Repressionskomplexes PRC2 12, des RNA-Polymerase-II-Mediatorkopfmoduls13, der Bakteriophagen-T4-Grundplatte14, des SAGA-Komplex-Deubiquitinylase-Moduls 15,16 und des Ferritins 17. Replikationsursprünge, die üblicherweise für die Koexpression verwendet werden, sind ColE1, p15A18, CloDF1319 und RSF20. Im kommerziell erhältlichen Duet-Expressionssystem werden diese Ursprünge mit verschiedenen Antibiotikaresistenzgenen und geeigneten multiplen Klonierungsstellen kombiniert, um polycistronische Vektoren zu erzeugen, die die Expression von bis zu acht Proteinen ermöglichen. Diese Ursprünge haben unterschiedliche Kopienzahlen und können in unterschiedlichen Kombinationen verwendet werden, um ausgewogene Expressionsniveaus von Zielproteinenzu erreichen 21. Um Protein-Protein-Wechselwirkungen zu testen, werden verschiedene Affinitäts-Tags verwendet; die gebräuchlichsten sind 6xHistidin, Glutathion-S-Transferase (GST) und Maltose-bindendes Protein (MBP), von denen jedes eine spezifische Affinität zum entsprechenden Harz aufweist. GST und MBP verbessern auch die Löslichkeit und Stabilität von markierten Proteinen22.
Es wurde auch eine Reihe von Methoden entwickelt, die die Koexpression von Proteinen in eukaryotischen Zellen beinhalten, von denen die bekannteste der Hefe-Zwei-Hybrid-Assay (Y2H) ist23. Der Y2H-Assay ist kostengünstig, einfach und ermöglicht das Testen mehrerer Interaktionen. Der Workflow dauert jedoch mehr als 1 Woche. Es gibt auch einige weniger häufig verwendete Säugetierzell-basierte Assays, z. B. den Fluoreszenz-Zwei-Hybrid-Assay (F2H)24 und den Zellarray-Protein-Protein-Interaktions-Assay (CAPPIA)25. Der F2H-Assay ist relativ schnell und ermöglicht die Beobachtung von Proteininteraktionen in ihrer nativen zellulären Umgebung, erfordert jedoch die Verwendung teurer Bildgebungsgeräte. Alle diese Methoden haben einen Vorteil gegenüber der prokaryotischen Expression, die die native eukaryotische Translations- und Faltungsumgebung bereitstellt. Sie erkennen jedoch indirekt eine Interaktion, entweder durch transkriptionelle Aktivierung oder durch Fluoreszenzenergietransfer, wodurch häufig Artefakte entstehen. Eukaryotische Zellen können auch andere Interaktionspartner von Proteinen von Interesse enthalten, die das Testen binärer Wechselwirkungen zwischen Proteinen höherer Eukaryoten stören können.
Die vorliegende Arbeit beschreibt eine Methode zur bakteriellen Koexpression von differentiell markierten Proteinen, gefolgt von konventionellen Pulldown-Techniken. Die Methode ermöglicht es, Wechselwirkungen zwischen Zielproteinen zu untersuchen, die eine Koexpression erfordern. Es ist im Vergleich zu herkömmlichem Pulldown zeiteffizienter und ermöglicht das Testen mehrerer Ziele, was es in den meisten Fällen vorteilhaft macht. Die Koexpression mit kompatiblen Vektoren ist bequemer als die polycistronische Co-Expression, da sie keinen mühsamen Klonschritt erfordert.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>8-ELEMENT probe</td>
			<td>Sonics</td>
			<td>630-0586</td>
			<td>The high throughput 8-element sonicator probes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A0949</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amylose resin</td>
			<td>New England Biolabs</td>
			<td>E8021</td>
			<td>Resin for purification of MBP-tagged proteins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotics</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A4789 (kanamycin); A0839 (ampicillin)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beta-mercaptoethanol</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A1108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BL21(DE3)&#160;</td>
			<td>Novagen</td>
			<td>69450-M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A4689</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5415R (Z605212)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutathione</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A9782</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutathione agarose</td>
			<td>Pierce</td>
			<td>16100</td>
			<td>Resin for purification of GST-tagged proteins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A2926</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES&#160;</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A3724</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HisPur Ni-NTA Superflow Agarose</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>25214</td>
			<td>Resin for purification of 6xHis-tagged proteins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imidazole</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A1378</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPTG</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A4773</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A2939</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>414753</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Maltose</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A3891</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MOPS</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A2947</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A2942</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NP40</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11754599001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pACYCDuet-1</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71147</td>
			<td>Vector for co-expression of proteins with p15A replication origin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pCDFDuet-1</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71340</td>
			<td>Vector for co-expression of proteins with CloDF13 replication origin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMSF</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A0999</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protease Inhibitor Cocktail VII</td>
			<td>Calbiochem</td>
			<td>539138</td>
			<td>Protease Inhibitor Cocktail</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pRSFDuet-1</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71341</td>
			<td>Vector for co-expression of proteins with RSF replication origin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SDS&#160;</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A2263</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris&#160;</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A2264</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VC505 sonicator</td>
			<td>Sonics</td>
			<td>CV334</td>
			<td>Ultrasonic liquid processor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZnCl2</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A6285</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pulldown assay coupled with co-expression in bacteria cells as a time-efficient tool for testing challenging protein-protein interactions

Pulldown ist ein einfacher und weit verbreiteter Protein-Protein-Interaktions-Assay. Es hat jedoch Einschränkungen bei der Untersuchung von Proteinkomplexen, die sich in vitro nicht effektiv zusammensetzen. Solche Komplexe können eine kotranslationale Assemblierung und das Vorhandensein von molekularen Chaperonen erfordern; Entweder bilden sie stabile Oligomere, die in vitro nicht dissoziieren und reassoziieren können, oder sie sind ohne Bindungspartner instabil. Um diese Probleme zu überwinden, ist es möglich, eine Methode zu verwenden, die auf der bakteriellen Koexpression von differentiell markierten Proteinen unter Verwendung einer Reihe kompatibler Vektoren basiert, gefolgt von den herkömmlichen Pulldown-Techniken. Der Workflow ist im Vergleich zum herkömmlichen Pulldown zeiteffizienter, da ihm die zeitaufwändigen Schritte der getrennten Aufreinigung interagierender Proteine und ihrer anschließenden Inkubation fehlen. Ein weiterer Vorteil ist eine höhere Reproduzierbarkeit aufgrund einer deutlich geringeren Anzahl von Schritten und einer kürzeren Zeitspanne, in der Proteine, die in der In-vitro-Umgebung existieren, einer Proteolyse und Oxidation ausgesetzt sind. Die Methode wurde erfolgreich zur Untersuchung einer Reihe von Protein-Protein-Wechselwirkungen angewendet, wenn sich andere In-vitro-Techniken als ungeeignet erwiesen haben. Die Methode kann für die Chargenprüfung von Protein-Protein-Wechselwirkungen verwendet werden. Repräsentative Ergebnisse werden für Studien zu Wechselwirkungen zwischen BTB-Domäne und intrinsisch ungeordneten Proteinen sowie zu Heterodimeren von Zinkfinger-assoziierten Domänen gezeigt.

Die beschriebene Methode wurde routinemäßig mit vielen verschiedenen Zielen angewendet. Hier werden einige repräsentative Ergebnisse vorgestellt, die mit herkömmlichen Pulldown-Techniken wahrscheinlich nicht erzielt werden können. Die erste ist die Untersuchung der spezifischen ZAD-Dimerisierung (Zinc-finger-associated domain)11. ZADs bilden stabile und spezifische Dimere, wobei Heterodimere nur zwischen eng verwandten Domänen innerhalb paraloger Gruppen möglich sind. Die von diesen Domäne...

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Pulldown Assay Coupled with Co-Expression in Bacteria Cells as a Time-Efficient Tool for Testing Challenging Protein-Protein Interactions

Hier beschreiben wir eine Methode zur bakteriellen Koexpression von differentiell markierten Proteinen unter Verwendung einer Reihe kompatibler Vektoren, gefolgt von den konventionellen Pulldown-Techniken zur Untersuchung von Proteinkomplexen, die sich in vitro nicht zusammensetzen können.

Pulldown-Assay gekoppelt mit Co-Expression in Bakterienzellen als zeiteffizientes Werkzeug zum Testen anspruchsvoller Protein-Protein-Interaktionen

Pulldown is an easy and widely used protein-protein interaction assay. However, it has limitations in studying protein complexes that do not assemble ...

Diese Methode ermöglicht es, die Bildung von Proteinkomplexen zu untersuchen, die eine Koexpression für effiziente Testproben erfordern, wie z.B. die Bildung von Heterodimeren. Das Hauptpotenzial dieser Methode besteht darin, die Co-Expression von differentiell markierten untersuchten Proteinen unter Verwendung von Kombinationen kompatibler Vektoren zu nutzen, um eine effiziente komplexe Assemblierung sowie einen zeiteffizienten Arbeitsablauf und Skalierbarkeit zu fördern, die einen schnellen Patch-Test mehrerer Interaktionen ermöglichen. Diese Methode kann auch für ein schnelles Screening optimaler Proteinexpressions- und Aufreinigungsbedingungen verwendet werden.Die visuelle Demonstration hilft bei der korrekten Durchführung kritischer Schritte des Protokolls, wie z. B. Co-Expression-Setup, Zellaufschluss und nachfolgende Pulldown-Schritte. Um zu beginnen, züchten Sie den Stamm Escherichia coli BL21 (DE3) in Luria-Bertani- oder LB-Medien bei 37 Grad Celsius auf eine optische Dichte (OD) von 0,1 bis 0,2. Zentrifugieren Sie einen Milliliter der Bakteriensuspension für eine Minute bei 9.000 G bei vier Grad Celsius und verwerfen Sie den Überstand.Fügen Sie dann 0,5 Milliliter eiskalten Transformationspuffer (TB) hinzu und inkubieren Sie 10 Minuten lang auf Eis. Am Ende der Inkubation 30 Sekunden lang bei 8.000 G bei vier Grad Celsius zentrifugieren und den Überstand verwerfen. Fügen Sie dann 100 Mikroliter TB-Puffer und 100 Nanogramm jedes Vektors hinzu und inkubieren Sie 30 Minuten lang auf Eis.150 Sekunden auf 42 Grad Celsius erhitzen, dann eine Minute auf Eis kalt stellen. Als nächstes fügen Sie einen Milliliter LB-Medien ohne Antibiotika hinzu und inkubieren Sie 90 Minuten lang bei 37 Grad Celsius. Nach der Inkubation wird das Pellet in 100 Mikrolitern LB-Medien zentrifugiert und resuspendiert, bevor die Suspension auf eine LB-Agarplatte aufgetragen wird, die 0,5% Glucose und entsprechende Antibiotika enthält.Inkubieren Sie die Platte über Nacht bei 37 Grad Celsius. Spülen Sie am nächsten Tag die Zellen von der Platte mit zwei Millilitern LB-Medien in 50 Milliliter LB-Medien mit entsprechenden Antibiotika. Fügen Sie Metallionen oder andere bekannte Co-Faktoren hinzu, bevor Sie ein Aliquot mit 20% Glycerin bei minus 70 Grad Celsius für nachfolgende Experimente lagern.Züchten Sie die Zellen mit einer konstanten Rotation von 220 U / min bei 37 Grad Celsius bis zu einem OD von 0,5 bis 0,7. Kühlen Sie die Kultur auf Raumtemperatur ab und fügen Sie IPTG bis zu einer Endkonzentration von einem Millimol hinzu. Lagern Sie ein 20-Mikroliter-Aliquot der Zellsuspension als Kontrolle der nicht induzierten Probe.Inkubieren Sie die Zellen über Nacht bei 220 U/min bei 18 Grad Celsius. Teilen Sie die bakterielle Suspension am nächsten Tag in zwei Teile und lagern Sie 20-Mikroliter-Aliquots, um die Proteinexpression zu bestätigen. Zentrifugieren Sie die verbleibende Zellsuspension bei 4.000 G für 15 Minuten.Für den Pulldown-Assay resuspendieren Sie die Pellets in einem Milliliter eiskaltem Lysepuffer mit Proteasehemmern und Reduktionsmitteln, die unmittelbar vor dem Experiment zugesetzt wurden. Passen Sie die Pufferzusammensetzung für die getesteten Proteine an. Brechen Sie die Zellen durch Beschallung auf Eis auf und lagern Sie ein 20-Mikroliter-Aliquot für die Elektrophorese.Zentrifugieren Sie 30 Minuten lang bei 16.000 G und sammeln Sie 20 Mikroliter des geklärten Lysats für die Elektrophorese. Das Harz 10 Minuten lang mit einem Milliliter eiskaltem Lysepuffer ausgleichen, dann 30 Sekunden lang bei 2.000 G zentrifugieren und den Überstand verwerfen. Fügen Sie dem Harz Zelllysate hinzu und inkubieren Sie 10 Minuten lang bei einer konstanten Drehung von 15 U / min.Zentrifugieren und verwerfen Sie dann den Überstand, bevor Sie 20 Mikroliter der ungebundenen Fraktion zur Analyse sammeln. Als nächstes fügen Sie einen Milliliter eiskalten Waschpuffer hinzu und inkubieren Sie ihn eine Minute lang. Nochmals zentrifugieren und den Überstand verwerfen.Führen Sie dann zwei lange Wäschen mit eiskaltem Waschpuffer durch. Nach dem zweiten Waschen eluieren Sie die gebundenen Proteine mit 50 Mikrolitern des Elutionspuffers in einem Shaker bei 1.200 U / min bei vier Grad Celsius für 10 Minuten. Analysieren Sie die eluierten Proteine mit der SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese.Studien zur Zinkfinger-assoziierten Domäne (ZAD), zur Homodimerisierung in Maltose-bindendem Protein (MBP) und zu 6xHistidin-Pulldown-Assays werden hier gezeigt. Die Koexpression von MBP- und Thioredoxin-6xHistidin-fusionierten ZADs zeigt eine gute und reproduzierbare Homodimerisierungsaktivität und erscheint als zusätzliche Bande in den SDS-PAGE-Ergebnissen des MBP-Pulldown-Assays. Ein weiteres Beispiel für die Verwendung der Methode zur Untersuchung alternativer Komplexbildung wird hier gezeigt.Im Co-Expressions-Assay interagierte 6xHistidin-markiertes ENY2 sowohl mit GST-markiertem Sgf11 als auch mit MBP-CTCF, aber in den MBP-Pulldowns war kein GST-Sgf11 vorhanden und umgekehrt. Hier wird ein Schritt-für-Schritt-Vergleich der erforderlichen Zeitintervalle im Workflow des konventionellen Pulldown-Assays im Vergleich zum Pulldown in Verbindung mit der Koexpression gezeigt. Die Ergebnisse der Verwendung beider Techniken zur Untersuchung der gleichen Interaktion zwischen der BTB-Domäne des CP190-Proteins und der GST-markierten C-terminalen Domäne des Drosophila-CTCF-Proteins werden hier gezeigt.Die richtige Wahl des Affinitäts- und Löslichkeitstests, Thioredoxin, GST oder MBP, ist entscheidend für die effiziente Durchführung des Assays. Ein weiterer wichtiger Schritt ist der schnelle und gleichmäßige Zellaufschluss. Es wird dringend empfohlen, Ultraschallsonden mit mehreren Spitzen zu verwenden.Diese Methode ermöglicht die direkte Untersuchung der Heterodimerbildung zwischen Proteindomänen, die sonst Homodimere bilden, die während der Inkubation gereinigter Proteine im herkömmlichen Pulldown-Assay nicht dissoziieren würden.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Fluorescence Anisotropy as a Tool to Study Protein-protein Interactions

Fluoreszenzanisotropiemessungen als Werkzeug Protein-Protein-Interaktionen zu untersuchen

Protein-protein interactions play an essential role in the function of a living organism. Once an interaction has been identified and validated it is ...

Forschung

Biochemie

Utilizing the Ethylene-releasing Compound, 2-Chloroethylphosphonic Acid, as a Tool to Study Ethylene Response in Bacteria

Unter Verwendung der Ethylen-freisetzenden Verbindung, 2-Chlorethylphosphonsäure, als Werkzeug Ethylen-Antwort in Bakterien zu studieren

Ethylene (C2H4) is a gaseous phytohormone that is involved in numerous aspects of plant development, playing a dominant role in senescence and fruit ...

Using Scaffold Liposomes to Reconstitute Lipid-proximal Protein-protein Interactions In Vitro

Using Scaffold Liposomes to Reconstitute Lipid-proximal Protein-protein Interactions In Vitro

Scaffold Liposomen zu rekonstituieren Lipid-proximalen Protein-Protein-Wechselwirkungen<em&gt; In Vitro</em

Studies of integral membrane proteins in vitro are frequently complicated by the presence of a hydrophobic transmembrane domain. Further complicating ...

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

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

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

Biotinylated Cell-penetrating Peptides to Study Intracellular Protein-protein Interactions

Biotinylierte Zelle eindringen Peptide, intrazelluläre Protein-Protein-Wechselwirkungen zu studieren

Here we present a protocol to study intracellular protein-protein interactions that is based on the widely used biotin-avidin pull-down system. The ...

Variations on Negative Stain Electron Microscopy Methods: Tools for Tackling Challenging Systems

Variationen auf negativ Färben Elektronenmikroskopie Methoden: Werkzeuge für die Bekämpfung der anspruchsvolle Systeme

Negative stain electron microscopy (EM) allows relatively simple and quick observation of macromolecules and macromolecular complexes through the use of ...

A Fluorescence Fluctuation Spectroscopy Assay of Protein-Protein Interactions at Cell-Cell Contacts

Eine Fluoreszenz Fluktuation Spektroskopie Assay von Protein-Protein-Wechselwirkungen an den Zell-Zell-Kontakten

A variety of biological processes involves cell-cell interactions, typically mediated by proteins that interact at the interface between neighboring ...

Application of Biolayer Interferometry (BLI) for Studying Protein-Protein Interactions in Transcription

Application of Biolayer Interferometry BLI for Studying Protein-Protein Interactions in Transcription

Anwendung der Biolayer-Interferometrie (BLI) zur Untersuchung von Protein-Protein-Wechselwirkungen bei der Transkription

A transcription factor&#160;(TF) is a protein that regulates gene expression by interacting with the RNA polymerase, another TF, and/or template DNA. GrgA ...

Interactions with and Membrane Permeabilization of Brain Mitochondria by Amyloid Fibrils

Wechselwirkungen mit und Membranpermeabilisierung des Gehirns Mitochondrien durch Amyloid Fibrils

A growing body of evidence indicates that membrane permeabilization, including internal membranes such as mitochondria, is a common feature and primary ...

MS2-Affinity Purification Coupled with RNA Sequencing in Gram-Positive Bacteria

MS2-Affinitätsreinigung gekoppelt mit RNA-Sequenzierung in grampositiven Bakterien

Although small regulatory RNAs (sRNAs) are widespread among the bacterial domain of life, the functions of many of them remain poorly characterized ...