A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
وقد سمح التقدم في مطياف الكتلة لتحليل إنتاجية عالية البروتين التعبير والتعديل على مجموعة من الأنسجة. جنبا إلى جنب مع تجزئة التحت خلوية ونماذج المرض والكتلة الطيفي الكمي والمعلوماتية الحيوية يمكن أن تكشف عن خصائص جديدة في النظم البيولوجية. الطريقة الموضحة هنا يحلل لونين البروتينات المرتبطة في تحديد أمراض القلب وينطبق بسهولة إلى أخرى في الجسم الحي نماذج من الأمراض التي تصيب البشر.
في النواة الموجودة في proteomes التي هي الأكثر ارتباطا وثيقا وظائف مرتبطة مع تنظيم الجينات. الكبار نوى cardiomyocyte الثدييات هي فريدة من نوعها نظرا لنسبة عالية من الخلايا binucleated، 1 heterochromatic الدولة في الغالب من الحمض النووي، وطبيعة تقسيم غير من cardiomyocyte مما يجعل نوى الكبار في حالة دائمة من الطور البيني .. 2 تنظيم الترانسكربتي خلال تطوير و وقد المرض مدروسة في هذا الجهاز، 3-5 ولكن ما زال غير مستكشفة نسبيا هو الدور الذي تقوم به البروتينات النووية المسؤولة عن التعبئة والتغليف DNA والتعبير، وكيف يمكن لهذه البروتينات السيطرة تغييرات في برامج النسخ التي تحدث أثناء المرض. 6 في تطوير العالم، وأمراض القلب هي السبب الأول للوفيات لكل من الرجال والنساء .. 7 انسايت حول كيفية البروتينات النووية لتنظيم التعاون تطور هذا المرض أمر بالغ الأهمية للنهوض الحالية س العلاجيارات.
قياس الطيف الكتلي هو الأداة المثالية لمعالجة هذه الأسئلة لأنها تسمح للتعليق توضيحي متحيز للبروتيوم الكمي النووية والنسبية لكيفية وفرة من هذه البروتينات مع التغيرات المرض. في حين كانت هناك دراسات عدة عن البروتين البروتين الثدييات المجمعات النووية، 8-13 وحتى وقت قريب كان هناك 14 دراسة واحدة فقط فحص القلب النووي بروتيوم، وأنها تعتبر نواة بأكملها، بدلا من استكشاف بروتيوم على مستوى حجرات فرعية النووية 15 في جزء كبير منه، هذا النقص في العمل ويرجع ذلك إلى صعوبة عزل نواة القلب. نوى القلب تحدث داخل جهاز أكتين الميوسين-جامدة وكثيفة لأنها التي ترتبط عبر ملحقات متعددة من الشبكة الإندوبلازمية، إلى الحد الذي يغير شكل خلية عضلية تقلص بشكل عام 16 بالإضافة إلى ذلك، cardiomyocytes هي 40٪ من حيث الحجم الميتوكوندريا 17 الذي necessitaقسم التدريب والامتحانات إثراء النواة وبصرف النظر عن العضيات الأخرى. نحن هنا وصف بروتوكول للتخصيب النووي وتجزئة القلب الى مزيد من حجرات بيولوجيا ذات الصلة. وعلاوة على ذلك، فإننا طرق بالتفصيل لتسمية خالية تشريح الشامل الكمي الطيفي لهذه الكسور تقنيات قابلة للتجريب في الجسم الحي في النماذج الحيوانية المختلفة وأجهزة الجسم حيث وضع العلامات الأيضية ليست مجدية.
سير العمل التجريبي يحتوي على سبع خطوات رئيسية (الشكل 1). لأي عمل يستدعي العينات التي سيتم تشغيلها على مطياف الكتلة، يجب أن مجرب ارتداء معطف المختبر وقفازات وصافي الشعر والعناية لتجنب التلوث من الغبار وسفك الشخصية من الكيراتين.
1. التجانس القلب والعزلة النووية
والمتجانس قلوب الماوس ومعزولة وسليمة بيليه نوى (الشكل 2).
2. جبلة النواة والمنظفات المستخرج تجزئة الكروماتين
يتم فصل كريات النوى الخام في جبلة النواة والمنظفات، استخراج جزء لونين، تتضمن البروتينات المرتبطة بشكل فضفاض مع DNA.
3. استخراج حمض تجزئة - DNA البروتين محدد التخصيب
A يثري تجزئة منفصلة عن البروتينات بإحكام إلى DNA، بما في ذلك الهستونات.
4. نقاء تحقق
البقع الغربية والمجهر الإلكترونيتؤكد تخصيب الناجح لنواة واستنزاف العضيات الأخرى. لرؤية نتائج نموذجية لجميع المقايسات مراقبة الجودة التالية، يرجى الاطلاع على نشر رسائلنا السابقة 18
اعتبارات هامة لتخصيب مقابل تنقية نوى. وقد تم تطوير هذا البروتوكول لتمكينها من التحليلات البروتين لونين من القلب لغرض دراسة العمليات العالمية خلال تنظيم الجينات المرض. ومن العناصر الرئيسية في تصميم كامل بروتيوم تجارب مطياف الكتلة هي قضية النطاق الديناميكي والقدرة على تحديد وتوصيف المنخفضة وفرة البروتينات. بالإضافة إلى الهدف الأساسي من توفير المعلومات عن الأحياء النووية ومحددة لونين، وإثراء للبروتيوم النووية، ويزيد من احتمالية الكشف عن هذه البروتينات المنخفضة وفرة، كما يفعل subfractionation المزيد من النوى. ومع ذلك، كما تمت مناقشته، وcardiomyocyte الكبار على عنصر كثيفة هيكل الخلية مرتبطة الغشاء النووي. ونحن لا نعتقد أن لدينا تنقيته تماما من مكونات نواة هذه الخلايا الأخرى. ومع ذلك، من خلال إثراء فقط للنواة، لدينا الحصول علىإد وصف عتبة مقبولة لتمكين أنواع من التحليلات.
على وجه التحديد، وقد استخدمنا EM لتقييم نقاء نواة لدينا بيليه الخام وجدت 60-80٪ من الكسر ليكون نواة سليمة، ما يقرب من 10٪ الميتوكوندريا، وبقية الحطام. بالإضافة إلى ذلك، ونحن نعلم من دراستنا السابقة على السكان نواة سليمة، أنه في حين لا المخصب لل myofilaments العديد من هذا البروتوكول (بما في ذلك تويولين والأكتين التي تقاس الغربية) بروتينات معينة (calsarcin-1) هي المخصب، مما يشير إلى السكان صحيح البيولوجي لل هذه البروتينات في نواة القلب 19
بالإضافة إلى ذلك، قارنا البروتينات وجدنا أن تكون موجودة في جزء لونين حمض المستخرج، إلى الأدوار المتوقعة من هذه البروتينات من الأنطولوجيا الجينات. الأهم من ذلك، هذا التحليل الجيني الأنطولوجيا لا يأخذ بعين الاعتبار الوفرة النسبية من البروتينات المختلفة (كما يفعل البيانات المتوفرة لدينا لطخة غربية) لكنها تعتمد بدلا عن البروتينات المحددة (تخصيبإد أم لا) على قدم المساواة عند تحديد مسارات مشتركة ومقصورات الخلوية. ويمكن الاطلاع على تحليل هذه المسارات ومقصورات الخلوية في منشوراتنا السابقة. 18،20 الأهم من ذلك أن نجاح التخصيب في جزء لونين حمض المستخرج سمح لنا للتعرف على وجود متغيرات من 54 هيستون في خلية عضلية الماوس الكبار، 18 اعتمد كثير منها على واحدة فريدة من نوعها لتحديد الببتيد، وبالتالي من المحتمل أن لا تم كشفها هذا البروتوكول دون تخصيب نظرا لتعقيد هائلة من بروتيوم cardiomyocyte الإجمالي. من البروتينات وجدناها 1048 من نواة القلب، وكانت 56 من هذه (5.3٪) المشروح بواسطة التحليل لتكون جزءا من النيوكليوسومات (أحد مكونات نواة الفائدة). دراسة أخرى تبحث في قلب كله، حددت 6180 البروتينات، والتي فقط 11 البروتينات (0.18٪) كانت المشروح لتكون جزءا من ال 21 النيوكليوسومات. هذا يوضح زيادة قوة جهدنا لبروتوكول meaningfuLLY إثراء للبروتينات نووية.
5. جل البروتين وهضم البروتينات الأنزيمية
يتم فصل البروتينات واحد الأبعاد SDS-PAGE والتربسين هضم ليتم تشغيلها على مطياف الكتلة.
6. قياس الطيف الكتلي وتحليل البيانات
يتم فصل العينات على وتحليلها بواسطة LC MS / MS. يتم البحث الأطياف مقابل قاعدة بيانات لتحديد البروتين البروتين.
7. التسمية خالية الكمي
Determine الوفرة النسبية للبروتينات باستخدام التسمية خالية من الكميات (الشكل 4).
اعتبارات هامة لتحديد الكميات التسمية مجانا. عند تنفيذ التسمية خالية من تحديد الكميات، لا بد من إيلاء اهتمام خاص لضمان اتساق إعداد العينات، والوقت وظروف LC-MS/MS الهضم ويجب أن تتم معالجة كل عينة وتحليلها بشكل منفصل. وعلى النقيض من الحدمصنوعة نهج وضع العلامات abolic، مقارنات في التسمية خالية من التجارب على بيانات من مطياف الكتلة متميزة يعمل (لأن عدم وجود وسم يغني عن إمكانية تشغيلها معا)، مما يجعل من الضروري استنساخ عالية في جميع جوانب تحليل العينة (أي من عينة الإعدادية، والخطوات LC MS) واستخدام عالية الدقة الطيف الشامل الشامل.
قد لمراعاة التغييرات الطفيفة في إعداد العينات وتحليلها على مستوى المعروف أن تضاف إلى كل عينة للمساعدة في تطبيع البيانات. بالإضافة إلى ذلك، معظم برامج البرمجيات تسمح تطبيع كثافة إشارة (مثل من خلال تعديل للضجيج في الخلفية أو المعروفة وفيرة الحليلة) بعد الحصول على البيانات لحساب الاختلافات في التأين، والحقن والتجزئة. خوارزميات المحاذاة موجودة في معظم البرامج المشار إليها أعلاه التي تساعد في تصحيح الاختلافات في ملامح شطف الببتيد. استخدام مكررات البيولوجية والتقنية ايسنقيمه في هذا النوع من الدراسة، لأنه يتيح التحليلات الإحصائية للتأكد من اتساق واستنساخ أي التغيرات الملحوظة في وفرة البروتين.
الشكل 4 يسلط الضوء على فائدة هذا النوع من القياس الكمي النسبية. هو موضح في اللوحة اليمنى هي الببتيد الفردية قمم monoisotopic (مضافين من الفئران مختلفة)، والتي تم تعيينها على أنها تنتمي إلى HMGB1 البروتين (التي تم تحديدها من خلال البحث في قاعدة البيانات). كل الذروة، في ?...
وقد استعرضت طريقتين رئيسيتين لعزل النووية سابقا: 27 واحد هو أسلوب بيرنس من المجانسة الأنسجة مجفف بالتجميد في المذيبات غير المائية، والثاني، وهو التعديل الذي نستخدمه هنا، من التجانس في الأنسجة السكروز المائي / محلول الملح يتبع بواسطة الطرد المركزي أو الفرق الكث...
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
يتم اعتماد مختبر Vondriska من المنح المقدمة من معهد القلب والرئة والدم الوطني من المعاهد الوطنية للصحة والمؤسسة Laubisch في جامعة كاليفورنيا. EM هو المستفيد من جنيفر S. زمالة دراسات عليا في الفسيولوجيا بوخفالد في جامعة كاليفورنيا؛ HC وهو حاصل على زمالة القلب الأمريكية ما قبل الدكتوراه جمعية؛ MP وهو حاصل على زمالة روث NIH ما بعد الدكتوراه كيرشتاين، وSF وهو حاصل على وK99 NIH جائزة.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
اسم كاشف | شركة | كتالوج رقم | |
Dulbeco معدلة النسر متوسطة | إينفيتروجن | 11965 | |
البروتيني بيليه | روش | 04 693 159 001 | |
100 ميكرون مصفاة | BD الصقر | 352360 | |
Ultracut مشراح مستدق | رايشرت | ||
100CX ناقل الكترون مجهر | JEOL الولايات المتحدة الأمريكية، وشركة | ||
الصفارية | BioRad | 161-0496 | |
هيستون H2A الأجسام المضادة | سانتا كروز | SC-8648 | |
Nucleoporin P62 الأجسام المضادة | BD العلوم البيولوجية | 610498 | |
الأدينين nucleoالمد نقل الأجسام المضادة | سانتا كروز | SC-9299 | |
BIP الأجسام المضادة | سانتا كروز | SC-1050 | |
تويولين الأجسام المضادة | سيجما | T1568 | |
هيستون H3 الجسم المضاد | Abcam | ab1791 | |
Fibrillarin الأجسام المضادة | خلية اشارة | C12C3 | |
SNRP70 الأجسام المضادة | Abcam | ab51266 | |
E2F-1 الضد | الحرارية فيشر | MS-879 | |
الأجسام المضادة الشبكية | BD العلوم البيولوجية | 554136 | |
نقص الأكسجين عامل محرض الأجسام المضادة-1 | نوفوس البيولوجية | NB100-469 | |
BCA البروتين مقايسة | الحرارية العلمية | 23227 | |
عكس العمود المرحلة | الكائنات الجديدةECTIVE | PFC7515-B14-10 | |
BioWorks متصفح | الحرارية العلمية |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved