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IP-MS与Pull-down MS 筛选互作蛋白的区别&实验选型

看文献时会发现,有的文章用IP-MS筛互作蛋白,有的却用Pull-down MS。看起来都是“蛋白富集 + LC-MS/MS,但如果技术路线选错了,即使最后筛出来很多蛋白,也不一定能回答你真正想研究的问题。

IP-MS:更关注细胞环境中,目标蛋白“和谁一起”;

Pull-down MS:更关注体外条件下,诱饵蛋白“能钓到谁”。

所以,IP-MS 和 Pull-down MS 并不是谁更好,而是要看你到底想研究什么。


IP-MS和Pull-down MS有什么区别?

(1)IP-MS:把细胞里的蛋白复合物“拉下来”

简单来说就是先把细胞里原本和目标蛋白一起存在的蛋白复合物拉下来,再看看里面有哪些蛋白。所以IP-MS更偏向研究目标蛋白在细胞环境中和哪些蛋白发生相互作用。

IP-MS流程图-辉骏生物.png

图1 IP-MS流程图-辉骏生物

(2)Pull-down MS:拿一个诱饵蛋白去“钓”蛋白

简单来说就是先表达、纯化一个诱饵蛋白,在体外看看它能够“钓”到哪些蛋白。所以Pull-down MS更偏向研究诱饵蛋白本身可能具有哪些蛋白结合能力。

GST Pull-down MS流程图-辉骏生物.png

图2 GST Pull-down MS流程图-辉骏生物

所以,两者最大的区别不是“后面都做了质谱”,而是前面“怎么把蛋白富集出来”。一个从细胞里的蛋白复合物出发,一个从体外诱饵蛋白出发。


两种方法到底怎么选?

不会选?直接对照这8种情况选就行:

IP-MS与Pull-down MS实验选择有效对比-辉骏生物15年蛋白互作实验服务.png

想筛细胞内的未知互作蛋白,优先选IP-MS

(1)IP-MS常见适用场景

①有高质量IP抗体

适合直接进行内源IP-MS,研究目标蛋白在天然细胞环境中的互作蛋白;

②目标细胞容易转染,标签蛋白能够正常表达

内源抗体不好用或者蛋白表达低时,可建立Flag、HA、GFP等标签IP-MS体系;

③想筛选细胞内未知互作蛋白或蛋白复合物

通过IP富集细胞内目标蛋白及其互作复合物,再进行LC-MS/MS鉴定;

④想比较不同处理条件下的互作变化

可分析药物、刺激、敲除、过表达或突变前后目标蛋白互作组的变化;

⑤想进一步分析目标蛋白的修饰位点

IP富集目标蛋白后,可结合LC-MS/MS进一步鉴定磷酸化、泛素化、乙酰化、甲基化等修饰位点。


(2)IP-MS案例解读

作者一开始并不知道HDSP和谁互作,所以在细胞环境中先做IP-MS筛选候选蛋白,筛到MECOM后,再通过Co-IP、GST pull-down和截短体一步步验证。

IP-MS筛选到候选互作蛋白为MECOM(图a)。

Co-IP体内验证HDSP-Flag与MECOM存在互作(图b)。

GST pull-down进一步验证HDSP-GST与MECOM-His直接结合(图c)。

截短体定位HDSP和MECOM互作结构域(图d、e)。

IP-MS案例解读-辉骏生物IP MS蛋白质谱高分文献解读.png

图3 IP-MS筛选候选互作蛋白-辉骏生物案例解读

在蛋白互作机制研究中,IP-MS通常更适合作为前期的候选互作蛋白筛选工具,后面再结合Co-IP、Pull-down、截短体或点突变继续验证。


想筛体外的未知结合蛋白,可以选Pull-down MS

(1)pull-down MS常见适用场景

①缺少合适的IP抗体

植物、微生物或部分动物样本中,目标蛋白缺少高质量IP抗体,IP-MS难以开展;

②目的基因过大,目标细胞难转染

基因过大、载体构建困难,或病毒包装受到容量限制,又或者一些原代细胞、部分特殊细胞等,转染效率低,难以建立IP-MS;

③已有成熟重组蛋白体系,想体外筛选候选结合蛋白

有纯化好的GST/His等融合蛋白时,Pull-down MS开展起来更直接。

简单来说,能做IP-MS时通常优先IP-MS;当抗体、转染或研究模型受限时,Pull-down MS可以作为一种体外筛选候选结合蛋白的方案。


(2)pull down-MS案例解读

作者直接制备GST-OsHSFA4d,固定在Glutathione Sepharose 4B beads 上,然后加入3周龄水稻幼苗总蛋白,过夜孵育;GST作为阴性对照。差异蛋白条带进行LC-MS/MS。

GST pull down-MS筛选到候选互作蛋白为OsCDPK24、OsCDPK28(图a)。

GST pull-down体外验证GST-OsHSFA4d与OsCDPK24、OsCDPK28存在互作(图b、c)。

BiFC证实OsHSFA4d与OsCDPK24、OsCDPK28存在互作(图d)。

Co-IP体内验证OsHSFA4d-HA与OsCDPK24-GFP、OsCDPK28-GFP存在互作(图e、f)。

 GST pull-down MS筛选候选互作蛋白-辉骏生物pull down-MS案例解读.png

图4 GST pull-down MS筛选候选互作蛋白-辉骏生物pull down-MS案例解读

Pull-down MS尤其适合已经具备成熟重组蛋白体系的研究。但需要注意,重组蛋白在体外的折叠、修饰状态和细胞内环境可能存在差异,所以筛选结果仍然需要进一步验证。

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总结

IP-MS,看蛋白在细胞里日常和谁搭伙组队;Pull-down MS,看蛋白放到体外单独能钓到哪些搭档。

IP-MS 捞到的是细胞里的蛋白复合物,不代表两个蛋白是直接绑定。想实锤蛋白之间直接相互作用,就得用纯化重组蛋白做 Pull-down 验证。

不存在哪个技术更强,选哪个实验关键看自身的课题想解决什么问题。




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