小G蛋白的调控途径在细胞信号转导过程中扮演着关键角色,研究其作用机制对免疫药物、原癌基因表达产物和抗病等方面有着重大意义。因此,有效检测小G蛋白活性对于理解细胞信号转导机制至关重要。
小G蛋白是具有与G蛋白相似功能的信号转导蛋白,区别在于其分子量较小,通常在20~30KD。它们作为“分子开关”在细胞信号通路中发挥作用,调控多种生物学过程。小G蛋白的活性状态可通过结合GTP或GDP来判断,结合GTP时为活化状态,可调控下游分子;当GTP水解为GDP时,则恢复到非活化状态。
小G蛋白家族根据序列同源性被分为多个亚家族,如Ras、Rab、Rho、Arf和Ran等,各自在细胞内发挥独特作用。例如,Ras蛋白参与细胞增殖和信号传导,Rho蛋白调控肌动蛋白重组,Rab和Arf蛋白参与细胞膜转运,Ran蛋白调节核孔处蛋白质和RNA分子的运输。
目前,科学家已发现超过100种小G蛋白,它们在多种细胞反应中展现开关作用。为了研究小G蛋白活性,科学家开发了多种检测方法,如Pull-down与G-LISA检测。Pull-down方法通过结合有活性的GTPase,进行SDS-PAGE电泳和Western blot检测,而G-LISA则是一种改进的ELISA,通过包被效应蛋白的96孔板,快速简便地检测GTPase活化水平,使GTPase定量的准确性增加。
此外,Pull-down检测小G蛋白活性的具体步骤包括构建GST-效应蛋白原核表达载体、GST-效应蛋白的表达与纯化、纯化的GST-效应蛋白与GSH包被的琼脂糖微珠结合、细胞裂解液制备、GST-效应蛋白与GSH-琼脂糖微珠复合物与含有小G蛋白的细胞裂解液孵育、离心获得GST-效应蛋白-GSH-琼脂糖微珠-结合的小G蛋白复合物、洗涤除去未结合的细胞蛋白、将复合物煮沸使其变性,并使蛋白质从珠子中分离出来,最后进行SDS-PAGE电泳及Western blot检测。
G-LISA检测小G蛋白活性的操作步骤包括效应蛋白的受体结合域(RBD)包被于96孔板、将细胞系或原代细胞裂解液、组织裂解液加入96板、孵育后洗去未结合的蛋白、依次加入特异性的一抗和HRP-二抗进行孵育结合,最后利用HRP的水溶性底物或化学发光试剂显色。
这些技术对比显示,虽然Pull-down方法经济实惠,但G-LISA方法则在准确性和简便性上有所提升。