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小G蛋白,如何更好的进行活化检测?

近年来研究发现小G蛋白,特别是一些原癌基因表达产物有着广泛的调节功能。Ras蛋白主要参与细胞增殖和信号转导;Rho蛋白对细胞骨架网络的构成发挥调节作用;Rab蛋白则参与调控细胞内膜交通(membrane traffic)。


此外,Rho和Rab亚家庭可能分别参与**细胞极化(polarization)和抗原的提呈。某些信号蛋白通过SH-3功能区将酪氨酸激酶途径同一些由小G蛋白所控制的途径连接起来,如Rho(与Ras有30%同源性)调节胞浆中微丝上肌动蛋白的聚合或解离,从而影响细胞形态。这一事实解释了某些含有SH-3的蛋白同细胞骨架某些成份相关联或调节它们的功能。 

 

在细胞中存在着一些专门控制小G蛋白活性的小G蛋白调节因子,有的可以增强小G蛋白的活性,如鸟苷酸交换因子(guanine nucleotide exchange factor, GEF)和鸟苷酸解离抑制因子(Guanine nucleotide dissociation Inhibitor, GDI),有的可以降低小G蛋白活性,如GTP酶活化蛋白(GTPase activating protein, GAP)。

 

**个被发现的小G蛋白是Ras,它是Ras基因的产物。小G蛋白的Ras超家族由超过150个成员组成,基于它们的序列同源性,被分成若干亚家族,例如Rho,Ras,Ran,Rab,Arf和Rad / Rem / Gem / Kir。  

 

G蛋白超家族成员及其相关功能: 

亚家族

功能

成员

Ras

细胞增殖

DIRAS1; DIRAS2; DIRAS3; ERAS; GEM; HRAS; KRAS; MRAS; NKIRAS1; NKIRAS2; NRAS; RALA; RALB; RAP1A; RAP1B; RAP2A; RAP2B; RAP2C; RASD1; RASD2; RASL10A; RASL10B; RASL11A; RASL11B; RASL12; REM1; REM2; RERG; RERGL; RRAD; RRAS; RRAS2

Rho

细胞骨架的动力与形态

RHOA; RHOB; RHOBTB1; RHOBTB2; RHOBTB3; RHOC; RHOD; RHOF; RHOG; RHOH; RHOJ; RHOQ; RHOU; RHOV; RND1; RND2; RND3; RAC1; RAC2; RAC3; CDC42

Rab

膜转运

RAB1A; RAB1B; RAB2; RAB3A; RAB3B; RAB3C; RAB3D; RAB4A; RAB4B; RAB5A; RAB5B; RAB5C; RAB6A; RAB6B; RAB6C; RAB7A; RAB7B; RAB7L1; RAB8A; RAB8B; RAB9; RAB9B; RABL2A; RABL2B; RABL4; RAB10; RAB11A; RAB11B; RAB12; RAB13; RAB14; RAB15;RAB17; RAB18; RAB19; RAB20; RAB21; RAB22A; RAB23; RAB24; RAB25; RAB26; RAB27A; RAB27B; RAB28; RAB2B; RAB30; RAB31; RAB32; RAB33A; RAB33B; RAB34; RAB35; RAB36; RAB37; RAB38; RAB39; RAB39B; RAB40A; RAB40AL;RAB40B; RAB40C; RAB41;RAB42; RAB43

Rap

细胞粘附

RAP1A; RAP1B; RAP2A; RAP2B; RAP2C

Arf

囊泡转运

ARF1; ARF3; ARF4; ARF5; ARF6; ARL1; ARL2; ARL3; ARL4; ARL5; ARL5C; ARL6; ARL7; ARL8; ARL9; ARL10A; ARL10B; ARL10C; ARL11; ARL13A; ARL13B; ARL14; ARL15; ARL16; ARL17; TRIM23, ARL4D; ARFRP1; ARL13B

Ran

核运输

RAN

Rheb

mTOR途径

RHEB; RHEBL1

RGK

 

RRAD; GEM; REM; REM2

Rit

 

RIT1; RIT2

Miro

线粒体转运

RHOT1; RHOT2

 

Ras蛋白主要参与细胞增殖和信号转导;Rho蛋白对细胞骨架网络的构成发挥调节作用;Rab蛋白则参与调控细胞内膜交通(membrane traffic),其他家族成员也在细胞信号通路中发挥着非常重要的作用。

因此,研究GTP酶(GTPase)的活化调控机制具有广泛而深远的生物学意义。

传统检测Rho 蛋白活化水平的方法主要为pull-down检测。pull-down法往往存在耗时长、需要样本量大、不太适合高通量检测等缺点。为克服传统方法这些方面的缺点,Cytoskeleton公司开发了新一代的G-LISA™检测方法,用于快速简便地检测GTP酶活化水平。

G-LISA实验原理及操作步骤  

 

 

1.首先将效应蛋白的受体结合域(RBD)包被96孔板;

2.样本中GTP(活化状态)结合形式的蛋白分子则可结合到板上,而GDP(无活性状态)结合形式蛋白则不结合;

3.洗去未结合的蛋白;

4.然后依次加入特异性的一抗和HRP-二抗进行孵育结合;

5.*后利用合适的酶底物OPD或化学发光试剂显色。

 

Swiss 3T3 细胞中,Activators活化的Rho蛋白(左)和Rac蛋白(右)

 

传统Pull down法和G-LISA法的比较

 

 

传统Pull down法

G-LISA

原理

用包被效应蛋白的亲和磁珠选择性的结合有活性的GTPase,用western blot检测信号

用包被效应蛋白的96孔板选择性的结合有活性的GTPase 用ELISA检测信号

实验设备

SDS-PAGE、Western blot相关仪器

ELISA相关仪器

上样量

300 - 2000 µg per assay

5 - 50 µg per assay

样品数量

Up to 10 samples

Up to 96 samples (or more)

结果定量

WB具有很窄的线性范围。此外,样品的多次操作也会导致某种程度上的变异分析。

提供**定量的数字读数

反应时间

10-12h

<3h

对比视频网址

https://www.cytoskeleton.com/activationassayvideo

 

G-LISA法对比传统的pull down,主要有操作简便、上样量少、可同时检测多个样本、反应时间短、定量结果准确、与小鼠、大鼠和人的组织和细胞兼容等优势。  

 

G蛋白活化检测试剂盒Pull-down实验结果展示:

 

 

Lanes 4 & 5:10 ng/ ml of EGF, 2min

Lanes 2 & 3: Persistent serum starvation

Lanes 1: 20 ng of recombinant Rac1-His protein run as a western blot standard  

 

G蛋白活化检测试剂盒G-LISA实验结果展示:

 

分别用CN01(蓝色Activators)和LPA(红色)处理后RhoA的活化进程