Method Article
Eine geradlinige Reihe von Methoden zur Isolierung und Bestimmung der Identität der am häufigsten vorkommenden Proteine in der Skelettmuskulatur exprimiert. Etwa 800 Plätze sind auf einem zweidimensionalen Gel aus 10 mg Muskel zu erkennen, dies ermöglicht die Bestimmung des Geschlechts-spezifische Protein-Expression. Diese Methoden werden gleichwertige Ergebnisse in den meisten Geweben.
Gross Kontraktion im Skelettmuskel vor allem durch eine relativ kleine Anzahl von kontraktilen Proteinen bestimmt, aber dieses Gewebes ist auch bemerkenswert anpassungsfähig auf Umweltfaktoren 1 wie Hypertrophie durch Krafttraining und Atrophie durch Nichtgebrauch. Es zeigt dabei Umbau und Anpassungen an Stressoren (Hitze, Ischämie, Schwermetalle, etc.) 2,3. Schäden können zu Muskel durch einen Muskel Kraftaufwand auftreten, während die Verlängerung der sogenannten exzentrischen Kontraktion 4. Die kontraktilen Proteine können in solche Anstrengungen beschädigt und muss repariert, abgebaut und / oder resynthetisiert werden; diese Funktionen sind nicht Bestandteil der kontraktilen Proteine, sondern auch von anderen viel weniger reichlich Proteine in der Zelle. Um festzustellen, welche Gruppe von Proteinen in die Verbesserung der diese Art von Schäden handelt, muss eine globale Proteomanalyse vor hergestellt werden bis 5 ausüben und dann folgte im Anschluss an die Übung, um das Differential zu bestimmenProteinexpression und damit Highlight Kandidaten-Proteine in der Anpassung an Schäden und deren Reparatur. Darüber hinaus haben die meisten Studien der Skelettmuskulatur auf die Männchen der Gattung durchgeführt und kann daher nicht repräsentativ für die weibliche Muskulatur werden.
In diesem Artikel präsentieren wir eine Methode zur Extraktion von Proteinen reproduzierbar aus männlichen und weiblichen Muskeln und trennt sie durch zweidimensionale Gelelektrophorese durch hochauflösende digitale Bildbearbeitung 6 an. Dies bietet ein Protokoll für die Spots (und in der Folge identifizierten Proteine), die zeigen eine statistisch signifikante (p <0,05) zweifache erhöhen oder zu verringern, erscheinen oder verschwinden aus dem Schaltzustand. Diese werden dann ausgeschnitten, mit Trypsin verdaut und getrennt durch Hochdruck-Flüssigchromatographie gekoppelt mit einem Massenspektrometer (LC / MS) für die Identifizierung von Proteinen (LC / MS / MS) 5. Diese Methode (Abbildung 1) kann auf vielen Geweben mit wenig bis gar keine Modifikation verwendet werden (Leber, Gehirn, hörent etc.).
1. Probenvorbereitung
2. Protein-Konzentration Schätzung
Verwenden Sie das Lowry-Assay 7 oder dem BCA-Assay 8 (Pierce); Ziel für etwa 4,5 mg ml -1.
3. Die isoelektrische Fokussierung
Spannung | Zeit | Volt-Hrs | Rampe | |
Schritt 1 | 250 | 20 min | Linear | |
Schritt 2 | 8.000 | 2,5 h | Linear | |
Schritt 3 | 8.000 | 40.000 | Schnell | |
Gesamt | 6,5 Std. | 40.000 |
Tabelle 1. Drei-Schritt-Protokoll PROTEAN IEF-Zelle für 11 cm IPG-Streifen.
4. SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese
5. Gel Imaging und Analyse
6. In-Gel-tryptischen Verdau
Für diesen Schritt eine modifizierte Pierce In-Gel Tryptic Digest Kit (# 89871X, Pierce)-Protokoll verwendet wird.
7. Microscale Entsalzung von Peptid-Extrakte
8. Protein Identifikation mittels HPLC-gekoppelte Massenspektrometrie
9. Repräsentative Ergebnisse:
Männliche und weibliche unexercised wurde murinen Skelettmuskel (Bizeps) extrahiert und in eine zweidimensionale Karte 5, die erste Stufe des Muskels vergleichenden Proteomanalyse (Abbildung 2). Sobald visualisiert mittels hochauflösender Digital Imaging, ca. 800 Proteinspots wurden in jedem erkannt. Die männliche Proteom Karte als Grundlage, ist es klar, dass es zahlreiche Punkte, die in Hülle und Fülle Veränderung in der weiblichen Proteom. Der Spot-Intensitäten werden Maßnahmen der Veränderung des entsprechenden Proteins Mengen (Abbildung 3). Die Identität der Protein-Spots, die mehr als zwei-fach (nach oben oder unten) zu ändern und sind statistisch signifikant (p <0,05) mit einem n = 5 Mäusen werden durch Aminosäure-Sequenz-Analyse mit Flüssigchromatographie-gekoppelte Massenspektrometrie ermittelt. Diese Ergebnisse zeigen, dass Frauen eine Fülle Rückgang der Zucker Energiestoffwechsel Enzyme und der Kreatinkinase-Enzym (CK)-Isoformen, eine andere Energieversorgung in den Muskeln zu demonstrieren. Mensch und Tier Display höhere männliche Serum CK-Werte in Ruhe und nach dem Training 9,10, aber CK-Werte nicht unbedingt mit der Höhe der myofibrillären Störung 11,12 korrelieren. Diese geschlechtsspezifischen Dimorphismus in der zellulären Fülle von CK in murine biceps brachii ist ein neuartiges finding5 und kann die physiologisch verschiedene CK-Werte zu beantworten.
Fakten:
g1.jpg "/>
Abbildung 1. Eine allgemeine Schema des Protokolls für die vergleichende Proteomik. ; Analyse von Proben, und Identifizierung von Proteinen Probenvorbereitung: Das Protokoll ist in drei Gruppen unterteilt. Die Enden jeder dieser drei Gruppen von Protokollen sind auch angemessene Pausen Orten, obwohl die besten Ergebnisse sammelte werden, wenn die gesamte Protokoll wird ohne Unterbrechung durchgeführt.
Abbildung 2. Vergleich der weiblichen Maus Bizeps Proteinspots gegenüber der identischen Stellen im männlichen Bizeps (grüne Kreise o). Spots, die größer oder gleich zweifach bei Frauen erhöht werden eingekreist rot (o) und diejenigen, die weniger als oder gleich zweifach zurückgegangen sind eingekreist blau (o).
Abbildung 3 Gel Spot Intensity Analysis:. X-Achse, weiblichvor dem Training (Kontrollgruppe, n = 5); Y-Achse, weiblich einzigen Kampf 0 Std. Zeitpunkt Gruppe (n = 5). Regressionsgerade: Korrelationskoeffizient = 0,919; Steigung = 0,976; abzufangen = -0,0293. Spots über der roten Linie und unterhalb der blauen Linie zu ändern mehr als + / - zwei-fach.
Die LC / MS Proteomik hier vorgestellte Methode ist eine sehr zuverlässige und reproduzierbare Protokoll für eine schnelle Analyse der ersten Ebene der Skelettmuskulatur Proteom. Es ermöglicht eine einigermaßen sinnvoll Vergleich der Besonderheiten der Geschlechter. Low Fülle Proteine würde eine Fraktionierung des Muskels Probe, da viele der kontraktilen Proteine wie möglich zu entfernen, wodurch die geringe Häufigkeit Proteine. Tailoring des Proteoms Profil kann mit unterschiedlichen pH-Bereich IPG-Streifen und alternative Prozentsatz Gradientengele erreicht werden, wenn gewünscht. Mehr empfindliche fluoreszierende Flecken vorhanden sind, aber wir empfehlen, dass jedes Labor die Linearität dieser Flecken in Ihr System zu bestimmen. Für eine genauere Analyse der Proteinexpression der DIGE System (zweidimensionale In-Gel-Elektrophorese-System von GE Healthcare Life Sciences) verwendet werden kann, aber das bedeutet fügen Sie eine Ebene der Komplexität der Methodik. Darüber hinaus kann das Protokoll beschrieben mit den meisten ani verwendet werdenmal Geweben, für die ein Genom sequenziert wurde, sowie de novo Sequenzierung eines Proteins aus einer beliebigen Quelle, solange es sich auf einem zweidimensionalen Gel aufgelöst werden, da überlappende enzymatische Fragmente können unter Verwendung von hochreinen Enzymen zusätzlich werden zu Trypsin. Proben aus anderen Quellen Gewebe erfordern einige Änderungen in der Gewinnung Methodik, vor allem, wenn auf der Suche nach Membran und hydrophobe Proteine, aber wir hatten gute Ergebnisse mit diesem Protokoll mit Herz-, Leber-, Nieren-und Hirngewebe zu haben. Andere post-translationale Modifikationen kann durch Modifikation des Massenspektrums Datenbank Suchkriterien erkannt werden. In Summe haben wir eine recht ausführliche ersten Protokoll für Proteom-Profiling-Analyse vorgestellt.
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Wir danken Yutian Gan für die Verwendung von Abbildung 3. Diese Arbeit wurde vom National Science Foundation 0420971 unterstützt, die Smith College Blakeslee, Wilens und Holmes Fonds und dem Howard Hughes Medical Institute.
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
Name des Reagenzes | Typ | Firma | Katalog-Nummer | Kommentare |
---|---|---|---|---|
PepClean C-18 Spin Columns | Verbrauchsmaterial | ThermoFisher Wissenschaftlich | PI-89870 | |
Pepswift monolithischen Spalte (100um x 5 cm) | Verbrauchsmaterial | Dionex | 162348 | |
Criterion pre-cast 10,5% -14% Tris-HCl SDS Polyacrylamidgelen | Verbrauchsmaterial | BioRad | 345-0106 | |
Readystrip IPG-Streifen | Verbrauchsmaterial | BioRad | Unterschiedliche pH reicht | |
Essigsäure | Reagens | Fisher Scientific | A465-1 | |
Aceton | Reagens | Pharmco | 329000 | |
Acetonitril | Reagens | Fisher Scientific | A955 | |
Agarose | Reagens | BioRad | 163-2111 | Auflage Lösung |
Ammoniumbicarbonat | Reagens | Fluka | 40867 | |
Bromphenolblau | Reagens | Fisher Scientific | BP114 | |
Bio-Lyte Ampholyte | Reagens | BioRad | Unterschiedliche pH reicht | |
CHAPS | Reagens | USB | 13361 | |
Commassie Blau R-250 | Reagens | ThermoFisher Wissenschaftlich | 20278 | |
Dithiothreitol (DTT) | Reagens | USB | 15395 | |
Ameisensäure | Reagens | ThermoFisher Wissenschaftlich | 28905 | |
Glycerol | Reagens | Sigma-Aldrich | G6279 | |
Glycine | Reagens | USB | 16407 | |
Iodacetamid | Reagens | Sigma-Aldrich | I6125 | |
Methanol | Reagens | Fisher Scientific | A452 | |
Mineralöl | Reagens | BioRad | 163-2129 | |
Natriumdodecylsulfat | Reagens | Sigma-Aldrich | L6026 | |
Tris-Base | Reagens | Sigma-Aldrich | 93349 | |
Tris [2-carboexyethyl] Phosphin | Reagens | ThermoFisher Wissenschaftlich | 77720 | |
Trypsin Endoproteinase, TPCK behandelt, MS grade | Reagens | Durchstechen | 90055 | geändert |
Harnstoff | Reagens | USB | 75826 | |
Wasser | Reagens | Burdick & Jackson | 365 | |
CentriVap Concentrator | Tool | Labconco | ||
Exquest Ort cutter | Werkzeug | BioRad | ||
LCQ Deca XP Max-Ionen Trap-Massenspektrometer | Werkzeug | ThermoFisher Wissenschaftlich | ||
Motorisierte Pistill | Werkzeug | Kontes Corp | ||
Polypropylen Rühren | Werkzeug | BioSpec Prod | ||
Stangen | ||||
PROTEAN IEF Zelle | Werkzeug | BioRad | ||
Sonicator | Werkzeug | Branson | ||
Surveyor Plus-HPLC System | Werkzeug | ThermoFisher Wissenschaftlich | ||
VersaDoc Bildgebung System | Werkzeug | BioRad |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten