JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Phosphoinositides מאותת שומנים שיחסית שפע במהירות משתנה בתגובה לגירויים שונים. מאמר זה מתאר שיטה למדידת השפע של phosphoinositides ידי תאים מטבולית תיוג עם -inositol מיו 3 H-, ואחרי חילוץ וdeacylation. glycero-inositides חולץ אז מופרדים על ידי כרומטוגרפיה נוזלית בעל ביצועים גבוהים ולכמת ידי זרימת נצנץ.

Abstract

Phosphoinositides (PtdInsPs) are essential signaling lipids responsible for recruiting specific effectors and conferring organelles with molecular identity and function. Each of the seven PtdInsPs varies in their distribution and abundance, which are tightly regulated by specific kinases and phosphatases. The abundance of PtdInsPs can change abruptly in response to various signaling events or disturbance of the regulatory machinery. To understand how these events lead to changes in the amount of PtdInsPs and their resulting impact, it is important to quantify PtdInsP levels before and after a signaling event or between control and abnormal conditions. However, due to their low abundance and similarity, quantifying the relative amounts of each PtdInsP can be challenging. This article describes a method for quantifying PtdInsP levels by metabolically labeling cells with 3H-myo-inositol, which is incorporated into PtdInsPs. Phospholipids are then precipitated and deacylated. The resulting soluble 3H-glycero-inositides are further extracted, separated by high-performance liquid chromatography (HPLC), and detected by flow scintillation. The labeling and processing of yeast samples is described in detail, as well as the instrumental setup for the HPLC and flow scintillator. Despite losing structural information regarding acyl chain content, this method is sensitive and can be optimized to concurrently quantify all seven PtdInsPs in cells.

Introduction

Phosphoinositides (PtdInsPs) are important signaling phospholipids that help regulate a variety of cellular functions, including signal transduction, membrane trafficking and gene expression, which then modulate higher-order cell behavior such as cell division, organelle identity and metabolic activity1-3. There are seven species of PtdInsPs that are derived from the phosphorylation of the 3, 4, and/or 5 positions of the inositol head group of phosphatidylinositol (PtdIns), the parent phospholipid. Importantly, the seven PtdInsPs are unequally distributed and the local concentration of each PtdInsP species can increase or decrease at specific subcellular sites where they bind to a distinct set of protein effectors, which together permits each PtdInsP to control the identity and function of its host membrane3,4. In addition, the levels of each PtdInsP need to be tightly controlled since this can significantly impact the signal intensityproduced by a PtdInsP. The localization and levels of each PtdInsP depends on the targeting and activity of numerous lipid kinases, phosphatases and phospholipases that mediate the synthesis and turnover of each PtdInsP3,4. Hence, misregulation of the PtdInsP regulatory machinery can perturb cell function, leading to diseases such as cancer and degenerative diseases2,5,6. To fully understand the roles and functions of PtdInsPs and their regulatory machinery, both microscopy-based and biochemical-based techniques have been developed to track and quantify PtdInsPs.

In many cases, PtdInsPs bind to their protein effectors via a specific protein domain7-9. These protein modules often retain their proper fold and lipid recognition properties when expressed separately from the entire protein. This gave rise to PtdInsP probes by fusing a specific PtdInsP-binding protein domain to a fluorescent protein (FP) like green fluorescent protein (GFP) for the subcellular detection of PtdInsPs by microscopy. Indeed, many studies have used FP-fused PtdInsP-binding protein modules to identify the localization and dynamics of specific PtdInsP species by live-cell imaging1,10. For example, the Pleckstrin homology (PH) domain of phospholipase C δ1 (PLCδ1) fused to GFP specifically recognizes the phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate [PtdIns(4,5)P2] on the plasma membrane, whereas tandem copies of the FYVE domain of early endosome antigen 1 (EEA1) has been employed to track phosphatidylinositol-3-phosphate (PtdIns3P) on endosomes10-13. Overall, microscopy-based techniques are great to visualize PtdInsP localization and dynamics, but there are several caveats including that PtdInsP-binding domains may also interact with additional factors other than the target PtdInsP species and that they cannot detect changes below cytosolic fluorescence of the FP-probes.

Biochemical techniques including thin-layer chromatography, mass spectrometry and radioisotope labeling can also be used to characterize and quantify the levels of each PtdInsP14-16. These methods require the isolation of lipids for the detection of cellular levels of PtdInsPs. Mass spectrometry can be used to characterize phospholipids from lipid extracts and is invaluable for determining the acyl chain composition of PtdInsPs14,17. However, mass spectrometry is mostly semi-quantitative and it remains difficult to resolve and concurrently quantify PtdInsP species of the same molecular weight14,17. In comparison, radioisotope labeling of PtdInsPs followed by high performance liquid chromatography (HPLC)-coupled flow scintillation is useful for the separation and concurrent quantification of all seven species of PtdInsPs18. The use of HPLC with a strong anion exchange (SAX) column achieves separation based on molecular weight, charge and shape, thus fractionating deacylated PtdInsPs (Gro-InsPs) even of the same molecular weight and charge. Coupling the HPLC eluent to a flow scintillator then generates radioactive-based signal peaks for each Gro-InsPs species relative to the original parent glycerol-inositol (Gro-Ins)18. This ultimately corresponds to relative levels of PtdInsPs in cells.

Radiolabeling of PtdInsPs and HPLC-coupled flow scintillation is a useful tool to investigate the regulation and function of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate [PtdIns(3,5)P2], a PtdInsP that only constitutes ~0.1-0.3% of PtdIns16,19,20. Synthesis of PtdIns(3,5)P2 is performed by the PtdIns3P 5-kinase called Fab1 in yeast and PIKfyve in mammals21. This reaction is counteracted by a PtdIns(3,5)P2 5-phosphatase called Fig4 in yeast or mFig4/Sac3 in mammals22-24. Interestingly, both PIKfyve/Fab1 and mFig4/Fig4/Sac3 exist in a single complex and are regulated by the scaffolding adaptor protein, Vac14 in yeast or mVac14/ArPIKfyve in mammals25,26. In VAC14-deleted yeast cells, Fab1 does not function efficiently leading to a 90% decrease in PtdIns(3,5)P2 levels27,28. On the other hand, Atg18 is a PtdIns(3,5)P2 effector protein that may control vacuolar fission 29. Atg18 is also a negative regulator of PtdIns(3,5)P2 since the deletion of its gene, ATG18, causes a 10 to 20-fold increase in PtdIns(3,5)P2 levels29,30. Overall, changes in the levels of PtdIns(3,5)P2 severely impacts the function of the yeast vacuole and the mammalian lysosomes, consequently affecting processes such as membrane trafficking, phagosome maturation, autophagy and ion transport 6,19,21,31.

This article describes the process of radioisotope labeling of PtdInsPs with 3H-myo-inositol in yeast to detect the relative levels of PtdIns(3,5)P2 in wild-type, vac14Δ and atg18Δ yeast strains. Using this as an example, the resolving capabilities of HPLC for the separation of individual PtdInsPs as well as the sensitivity of flow scintillation for detection of trace amount of 3H-myo-inositol is shown. We also elaborate on how one might optimize the methodology for labeling and separating 3H-labelled PtdInsPs from mammalian cells, whose samples tend to be more complex since these cells possess all seven PtdInsP species.

Protocol

הערה: הטקסט למטה מתאר בפירוט שיטה למדידת PtdInsPs בשמרים. הוא מספק את הפרטים הניסיוניים לתאי תיוג שמרים עם -inositol מיו 3 H-, שומני חילוץ וdeacylating ופרוטוקול HPLC-elution לfractionate ולכמת PtdInsPs deacylated. שים לב שתיוג, deacylation, רזולוציה וכימות של PtdInsPs בתאי יונקים דורש אופטימיזציה ופרופילי HPLC-elution עוד. ניתן למצוא את הפרטים הללו במקום אחר, אם כי אנו דנים בחלק מהיבטים בדיון. בסך הכל, המתודולוגיה לחלץ שומנים, deacylate ולחלץ את מסיסים במים Gro-InsPs משמרים ניתן ומאויר באיור 1.

1. פרוטוקול PtdInsPs תיוג והניתוח בשמרים

  1. תרבית תאים וradiolabeling
    1. לגדול תרבות נוזלית 20 מיליליטר של SEY6210 זן שמרים על 30 מעלות צלזיוס עם קבוע רועד בסינטטי מלאהתקשורת לשלב אמצע יומן-או צפיפות אופטית ב 600 ננומטר (OD 600) בסך של כ 0.6-0.7.
      הערה: אל תשתמש בתקשורת YPD זה עלול להשפיע 3 H- התאגדות מיו -inositol. גודל תרבות זה אמור לספק מספיק חומר במשך 2-3 ריצות HPLC.
    2. גלולה כוללת של 10-14 OD של תאי השמרים (שים לב שתרבות 1 מיליליטר עם OD 600 = 1 מכילה ~ 1x10 7 תאים) על ידי צנטריפוגה ב 800 XG במשך 5 דקות בצינור 12 מיליליטר מסביב לתחתית. Resuspend עם 2 מיליליטר של תקשורת חופשית אינוסיטול (IFM) (ראה טבלה 1 להרכב IFM).
    3. חזור צנטריפוגה ולשאוב את התקשורת. Resuspend גלולה עם 440 μl של IFM ולדגור על RT במשך 15 דקות.
    4. הוסף 60 μl של 3 H- מיו -inositol (μl 1 = μCi 1) לכל דגימה ודגירה בטמפרטורה הולך וגדל של 30 מעלות צלזיוס במשך 1-3 שעות עם רעד קבוע.
      זהירות: 3 -inositol מיו H- היא בן זוג רדיואקטיבייםריאל שצריך להיות מטופלים לאחר הכשרה מתאימה. בנוסף, כל החומרים המתכלים שליצור קשר עם 3 חומרים המכיל H צריכים להיות מסולקים כראוי ומיועדים כפסולת רדיואקטיבית.
      הערה: טמפרטורת הצמיחה ניתן לשנות בהתאם לצורך, כל עוד כל הזנים שגדלים בהשוואה באותה הטמפרטורה.
    5. מעבירים את ההשעיה התא (500 μl) לצינור microcentrifuge המכיל 500 μl של 9% חומצת perchloric ו -200 μl של חומצה שטף חרוזי זכוכית. מערבבים על ידי היפוך ודגירה על קרח למשך 5 דקות.
    6. מערבולת המדגם במהירות שיא במשך 10 דקות ולהעביר את lysates לצינור microcentrifuge חדש באמצעות קצה ג'ל טעינה כדי למנוע את חרוזי הזכוכית.
    7. גלולה המדגם ב XG 12,000 במשך 10 דקות ב 4 מעלות צלזיוס ולשאוב supernatant.
    8. Resuspend גלולה ידי sonication אמבטיה ב 1 מיליליטר של קר כקרח 100 מ"מ EDTA. גלולה שוב כמו קודם.
  2. Deacylation וחילוץ
    1. טרי להכין 5.0 מיליליטר של מגיב deacylation על ידי שילוב של 2.3 מיליליטר של מתנול, 1.3 מיליליטר של methylamine 40%, 0.55 מיליליטר של 1-butanol ו0.80 מיליליטר של מים. הפוך לערבב.
    2. לשאוב EDTA וsonicate גלולה ב -50 μl של מים.
    3. הוסף 500 μl של מגיב deacylation וsonicate לערבב. לדגור על RT במשך 20 דקות.
    4. שומני חום במשך 50 דקות ב 53 מעלות צלזיוס בגוש חום. ייבש את הדגימות לחלוטין על ידי צנטריפוגה ואקום מעל 3 שעות או O / N.
      1. ודא שמלכודת כימית מותקנת בין הוואקום-צנטריפוגה ומשאבת הוואקום כדי למנוע אדים מלהיכנס לאוויר.
    5. Resuspend גלולה עם 300 μl של מים על ידי sonication אמבטיה ולדגור על RT במשך 20 דקות. ייבש את הדגימות על ידי צנטריפוגה ואקום במשך 3 שעות או O / N. חזור על פעולה זו פעם נוספת.
    6. Sonicate גלולה עם 450 μl של מים. זהו השלב המימי במהלך חילוץ.
    7. טרי להכין 10 מיליליטר של extractioמגיב n על ידי הוספת 8.0 מיליליטר של 1-butanol, 1.6 מיליליטר של אתר אתיל ו0.40 מיליליטר של formate אתיל. הפוך לערבב.
    8. להוסיף 300 μl של מגיב החילוץ לשלב המימי. מערבולת את התערובת במהירות שיא במשך 5 דקות ולהפריד את השכבות על ידי צנטריפוגה במהירות שיא (18,000 XG) במשך 2 דקות.
    9. לאסוף את השכבה המימית התחתונה לתוך צינור microfuge חדש, תוך הימנעות את השכבה העליונה אורגנית, הממשק, וגלול. חזור על חילוץ של השלב המימי עוד פעמיים עם מגיב חילוץ טרי.
    10. יבש לחלוטין את השכבה מימית שנאסף על ידי צנטריפוגה ואקום. לפזר את גלולה ב -50 μl של מים על ידי sonication אמבטיה.
    11. הוסף 2 μl של כל דגימה 4 מיליליטר של נוזל נצנץ בבקבוקון נצנץ 6 מיליליטר פוליאתילן. לקבוע את מספר הספירות (בCPM) בכל דגימה על ידי נצנץ נוזלי באמצעות חלון פתוח.
    12. אחסן את הדגימות ב -20 ° C עד מוכן לHPLC.
  3. הפרדה3 H-glycero-inositides ידי HPLC
    1. הכן חיץ ידי סינון 1 ליטר של מים ultrapure עם בקבוק מסנן 0.22 מיקרומטר ואקום עליון, ואחרי סילוק גזים.
    2. הכן חיץ B על ידי ביצוע פתרון 1 ליטר של פוספט dibasic M אמוניום 1 (APS, MW 132.06) במים ולהתאים את ה- pH 3.8 עם חומצה זרחתית. סנן פוספט אמוניום עם בקבוק מסנן 0.22 מיקרומטר ואקום עליון, ואחרי סילוק גזים.
    3. להרכיב את הבקבוקון על ידי הזרקת זיווד 2 מיליליטר בקבוקון עם הוספת נפח קטן 250 μl קפיץ. לטעון 10 מיליון CPM ולהוסיף מים להיקף כולל של 55 μl. הכן בקבוקון ריק עם 55 μl של מים.
    4. מכסה את צלוחיות עם כובעי בורג לבוש עם septa PTFE / סיליקון (צד אדום מול בתוך הבקבוקון). מניחים כל בקבוקון במגש דגימה האוטומטי של HPLC, החל בבקבוקון הריק.
    5. השתמש HPLC ותוכנה הקשורים השולט זרימת חיץ, degasses מאגרים ובקרות להזריק מדגםעַל. השתמש בזרימת scintillator מקוון ותוכנה הקשורים אליו להסדיר את קצב זרימת הזוהרים ולפקח על אות H-3 הריקבון.
      1. השתמש בעמודת כרומטוגרפיה נוזלית SAX עם ממדים של 250 מ"מ x 4.6 מ"מ ומכיל 5 מיקרומטר שרף סיליקה בHPLC. לצייד את הטור עם שומר עמודה כדי למנוע הזרקה של חומרים מזהמים.
      2. התקן תא זרימה 500 μl 3 H-תואם בזרימת scintillator.
        הערה: פלזמה ניתן לעשות עם מערכת HPLC סדרת אינסוף Agilent 1,200 נשלטת על ידי תוכנת Chemstation או עם מערכות HPLC זמינות מסחרי אחרות. נצנץ זרימת eluent HPLC ניתן לעשות עם זרימת scintillator β-RAM נשלט על ידי תוכנת לורה או אחר זרימת scintillator זמין מסחרי או תוכנה תואמת.
    6. לאתחל את משאבת רבעוני בקצב זרימה של 1.0 מיליליטר / דקה עם 100% א חיץ
    7. הגדרת פרופיל איזון על HPLCכדי לשלוט בצבע של חוצצים ו- B (לקרוא "פרוטוקול איזון" זה): 1% הצפת B ל5 דקות, 1-100% B ל5 דקות, 100% B דקות 5, 100-1% B ל5 דקות, 1% B במשך 20 דקות. להגדיר את מגבלת הלחץ ב -400 בר, 1.0 מיליליטר / קצב זרימה דק ', ו -30 דקות זמן לרוץ.
    8. הגדרת פרופיל elution (איור 2) על HPLC לשלוט השיפוע של חוצצים ו- B (קורא לזה "פרוטוקול"): 1% ב 5 דקות ל, 1-20% ב 40 דקות, 20-100% B במשך 10 דקות, 100% B דקות 5, 100-1% B עבור 20 דקות, 1% ב 10 דקות. להגדיר את מגבלת הלחץ ב -400 בר, 1.0 מיליליטר / קצב זרימה דק ', ו -90 דקות זמן לרוץ.
    9. הגדר את פרוטוקול זיהוי על זרימת scintillator (קורא לזה "פרוטוקול זיהוי") לרוץ במשך 60 דקות, עם קצב זרימת נוזל נצנץ של 2.5 מיליליטר / דקה ולהתעכב זמן 8.57 שניות.
    10. לתכנת רצף הזרקה אוטומטית על HPLC להתחיל עם ריק מים על "פרוטוקול איזון", ואחריו בדואראח radiolabelled מדגם על "פרוטוקול". לאתחל את הרצף כאשר מוכן.
    11. בעוד הטווח הוא עדיין בפרוטוקול האיזון, ליצור אצווה על זרימת scintillator למדוד כל הדגימות עם "פרוטוקול זיהוי." ההזרקה של כל דגימה חדשה תהיה לאתחל "פרוטוקול" על HPLC תוך מפעילה את הזרימה scintillator להתחיל "פרוטוקול זיהוי."
    12. בסיום כל הריצות, לשטוף את HPLC, העמודה ולזרום scintillator עם 100% הצפת למשך 30 דקות ב 1.0 מיליליטר / קצב זרימה דק '.
  4. ניתוח נתונים
    1. השתמש בתוכנת לורה או כל תוכנה אחרת שיכול לכמת את ספקטרום כרומטוגרפיה. השלבים מתוארים בסעיף זה מתוארים באיור 3.
    2. לפתוח את הקבצים על ידי לחיצה על "קובץ", "פתח", ובחר את קובץ הנתונים הגולמי עבור כל דגימה.
    3. בכרטיסייה "chromatograms", zoאום בלמתוח כל אחת מהפסגות פחותות (כ 1000 ספירה [ציר y]) תוך השמירה על הרזולוציה הזמן. זום לשיא כל פרט במידת צורך.
    4. סמן כל אחד מהפסגות לניתוח שימוש באפשרות "הוסף את ההחזר על ההשקעה". לזהות פסגות על ידי זמן של elution: Gro-Ins הורים ב 10 דקות, Gro-Ins3P ב 18 דקות, Gro-Ins4P ב 20 דקות, Gro-Ins P (3,5) 2 ב -29 דקות וGro-Ins (4,5 P) 2 ב 32 דקות.
    5. בכרטיסייה "שולחנות אזורים", להקליט "האזור (ספירות)" של כל שיא. הערה "להתחיל (mm: ss)" זמן ו: זמן של כל שיא "הסוף (מ"מ SS)".
    6. לחיסור רקע, להדגיש אזור סמוך לשיא פורש את אותה הכמות של זמן. הפחת את מספר הסעיפים מהשיא המקביל.
    7. לנרמל את השטח של כל שיא נגד Gro-Ins של הורים (המבוטא "% מPtdIns הכולל"). לאחר מכן, לנרמל כל אחד מהשיאים בכל תנאי ניסוי נגד מצב השליטה (המבוטא "nעליית -fold לעומת שליטה ").
      הערה: נורמליזציה של שיא כל יכולה להיעשות גם נגד ספירה כוללת אבל מאז Gro-Ins של ההורים הוא הרבה יותר עשיר מכל PtdInsPs האחר התוצאות נוטות להיות דומה.
    8. לייצא את הנתונים לchromatographs ידי לחיצה על "קובץ", "שמור בשם ...", ולבחור את "CSV (מופרד בפסיקים)" פורמט קובץ. העלילה נתונים על גיליון אלקטרוני ולהציג במידת צורך.

תוצאות

באמצעות שיטה זו, שמרי PtdInsPs תויגו מטבולית עם -inositol מיו 3 H-. לאחר תיוג, פוספוליפידים היו זירז עם חומצת perchloric, ואחריו deacylation וחילוץ של מסיסים במים Gro-InsPs (איור 1) פוספוליפידים. בשלב זה, חשוב לכמת את האות רדיואקטיבי הכוללת הקשורים Gro-InsPs שח?...

Discussion

מאמר זה מפרט את פרוטוקול הניסוי נדרש לכמת רמות סלולריות של PtdnsPs ידי זרימת נצנץ מצמידים HPLC משמרים. המתודולוגיה מאפשרת תיוג המטבולית של PtdInsPs עם -inositol מיו 3 H-, ואחריו עיבוד שומנים והפקה של 3 H-Gro-InsPs, חלוקה HPLC מסיס במים וניתוח. באמצעות שיטה זו, הרמות יחסי של Ptd...

Disclosures

The authors declare that they have no competing financial interests.

Acknowledgements

C.Y.H. was supported by an Ontario Graduate Scholarship from the Government of Ontario. This article was made possible by funding held by R.J.B. from the Natural Sciences and Engineering Research Council, the Canada Research Chairs Program and Ryerson University.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1-ButanolBiobasicBC1800Reagent grade
Ammonium phosphate dibasicBioshopAPD001ACS grade
Ammonium sulfateBiobasicADB0060Ultra Pure grade
AutosamplerAgilentG1329BAgilent 1260 infinity series
BiotinSigmaB4501
Boric acidBiobasicBB0044Molecular biology grade
Calcium ChlorideBiobasicCT1330Ahydrous, industrial grade
Calcium pantothenateSigmaC8731
Copper(II) sulfateSigma451657Anhydrous
D-GlucoseBiobasicGB0219Anhydrous, biotech grade
Dulbecco's modification of Eagle's MediumLife11995-065With 4.5 g/L glucose, 110 mg/L pyruate, L-glutamine
Dulbecco's modification of Eagle's MediumMP biomedicals0916429 With 4.5 g/L glucose, without L-gluatmine, without inositol
EDTABiobasicEB0107Acid free, ultra pure grade
Ethyl etherCaledon labs1/10/4700Anhydrous, reagent grade
Ethyl formateSigma112682Reagent grade
Fetal bovine serumWisent080-450US origin, premium quality, heat inactivated
Fetal Bovine Serum, DialyzedLife26400044US origin
FlowLogic ULabLogic Systems LtdSG-BXX-05Scintillation fluid for flow scintillation 
Folic acidBiobasicFB0466USP grade
HEPES buffer solutionLife156300801 M solution
Inositol, Myo-[2-3H(N)]Perkin ElmerNET114005MC9:1 ethanol to water
Insulin-Transferrin-Selenium-EthanolamineLife51500056100x solution
Iron(III) chlorideSigma157740Reagent grade
Laura - Chromatography data collection and analysis softwareLabLogic Systems LtdVersion 4.2.1.18Flow scintillator software
L-glutamineSigmaG7513200 mM, solution, sterile-filtered, BioXtra, suitable for cell culture
Magnesium ChlorideSigmaM8266Anhydrous
Manganese sulfateBiobasicMB0334Monohydrate, ACS grade
MethanolCaledon labs6701-7-40HPLC Grade
Methylamine solutionSigma42646640% (v/v)
Monopotassium phosphateBiobasicPB0445Anhydrous, ACS grade
Nicotinic acidBiobasicNB0660Reagent grade
OpenLAB CSD ChemStation AgilentRev. C.01.03 HPLC software
p-aminobenzoic acid (PABA)BioshopPAB001.100Free acid
Penicillin-StreptomycinSigmaP4333100X, liquid, stabilized, sterile-filtered, cell culture tested
Perchloric acidSigma244252ACS reagent, 70%
PhenoSpher SAX columnPhenomenex00G-315-E05 µm, 80 Å, 250 x 4.6 mm
Phosphoric acidCaledon labs1/29/8425Reagent grade
Potassium ChlorideBiobasicPB0440ACS grade
Potassium iodideBiobasicPB0443ACS grade
Pyridoxine hydrochlorideSigmaP9755
Quaternary pumpAgilentG1311CAgilent 1260 infinity series
RiboflavinBioshopRIB333.100USP grade
Sodium ChlorideBiobasicDB0483Biotech grade
Sodium molybdateSigma243655
Thermostatted Column CompartmentAgilentG1316AAgilent 1260 infinity series
Thiamine hydrochlorideSigmaT4625Reagent grade; make solution of 0.02% (w/v), forms a suspension. mix and freeze aliquots
Ultima GoldPerkin Elmer6013321Scintillation coctail for liquid scintillation counting
Zinc sulfateBiobasicZB2906Heptahydrate, reagent grade
β-RAM 4IN/US systemsModel 4Flow scintillator - 500 µl flow cell; alternative Radiomatic Flow Scintillator Analyser by Perkin Elmer 

References

  1. Di Paolo, G., De Camilli, P. Phosphoinositides in cell regulation and membrane dynamics. Nature. 443 (7112), 651-657 (2006).
  2. Bridges, D., Saltiel, A. R. Phosphoinositides and Disease. Curr. Top. Microbiol. Immuno. 362, 61-85 (2012).
  3. Botelho, R. J. Changing phosphoinositides "on the fly": How trafficking vesicles avoid an identity crisis. BioEssays. 31 (10), 1127-1136 (2009).
  4. Simonsen, A., Wurmser, A. E., Emr, S. D., Stenmark, H. The role of phosphoinositides in membrane transport. Curr. Opin. Cell. Biol. 13 (4), 485-492 (2001).
  5. Katso, R., Okkenhaug, K., Ahmadi, K., Timms, J., Waterfield, M. D. Cellular Function of Phosphoinositide 3-Kinases: Implications for Development, Immunity, Homeostasis, and Cancer. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 17, 615-675 (2001).
  6. Lenk, G. M., Meisler, M. H. Mouse models of PI(3,5)P2 deficiency with impaired lysosome function. Methods. Enzymo. 534, (2014).
  7. Lemmon, M. A. Phosphoinositide recognition domains. Traffic. 4 (4), 201-213 (2003).
  8. Cullen, P. J., Cozier, G. E., Banting, G., Mellor, H. Modular phosphoinositide-binding domains-their role in signalling and membrane trafficking. Curr. Biol. 11 (21), R882-R893 (2001).
  9. Balla, T. Inositol-lipid binding motifs: signal integrators through protein-lipid and protein-protein interactions. J. Cell. Sci. 118 (Pt 10), 2093-2104 (2005).
  10. Burd, C. G., Emr, S. D. Phosphatidylinositol(3)-phosphate signaling mediated by specific binding to RING FYVE domains. Mol. Cell. 2 (1), 157-162 (1998).
  11. Lemmon, M. A., Ferguson, K. M., O'Brien, R., Sigler, P. B., Schlessinger, J. Specific and high-affinity binding of inositol phosphates to an isolated pleckstrin homology domain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 92 (23), 10472-10476 (1995).
  12. Scott, C. C., et al. Phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate hydrolysis directs actin remodeling during phagocytosis. J. Cell. Biol. 169 (1), 139-149 (2005).
  13. Gillooly, D. J., et al. Localization of phosphatidylinositol 3-phosphate in yeast and mammalian cells. EMBO J. 19 (17), 4577-4588 (2000).
  14. Haag, M., Schmidt, A., Sachsenheimer, T., Brügger, B. Quantification of Signaling Lipids by Nano-Electrospray Ionization Tandem Mass Spectrometry (Nano-ESI MS/MS). Metabolites. 2 (1), 57-76 (2012).
  15. Furutani, M., Itoh, T., Ijuin, T., Tsujita, K., Takenawa, T. Thin layer chromatography-blotting, a novel method for the detection of phosphoinositides. J. Biochem. 139 (4), 663-670 (2006).
  16. Cooke, F. T., et al. The stress-activated phosphatidylinositol 3-phosphate 5-kinase Fab1p is essential for vacuole function in. 8 (22), 1219-1222 (1998).
  17. Milne, S. B., Ivanova, P. T., DeCamp, D., Hsueh, R. C., Brown, H. A. A targeted mass spectrometric analysis of phosphatidylinositol phosphate species. J. Lipid. Res. 46 (8), 1796-1802 (2005).
  18. Rusten, T. E., Stenmark, H. Analyzing phosphoinositides and their interacting proteins. Nat. methods. 3 (4), 251-258 (2006).
  19. Ho, C. Y., Alghamdi, T. A., Botelho, R. J. Phosphatidylinositol-3,5-bisphosphate: no longer the poor PIP2. Traffic. 13 (1), 1-8 (2012).
  20. Samie, M., et al. A TRP channel in the lysosome regulates large particle phagocytosis via focal exocytosis. Dev. Cel. 26 (5), 511-524 (2013).
  21. Shaw, J. D., Hama, H., Sohrabi, F., DeWald, D. B., Wendland, B. PtdIns(3,5)P2 is required for delivery of endocytic cargo into the multivesicular body. Traffic. 4 (7), 479-490 (2003).
  22. Botelho, R. J., Efe, J. A., Emr, S. D. Assembly of a Fab1 phosphoinositide kinase signaling complex requires the Fig4 phosphoinositide phosphatase. Mol. Biol. Cell. 19, 4273-4286 (2008).
  23. Rudge, S. A., Anderson, D. M., Emr, S. D. Vacuole size control: Regulation of PtdIns(3,5)P2 levels by the vacuole-associated Vac14-Fig4 complex, a PtdIns(3,5)P2-specific phosphatase. Mol. Biol. Cell. 15, 24-36 (2004).
  24. Sbrissa, D., et al. Core protein machinery for mammalian phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate synthesis and turnover that regulates the progression of endosomal transport: Novel Sac phosphatase joins the ArPIKfyve-PIKfyve complex. J. Biol. Chem. 282 (33), 23878-23891 (2007).
  25. Alghamdi, T. A., et al. Vac14 protein multimerization is a prerequisite step for Fab1 protein complex assembly and function. J. Biol. Chem. 288 (13), 9363-9372 (2013).
  26. Ikonomov, O. C., Sbrissa, D., Fenner, H., Shisheva, A. PIKfyve-ArPIKfyve-Sac3 core complex: Contact sites and their consequence for Sac3 phosphatase activity and endocytic membrane homeostasis. J. Biol. Chem. 284 (51), 35794-35806 (2009).
  27. Dove, S. K., et al. Vac14 controls PtdIns(3,5)P(2) synthesis and Fab1-dependent protein trafficking to the multivesicular body. Curr. Biol. 12 (11), 885-893 (2002).
  28. Bonangelino, C. J., et al. Osmotic stress-induced increase of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate requires Vac14p, an activator of the lipid kinase Fab1p. J. Cell. Biol. 156 (6), 1015-1028 (2002).
  29. Dove, S. K., et al. Svp1p defines a family of phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate effectors. EMBO J. 23 (9), 1922-1933 (2004).
  30. Efe, J. A., Botelho, R. J., Emr, S. D. Atg18 regulates organelle morphology and Fab1 kinase activity independent of its membrane recruitment by phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate. Mol. Biol. Cell. 18 (1), 4232-4244 (2007).
  31. Odorizzi, G., Babst, M., Emr, S. D. Fab1p Ptdlns(3)P 5-kinase function essential for protein sorting in the multivesicular body. Cell. 95 (6), 847-858 (1998).
  32. Duex, J. E., Nau, J. J., Kauffman, E. J., Weisman, L. S. Phosphoinositide 5-phosphatase Fig4p is required for both acute rise and subsequent fall in stress-induced phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate levels. Eukaryotic Cell. 5 (4), 723-731 (2006).
  33. Whiteford, C. C., Best, C., Kazlauskas, A., Ulug, E. T. D-3 phosphoinositide metabolism in cells treated with platelet-derived growth factor. Biochem J. 319 (3), 851-860 (1996).
  34. Murthy, P. P., et al. Evidence of two isomers of phosphatidylinositol in plant tissue. Plant physiology. 98 (4), 1498-1501 (1992).
  35. Zolov, S. N., et al. In vivo, Pikfyve generates PI(3,5)P2, which serves as both a signaling lipid and the major precursor for PI5P. Proc. 109 (43), 17472-17477 (2012).
  36. McEwen, R. K., et al. Complementation analysis in PtdInsP kinase-deficient yeast mutants demonstrates that Schizosaccharomyces pombe and murine Fab1p homologues are phosphatidylinositol 3-phosphate 5-kinases. J. Biol. Chem. 274 (48), 33905-33912 (1999).
  37. Tolias, K. F., et al. Type I phosphatidylinositol-4-phosphate 5-kinases synthesize the novel lipids phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate and phosphatidylinositol 5- phosphate. J. Biol. Chem. 273 (29), 18040-18046 (1998).
  38. Ikonomov, O. C., et al. The phosphoinositide kinase PIKfyve is vital in early embryonic development: preimplantation lethality of PIKfyve-/- embryos but normality of PIKfyve+/- mice. J. Biol. Chem. 286 (15), 13404-13413 (2011).
  39. Sarkes, D., Rameh, L. E. A Novel HPLC-Based Approach Makes Possible the Spatial Characterization of Cellular PtdIns5P and Other Phosphoinositides. Biochem J. 428 (3), 375-384 (2011).
  40. Sbrissa, D., Ikonomov, O. C., Filios, C., Delvecchio, K., Shisheva, A. Functional dissociation between PIKfyve-synthesized PtdIns5P and PtdIns(3,5)P2 by means of the PIKfyve inhibitor YM201636. Am. J. Physiol. Cel. Physiol. 303 (4), 436-446 (2012).
  41. D'Souza, K., Epand, R. M. Enrichment of phosphatidylinositols with specific acyl chains. Biochim. Biophys. Acta - Biomembr. 1838 (6), 1501-1508 (2014).
  42. Shulga, Y. V., Anderson, R. A., Topham, M. K., Epand, R. M. Phosphatidylinositol-4-phosphate 5-kinase isoforms exhibit acyl chain selectivity for both substrate and lipid activator. J. Biol. Chem. 287 (43), 35953-35963 (2012).
  43. Pettitt, T. R., Dove, S. K., Lubben, A., Calaminus, S. D. J., Wakelam, M. J. O. Analysis of intact phosphoinositides in biological samples. J. Lipid. Res. 47 (7), 1588-1596 (2006).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

107Phosphoinositidesradiolabeling

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved