許多蛋白質(zhì)在合成后可進(jìn)一步修飾。通常是加上糖基、磷酸根或硫酸根。這些修飾有多種用途,包括作為特殊的胞內(nèi)或胞外轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的標(biāo)記蛋白、幫助特異蛋白質(zhì)的折疊優(yōu)化或作為調(diào)控元件改變靶底物的關(guān)鍵特性。利用修飾基團(tuán)的特異性放射前體標(biāo)記細(xì)胞,然后進(jìn)行免疫沉淀即可分辨出翻譯后修飾了的蛋白質(zhì)。
雖然有數(shù)百種不同的翻譯后修飾,但許多修飾不能用特異的放射活性前體進(jìn)行研究。因?yàn)閺纳虡I(yè)角度考慮,并不總是能得到正確的前體。前體亦不能被細(xì)胞攝取,或細(xì)胞內(nèi)池不夠大,不能得到具有高特異性的活性分辨基團(tuán)等。然而,仍有很多修飾過程可用此法研究。
通過免疫沉淀/免疫印跡檢測*磷酸化
蛋白質(zhì)在*殘基上的磷酸化能通過抗磷酸*的抗體來檢測。直接從未標(biāo)記的細(xì)胞中通過免疫沉淀抗原可以檢測其*磷酸化,通過SDS-PAGE將免疫沉淀的蛋白質(zhì)分離,使用常規(guī)的免疫印跡法轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上。使用磷酸化*的特異性抗體進(jìn)行免疫印跡。
糖基化
在研究蛋白質(zhì)的糖基化時(shí),使用特異性抗體通過免疫沉淀相應(yīng)的抗原是極為有用的方法。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在SDS-PAGE中遷移時(shí),首先要注意的就是糖基化。免疫沉淀下來的蛋白質(zhì)如果被糖基化,則計(jì)算出的分子質(zhì)量就比預(yù)計(jì)的大30%~50%,而且條帶會變寬。糖基化對細(xì)胞有多種作用,但主要是作為蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的特殊步驟中的標(biāo)記蛋白,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變可導(dǎo)致其活性改變?;蛱峁┘?xì)胞外的結(jié)合區(qū),從而對細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)及組織發(fā)育發(fā)揮作用。
按照與多肽連接的不同可將糖基化分為兩種形式。N端糖基化通常將一個(gè)糖基,幾乎都是N—乙酰半乳糖胺,與天冬酰胺的氨基基團(tuán)相連,O端糖基化可將多種糖與*的羥基相連。蛋白質(zhì)很少被單個(gè)糖基修飾。糖基化難以研究的原因在于糖鏈上有許多不同的糖基,多糖骨架中糖基的順序也不同,而且側(cè)鏈的延伸與分支存在多樣性。
研究蛋白質(zhì)的糖基化有兩種常用的方法:①以放射性單糖標(biāo)記細(xì)胞,使其被攝取后加在糖骨架上;②以特異性的化學(xué)試劑或酶裂解成分處理純化的多肽,去除部分或全部的糖基。特異性抗體有助于兩種過程的實(shí)施。在標(biāo)記的單糖發(fā)揮作用之后,將蛋白質(zhì)沉淀并通過SDS-PAGE分離,然后檢測其放射活性。摻有[32S]標(biāo)記的蛋氨酸或其他氨基酸的蛋白質(zhì)可進(jìn)行免疫沉淀,然后以化學(xué)的或酶裂解成分處理或不加處理,通過SDS-PAGE分離后檢測活性的改變?;罴?xì)胞用[3H]半乳糖或[3H]甘露糖進(jìn)行放射標(biāo)記,標(biāo)記時(shí)間應(yīng)較短,不超過1h,因?yàn)槎嗵强珊芸靺⑴c多種不同的生物合成途徑,含糖復(fù)合物以外的其他大分子中也可標(biāo)記。斷裂也是問題,因?yàn)闆]有簡單的方法可破壞所有的糖基化或全部的N端糖基化或O端糖基化。多肽—N糖基酶F常被用來裂解N端糖基,它可以斷裂大部分的N端糖基。其他常用的酶包括內(nèi)源性糖苷酶H和內(nèi)源性糖苷酶F。盡管從技術(shù)上講化學(xué)裂解較為復(fù)雜,但許多研究者認(rèn)為一旦在實(shí)驗(yàn)室建立該方法,便更可靠有效。zui常用的化學(xué)裂解物是無水氟甲噻嗪。如需獲得上述問題更詳細(xì)的資料,讀者可參閱Vavki(1994)的放射標(biāo)記法和細(xì)胞生物學(xué)新進(jìn)展。
烯化
已知細(xì)胞中0.1%一0.5%的蛋白質(zhì)可加上類異戊二烯進(jìn)行修飾。用作蛋白質(zhì)修飾的類異戊二烯有farnesyl和geranylgeranyl基團(tuán)。這些疏水性成分常用來將蛋白質(zhì)錨著在脂質(zhì)膜上。常修飾的是羧基端的半*殘基,通過巰基酯相連。
采用[3H]代謝標(biāo)記類異戊二烯的前體物甲羥戊酸(mevalonate)可檢測烯化,有4種不同的標(biāo)記方法可供選擇。早期實(shí)驗(yàn)采用在相對低水平的結(jié)合培養(yǎng)基中加入高水平[3H]—甲羥戊酸(>500uCi/m1)。阻斷甲羥戊酸的內(nèi)源性合成有助于其摻入。在細(xì)胞內(nèi)HMGCoA在HMGCoA還原酶的作用下,生成甲羥戊酸。在代謝標(biāo)記實(shí)驗(yàn)中,抑制HMGCoA還原酶,可減慢此合成反應(yīng),增加[3H]—甲羥戊酸摻入到farnesyl和geranylgeranyl基團(tuán)的前體物中的量。HMGCoA還原酶的特異性藥物(mevinnolin)使此步得以實(shí)施。第三種變化是增加甲羥戊酸的轉(zhuǎn)運(yùn)率,甲羥戊酸的轉(zhuǎn)運(yùn)體zui近已被克隆,并且可轉(zhuǎn)入待檢測的細(xì)胞中。此外,少數(shù)細(xì)胞系具有選擇性高水平轉(zhuǎn)運(yùn)能力, 目的基因可轉(zhuǎn)染這些細(xì)胞來研究烯化作用。
硫酸化
許多細(xì)胞外蛋白可通過加入硫酸后被修飾,zui有特點(diǎn)的是葡萄糖氨基酸多糖(glycosaminoglycans),如肝素硫蛋白多糖和粒素(granins)。將生長的細(xì)胞置于含有[35S]標(biāo)記的硫酸,而不含未標(biāo)記硫酸鹽(MgCl2取代MgS04)的少量培養(yǎng)基中,可以檢測硫酸化過程。如果需要加入血清,用透析和雙重濾過除菌的樣本去除培養(yǎng)基中的硫酸。放射性標(biāo)記硫酸鹽的終濃度應(yīng)接近0.5uCi/m1。標(biāo)記時(shí)間應(yīng)該比肽鏈延長的時(shí)間稍短。對于仍處于分泌途徑中的蛋白質(zhì),標(biāo)記時(shí)間不應(yīng)超過5min,對已分泌的蛋白質(zhì)和胞外的基質(zhì)蛋白,通常要孵育標(biāo)記30~60min。
分泌蛋白可直接從培養(yǎng)基中通過免疫沉淀進(jìn)行標(biāo)記,胞內(nèi)蛋白在洗滌細(xì)胞和用裂解緩沖液處理后可釋放出來,然后采用常規(guī)的標(biāo)記方法進(jìn)行免疫沉淀。通過放射自顯影或磷光成像儀檢測SDS-PAGE上硫標(biāo)記的蛋白質(zhì)。