Spezifische Identifizierung ADP-regulierter Proteine

Die durch SH2-Domänen-Pulldown und durch Massenspektrometrie identifizierten und unabhängig validierten Proteine sollten im letzten Schritt den Signalen in den SH2-Profilen der far-Western-Blot-Analysen ADP-stimulierter Thrombozyten zugeordnet werden, um die dort beobachteten Phosphorylierungsänderungen eindeutig auf bestimmten Proteinen zurückführen zu können. Dazu wurden zuerst die Signale der far-Western-Blots mit den jeweiligen Signalen je Protein im klassischen Western-Blot verglichen. Anschließend wurden spezifisch abgereicherte Überstände der Präzipitationen im far-Western-Blot untersucht, um Banden Proteinen zuordnen zu können.

Im Vergleich der beobachteten SH2-Profile für die vier im SH2-Pulldown erfolgreich zur Proteinidentifizierung eingesetzten SH2-Domänen ABL2, EAT2, NCK2 und VAV2 mit den Protein-spezifischen Signalen im Immunoblot, konnten 60 % der far-Western-Blot-Signale Proteine zugeordnet werden (Abbildung 25). Für die übrigen detektierten Banden der far-Western-Blots wurden keine Signale vergleichbaren Molekulargewichts gefunden.

Abbildung 25: Zusammenfassung der Zuordnungen von Signalen aus Western-Blots zu Signalen im far-Western-Blot. 30 µg Thrombozytenlysat wurden aufgetrennt, transferiert und die Membranen anschließend mit Antikörpern oder SH2-Domänen inkubiert. Über den Vergleich der Laufweite konnten Proteine den far-Western-Banden zugeordnet werden. Proteine, für die Antikörper zur spezifischen Präzipitation vorlagen, sind mit einem Stern gekennzeichnet. Die jeweiligen Zuordnungen basieren auf zwei unabhängigen Experimenten.

Die in Abbildung 25 gezeigten Zuordnungen zu den SH2-Profilen sollten anschließend biochemisch bewiesen werden. Dazu wurden die entsprechenden Proteine spezifisch präzipitiert. Anschließend konnte im far-Western-Blot überprüft werden, ob eine Abreicherung des Zielproteins im Präzipitationsüberstand nachweisbar ist. Darüber hinaus

kann die Wechselwirkung des Proteins mit der jeweils eingesetzten SH2-Domäne auf dem Präzipitat eindeutig gezeigt werden.

Für 10 Zielprotein-Zuordnungen (Abbildung 25), die 7 Proteinen entsprechen, lagen IP-fähige Antikörper vor, wogegen fünf Zuordnungen aufgrund fehlender präzipitationsIP-fähiger Antikörper nicht überprüft werden konnten.

In Abbildung 26 sind die Nachweise der jeweiligen Proteine durch Kombination der Immunpräzipitation mit einer far-Western-Blot-Analyse zusammengefasst. Für die Proteine CD84, Cortactin, PECAM1 und SKAP2 konnten Abreicherungen des Proteins im Präzipitationsüberstand gezeigt werden, die sich in einer Signalabnahme in der far-Western-Blot-Analyse darstellt. Außerdem wurden Wechselwirkungen der jeweiligen SH2-Domäne mit dem spezifisch präzipitierten Protein detektiert. Diese vier Proteine konnten in den far-Western-Profilen der jeweiligen SH2-Domäne zugeordnet werden, nachdem ihre Anwesenheit durch massenspektrometrische Proteinidentifizierung nach SH2-Pulldown bereits bekannt war.

Das diese beobachtete Wechselwirkung für die Proteine mit den SH2-Domänen Phosphotyrosin-abhängig ist, wurde bereits in Abbildung 24 gezeigt. Für die den Banden in Abbildung 26 zugeordneten Proteine NCK2 und Pleckstrin kann keine Abreicherung in den SH2-Profilen der far-Western-Blots gefunden werden. Für das Protein FYB konnte keine ausreichende Abreicherung erzielt werden, die man in far-Western-Blots hätte detektieren können. Somit konnten fünf von den angenommen 15 Zuordnungen aus Abbildung 25 eindeutig nachgewiesen werden, die den vier Proteinen CD84, Cortactin, PECAM1 und SKAP2 entsprechen.

Mit den aus den far-Western-Analysen vorliegenden Daten zur Rezeptor-abhängigen Phosphorylierung lässt sich die Tyrosinphosphorylierung erstmalig partiell und detailliert für diese vier Proteine erfassen und erlaubt ein besseres Verständnis dieser parallel ablaufenden Signaltransduktionsprozesse.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch die gewählte Methode Proteine validiert wurden, die an der ADP-vermittelten Signaltransduktion in Thrombozyten beteiligt sind. Ihre Tyrosinphosphorylierung und Sensitivität gegenüber ADP und Inhibitoren kann in far-Western-Analysen beschrieben werden. Eine Proteinidentifikation ist durch SH2-Pulldown und Massenspektrometrie möglich.

Ergebnisse

Abbildung 26: Darstellung der far-Western-Blot-Analyse mit spezifisch abgereicherten Lysaten. 30 µg vollständiges Thrombozytenlysat (L), Überstände der spezifischen Immunpräzipitation (S) bzw. einer unspezifischen Kontrollpräzipitation (K) wurden zusammen mit dem spezifischen Präzipitat (P1) und dem Kontrollpräzipitat (P2) aufgetrennt, transferiert und mit SH2-Domänen inkubiert. Die Abreicherung im Präzipitationsüberstand wurde über einen Western-Blot mit dem jeweiligen Antikörper überprüft. Diese war für 50 % der experimentell überprüfbaren Zuordnungen im Western-Blot erfolgreich. Gezeigt ist eine repräsentative Membran aus 2 unabhängigen Experimenten.

Durch das Anlegen mehrerer Qualitätskriterien (Repoduzierbarkeit und Anzahl der zugeordneten Peptide) an die Ergebnisse der massenspektrometrischen Identifizierung konnte eine Liste an Proteinen ermittelt werden, die reproduzierbar im Western-Blot nachgewiesen wurden und die im weiteren Verlauf den Signalen aus den far-Western-Analysen zugeordnet werden konnten. Die Validierung dieser Proteine durch unabhängige biochemische Methoden setzte eine vorangegangene Überprüfung der jeweiligen Antikörper in Bezug auf deren Eignung im Western-Blot und zur Immunpräzipitation voraus.

Tabelle 7 gibt einen Überblick über die Funktionalität der Antikörper für die ausgewählten Kandidatenproteine, die möglichen Zuordnungen der Proteine zu far-Western-Blot Signalen und die durchgeführten Abreicherungsexperimente.

Insbesondere die Eignung der verfügbaren Antikörper schränkt den entgültigen Nachweis im far-Western-Blot maßgeblich ein. So eigneten sich nur rund 60 % der Antikörper für eine Immunpräzipitation, wie in Abbildung 22 dargestellt. 24 von 28 Kandidatenproteinen (86 %) wurden mittels Western-Blot in Thrombozyten nachgewiesen. 21 von 24 Proteinen (80 %) wurden nach SH2-Pulldown im Western-Blot spezifisch identifiziert (siehe Tabelle 7).

Für eine Zuordnung von Signalen aus dem far-Western-Blot konnten demnach nur 21 Proteine für die vier eingesetzten SH2-Domänen herangezogen werden, von denen 52 % (11 Proteine) nach Laufweitenvergleich den Phosphorylierungsmustern zugeordnet werden konnten. Der Nachweis dieser hypothetischen Annahmen erfolgte für 72 % (8 Proteine), da für die übrigen Proteine keine entsprechenden Antikörper vorlagen. Von diesen finalen 8 Kandidatenproteinen wurden schlussendlich 4 Proteine (50 %) positiv mittels far-Western-Blot auf Präzipitationsüberständen validiert und es konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass es sich bei diesen Phosphotyrosinsignalen in den far-Western-Analysen um folgende vier Proteine handelt: CD84, Cortactin, PECAM1, SKAP2.

Die vorliegenden Daten zeigen, dass SH2-Domänen zum Einen zur Beschreibung von Phosphorylierungsereignissen mittels SH2-Profiling und zum Anderen als hochspezifische Sonden zur Identifizierung von SH2-Domänen-Protein-Wechselwirkungen in Pulldown-Experimenten verwendet werden können. Die nach massenspektrometrischer Identifizierung nachgewiesenen Proteine lassen sich, wenn entsprechende Antikörper verfügbar sind, unabhängig validieren und ihre Anwesenheit in den SH2-Profilen zeigen. Die Zuordnung der eindeutigen Proteinidentifizierung zu den deskriptiven Phosphorylierungsdaten erlaubt erstmalig die gleichzeitige Erfassung paralleler ADP-abhängiger Tyrosinphosphorylierungen in Thrombozyten.

Ergebnisse

Tabelle 7: Zusammenfassender Überblick über die Funktionalitäten der Antikörper für die Kandidatenproteine und die durchgeführten Experimente je Protein. Positive Antikörperüberprüfungen bzw. Nachweise und Identifizierungen sind mit + gekennzeichnet.

Protein

Western-Blot Nachweis Präzipitationsfähiger Antikörper Nachweis nach SH2- Pulldown Zuordnung zu far-Western- Blot Signalen Nachweis in far-Western- Blots

Abl interactor 1 + + +

α-Actinin-1 + +

α-Actinin-4 + +

SLAM family member 5 + + + + +

Src substrate cortactin + + + + +

Dual adapter for phosphotyrosine and phosphotyrosine and

3-phosphoinositide + + +

DnaJ homolog subfamily B member 11 + + +

Fibronectin

FYN-binding protein + + + +

Protein G6b + +

Vitamin D-binding protein +

Gelsolin + +

Heat shock 70 kDa protein 1A/1B + +

Heat shock cognate 71 kDa protein + +

Integrin-linked protein kinase + + +

Phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate 5-phosphatase 1 + + +

LIM and SH3 domain protein 1 + + + +

LIM and senescent cell antigen-like-containing domain protein 1 + + +

Leucine-rich repeat-containing protein 69

Cytoplasmic protein NCK2 + + + +

Protein disulfide-isomerase A6 +

Platelet endothelial cell adhesion molecule + + + + +

Pleckstrin + + + +

Tyrosine-protein phosphatase non-receptor type 18

Ras suppressor protein 1 + + +

Src kinase-associated phosphoprotein 2 + + + + +

Transforming growth factor β-1-induced transcript 1 protein + +

Zyxin + + +