A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פרוטוקול זה מתאר שיטה לקביעת חלבון מחצית החיים של תאים חסיד חי אחד, באמצעות הדופק תיוג פלורסצנטיות הדמיה בצילום מואץ של חלבונים פיוז'ן SNAP-תג.
חלבונים הם במצב דינמי של סינתזה, השפלה, החצי חייהם יכול להיות מותאם תחת נסיבות שונות. עם זאת, הנפוץ ביותר גישות לקביעת חלבון מחצית חיים האם מישהו מוגבל ממוצעים באוכלוסייה מתאי lysed או מחייבות שימוש מעכבי סינתזת חלבון. פרוטוקול זה מתאר שיטה למדוד חלבון מחצית החיים של תאים חסיד חי אחד, באמצעות SNAP-תג פיוז'ן חלבונים בשילוב עם מיקרוסקופ זמן לשגות זריחה. כל חלבון עניין דבוקה תג SNAP יכולות להיות covalently קשורות על ידי תא פלורסנט, חדיר לצבוע את זה משולב נגזרת benzylguanine, ניתן לנטר את הדעיכה של האוכלוסייה חלבון שכותרתו לאחר שטיפה של לצבוע שיורית. תא עוקבות מעקב, כימות עוצמת קרינה פלואורסצנטית משולב מעל הזמן יוצרת מעגל דעיכה מעריכית עבור כל תא מסומנים, מתן אפשרות לקביעת חלבון השפלה בבתי תאים בודדים על ידי עקומת התאמה. שיטה זו מספקת הערכה הטרוגניות של מחצית החיים בקרב אוכלוסיה של תאים בתרבית, אשר לא יכול בקלות להיות מוערך על ידי שיטות אחרות. הגישה המוצגת כאן היא ישימה לכל סוג של בתרבית תאים חסיד ביטוי חלבון עניין דבוקה תג SNAP. כאן אנו משתמשים בתאי גזע עובריים (ES) העכבר גדל על צלחות תרבות תא E קדהרין-מצופים להמחשת השפלה תא יחיד איך המחירים של חלבונים עם מגוון רחב של מחצית החיים יכול להיקבע.
זה ידוע כי החלבונים עוברים תחלופת נרחב, עם המחירים סינתזה והשפלה להיות ספציפיים עבור כל חלבון ובכפוף תקנה פיזיולוגיים. באופן מסורתי, חלבון השפלה המחירים כבר נמדד בשיטות בתפזורת, כגון ניתוח צ'ייס הדופק רדיואקטיביים, או מעורבים מעכבי סינתזה חלבונים כגון cycloheximide1. לאחרונה, איזוטופ יציב תיוג עם חומצות אמינו בתרבות תא (SILAC) בשילוב עם ספקטרומטר מסה הוקם לכמת חלבון מחזור על מידה עולמי2. עם זאת, שיטות אלה מוגבלים על ידי ממוצע של אוכלוסייה, מידע על השתנות לתא ולכן הוא אבוד. יתר על כן, אין אפשרות לזהות שינויים חולף ב השפלה חלבון זה הם מסונכרן על פני האוכלוסייה תא.
לחלופין, חלבון מחצית החיים יכול להיקבע גם על-ידי קרינה פלואורסצנטית גישות, אשר לעיתים קרובות יש את היתרון של מתן רזולוציה תא בודד. למשל, חלבון פלואורסצנטי ירוק photoactivatable (paGFP) שימש כדי לקבוע Oct4 half-life של יונקים העובר מוקדם3. שיטה נוספת לעקוב אחר דעיכה חלבונים בתאים חיים היא השימוש תג הצמד בשילוב עם פלורסצנטיות הדמיה בצילום מואץ. SNAP-התג הוא גרסה מוטציה של ה-DNA תיקון אנזים O6- alkylguanine DNA-alkyltransferase (של AGT) זה במיוחד מגיב עם benzylguanine (BG) נגזרים, אשר יכול להיות מצמידים הגששים מולקולרית4,5, 6. לכן, כל חלבון כימרי SNAP-תג יכול להיות בלתי הפיך עם תוויות צבע חדיר פלורסנט, תא. הדופק תיוג של חלבון עניין התמזגו SNAP-תג, ולאחריה שטיפה של לצבוע שיורית, מאפשר לניטור ההשפלה של האוכלוסייה שכותרתו חלבון ובכך לקביעת חלבון half-life. SNAP-tags שימשו בהצלחה במשך. צ'ייס הדופק תיוג של חלבונים, לקביעת חלבון מחצית החיים ב מחסידי תא תרבות, אין ויוו5,7,8,9. ספקטרה פלורסנט מגוון גדול של מצעים SNAP-תג כיסוי נפוץ זמינים מסחרית, המאפשרת הבחירה של לצבוע האופטימלי עבור כל יישום ספציפי. לפיכך, SNAP-tags יכול לשמש גם עבור הדמיה ססגוניות בשילוב עם חלבונים פיוז'ן פלורסנט או צבעים אחרים. תא אטום צבעי מתאימים עבור תיוג קשורה קרום חלבונים, ואילו צבעי תא חדיר הינם ישימים עבור ניטור חלבונים תאיים והן קרום מאוגד. יתר על כן, חלק רגשים אלו שהפגינו כמעט אין קרינה פלואורסצנטית הבזליים, רק להתחיל לשדר אות ניאון חזק על קשירה SNAP-תג10.
פרוטוקול זה מתאר כיצד למדוד את שיעורי השפלה של חלבונים שונים עניין בתאים בודדים באמצעות תג SNAP. כאן אנו מיישמים שיטה זו לתאי גזע עובריים (ES) העכבר בתרבית על E-קדהרין, אבל זה צריך להיות ניתן להשתמש בה עם כל סוג תאים בתרבית חסיד. אנחנו מראים כי הדופק תיוג של חלבונים פיוז'ן SNAP-תג ואחריו קרינה פלואורסצנטית הדמיה בצילום מואץ מאפשר לקביעת תא בודד מחצית החיים של חלבונים שונים של עניין, ומספק הערכה ההשתנות לתא של מחצית החיים ב אוכלוסיית תאים בתרבית.
הערה: במחקר זה, הקו תא E14 ES שימש. עם זאת, פרוטוקול זה ישימה ישירות על כל העכבר ES תא קו אחר ביטוי חלבון עניין דבוקה תג SNAP, על-ידי תיוג החלבון אנדוגני או באמצעות ביטוי. על הדוגמאות המוצגת במקטע תוצאות, שימשו דוקסיציקלין-inducible SNAP-תג פיוז'ן תא קווים (SNAP-תג דבוקה החלבונים הבאות: Nanog, Oct4, Srsf11, או חלבונים פלורסנט mOrange2, sfGFP ו- put תחת השליטה של דוקסילין-inducible יזם. ראה11 למידע נוסף פלסמידים משמש את הדור של הקווים תא דוקסיציקלין-inducible SNAP-תג fusion). דוקסילין-inducible המערכת יכול להיות שימושי במיוחד, שכן היא מאפשרת לפיקוח הדוק על התזמון והעוצמה של הביטוי של החלבון עניין. C-מסוף מיצוב של הצמד-התג מומלץ, כמו שינוי של N-מסוף רצף חומצות אמיניות סביר יותר לשנות את half-life של החלבון היעד (N-end כלל12).
1. E-קדהרין ציפוי ו תא זריעה
2. דופק תיוג של הצמד-תג
הערה: לניסויים דעיכה חלבון חשוב להשתמש ריכוז לצבוע נאותה של הצמד. הריכוז צריך להיות גבוה מספיק להניב אות בהיר בתחילת מואץ, כמו ידי קרינה פלואורסצנטית יתמעטו עם הזמן. עם זאת, שימוש ריכוזי צבעים גבוה מדי עלול לגרום לצבוע שיורית להישאר בטווח הבינוני או בתאים גם לאחר כביסה. לצבוע חינם אולי לאחר מכן לאגד החדש מיוצר מולקולות SNAP-תג במהלך הסרט, יעוות את עקומת דעיכה. האות פלורסצנטיות שנצפה תלויות מאפייני לצבוע, את שורת התאים בשימוש, כמו גם את רמת הביטוי של החלבון המתאים. לכן, זה הכרחי למטב את הריכוז צבע על-ידי בדיקת דילולים שונים, החל מדילול הציע עבור הדמיה תא בשידור חי על ידי היצרן. במחקר זה, שימשה מצע פלורסנט מרחיקת אדום. ריכוז האופטימלית 12 ננומטר נקבע עבור שורות תאים דוקסיציקלין-inducible ביטוי.
3. זמן לשגות מיקרוסקופ
4. התמונה עיבוד וניתוח
הפרוטוקול המתואר מספקת הערכה של מידת ההשתנות לתא בתוך מחצית חיים עבור כל חלבון נתון דבוקה תג SNAP. השימוש רקומביננטי E-קדהרין-Fc לציפוי של צלחת הדמיה מאפשרת לתא בודד רזולוציה ES תאים, אשר אחרת צומחים במושבות. תאים בודדים ניתן לעקוב בנפרד לאורך כל הקורס של הסרט ( איור 1 א').
השלב המכריע ביותר כאשר היא בעזרת תג SNAP לפקח חלבון דעיכה כדי להבטיח כי אין צבע לא מאוגד שיורית שנשאר במדיום או בתאים אחרי כביסה, אחרת זה עלול להיקשר החדש מיוצר מולקולות SNAP-תג מאוחר יותר במהלך ניסוי של שם פשרה eby העקומה דעיכה. זה מצד אחד, מושגת על ידי ביצוע בקפידה את כל השלבים המתוארים כביסה. מצ...
המחברים אין לחשוף.
מיקרוסקופ זמן לשגות הניסויים בוצעו ב למערכות ביולוגיות הקרנת מתקן (BSF), EPFL. אנו מודים מארק Delachaux (שירות Audiovisuel, EPFL) של צילום וידאו ועריכה של הסרט.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
ES cell line expressing a SNAP-tag fusion protein of interest | - | - | |
Falcon 100 mm TC-Treated Cell Culture Dish | Corning | 353003 | |
96 Well, Black/Clear, Tissue Culture Treated Plate | Corning | 353219 | |
Neubauer-improved counting chamber, 0.1 mm | Marienfeld-superior | 640030 | |
CO2 Incubator | Panasonic | MCO-170AICUV-PE | |
Centrifuge 5804 R | Eppendorf | 5804000528 | |
InCell Analyzer 2200 Cell Imaging System | GE Healthcare Life Sciences | 29027886 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
Glasgow Minimum Essential Medium | Sigma-Aldrich | G5154 | |
Fetal Bovine Serum, embyonic stem cell-qualified | ThermoFisher | 16141-079 | |
Sodium pyruvate solution | Sigma-Aldrich | 113-24-6 | |
Minimum Essential Medium Non-Essential Amino Acids | ThermoFisher | 11140-035 | |
Penicillin-Streptomycin | BioConcept | 4-01F00H | |
L-Glutamine 200mM | ThermoFisher | 25030-024 | |
2-Mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | 63689-25ML-F | |
Leukemia Inhibitory factor | - | - | Produced in the lab by transient transfection of HEK-293T cells, followed by collection and filtering of the supernatant. |
CHIR99021 (GSK-3 Inhibitor XVI) | Merck Millipore | 361559 | |
PD 0325901 | Sigma-Aldrich | 391210-10-9 | |
Gelatin from bovine skin | Sigma-Aldrich | 9000-70-8 | |
Dulbecco's PBS 10x concentrated | BioConcept | 3-05K00-I | |
Dulbecco's PBS Without Ca++/Mg++ | BioConcept | 3-05F29-I | |
Trypsin-EDTA-Solution 0.25% | Sigma-Aldrich | T4049 | |
Recombinant Mouse E-Cadherin Fc Chimera protein | R&D systems | 748-EC-050 | |
Doxycycline hyclate | Sigma-Aldrich | D9891 | |
SNAP-Cell 647-SiR | New England BioLabs | S9102S | |
FluoroBrite DMEM | ThermoFisher | A18967-01 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Software | |||
FIJI | - | - | Open-source image analysis software |
MATLAB R2014a | Mathworks | - | |
Microsoft Excel | Microsoft | - |
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