Na Vivo Detecção e análise de SUMOylation de proteína Rb em células humanas
Summary
Família proteínas pequenas relacionadas à ubiquitina modificador (SUMO) são conjugadas aos resíduos de lisina das proteínas alvo regular de vários processos celulares. Este artigo descreve um protocolo para a detecção da proteína do retinoblastoma (Rb) SUMOylation sob condições endógenas e exógenas em células humanas.
Abstract
As modificações pós-tradução de proteínas são essenciais para a regulação adequada da transdução do sinal intracelular. Entre estas modificações, pequeno modificador ubiquitin-relacionados (SUMO) é uma proteína de ubiquitina-como que é covalentemente ligada aos resíduos de lisina de uma variedade de proteínas do alvo para regular os processos celulares, tais como a transcrição do gene, reparo do DNA, proteínas interação e degradação, transporte subcelular e transdução de sinal. A abordagem mais comum para detectar proteínas SUMOylation baseia-se na expressão e purificação de proteínas recombinantes marcadas em bactérias, permitindo uma em vitro reação bioquímica que é simples e adequada para endereçamento mecanicista perguntas. No entanto, devido à complexidade do processo de SUMOylation na vivo, é mais difícil de detectar e analisar proteínas SUMOylation em células, especialmente quando sob condições endógenas. Um estudo recente dos autores deste trabalho revelou que a proteína endógena retinoblastoma (Rb), um supressor de tumor que é vital para a regulação negativa da progressão do ciclo celular, é especificamente SUMOylated na fase inicial do G1. Este artigo descreve um protocolo para a detecção e análise de Rb SUMOylation sob condições endógenas e exógenas em células humanas. Este protocolo é apropriado para a investigação fenotípica e funcional da SUMO-modificação do Rb, bem como muitos outras sumô-alvo proteínas, nas células humanas.
Introduction
O controle exato da progressão do ciclo celular em células eucarióticas é baseado em uma rede reguladora apertada, que garante que determinados eventos ocorrem em uma forma ordenada1,2. Um dos principais intervenientes nesta rede é a proteína do retinoblastoma (Rb), o primeiro tumor clonado supressor1,3. A proteína Rb é pensada para ser um regulador negativo da progressão do ciclo celular, especialmente para o G0/G1 para transição de fase S e tumor crescimento4,5. Falha da função de Rb também diretamente leva à malignidade intraocular mais comum em crianças, retinoblastoma, ou contribui para o desenvolvimento de muitos outros tipos de câncer5. Além disso, Rb está envolvido em muitos caminhos celulares incluindo diferenciação celular, cromatina remodelação e apoptose mediada por mitocôndrias3,6,7.
Modificações borne-translational desempenham um papel crucial na regulação da função de RB8,9. A fosforilação é a uma tal modificação, e geralmente leva à inactivação de Rb. Nas células quiescentes de G0, Rb está ativo com um nível baixo de fosforilação. Como células de progresso por fase G0/G1 Rb é sequencialmente hiperfosforilada por uma série de quinases proteína cyclin-dependente (CDKs) e ciclinas, como ciclina E/CDK2 e ciclina D/CDK4/6, que inactivate Rb e eliminar sua capacidade de reprimir o ciclo celular relacionados ao gene expressão4,10. RB também pode ser modificado por pequenas relacionadas à ubiquitina modificador (SUMO)11,12,13.
SUMÔ é uma proteína do ubiquitin-como que é covalentemente ligada a uma variedade de proteínas do alvo. É crucial para diversos processos celulares, incluindo a regulação do ciclo celular, transcrição, a localização da proteína celular e degradação, transporte e DNA reparo14,15,16, 17 , 18. caminho de conjugação o sumô consiste a enzima ativando dimérica sumô E1 SAE1/UBA2, a única enzima de conjugação E2 Ubc9, múltiplas E3 ligases e proteases específicas sumô. Em geral, proteínas de sumô nascentes devem ser processadas proteoliticamente para gerar a forma madura. O sumô maduro é ativado pelo heterodímero E1 e em seguida, transferido para a enzima E2 Ubc9. Finalmente, a glicina C-terminal do sumô é covalentemente conjugada com o lisina de destino de um substrato, e este processo é geralmente facilitado pela E3 ligases. A proteína de sumô pode ser removida do substrato modificado por proteases específicas. Um estudo anterior pelos autores deste trabalho revelou que SUMOylation de Rb aumenta sua ligação a CDK2, levando a hiperfosforilação na fase inicial do G1, um processo que é necessário para a progressão de ciclo celular13. Também demonstramos que a perda de Rb SUMOylation provoca uma proliferação de diminuição da célula. Além disso, recentemente foi demonstrado que o SUMOylation de Rb protege a proteína Rb proteasomal volume, aumentando assim o nível de proteína Rb em células19. Portanto, SUMOylation desempenha um papel importante na função de Rb em vários processos celulares. Para um estudo mais aprofundado a consequência funcional e relevância fisiológica do Rb SUMOylation, é importante desenvolver um método eficaz para analisar o status de sumô de Rb em células ou tecidos doentes.
SUMOylation é um processo reversível, altamente dinâmico. Assim, é geralmente difícil de detectar as proteínas modificadas de sumô em condições completamente endógenas. Este trabalho apresenta um método para detectar endógena Rb SUMOylation. Além disso, ele mostra como detectar exógena Rb SUMOylation do selvagem-tipo Rb e sua mutação de sumô-deficientes11. Em particular, Jacobs et al descreveram um método para aumentar a modificação de sumô de um determinado substrato especificamente por fusão-dirigido Ubc9 SUMOylation (UFDS)20. Com base neste método, este protocolo descreve como analisar o SUMOylation forçada de Rb e suas consequências funcionais. Tendo em conta que centenas de substratos de sumô têm sido descritas anteriormente e foram identificados mais substratos de sumô putativos de muitos ensaios baseados em proteômica, este protocolo pode ser aplicado para analisar a sumô-modificação destas proteínas em células humanas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este artigo descreve um protocolo para detectar e analisar as SUMOylation endógena de Rb em células humanas. Como esse método é especificamente orientado para a proteína endógena Rb sem qualquer alternância de sinal global de sumô-relacionados, é uma importante ferramenta para a investigação de modificação de Rb-sumô sob circunstâncias fisiológicas completamente naturais.
Para atingir este objectivo, é importante ter em mente que: 1) apesar de sumô compreende quatro isoformas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi suportado por doações da ciência e tecnologia Comissão de Xangai (Grant no. 14411961800) e Fundação Nacional de ciências naturais da China (Grant no. 81300805).
Materials
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific | 11995065 | |
| Opti-MEM | Thermo Fisher Scientific | 31985070 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Thermo Fisher Scientific | 26140079 | |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
| Phosphate-buffered Saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | |
| Trypsin-EDTA | Thermo Fisher Scientific | 25200056 | |
| Thymidine | Sigma | T9250 | |
| Nocodazole | Sigma | M1404 | |
| propidium iodide | Thermo Fisher Scientific | P3566 | |
| Triton X-100 | AMRESCO | 694 | |
| RNase A | Thermo Fisher Scientific | EN0531 | |
| N-Ethylmaleimide | Sigma | E3876 | |
| Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | AMRESCO | M107 | |
| Nonidet P-40 Substitute (NP-40) | AMRESCO | M158 | |
| protease inhibitor | Roche | 5892970001 | |
| Mouse Immunoglobulin G (IgG) | Santa Cruz Biotechnology | sc-2025 | |
| Rb antibody | Cell Signaling Technology | #9309 | |
| Protein A/G-Sepharose Beads | Santa Cruz Biotechnology | sc-2003 | |
| Lipofectamine-2000 | Thermo Fisher Scientific | 11668019 | |
| Nickel Nitrilotriacetic Acid (Ni-NTA) Agarose Beads | Qiagen | 30230 | |
| Imidazole | Sigma | I0250 | |
| 4%-20% Gradient SDS-PAGE Gel | BIO-RAD | 4561096 | |
| Polyvinylidene Difluoride (PVDF) Membrane | Millipore | IPVH00010 | |
| Tween-20 | AMRESCO | M147 | |
| Tubulin antibody | Abmart | M30109 | |
| SUMO1 antibody | Thermo Fisher Scientific | 33-2044 | |
| GFP antibody | Abmart | M20004 | |
| Horseradish Peroxidase (HRP) secondary antibody | Jackson ImmunoResearch Laboratories | 715-035-150 | |
| enhanced chemiluminescence (ECL) Kit | Thermo Fisher Scientific | 32106 |
References
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