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Method Article
* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Der Proximity-Ligation-Assay ist eine sehr nützliche Technik zur Lokalisierung und Quantifizierung der Arginin-Methylierung eines bestimmten Proteins, wenn der modifizierte Argininrest unbekannt ist und/oder wenn kein spezifischer Antikörper verfügbar ist.
Die Arginin-Methylierung entwickelt sich zu einer wichtigen posttranslationalen Modifikation, die an einer Vielzahl biologischer Prozesse beteiligt ist. Die Untersuchung im Gewebe wird oft durch das Fehlen eines spezifischen Antikörpers eingeschränkt, der den Ziel-Argininrest erkennt. Der Proximity-Ligation-Assay (PLA) wurde ursprünglich entwickelt, um Protein-Protein-Wechselwirkungen zu untersuchen. Hier beschreiben wir im Detail ein PLA-Protokoll zum Nachweis der Arginin-Methylierung, das wir auf den Glukokortikoidrezeptor (GR) angewendet haben. Nachdem wir zuvor gezeigt hatten, dass PRMT5 GRs in Zellen dimethyliert, verwendeten wir PLA mit einem pansymmetrischen Dimethyl-Antikörper und einem Anti-GR-Antikörper, um die GR-Methylierung in Brusttumoren zu messen. Wir zeigen, dass PLA einen einzigartigen Ansatz bietet, um die Arginin-Methylierung eines Zielproteins zu messen, selbst wenn der Ort der Methylierung nicht identifiziert wurde. Diese Technik könnte auf andere posttranslationale Modifikationen ausgeweitet werden, bei denen wirksame pan-Antikörper verfügbar sind. Daher beschreiben wir die PLA-Technologie, die zum Nachweis der Arginin-Methylierung in fixiertem Gewebe verwendet wird, am Beispiel von GR.
Die Arginin-Methylierung durch Protein-Arginin-Methyltransferasen (PRMTs) ist eine häufig vorkommende posttranslationale Modifikation (PTM), die an zahlreichen biologischen Prozessen beteiligt ist. PRMTs katalysieren den Transfer von Methylgruppen vom S-Adenosylmethionin zu Argininresten. Die PRMT-Familie besteht aus neun Mitgliedern, die nach der Art der Methylierung, die sie durchführen, klassifiziert werden. Alle Mitglieder führen eine Monomethylierung (MMA) durch. Typ 1 (PRMT1, 2, 3, 4, 6 und 8) PRMTs katalysieren die asymmetrische Dimethylierung (ADMA), während Typ 2 (PRMT5 und 9) die symmetrische Dimethylierung (SDMA) katalysieren und Typ 3 (PRMT7) nur MMA1 erzeugen. Durch die Methylierung zahlreicher Substrate regulieren die verschiedenen PRMTs eine Vielzahl wichtiger zellulärer Prozesse wie DNA-Reparatur, transkriptionelle Regulation, Immunantwort, RNA-Prozessierung und Signaltransduktion 2,3. Dies gilt insbesondere für die Signalübertragung von Steroidhormonen, bei denen PRMTs die Aktivität von Steroidrezeptoren modifizieren, indem sie nicht nur die Rezeptoren selbst, sondern auch ihre Regulatoren oder Histone methylieren2.
Die Arginin-Methylierung wird weitgehend bei Krebs untersucht, da die Mehrzahl der PRMTs bei Krebs im Vergleich zu normalem Gewebe überexprimiert wurde und ihre Expression oft mit einer schlechten Prognose verbunden ist 4,5. Der Nachweis der Arginin-Methylierung in vivo ist essentiell für das Verständnis der zellulären Funktionen, die mit dieser Modifikation verbunden sind. Dies wird herkömmlicherweise durch die Durchführung einer Immunhistochemie (IHC) mit einem spezifischen Antikörper erreicht, der den methylierten Argininrest erkennt. Diese Methode ist jedoch sehr eingeschränkt, da sie auf der Identifizierung des modifizierten Argininrests basiert und auf der Wirksamkeit des verwendeten Antikörpers beruht. Der In-situ-Proximity-Ligationsassay (PLA) wurde ursprünglich entwickelt, um Protein/Protein-Wechselwirkungen in fixierten Zellen oder Geweben zu untersuchen6. Interessanterweise kann diese Technologie auch zum Nachweis von PTMs verwendet werden, wobei ein Pan-Antikörper gegen die Modifikation von Interesse verwendet wird, sowie ein Antikörper, der das Zielprotein erkennt. Unser Team hat diese Technik zuvor angepasst, um die Methylierung des Östrogenrezeptors alpha (ERα) zu untersuchen, indem es einen Anti-ERα-Antikörper und einen Antikörper verwendete, der die Methylierungsstelle auf Arginin 2607 spezifisch erkennt. Bemerkenswert ist, dass diese Technik auf Antikörper ausgedehnt werden kann, die eine spezielle Art der Methylierung erkennen, selbst wenn der methylierte Rest unbekannt ist. In der Tat liefern mehrere Unternehmen Pan-Antikörper, die speziell MMA, ADMA oder SDMA erkennen und erfolgreich zur Untersuchung der Proteinmethylierung in vivo eingesetzt werden können.
Hier präsentieren wir als Proof-of-Concept eine detaillierte Analyse der GR-Methylierung mittels SDMA-Antikörpern in humanen Brusttumoren vom Versuchsdesign bis zur Datenanalyse.
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Von jedem Patienten wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Das Studienprotokoll wurde von der institutionellen Ethikkommission des Krebsforschungszentrums von Lyon genehmigt.
1. Auswahl der Antikörper
2. Vorbereitung von in Paraffin eingebetteten Zelllinien-Pellets
HINWEIS: Die Proben werden in ein Gel eingebettet und dann zur Probendehydrierung und Paraffineinbettung in einen automatisierten Gewebeprozessor gegeben.
3. Gewebefixierung und Vorbereitung des Objektträgers
4. IHC-Versuch
HINWEIS: IHC-Experimente werden mit dem Forschungsinstrument Discovery XT (Table of Materials) durchgeführt, um Automatisierung und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
5. Reaktionen auf Proximity-Ligationsassays
HINWEIS: Alle verwendeten Reagenzien sind in den PLA-Kits (Table of Materials) enthalten. Es wird empfohlen, 40 μl Reagenz für 1 cm2 Gewebe zu verwenden. Alle Inkubationen müssen in einer feuchten Umgebung durchgeführt werden, um eine übermäßige Verdunstung zu verhindern. Lassen Sie die Probe nicht austrocknen, da dies zu Hintergrundgeräuschen führen kann. Es wird empfohlen, 1x Puffer A (in situ Waschpuffer, Table of Materials) für die Waschvorgänge in den Gläsern zu verwenden. Bei der Inkubation von Proben unter Rühren sollte ein Mindestvolumen von 70 ml in den Gläsern vorhanden sein. Die Proben sollten vor der Verwendung bei RT aufbewahrt werden.
6. Bildgebung für die Lokalisierung
7. Analyse zur Quantifizierung
HINWEIS: Die Quantifizierung der Proben wurde mit der ImageJ-Software8 durchgeführt. Für die anschließenden Analysen wurde FIJI, eine ImageJ-Distribution mit ImageJ und anderen vorinstallierten Plugins, verwendet 9,10.
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Mit dem oben beschriebenen Verfahren ist es möglich, die Methylierung eines interessierenden Proteins nachzuweisen und zu quantifizieren. Hier zeigen wir das Beispiel der Methylierung von GR durch PRMT5. Die Antikörper und die experimentellen Bedingungen für PLA wurden zuvor an Zellen10 appliziert. Kurz gesagt, primäre Antikörper, die auf GR und SDMA abzielen, werden durch Proximity-Sonden erkannt, die mit komplementären Oligonukleotiden konjugiert sind. Dan...
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Die Arginin-Methylierung trägt wie andere PTMs zur Feinregulierung der Proteinfunktionen bei. Die Auswirkungen werden jedoch unterschätzt, da es schwierig ist, diese Änderungen zu bewerten, vor allem aufgrund fehlender Instrumente. Dies gilt insbesondere für die Untersuchung der Methylierung in vivo, wo die einzige Möglichkeit, die Arginin-Methylierung zu messen, darin besteht, spezifische Antikörper zu besitzen, die den methylierten Rest des interessierenden Proteins erke...
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Die Autoren erklären, dass sie keinen Interessenkonflikt haben
Wir danken B. Manship für das Korrekturlesen des Manuskripts. Wir danken Laura Francols, Clémentine Le Nevé, Research Pathology Platform (CRCL) für technische Hilfe. Abbildung 1 wurde mit Servier Medical Art erstellt. Diese Studie wurde unterstützt von der Ligue Inter-régionale contre le Cancer und der Vereinigung "Le Cancer du sein, parlons-en".
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adhesion slides TOMO 90°, x100 | VWR | 631-1239 | |
anti-GR antibody (mouse) | Santa Cruz | sc393232 | |
anti-GR antibody (mouse) | santa cruz | sc393232 | |
anti-PRMT5 antibody (rabbit) | Merck | 07-405 | |
anti-SDMA antibody (rabbit) | CST | 13222 | |
Automate d'inclusion | Leica | ASP 6025 | Paraffin infiltration and block preparation |
Autostainer XL | Leica | ST5010 | Autostainer |
Cassettes Q path macrostar III x1500 | VWR | 720-2233 | |
CC1 | Roche | 5279801001 | |
Citrate Buffer pH 6 10x, 100 mL | MMF | F/T0050 | |
Dako antibody diluent | Dako Agilent | S202230-2 | antibody diluent |
Discovery ChromoMap Diaminobenzidine (DAB) kit | Roche | 760-159 | Diaminobenzidine (DAB) kit |
Discovery Wash | Roche | 7311079001 | |
Duolink insitu PLA probe anti-mouse minus | Sigma-Aldrich | DUO92004 | PLA kit (probe anti-rabbit minus) |
Duolink insitu detection reagents brightfield | Sigma-Aldrich | DUO92012 | PLA kit (in situ detection reagents) |
Duolink insitu PLA probe anti-rabbit plus | Sigma-Aldrich | DUO92002 | PLA kit (probe anti-rabbit plus) |
Duolink insitu wash buffer brightfield | Sigma-Aldrich | DUO82047 | PLA kit (in situ wash buffer) |
Ethanol 96% VOL TECHNISOLV, 5 L | VWR | 83804.360 | |
Ethanol absolute ≥99.8%, AnalaR NORMAPUR ACS, 5 L | VWR | 20821.365 | |
EZ Prep 10x | Roche | 5279771001 | |
Formol, ready to use, 5 L | MMF | F/40877-36 | Formalin |
Fully automated glass coverslipper | Leica | CV5030 | automated coverslipper |
Glass coverslips 24 x 40 | Dutscher | 100037 | |
Hematoxylin | Ventana | 760-2021 | |
IHC instrument | Roche | DISCOVERY XT | Automation of IHC |
LCS | Roche | 5264839001 | |
Microtome | Thermo Scientific | Microm HM340E | Cutting of the tissues including in blocks |
Mounting Medium Pertex | Histolab | 00801-FR | |
PAP Pen for immunostaining | Sigma-Aldrich | Z672548-1EA | |
Paraffin Wax tek III, 4 x 2, 5 kg | Sakura | 4511 | |
Pasteur Disposable Pipettes | Fisher Scientific | 12583237 | |
PBS Buffer 10x, 100 mL | MMF | F/T0020 | |
Reaction Buffer 10x | Roche | 5353955001 | |
Ribo Wash 10x | Roche | 5266262001 | |
RiboCC1 | Roche | 5266297001 | |
Secondary antibody anti-mouse | Abcam | ab133469 | |
Secondary antibody OmniMap anti-rabbit HRP | Roche | 760-4311 | |
Tissue Embedding center | MMF | EC 350 | |
Xylene (mixture of isomers) ≥98.5%, AnalaR NORMAPUR ACS, 5 L | VWR | 28975.360 | |
Zeiss Axio Imager M2 microscope | upright bright-field microscope |
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