A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
هنا، نحن تصف منهجية لإجراء سيرنا المستهدفة "ubiquitome" الشاشة لتحديد اليوبيكويتين الرواية والمنظمين مثل اليوبيكويتين الاستجابة بوساطة HIF1A الخلوية لنقص الأكسجة. وهذا يمكن أن تتكيف مع أي مسار بيولوجي حيث قراءة قوية من النشاط الصحفي هو متاح.
تعديل آخر متعدية من البروتينات مع اليوبيكويتين وتشبه جزيئات اليوبيكويتين (UBLs) والناشئة باعتبارها شبكة الإشارات الخلوية الحيوية التي تنظم مسارات بيولوجية متنوعة بما في ذلك الاستجابة نقص الأكسجة، proteostasis، استجابة الحمض النووي من التلف والنسخ. لفهم أفضل لكيفية UBLs تنظيم مسارات ذات الصلة إلى الأمراض التي تصيب البشر، قمنا بتجميع سيرنا الإنسان "ubiquitome" مكتبة تتكون من 1،186 سيرنا حمامات دوبلكس تستهدف جميع المعروفة ومكونات نظام مسارات أسامة بن لادن توقع. هذه المكتبة يمكن فحص ضد مجموعة من خطوط الخلايا معربا عن صحفيين من المسارات البيولوجية المتنوعة لتحديد المكونات التي تعمل أسامة بن لادن كما المنظمين إيجابية أو سلبية للمسار في السؤال. هنا، نحن تصف بروتوكول الاستفادة من هذه المكتبة لتحديد ubiquitome المنظمين للاستجابة بوساطة HIF1A الخلوية لنقص الأكسجين باستخدام مراسل luciferase القائم على النسخ. مرحلة التطوير الأولي مقايسةيتم تنفيذها لوضع معايير الفرز مناسبة من خط الخلية قبل تنفيذ الشاشة في ثلاث مراحل: الابتدائي والثانوي والجامعي الفحص / deconvolution. استخدام استهدفت أكثر من مكتبات الجينوم سيرنا كله تزداد شعبية لأنها تتيح ميزة الإبلاغ فقط على أعضاء المسار الذي المحققين هي الأكثر اهتماما. على الرغم من القيود المتأصلة في سيرنا الفرز، على وجه الخصوص، ايجابيات كاذبة الناجمة عن سيرنا خارج الهدف آثار، وتحديد المنظمين رواية حقيقية من المسارات في مسألة تفوق أوجه القصور هذه، والتي يمكن التغلب عليها عن طريق إجراء سلسلة من التجارب التي تضطلع التحكم بعناية.
تعديل البروتينات مع اليوبيكويتين وتشبه جزيئات اليوبيكويتين (UBLs) يمثل نظام البيوكيميائية توسعية الذي ينظم مسارات بيولوجية متنوعة واستجابات التوتر. المرفق التساهمية من UBLs إلى البروتينات المستهدفة يمكن أن يكون لها نتائج مختلفة تنظم الاستقرار والتوطين، وظيفة أو interactome الركيزة 1. أنشئت الخطوات الأنزيمية الكامنة التعديل الأول لأسامة بن لادن اليوبيكويتين، ويخدم الآن كنموذج للتعديل مع معظم UBLs، بما في ذلك السومو، NEDD8، ISG15 وFAT10. لتعديل لتحدث، ويتم تنشيط مجموعة الكربوكسيل من diglycine عزر أسامة بن لادن أول من انزيم تفعيل E1 لتشكيل ثيول عالية الطاقة التي يتم نقلها إلى السيستين موقع نشط من انزيم التصريف E2. ثم يتفاعل مع E2-E3 يغاز الركيزة ملزمة للتوسط نقل أسامة بن لادن على (عادة) بقايا يسين الهدف خلق سلسلة متفرعة (isopeptide) الربط 2. يمكن أن يحدث جولات متعاقبة من التعديل لبناء سلاسل isopeptide على الركيزة، والتي لاليوبيكويتين يمكن أن يحدث من خلال أي من سبعة lysines لها، أو من خلال-N محطة ميثيونين لخلق سلاسل اليوبيكويتين الخطية. هذه التعديلات تشكل طبولوجيا منفصلة مع أغراض متنوعة مثل إنشاء الزخارف التفاعل جديدة واستهداف البروتينات للتدهور قبل إزالة أسامة بن لادن بواسطة البروتياز المتخصصة. في حالة اليوبيكويتين هناك اثنين من الانزيمات E1، E2 30-40 الانزيمات التصريف، 600 E3 على الأقل ونحو 100 ligases الانزيمات deubiquitylating (يصف). في حين أن مسارات هي أقل توسعية لأخرى 10 أو نحو ذلك UBLs، وتعقد ubiquitome الشاملة يتيح التنوع الهائل في النتيجة البيولوجية للتعديل خاصة أسامة بن لادن. ومع ذلك، في حين تم إحراز تقدم كبير في علم الأحياء أسامة بن لادن، لا تزال الأدوار الخلوية الدقيقة للأغلبية هذه المكونات ubiquitome غير معروف.
استخدام الباحث قصيرةوقد برزت erfering حمض النووي الريبي (الرناوات siRNAs) كأداة قوية في مجال علم الوراثة العكسية ويرجع ذلك إلى قدرة الرناوات siRNAs خصيصا لاستهداف mRNAs والخلوية للتدمير، والسماح للدور الجينات الفردية لفحصها في سياقات البيولوجية المختلفة 3. وقد استخدمت شاشات الجينوم لتحديد والتحقق من صحة المنظمين جديدة من العديد من العمليات الخلوية، وخلقت ثروة من البيانات المفيدة في متناول المجتمع العلمي على نطاق أوسع. ومع ذلك، في حين أثبتت شاشات الجينوم مفيدة للغاية، وشاشات استهدفت تزداد شعبية لأنها أرخص وأسرع وأقل تنطوي على إدارة البيانات والتقرير فقط على أعضاء الجينوم التي المحقق هو الأكثر اهتماما. لذلك، من أجل فهم أفضل التي تشارك العمليات الخلوية أسامة بن لادن مكونات الأسرة في، قمنا بتجميع مكتبة سيرنا الإنسان تستهدف جميع المعروفة ومكونات ubiquitome توقع. ويشمل هذا UBLs، E1 الانزيمات تفعيل، E2 التصريفالإنزيمات، ligases E3، مجال ملزم اليوبيكويتين (UBD) التي تحتوي على البروتينات ويصف. هذه المكتبة يمكن استخدامها لشاشة ضد طائفة واسعة من خطوط الخلايا مراسل من المشاكل البيولوجية متميزة، مما يتيح تحديد موضوعية حول مكونات أسامة بن لادن الرواية التي تحكم هذه الممرات.
يصف بروتوكول التالية كيفية إجراء صارم سيرنا المستهدفة ubiquitome الشاشة لتحديد المنظمين رواية من الاستجابة تعتمد على HIF1A لنقص الأكسجة. تحت التوتر الأكسجين العادي، HIF1A يخضع لprolyl الهيدروكسيل أن يؤدي إلى الاعتراف بها والمستهدفة للتدهور من قبل فون هيبل لينداو (VHL) E3 يغاز معقدة 4. نقص الأكسجة يمنع الهيدروكسيل prolyl مما يؤدي إلى استقرار HIF1A واللاحقة ملزمة لعناصر استجابة نقص الأكسجة (HRES) لدفع التعبير الجيني. هنا، نحن تصف الشاشة باستخدام خلايا عظمية U20S معربا عن ستابلي يراعة luciferase تحت سيطرة ثلاث نسخ جنبا إلى جنب من هايpoxia استجابة عنصر (الخلايا U20S-تعليم حقوق الإنسان) 5. هذا البروتوكول يمكن تكييفها لأي مسار بيولوجي إذا قوي للقراءة من النشاط الصحفي هو تحقيق ويمكن أن يقترن مع الضوابط الإيجابية والسلبية المناسبة.
1. الفحص تنمية المرحلة
ملاحظة: قبل الشروع في الشاشة سيرنا، وهي مرحلة التطوير مقايسة أمر بالغ الأهمية أن تحدد المعالم الهامة لفحص مع خط الخلية المراسل. فمن الضروري أن تستثمر جهدا كبيرا في هذه المرحلة لأن هذا سيدعم النجاح في المستقبل من الشاشة.
2. الشاشة الابتدائية
ملاحظة: مرة واحدة هذه الشروط الأساسية من مرحلة التطوير الاختبار هي في مكان، والشاشة الرئيسية لا يمكن أن يؤديها في ثلاث نسخ في 96 لوحة جيدا تنسيق باستخدام بروتوكول التالية.
3. الشاشة الثانوية
ملاحظة: يتم شاشة ثانوية توكيدية استند إلى الحد الأقصى من 80 الرناوات siRNAs من الاهتمام من الشاشة الرئيسية. هذا العدد يمكن أن يتم ملائم للخروج مع كل تكرار مطلي على واحد 96 لوحة جيدا مع الضوابط الكاملة وفقا الشاشة الرئيسية (انظر 2.2). ومن المفيد جدا للتأكد من أن المنظمين المحددة في الشاشة الرئيسية انتزاع بتكاثر نفس النمط الظاهري، وهذا سيساعد في صقل قرارات الفرز ينبغي أن يتم من خلال لنهائي الشاشة العالي / deconvolution الذي يضرب.
4. العالي / Deconvolution الشاشة
ملاحظة: يتم تنفيذ الفحص العالي أو deconvolution على الحد الأقصى من 20 الرناوات siRNAs من الشاشة الثانوية. هذه الخطوة هو دراسة تأثير استخدام كل ضربة قاضية سيرنا الفردية من براز الأصليلتر من أربعة. عادة، يجب أن لا يقل عن اثنين الدوبلكس سيرنا الفردية من كل تجمع غير المشروعة نفس النمط الظاهري أن يكون على درجة معقولة من الثقة أن النمط الظاهري لوحظ ليس بسبب سيرنا خارج الهدف الآثار. لزيادة الثقة في هذه المرحلة، الدوبلكس سيرنا الفردية إضافية استهداف الجينات في السؤال ويمكن تصميم واختبار لقدرتها على انتزاع النمط الظاهري معينة. ومن ثم يمكن استخدام النتائج من هذه التجارب لحساب النتيجة H، H = 0.6 حيث أو أكثر يعتبر (أي حيث لا يقل عن 3 من أصل 5 الرناوات siRNAs الفردية انتزاع النمط الظاهري) مقبول 6.
ملاحظة: من الناحية المثالية يجب أن يتم تعيين عتبة الدوبلكس سيرنا الفردية في نفس الصرامة وقف انتاج المواد الانشطارية بالنسبة للتجمع. ومع ذلك، فإنه قد يكون مقبولا للاسترخاء عتبة بنسبة 10-20٪ لالرناوات siRNAs الفردية، وخصوصا حيث يقع على الوجهين واحد على الأقل الأخرى داخل مجموعة عتبة. فمن المجدي تحمل في الاعتبار أن تأثير الفرد من الرناوات siRNAs قد يكون أقل منتجمع، وعلى العكس، في بعض الحالات الفردية الرناوات siRNAs قد تظهر تأثير أقوى على النمط الظاهري الخلوية في عزلة مما كانت عليه عندما كان موجودا في تجمع (حتى عندما يتم احتساب تركيز ل).
قبل الفحص، يتم تأسيس نقص الأكسجة، استجابة الخلايا U20S-تعليم حقوق الإنسان. الخلايا U20S-تعليم حقوق الإنسان تعبر عن بناء مراسل تتكون من يراعة luciferase تنصهر المصب من ثلاث نسخ جنبا إلى جنب من العنصر استجابة نقص الأكسجة، والتي لا بد من مغاير HIF1A/HIF1B عند التعرض لنقص الأكسجة (...
وقد أثبت استخدام شاشات سيرنا على نطاق الجينوم في خلايا الثدييات أن تكون قيمة للغاية في تحديد المنظمين رواية من المسارات البيولوجية متميزة. هنا، ونحن قد وصفت استخدام شاشة ubiquitome سيرنا المستهدفة لتحديد المنظمين للاستجابة بوساطة HIF1A الخلوية لنقص الأكسجة. شاشات المستهد?...
والكتاب ليس لديهم ما يكشف.
وأيد هذا العمل من قبل ويلكوم ترست وجلاكسو سميث كلاين (GSK) والمعهد الاسكتلندي للتشوير الخليوي (وهي الآن جزء من الفسفرة البروتين MRC وحدة Ubiquitylation).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Automated Liquid Dispenser | Fluid-X | XPP-721 | http://www.fluidx.eu/BIOTRACK/xpp-721-liquid-handling-system.html |
White Walled Assay Plate | Greiner Bio One | 655083 | http://www.greinerbioone.com/en/row/articles/catalogue/article/37_11/13221/ |
Clear Plate Film | Perkin Elmer | 1450-461 | http://www.perkinelmer.co.uk/Catalog/Product/ID/1450-461 |
siRNA library | Thermo Scientific | On-Target Plus | http://www.thermoscientificbio.com/rnai-and-custom-rna-synthesis/sirna/on-targetplus-sirna/search-gene/ |
Transfection reagent | Invitrogen | Lipofectamine RNAimax | http://www.invitrogen.com/site/us/en/home/Products-and-Services/Applications/Protein-Expression-and-Analysis/Transfection-Selection/lipofectamine-rnaimx.html |
Reduced Serum Medium | Invitrogen | Optimem | http://products.invitrogen.com/ivgn/product/31985062?ICID=search-product |
DMEM | Invitrogen | 41965-039 | http://products.invitrogen.com/ivgn/product/41965039# |
FBS | Invitrogen | 16000-044 | https://products.invitrogen.com/ivgn/product/16000044?ICID=search-product# |
Tryspin-EDTA | Invitrogen | 25300-054 | https://products.invitrogen.com/ivgn/product/25300054?ICID=search-product# |
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