Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Bu çalışma, kardiyak miyozin hafif zincir kinazın (cMLCK) kinaz aktivitesini ve substratı miyozin düzenleyici hafif zincirinin (MLC2v) fosforilasyon seviyesini belirlemek için radyometrik olmayan yöntemler, bir biyolüminesan ADP tespit testi ve bir fosfat afinitesi SDS-PAGE için protokolleri açıklamaktadır.
Kardiyak spesifik miyozin düzenleyici hafif zincir kinaz (cMLCK), miyozin düzenleyici hafif zincirinin (MLC2v) ventriküler izoformunu fosforile ederek kardiyak sarkomer yapısını ve kontraktilitesini düzenler. MLC2v fosforilasyon seviyeleri, başarısız kalplerde önemli ölçüde azalır, bu da kalp yetmezliğinin patogenezini aydınlatmak için cMLCK aktivitesini ve MLC2v'nin fosforilasyon seviyesini değerlendirmenin klinik önemini gösterir. Bu makale, hem cMLCK aktivitesini hem de MLC2v fosforilasyon seviyelerini değerlendirmek için radyoaktif olmayan yöntemleri açıklamaktadır. İn vitro kinaz reaksiyonları, 25 ° C'de ATP ve kalsiyum varlığında rekombinant kalmodulin ve MLC2v ile rekombinant cMLCK kullanılarak gerçekleştirilir, bunu bir biyolüminesan ADP tespit testi veya bir fosfat afinitesi SDS-PAGE izler. Temsili çalışmada, biyolüminesan ADP tespit testi, 1.25 nM ila 25 nM arasındaki cMLCK konsantrasyonlarında sinyalin katı bir doğrusal artışını gösterdi. Fosfat afinitesi SDS-PAGE ayrıca aynı cMLCK konsantrasyon aralığında fosforile MLC2v'de doğrusal bir artış gösterdi. Daha sonra, reaksiyonların zamana bağımlılığı 5 nM cMLCK konsantrasyonunda incelendi. Bir biyolüminesan ADP tespit testi, reaksiyonun 90 dakikası boyunca sinyalde doğrusal bir artış gösterdi. Benzer şekilde, fosfat afinitesi SDS-PAGE, fosforile MLC2v'de zamana bağlı bir artış gösterdi. MLC2v için cMLCK'nin biyokimyasal parametreleri, biyolüminesan ADP tespit testi kullanılarak bir Michaelis-Menten grafiği ile belirlendi. Vmax 1.65 ± 0.10 mol / dak / mol kinaz idi ve ortalama Km 25 ° C'de 0.5 USA μM civarındaydı. Daha sonra, vahşi tip aktivitesi ve dilate kardiyomiyopati ile ilişkili p.Pro639Valfs*15 mutant cMLCK ölçüldü. Biyolüminesan ADP tespit testi ve fosfat afinitesi SDS-PAGE, sırasıyla cMLCK aktivitesi ve MLC2v fosforilasyonundaki kusurları doğru bir şekilde tespit etti. Sonuç olarak, biyolüminesan ADP tespit testi ve fosfat afinitesi SDS-PAGE'nin bir kombinasyonu, cMLCK aktivitesini ve MLC2v'nin fosforilasyon seviyesini ölçmek için basit, doğru, güvenli, düşük maliyetli ve esnek bir yöntemdir.
MYLK3 geni tarafından kodlanan kardiyak spesifik miyozin düzenleyici hafif zincir kinaz (cMLCK), kardiyak ventriküler miyozin düzenleyici hafif zincir 2'nin (MLC2v) fosforilasyonunun sürdürülmesinden ağırlıklı olarak sorumlu olan kinazdır1,2. cMLCK, MLC2v'yi Ser-15'te fosforile ederek, sarkomer organizasyonu1'i teşvik eder ve çapraz köprü oluşumunun artmasının ve dolayısıyla miyozin II4'ün kaldıraç kolu sertliğinde bir artışın bir sonucu olarak kardiyak kasılma 2,3'ü güçlendirir. cMLCK aktivitesindeki kusurlar veya düşük MLC2v fosforilasyon seviyeleri, hayvan modellerinde kalp yetmezliğinin gelişmesine katkıda bulunur 3,5,6. Bu nedenle, cMLCK aktivitesi, MLC2v'nin fosforilasyon seviyesini düzenleyerek hem fizyolojik hem de patolojik durumlarda kardiyak kasılmada kritik roller oynar.
Dilate kardiyomiyopati (DCM) sistolik disfonksiyon ve genişlemiş sol ventrikül odacık boyutu ile karakterizedir ve konjestif kalp yetmezliği ve kalp transplantasyonlarının önemli bir nedenidir. Şimdiye kadar 40'tan fazla gen, DCM'ye neden olan mutasyonlar olarak tanımlanmıştır7. Son zamanlarda, katalitik alanının8 orta kısmında cMLCK proteininin kesilmesi nedeniyle kinaz aktivitesini tamamen ortadan kaldıran yeni bir DCM ile ilişkili MYLK3 mutasyonu (p.Pro639Valfs*15) tanımlanmıştır. MYLK3'te depresif veya ortadan kalkmış cMLCK aktivitesini gösteren iki ailesel DCM ile ilişkili mutasyon vakası da bildirilmiştir9. Bu nedenle, ailesel DCM'de baskılanmış veya ortadan kaldırılmış cMLCK aktivitesi, MLC2v fosforilasyon seviyelerini azaltarak hastalığın gelişimine katkıda bulunabilir. MLC2v fosforilasyon seviyeleri, MYLK310,11'de mutasyonlar olmasa bile, başarısız insan kalplerinde de önemli ölçüde azalır. Bu nedenle, MLC2v fosforilasyon seviyelerinin azalması insan kalp yetmezliğinde yaygın görünmektedir, bu da cMLCK aktivitesinin ve MLC2v fosforilasyon seviyelerinin değerlendirilmesinin klinik olarak önemli olduğunu göstermektedir. Azalmış MLC2v fosforilasyon seviyelerinin depresif kardiyak kasılmaya nasıl katkıda bulunduğunu açıklamak gerekir. Bu doğrultuda, cMLCK aktivitesi ve MLC2v fosforilasyon düzeylerini ölçen deneyler, kalp yetersizliği patogenezinin aydınlatılmasında son derece önemlidir.
cMLCK aktivitesini ölçmek için klasik yöntem, radyoaktif olarak etiketlenmiş ATP'den [γ-32P]'nin MLC2v2'ye dahil edilmesini ölçen radyometrik tabanlı bir testtir. Bununla birlikte, tehlikeli doğası nedeniyle özel güvenlik ve çevresel hususlar gerektirir ve atık bertaraf maliyeti yüksektir. Ek olarak,32'nin kısa yarı ömrü, radyometrik testin esnekliğini kısıtlar. Bu dezavantajların üstesinden gelmek için alternatif radyometrik olmayan protein kinaz test teknikleri geliştirilmiştir12. Promega Corporation tarafından geliştirilen biyolüminesan ADP tespit testi, radyoizotoplar13 kullanmadan protein kinaz reaksiyonu tarafından üretilen ADP'yi ölçer. Farklı aktivite seviyelerine sahip protein kinazlar için radyometrik test ile karşılaştırılabilir sonuçlar gösterir13. Biyolüminesan ADP algılama testi, bir kinaz reaksiyonu tarafından üretilen ADP'yi ölçtüğü için, MLC2v'nin gerçekten fosforile olup olmadığını doğrulamak için biyolüminesan ADP algılama testine paralel olarak fosfat afinitesi SDS-PAGE kullanıldı. Fosfat afinitesi SDS-PAGE, fosforile edilmemiş muadillerine kıyasla fosforile substrat proteinlerinin hareketliliğindeki değişiklikleri tespit edebilen bir fosfat afinite elektroforezi tekniğidir14.
Bu makale, radyoaktif olmayan yöntemler kullanarak cMLCK'nin aktivitesini ve substratı MLC2v'nin fosforilasyon seviyesini ölçmek için protokolleri açıklamaktadır. Bir in vitro kinaz reaksiyonu gerçekleştirildikten sonra, sırasıyla MLCK'nin biyokimyasal değerlerini ve MCL2v'nin fosforilasyon seviyesini hesaplamak için hem biyolüminesan ADP algılama testi hem de fosfat afinitesi SDS-PAGE kullanılır. Genel olarak, iki radyoaktif olmayan kinaz tahlilini birleştiren bir protokol, kinazların incelenmesi için değerlidir.
1. Rekombinant vahşi tip ve DCM ile ilişkili mutant cMLCK'nin klonlanması ve saflaştırılması
2. Rekombinant kalmodulinin klonlanması ve saflaştırılması
3. İn vitro kinaz testi
NOT: Kinaz reaksiyonunun ilerlemesini önlemek için tüm adımlar buz üzerinde gerçekleştirilir. Ek olarak, aşırı hızlı bir reaksiyonu önlemek için MLCK ve substrat çözeltileri ayrı ayrı karıştırılır.
4. Fosfat afinitesi SDS-PAGE
NOT: Fosfat afinitesi SDS-PAGE, üreticinin protokolüne göre gerçekleştirilmiştir (bkz. Malzeme Tablosu).
5. Biyolüminesan ADP tespit deneyi
NOT: Biyolüminesan ADP algılama testi, üreticinin protokolüne göre gerçekleştirilmiştir.
6. Veri Analizi
Kinaz aktivitesini ölçmek için klasik yöntem, kinaz substratına dahil edilen radyoaktif işaretli fosfatın miktarını belirleyen radyometrik tabanlı bir testtir. Burada sunulan yöntem için, saflaştırılmış vahşi tip cMLCK (Şekil 1A), MLC2v ve kalmodulin kullanılarak radyoaktif olmayan, in vitro cMLCK kinaz testi geliştirildi (Şekil 1B) ve bir biyolüminesan ADP tespit testi kullanılarak kinaz aktivitesi belir...
Bu çalışma, cMLCK'nin aktivitesini belirlemek için radyoaktif olmayan yöntemlerin, biyolüminesan ADP tespit testinin ve fosfat afinitesi SDS-PAGE'nin kombinasyonunun başarılı bir şekilde kullanılıp kullanılamayacağını değerlendirmek için yapılmıştır. Kinaz reaksiyonlarının optimum sıcaklık ve reaksiyon süresi altında gerçekleştirilmesi esastır. Bunlardan herhangi birinin arttırılması, enzim reaksiyonunu hızlı ve güçlü bir şekilde teşvik edecektir....
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma kısmen JSPS KAKENHI Hibe Numarası JP17K09578 ve JP18H04050 tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
30% acrylamide/Bis solution | Bio-Rad | 1610156 | Store at 4ºC |
acrylamide | Bio-Rad | 1610156 | Store at 4ºC |
Amicon Ultra-15 | Merck | UFC901008 | |
ammonium persulfate | Wako | 019-03435 | |
ampicillin sodium | Wako | 014-23302 | Store at -20ºC |
BugBuster | Milipore | 71456-4 | Store at 4ºC |
CaCl2 | Wako | 031-00435 | |
CHAPS | Dojindo | 349-04722 | Store at 4ºC |
chemiluminescence imaging analyzer TriStar2 | CBERTHOLD TECHNOLOGIES | LB942-A | |
dithiothreitol | Wako | 047-08973 | Store at -20ºC |
ECL (Enhanced Chemi Luminescence) reagent | GE Healthcare | RPN2106 | Mix reagent 1 and reagent 2 in equal amounts |
EDTA | DOJINDO | 345-01865 | |
Ethanol | Wako | 057-00456 | |
FBS | Sigma-Aldrich | 172012-500ML | Store at -20ºC |
FLAG agarose | Merck | A2220 | Store at -20ºC |
FLAG peptide | Merck | F3290-4MG | Store at 4ºC |
GateWay pEF-DEST51 Vector | Invitrogen | 12285011 | Store at -20ºC |
glycine | Sigma-Aldrich | 12-1210-5 | |
HEPES | Dojindo | 342-01375 | |
Igepal CA-630 (NP40) | Sigma-Aldrich | 13021-500ML | |
Imiadasole | Wako | 095-00015 | |
L-(+)-Arabinose | Sigma-Aldrich | A3256-25G | Store at -20ºC |
LAS-4000 | GE Healthcare | 28955810 | |
LB | Merck | WM841485 824 | |
Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668-019 | |
Manganase (II) Chloride Tetrahydrate | Wako | 134-15302 | |
MgCl2 | nacalai-tesque | 20909-42 | |
N, N, N’, N’- tetramethylethylenediamin | Wako | 110-18-9 | |
NaCl | Wako | 191-01665 | |
OneShot BL21 AI | Invitrogen | 44-0184 | Store at -80ºC |
OptiMEM | gibco | 31985-070 | Store at 4ºC |
PBS | NISSUI PHARMACEUTICAL | 5913 | Store at 4ºC |
penicillin streptmycin | gibco | 15140-122 | Store at -20ºC |
pENTR/D-TOPO Cloning Kit | Invitrogen | K240020 | Store at -20ºC |
Phos-tag Acrylamide | Wako | AAL-107 | Store at 4ºC |
Promega ADP-Glo | Promega | V9104 | Store at -20ºC |
protease inhibitor cock-tail | nacalai-tesque | 25955-11 | |
PVDF membrane | Merck | IPVH00010 | Pore size : 0.45 μm |
QIAEX II Gel Extraction Kit (150) | QIAGEN | 20021 | |
SDS | Wako | 191-07145 | |
sodium phosphate | Wako | 192-02815 | |
TALON affinity resin | TaKaRa | 635504 | Store at 4ºC |
Tris | Sigma-Aldrich | T1503-1KG | |
Tween 20 | Wako | 167-11515 | Store at 4ºC |
Ultra Pure Agarose | Invitrogen | 16500-500 | |
Ultra Pure ATP, 100mM | Promega | V703B-C | Store at -20ºC |
Urea | Sigma-Aldrich | U0631-1KG |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır