PROTAC开发中简便快速地分析蛋白泛素化

利用FIDA技术分析泛素化的优势:

1.检测快速,15到30min即可完成。

2.溶液中自然条件下检测。

3.无人值守自动化检测,无需预实验。

简介

泛素化(Ubiquitination)是最重要的蛋白翻译后修饰的调控机制之一,在真核细胞中普遍存在,参与调控蛋白稳定性、蛋白降解,以及膜转运和转录等过程。泛素化需要三个重要的酶:泛素激活酶E1, 泛素结合酶E2和泛素连接酶E3 (1,2),这些酶在自然界中存在许多变异体,针对不同的靶蛋白而具有特异性。本应用报告提供了一种使用FIDA技术快速测定蛋白泛素化的方法。FIDA是一种毛细管技术,在溶液中测量生物分子间的结合及复合物大小(in-solution binding and complex size)。

本文研究基于P53泛素化的模型系统,与传统或商业化的泛素化检测方法(如SDS-PAGE 和Western Blots)相比,FIDA只需很少的样品即可快速地得到结果。

图1. FIDA检测泛素化原理示意图。

材料和方法

FIDA 1仪器(480 nm LED荧光检测)(Fida Biosystems ApS)和FIDA标准毛细管(i.d.: 75 µm, LT: 100 cm, Leff: 84 cm);HEPES 缓冲液, pH 7.5, 500mM NaCl, 10mM TCEP 用于工作缓冲液;将终浓度分别为100nM, 50nM, 1uM,1uM 和10mM的P53, E1, E2, E3 和ATP在小瓶中混匀。

加入不同的浓度的泛素用以控制泛素化的程度。1 uM荧光标记的泛素(fl-Up)作为追踪标记,分别孵育15分钟和1小时;分散分析:先将4uL分析物analyte(buffer)注入毛细管中,然后注入39 nL 带有 fl-Ub指示剂(indicator)的反应混合物,在400mbar压力下向检测器移动进行分析。

结果

Fl.Ubiquitin大小的测定

FIDA技术是用标记的分子(indicator)来测量分子或分子复合物的绝对大小(流体动力学半径)。在本试验中,fl-Ub作为指示剂(indicator),检测所得fl-Ub的流体动力学半径是1.8nm。

实验设计

在泛素化反应中加入1uM的fl-Ub作为指示剂(indicator)。P53蛋白泛素化反应检测:加入所有相关酶(E1、E2、E3)、ATP、fl-Ub和未标记(游离)的泛素,fl-Ub大小的增加即可证实P53的泛素化(图1)。

用不同浓度的未标记泛素检测P53泛素化反应,评价和预测泛素化程度。分别在37℃下孵育15分钟和1小时。阴性对照实验:不添加ATP,确保在给定条件下不发生泛素化反应。

结果显示,阴性对照组中fl-Ub的大小没有变化;而在阳性反应中,添加20uM和50uM的游离泛素时,fl-Ub的大小从1.8nm分别增加为16.6nm和18nm(图2,表1)。

已知在37℃条件下,完全泛素化在10-15分钟内即可完成。本实验中,孵育15分钟后检测,大小发生显著变化;孵育1小时后未观察到复合物大小继续增加(表1)。

图2: A)阴性对照:不添加ATP,其他成分都添加的泛素化反应。B)添加所有成分,及20uM游离的泛素。C)添加所有成分,及50uM游离的泛素。

表1:在P53泛素化的过程中fl-Ub大小增加。单独的fI-Ub的大小测量为1.81nm。可以看出阴性对照中fI-Ub的大小没有增加(没有ATP,没有结合),表明只有在P53泛素化时才会发生fl-Ub大小的增加。

结论

FIDA可以快速简便地检测目的蛋白的泛素化反应,与传统方法(SDS-PAGE 和Western Blot)相比,该技术可以实时监测泛素化反应过程,且检测快速(15到30分钟),与传统方法相比显著节省了时间。