この研究の一部はカンザスINBRE、P20GM103418、李とジノビエバ、R35GM124828からジノビエバにサポートされていました。抗AIN-1抗体を寛大に共有してくれたミン・ハンに感謝します。この研究の過程で使用される株のいくつかは、研究インフラプログラムのNIH事務所(P40 OD010440)が資金を提供する カエノールハブディティス 遺伝学センター(CGC)によって提供されました。

1. ワームサンプルコレクション
<ol><li>種子混合ステージまたは必要な温度でNGM固体プレート上の13ワームを同期させ、ワームが所望の段階まで成長することを可能にする。基本的なC.エレガンスの成長とメンテナンスについては、Stiernagleらおよびポルタ・ド・ラ・リヴァら14,13を参照してください。</li>
	<li>M9バッファーでワームプレートを洗浄することにより、15 mLの円錐遠心管にワームを収集します。</li>
	<li>ペレットは、室温(RT)で400xgで2分間遠心して虫を捨て、上清を捨てる。 注:抽出の準備のためのワームペレットのサイズは100 μLから500 μLの間です。パックされたワームの300 μLのペレットは下流の免疫沈降実験に推奨され、通常は総タンパク質の約4.5mgを生み出し、500 μLペレットは総タンパク質の約7.5mgを生み出します。</li>
	<li>M9 バッファを使用して 3 ~ 5 の追加のステーブルを実行するか( 表 1を参照)、または上清が曇りでなくなるまで実行します。</li>
	<li>ddH2Oで1回の最終洗浄を行います。</li>
	<li>緩いワームペレットを1.5 mLマイクロ遠心分離チューブに移動し、RTで400 x g で2分間スピンダウンします。残りの上清を捨ててパックされたワームペレットを得て、抽出調製に進む。 注: プロトコルはここで一時停止することができます。ワームペレットは、液体窒素中ですぐにフラッシュ冷凍し、−80°Cまたは液体窒素で保存することができる。ワームペレットは一度だけ解凍でき、再凍結することはできませんのでご注意ください。</li>
</ol>2. 虫ペレットの抽出準備
注:抽出物の調製は、氷上または4°Cで行う必要があります。
<ol><li>凍結した場合は、氷の上にワームペレットを解凍します。 注:サンプル採取中に300μLの所望のパックされたワームペレットサイズが得られなければ、さらなる抽出のために十分な材料が存在するまで、複数の小さいペレットを組み合わせることができます。</li>
	<li>氷冷2xリシスバッファー(60 mM HEPES、pH = 7.4、100 mM塩化カリウム、0.1%トリトンX、4 mM塩化マグネシウム、10%グリセロール、RNase阻害剤を有する2mM DTT、プロテアーゼ阻害剤、ホスファターゼ阻害剤、およびホスファターゼ阻害剤 を参照)およびvtexasase阻害剤を均等に添加します。チューブを下に回転させ、チューブの下部に混合物を集めます。</li>
	<li>金属ビーズを含む1.5 mL RNaseフリーチューブに混合液を移動し( 材料表を参照)、4°Cのビーズミルホモジナイザー( 材料表を参照)にサンプルを入れます。 チューブキャップが締め付けられており、サンプルがホモジナイザー内でバランスが取れていることを確認します。</li>
	<li>最高速度(設定12)で4分間、サンプルを均質化します。</li>
	<li>ビーズからサンプルを取り出し、新しい1.5 mLマイクロ遠心チューブに入れ。あるいは、ホモジナイザーを備えた磁石を使用して、サンプルからビーズを除去することができる。</li>
	<li>4°Cで20分間19,000xgで抽出物をスピンダウンし、タンパク質抽出物を明確にします。 </li>
	<li>上清を氷上の新鮮な1.5 mLチューブに移し、サンプルの上に形成される白い曇りの沈殿物の持ち越しを避けます。上清は現在、明確化された抽出物です。 注:全タンパク質濃度を決定するために、明確化された抽出物の10 μLを保存します。</li>
	<li>次の実験に直ちに抽出物を使用するか、液体窒素中の抽出物をフラッシュフリーズし、-80°Cで保存してください。 注: プロトコルはここで一時停止される場合があります。抽出物は、超低温(-80°C冷凍庫または液体窒素〜6ヶ月間)で保存することができます。凍結抽出物は一度解凍され、再凍結することはできません。</li>
	<li>メーカーの指示に従って、洗浄剤と互換性のあるタンパク質濃度アッセイキット( 材料表を参照)を使用して、抽出物の総タンパク質濃度を決定します。</li>
</ol>3. 免疫沈降
注:抽出物調製のためのすべての免疫沈降ステップは、氷上または4°Cで行う必要があります。 各免疫沈降に対して2mgの総タンパク質を使用することが推奨されます。しかし、0.8~1mgの全タンパク質を用いた免疫沈降が成功している。常に新鮮なまたは解凍したタンパク質抽出物を使用してください。以下のプロトコルは、2mgの全タンパク質から免疫沈降を行う、または単一の免疫沈降実験を行う方法について概説する。ビーズおよび抗体の量は、複数のサンプルに対して、または異なる量のタンパク質抽出物が使用される場合に、それに応じて増加または減少し得る。
<ol><li>タンパク質抽出物を氷の上に置くか解凍します。試料は、氷冷1xリシスバッファーで10mg/mLまたは5mg/mLに希釈することができる( 表1参照)。</li>
	<li>反転によって磁気ビーズを再中断し、50%ビーズ懸濁液の150 μLを1.5 mLチューブに移します。1分間、または溶液が透明になるまで、氷上のビーズを磁気スタンドにマグネティックします。上清を捨てます。</li>
	<li>マグネットスタンドからチューブを取り出し、ビーズスラリーの2つのボリューム(すなわち、300 μL)を使用して1xのリシスバッファーでビーズを洗浄します。洗浄を2倍にして、合計3回の洗浄を繰り返します。</li>
	<li>150 μL の氷冷ライシスバッファーでビーズを再懸濁します。</li>
	<li>75 μLのビーズスラリーを2mgのタンパク質抽出物に移し、4°Cで1時間、穏やかな攪拌でインキュベートします。後で使用するために氷の上に残りのビーズサスペンションを保存します。 注:このステップは、免疫沈降工程中にビーズに対する非特異的タンパク質結合を低減するために行われます。</li>
	<li>サンプルを入れたチューブを氷の上の磁気スタンドに1分間置くか、ビーズが完全に磁化されてサンプルが透明になるまで置きます。上清を新しい1.5 mLチューブに移します。ビーズを邪魔しないでください。これは、予めクリアされたタンパク質のライセートです。ウェスタンブロット分析のためにサンプルの10%を保存します。</li>
	<li>20 μgのアフィニティー精製抗体を予めクリアしたライゼートに加え、穏やかな攪拌で4°Cで1時間インキュベートします。 注:免疫沈降に使用される抗体の量は、抗体およびタンパク質に特異的であり、標的タンパク質の有効な免疫沈降を確実にするために経験的に決定されるべきである。</li>
	<li>洗浄済みビーズ懸濁液の残りの75μL(ステップ3.5)を抗体/ライセート混合物に加え、緩やかな攪拌で4°Cで1時間インキュベートします。</li>
	<li>チューブを氷の上の磁気スタンドに1分間、またはビーズが完全に磁化され、サンプルが透明になるまで置きます。ウェスタンブロット分析用に上清を保存します(オプション)。</li>
	<li>450 μL の洗浄バッファー (30 mM HEPES, pH = 7.4, 100 mM 塩化カリウム, 0.1% トリトン X, 2 mM 塩化マグネシウム, 10% グリセロール, 1 mM DTT; 表 1)氷上で免疫沈降3x を含むビーズを洗浄します。 注:より厳しい洗浄条件が好ましい場合は、追加の洗浄が行われることがあります。</li>
	<li>2x SDS/BMEタンパク質ゲルローディングバッファー( 材料表を参照)の20 μLでビーズペレットを再懸濁し、SDS-PAGEゲルにロードする前に95 °Cで5分間沸騰して変性します。あるいは、変性したサンプルは、数ヶ月間-20°Cで保存することができる。 注:ビーズ免疫沈降物の一部は、必要に応じて下流RNAの分離のために保存することができます。</li>
</ol>4. IPサンプルのウェスタンブロット検出
<ol><li>IP サンプルを SDS-PAGE ゲルにロードします ( 資料表を参照)。サンプルの吸引前に1分間、IPチューブを磁気スタンドに置くことによってビーズを移すことを避けてください。</li>
	<li>ウェスタンブロッティング15,16および抗体染色16を次の変更で行います: ALG-1 抗体17 1:500 を 5% 非脂肪乾燥乳 (NFDM) で希釈します。HRPK-1抗体2を5%NFDMで希釈する。5%NFDMでAIN-1抗体18 1:10,000を希釈する。二次抗体(材料表を参照)は、メーカーの指示に従って使用されました。</li>
	<li>HRP ベースの化学発光でバンドを検出します ( 材料表を参照)。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+AP-MS-+and+BioID-compatible+MAC-tag+enables+comprehensive+mapping+of+protein+interactions+and+subcellular+localizations.">An AP-MS- and BioID-compatible MAC-tag enables comprehensive mapping of protein interactions and subcellular localizations.</a> Nature Communications. 9 (1), 1188-1216 (2018).</li><li>Li, L., Veksler-Lublinsky, I., Zinovyeva, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HRPK-1,+a+conserved+KH-domain+protein,+modulates+microRNA+activity+during+Caenorhabditis+elegans+development.">HRPK-1, a conserved KH-domain protein, modulates microRNA activity during Caenorhabditis elegans development.</a> PLoS Genetics. 15 (10), 1008067 (2019).</li><li>Zinovyeva, A. Y., Veksler-Lublinsky, I., Vashisht, A. A., Wohlschlegel, J. A., Ambros, V. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caenorhabditis+elegans+ALG-1+antimorphic+mutations+uncover+functions+for+Argonaute+in+microRNA+guide+strand+selection+and+passenger+strand+disposal.">Caenorhabditis elegans ALG-1 antimorphic mutations uncover functions for Argonaute in microRNA guide strand selection and passenger strand disposal.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (38), 5271-5280 (2015).</li><li>Hammell, C. M., Lubin, I., Boag, P. R., Blackwell, T. K., Ambros, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=nhl-2+Modulates+microRNA+activity+in+Caenorhabditis+elegans.">nhl-2 Modulates microRNA activity in Caenorhabditis elegans.</a> Cell. 136 (5), 926-938 (2009).</li><li>Zou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+decline+in+neuronal+regeneration+by+the+progressive+change+of+two+intrinsic+timers.">Developmental decline in neuronal regeneration by the progressive change of two intrinsic timers.</a> Science. 340 (6130), 372-376 (2013).</li><li>Zanin, E., Dumont, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Affinity+purification+of+protein+complexes+in+C.+elegans.">Affinity purification of protein complexes in C. elegans.</a> Methods in Cell Biology. 106, 289-322 (2011).</li><li>Bhaskaran, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breaking+Caenorhabditis+elegans+the+easy+way+using+the+Balch+homogenizer:+an+old+tool+for+a+new+application.">Breaking Caenorhabditis elegans the easy way using the Balch homogenizer: an old tool for a new application.</a> Analytical Biochemistry. 413 (2), 123-132 (2011).</li><li>Kohl, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plate-based+Large-scale+Cultivation+of+Caenorhabditis+elegans:+Sample+Preparation+for+the+Study+of+Metabolic+Alterations+in+Diabetes.">Plate-based Large-scale Cultivation of Caenorhabditis elegans: Sample Preparation for the Study of Metabolic Alterations in Diabetes.</a> Journal of Visualized Experiments. (138), e58117 (2018).</li><li>Larance, M., Bailly, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable-isotope+labeling+with+amino+acids+in+nematodes.">Stable-isotope labeling with amino acids in nematodes.</a> Nature Methods. 8 (10), 849-851 (2011).</li><li>Ding, L., Han, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GW182+family+proteins+are+crucial+for+microRNA-mediated+gene+silencing.">GW182 family proteins are crucial for microRNA-mediated gene silencing.</a> Trends in Cell Biology. 17 (8), 411-416 (2007).</li><li>Ding, L., Spencer, A., Morita, K., Han, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Developmental+Timing+Regulator+AIN-1+Interacts+with+miRISCs+and+May+Target+the+Argonaute+Protein+ALG-1+to+Cytoplasmic+P+Bodies+in+C.+elegans.">The Developmental Timing Regulator AIN-1 Interacts with miRISCs and May Target the Argonaute Protein ALG-1 to Cytoplasmic P Bodies in C. elegans.</a> Molecular Cell. 19 (4), 437-447 (2005).</li><li>Jannot, G., Vasquez-Rifo, A., Simard, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Argonaute+Pull-Down+and+RISC+Analysis+Using+2&#8217;-O-Methylated+Oligonucleotides+Affinity+Matrices.">Argonaute Pull-Down and RISC Analysis Using 2&#8217;-O-Methylated Oligonucleotides Affinity Matrices.</a> Methods in Molecular Biology. 725, 233-249 (2011).</li><li>Porta-de-la-Riva, M., Fontrodona, L., Villanueva, A., Ceron, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basic+Caenorhabditis+elegans+methods:+synchronization+and+observation.">Basic Caenorhabditis elegans methods: synchronization and observation.</a> Journal of Visualized Experiments. (64), e4019 (2012).</li><li>Stiernagle, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maintenance+of+C.+elegans.">Maintenance of C. elegans.</a> WormBook: the Online Review of C. elegans Biology. , 1-11 (2006).</li><li>Gallagher, S., Chakavarti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunoblot+analysis.">Immunoblot analysis.</a> Journal of Visualized Experiments. (16), e759 (2008).</li><li>Eslami, A., Lujan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Western+blotting:+sample+preparation+to+detection.">Western blotting: sample preparation to detection.</a> Journal of Visualized Experiments. (44), e2359 (2010).</li><li>Zinovyeva, A. Y., Bouasker, S., Simard, M. J., Hammell, C. M., Ambros, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutations+in+conserved+residues+of+the+C.+elegans+microRNA+Argonaute+ALG-1+identify+separable+functions+in+ALG-1+miRISC+loading+and+target+repression.">Mutations in conserved residues of the C. elegans microRNA Argonaute ALG-1 identify separable functions in ALG-1 miRISC loading and target repression.</a> PLoS Genetics. 10 (4), 1004286 (2014).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+Identification+of+C.+miRISC+Proteins,+miRNAs,+and+mRNA+Targets+by+Their+Interactions+with+GW182+Proteins+AIN-1+and+AIN-2.">Systematic Identification of C. miRISC Proteins, miRNAs, and mRNA Targets by Their Interactions with GW182 Proteins AIN-1 and AIN-2.</a> Molecular Cell. 28 (4), 598-613 (2007).</li><li>Corsi, A. K., Wightman, B., Chalfie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Transparent+Window+into+Biology:+A+Primer+on+Caenorhabditis+elegans.">A Transparent Window into Biology: A Primer on Caenorhabditis elegans.</a> Genetics. 200 (2), 387-407 (2015).</li><li>Farboud, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Genome+Editing+with+Cas9+Ribonucleoprotein+in+Diverse+Cells+and+Organisms.">Enhanced Genome Editing with Cas9 Ribonucleoprotein in Diverse Cells and Organisms.</a> Journal of Visualized Experiments. (135), e57350 (2018).</li><li>Dickinson, D. J., Goldstein, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CRISPR-Based+Methods+for+Caenorhabditis+elegans+Genome+Engineering.">CRISPR-Based Methods for Caenorhabditis elegans Genome Engineering.</a> Genetics. 202 (3), 885-901 (2016).</li></ol>

著者らは開示するものは何もない。

C. エレガンスは細胞、分子、および発生生物学19の基本的な質問を研究するための優れたモデルです。遺伝的モデルシステムとしての力に加えて、C.エレガンスは、タンパク質免疫沈降および共免疫沈降を含むがこれらに限定されない生化学的アプローチに適している。免疫沈降実験を行う際の潜在的なハードルの1つは、目的のタンパク質に特異的な抗体の欠如です。抗体が利用できない場合、カスタムポリクローナルまたはモノクローナル抗体を生成できます。しかし、最近のゲノム編集技術の革新により、研究者は遺伝子とコードタンパク質の間の遺伝的、機能的、物理的相互作用を解明する研究を容易にする突然変異を導入したり、内因性のC.エレガンス遺伝子20,21にタグ付けすることが可能になった。具体的には、内因性遺伝子におけるC.エレガンス遺伝子のCRISPR/Cas9媒介タグ付けは、抗体の入手可能性に対する免疫沈降実験の依存性を低下させ、共免疫沈降実験をはるかに実現可能にしている。C. エレガンス遺伝子は、GFPやmCherryなどの蛍光タグからFLAGやHAなどの小さなタグまで、さまざまなタグでタグ付けできます。これらのタグを認識する抗体は、市販され、免疫沈降法を介したタンパク質とタンパク質相互作用の研究を促進する。
図 1に示すプロトコルは、少数のサンプルに対して実行することも、スケールアップして、一度に最大 24 個のサンプル準備を行うことができます。免疫沈降によるタンパク質相互作用の初期特徴付けは、通常、通常の成長条件下で野生型のバックグラウンドで行われますが、フォローアップ研究では、さまざまな遺伝的背景または異なる成長条件下でタンパク質とタンパク質の相互作用をテストする必要がしばしばあります。同時に複数の抽出物を準備する機能は時間を節約し、重要なことに、異なるサンプル間の抽出準備の一貫性を保証します。目的の免疫沈降タンパク質をコードする遺伝子のヌル突然変異が理想的な制御を使用して、陰性制御が常に必要です(例については、図3および図4を参照)。
この抽出プロトコルは 、C.エレガンス サンプルからの迅速なタンパク質抽出調製を可能にし、ジルコニウムビーズベースの均質化8に匹敵する。一般的にビード均質化は、さまざまなビーズミルホモジナイザーまたは類似の機器を使用して、複数の同時サンプル調製物にスケールアップすることができます。しかし、より経済的なビーズミルホモジナイザーの中には、同時に処理できるサンプルの数を減らすことができるものもあります。あるいは、提示された抽出プロトコルは、経済的な代替を表すdounceベースの抽出調製物と互換性がある。異なるビーズミルホモジナイザーはテストされなかったが 、C.エレガンス サンプルの完全な破壊が達成される限り、ほとんどがこのタンパク質抽出プロトコルと互換性がある可能性が高い。
提示されたように、この抽出調製プロトコルは、タンパク質免疫沈降2およびmicroRNAプルダウン12を含む複数の下流実験と互換性があり、タンパク質およびRNA成分の両方の下流コレクションを可能にする。また、核タンパク質と細胞質タンパク質の両方を効率的に抽出します(図2、図3、および図4)。同様に、提示された免疫沈降プロトコルは、タンパク質関連免疫沈降物からのRNA単離を可能にする。免疫沈降プロトコルはもともとALG-1タンパク質インターアクターを同定するために開発されましたが、この方法は、関心のあるタンパク質間の相互作用をテストするために適応することができます。実際、使用される免疫沈降条件は、ALG-1(図3)およびHRPK-1の免疫沈降に対して同様にうまく機能した(図4)。このプロトコルは、RNA結合タンパク質の免疫精製の出発点として優れています。しかし、バッファー組成のいくつかの変更が、関心のある他のタンパク質に必要な場合もあることに留意すべきである。この変化は、目的のタンパク質の物理的および生化学的特性に依存する可能性があり、ケースバイケースで実装する必要があります。
標的タンパク質(ここでは、ALG-1またはHRPK-1)が免疫沈降したら、ウェスタンブロッティングを使用して、特定のタンパク質インターアクターに対する共免疫沈降物を試験することができる。
あるいは、このコ精製免疫沈降物を質量分析法解析を行い、全ての推定相互作用タンパク質を同定することができる。確認された共免疫沈降相互作用は、その後、特定の相互作用の潜在的な調節を識別するために、様々な遺伝的背景または条件で調べることができます。例えば、hrpk-1がALG-1/AIN-1 miRISCアセンブリで役割を果たしているかどうかを判断するために、ALG-1-AIN-1共降は野生型のバックグラウンドとHRPK-1の不在の両方で評価した(図3)。hrpk-1はALG-1/AIN-1インタラクション2(図3)に対して欠かせないことが判明した。さらに、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術を用いて、目的のタンパク質に単一点またはドメイン欠失変異を生成することができます。生成された変異体がタンパク質インターアクターと共沈殿する能力を再テストすることで、どのドメインまたは残基が物理的相互作用を媒介するかを明らかにすることができる。このような将来の研究は、タンパク質機能および調節のメカニズムに関する貴重な情報を生み出すことができる。これらのアプローチは、C.エレガンス遺伝学の力と組み合わせることで、動物の発達と細胞機能を支配する基本的な分子プロセスに関する重要な洞察を提供することができる。

関心のあるタンパク質の高分子相互作用を特定することは、その機能についてもっと学ぶ鍵となる可能性があります。免疫沈降法および共免疫沈降実験は、大規模なプロテオームアプローチ1を介してタンパク質の相互作用体全体を同定したり、仮説を立て相互作用器と共沈殿させるタンパク質の能力を特異的に試験するために使用することができる。C.エレガンスでは、遺伝子発現を調節するためにmicroRNAと密接に機能するものを含む様々なタンパク質の活性についての詳細を学ぶために、両方の方法がうまく採用されている。共免疫沈降実験は、ネイティブの細胞環境でタンパク質とタンパク質の相互作用をテストするという利点がありますが、抽出物の調製は困難で時間がかかる可能性があります。サンプルの効率的なリシスが必要ですが、タンパク質とタンパク質の相互作用の中断を最小限に抑えるために注意する必要があります。5、超音波処理6、バルチ均質化7、ジルコニアビーズ均質化8、9などの方法は、C.エレガンス全タンパク質抽出物を正常に調製するために使用されています。これらの方法は、ジルコニアビーズ均質化を除き、同時に処理できるサンプル数の点で制限がある。提示は、C.エレガンスサンプルから高スループット、迅速なタンパク質抽出物調製を可能にするために容易にスケールアップすることができ、その後に共免疫沈降を行う代替方法である。具体的には、この方法は一度に最大24個のサンプルを調製でき、抽出調製に要する時間を大幅に短縮できる。対照的に、例えば、douncing は一度に 1 つのサンプル調製しか許可しません。この抽出方法は、C. elegansの任意の発達段階からの抽出を準備するために使用できます。
記載されているのは、対象となる共同免疫沈降タンパク質の正常なタンパク質プルダウンおよび検出を確認するための、動物試料の採取、抽出物の調製、免疫沈降、およびウェスタンブロットデータの提示のためのステップバイステップの手順である。プロトコルの有効性を実証するために、2つの共免疫沈降実験を1)マイクロRNAアルゴノーテALG-1とAIN-1、GW182ホモログの間で行った。2) ALG-1およびHRPK-1,新たに同定されたALG-1インタークター2.ALG-1およびAIN-1は、マイクロRNA誘導サイレンシング複合体(miRISC)を構成するコアタンパク質であり、これら2つのタンパク質間の相互作用は10,11に十分に確立されている。この抽出調製プロトコルは、ALG-1-AIN-1共免疫沈降実験において有効であった。このプロトコルは、ALG-1 とその新たに同定されたインタータラクタ HRPK-1 2 との相互作用も確認することに成功しました。
要約すると、原稿は、タンパク質間の新しい相互作用を同定または確認するために使用できる共免疫沈降プロトコルと共に24個のサンプルを同時に処理するためにスケールアップすることができる C.エレガンス 抽出準備プロトコルを記述しています。抽出調製プロトコルは、タンパク質免疫沈降2およびmicroRNAプルダウン12を含む多くの下流実験と互換性がある。さらに、免疫沈降プロトコルは、さまざまな遺伝的背景における任意の2つ以上の内因性、内因的にタグ付けされた、または過剰発現 C.エレガンス タンパク質間の相互作用をテストするために適応することができる。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:989px;" width="989">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">15 mL tube</td>
			<td style="width:195px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">89039-664</td>
			<td style="width:213px;">STEP 1.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2x Laemmli Sample Buffer</td>
			<td>BioRed</td>
			<td>1610737</td>
			<td>STEP 3.11</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4&#8211;20% Mini-PROTEAN TGX Precast Protein Gels</td>
			<td>BioRed</td>
			<td>4561096</td>
			<td>STEP 4.1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">anti-AIN-1 monoclonal antibody</td>
			<td style="width:195px;">custom generated</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>STEP 4.2, see ref. Zhang et al. 2007</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">anti-ALG-1 monoclonal antibody</td>
			<td style="width:195px;">custom generated by PRF&#38;L</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>STEP 4.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">anti-HRPK-1 monoclonal antibody</td>
			<td style="width:195px;">custom generated by PRF&#38;L</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>STEP 4.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bullet Blender Storm Homogenizer</td>
			<td>MidSci</td>
			<td>BBY24M</td>
			<td>STEP 2.3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">DL-Dithiothreitol (DTT)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td style="width:119px;">D9779-5G</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dynabeads Protein A for Immunoprecipitation</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>10002D</td>
			<td>STEP 3.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DynaMag-2 Magnet</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>12321D</td>
			<td>STEP 3.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EDTA-free protease inhibitors</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11836170001</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">GFP antibody (FL)</td>
			<td style="width:195px;">Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td style="width:119px;">sc-8334</td>
			<td>Figure 2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Glycerol</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:119px;">G33-500</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Goat Anti-Rabbit Secondary Antibody, HRP</td>
			<td style="width:195px;">BioRed</td>
			<td style="width:119px;">1662408</td>
			<td>STEP 4.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Goat anti-Rat IgG (H+L) Secondary Antibody, HRP</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:119px;">31470</td>
			<td>STEP 4.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">HEPES</td>
			<td style="width:195px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">H4034-500G</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">LICOR WesternSure PREMIUM Chemiluminescent Substrate, 100 mL Kit</td>
			<td>LI-COR</td>
			<td>926-95000</td>
			<td>STEP 4.3</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:463px;">Magnesium chloride hexahydrate ACS</td>
			<td style="width:195px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">VWRV0288-500G</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Magnesium Sulfate Anhydrous</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:119px;">M65-500</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Microcentrifuge Tubes, 1.5 mL</td>
			<td style="width:195px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">20170-333</td>
			<td>STEP 1.6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N2 wild type</td>
			<td>CGC</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Navy RINO RNA Lysis Kit 50 pack (1.5 mL)</td>
			<td>MidSci</td>
			<td>NAVYR1-RNA</td>
			<td>STEP 2.3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phosphatase inhibitor cocktail 2</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P5726-1ML</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phosphatase inhibitor cocktail 3</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P0044-1ML</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Potassium Chloride</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:119px;">P217-500</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Potassium phosphate monobasic</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:119px;">P285-3</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">RC DC Protein Assay Kit I</td>
			<td>BioRed</td>
			<td>5000121</td>
			<td>STEP 2.9</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">RNaseOUT Recombinant Ribonuclease Inhibitor</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>10777019</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Sodium Chloride</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:119px;">S271-500</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">Sodium Phosphate Dibasic Anhydrous</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:119px;">S374-500</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">TritionX-100</td>
			<td style="width:195px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">X100-500ML</td>
			<td>Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">UY38 hrpk-1(zen17)</td>
			<td>available upon request</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:463px;">VT1367 col-19::gfp(maIS105)</td>
			<td>available upon request</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">VT3841 alg-1(tm492)</td>
			<td>available upon request</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protein extract preparation and co-immunoprecipitation from caenorhabditis elegans

共免疫沈降法は、タンパク質とタンパク質の相互作用を研究するために頻繁に使用されます。仮説タンパク質相互作用の確認または新しいタンパク質の同定は、関心のあるタンパク質の機能に関する貴重な情報を提供することができます。抽出の準備のための伝統的な方法のいくつかは、多くの場合、労働集約的で時間のかかる技術を必要とします.ここで、ビーズミルホモジナイザーおよび金属ビーズを用いた改変抽出物調製プロトコルは、従来のタンパク質調製方法に代わる迅速な代替手段として記載されている。この抽出調製方法は、下流の共免疫沈降試験と互換性がある。一例として、この方法は、C.エレガンス マイクロRNAアルゴノーテALG-1と2つの既知のALG-1インターアクターであるAIN-1およびHRPK-1を共同免疫沈降させるために使用された。このプロトコルには、動物のサンプル採取、抽出物の調製、抽出物の明確化、およびタンパク質免疫沈降法の記述が含まれる。記載されたプロトコルは、様々な遺伝的背景における任意の2つ以上の内因性、内因的にタグ付けされた、または過剰発現 C.エレガンス タンパク質間の相互作用をテストするために適応することができる。

このプロトコル(図1でスキーマ化)は、いくつかのタンパク質2の下流免疫沈降に対するC.エレガンス全タンパク質抽出物(図2)を得るために正常に使用された(図3および図4)。提示されたビーズミルホモジナイザープロトコルは、全タンパク質抽出とdounceベースの方法(図2)と効率的に抽出された核(COL-19:::GFP(NLS))および細胞質タンパク質(図3および図4)に匹敵する。様々なサイズの複数のサンプルを同時に抽出した(図2)。アルゴノートタンパク質はGW182タンパク質ファミリーのメンバーと相互作用し、標的メッセンジャーRNAに結合するmiRISCを形成し、その発現を10にリプレスする。図3は、コアmiRISC成分ALG-1およびAIN-1の共免疫沈降が成功したことを示しており、以前の報告11,17と一致する。最近では、microRNAの生物生成と活性が補助因子によってどのように調節されるかについての詳細を学ぶために、アルゴノーテALG-13の追加タンパク質インターアクターを同定する努力がなされました。RNA結合タンパク質HRPK-1をALG-1免疫沈降物3で同定した。この相互作用は、最近、逆HRPK-1免疫沈降実験2で確認された。提示された抽出物および免疫沈降プロトはHRPK-1特異的共免疫沈降物中のALG-1を正常に回復した(図4)。また、ALG-1-AIN-1相互作用は様々な遺伝的バックグラウンドでテストされ、HRPK-1はALG-1/AIN-1 miRISCアセンブリ2には不要であることが示された(図3)。補足的な数値は、全膜をプローブする(補足図1)を示すために提供される。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61243/61243fig1.jpg"> 図1:C.エレガンス抽出製剤および免疫沈降のワークフロー概略図。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61243/61243fig1large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61243/61243fig2.jpg"> 図2:核局在GFPのウェスタンブロット比較、COL-19::GFP(NLS)、250 μLおよび100 μLのワームペレットからの日当り調製および均質化されたサンプルのレベル。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61243/61243fig2large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61243/61243fig3.jpg"> 図3:GW182ホモログAIN-1共免疫沈降をALG-1と共に行う。 ALG-1免疫沈降物中のALG-1およびAIN-1タンパク質のウェスタンブロッティング。ALG-1/AIN-1共免疫沈降は 、hrpk-1 の不在の影響を受けなかった。入力 = IP の 10% です。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61243/61243fig3large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61243/61243fig4.jpg"> 図4:ALG-1はHRPK-1と共に免疫沈降する。 HRPK-1免疫沈降物におけるHRPK-1およびALG-1に対するウェスタンブロッティングが示されている。入力 = IP の 10% です。*は、抗体重鎖を示す。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61243/61243fig4large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td colspan="2">M9 バッファ (1 L)</td>
		</tr>
<tr>
<td>KH2PO4
</td>
			<td>3 g</td>
		</tr>
<tr>
<td>Na2HPO4
</td>
			<td>6 g</td>
		</tr>
<tr>
<td>ナクル</td>
			<td>5 g</td>
		</tr>
<tr>
<td>1 M MgSO4
</td>
			<td>1 mL</td>
		</tr>
<tr>
<td>ddH2O</td>
			<td>1 Lまで</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">2x リシスバッファー (5 mL)</td>
		</tr>
<tr>
<td>ヘペス (pH 7.4)</td>
			<td>200 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>2 M KCl</td>
			<td>250 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>10% トリトンX</td>
			<td>100 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>1 M MgCl2
</td>
			<td>20 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>100%グリセロール</td>
			<td>1 mL</td>
		</tr>
<tr>
<td>ddH2O</td>
			<td>5 mLまで</td>
		</tr>
<tr>
<td>新鮮な追加:</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>1 M DTT</td>
			<td>20 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>EDTAフリープロテアーゼ阻害剤</td>
			<td>1タブレット</td>
		</tr>
<tr>
<td>ホスファターゼ阻害剤カクテル2</td>
			<td>100 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>ホスファターゼ阻害剤カクテル3</td>
			<td>100 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">1x リシスバッファー</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">2xリシスバッファーを同量のddH20で希釈します。</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">1x洗浄緩衝液10mL)</td>
		</tr>
<tr>
<td>ヘペス (pH 7.4)</td>
			<td>300 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>2 M KCl</td>
			<td>500 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>10% トリトンX</td>
			<td>100 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>1 M MgCl2
</td>
			<td>20 μL</td>
		</tr>
<tr>
<td>100%グリセロール</td>
			<td>1 mL</td>
		</tr>
<tr>
<td>ddH2O</td>
			<td>10 mLまで</td>
		</tr>
<tr>
<td>1 M DTT</td>
			<td>20 μL(フレッシュ追加)</td>
		</tr>
</tbody></table>表1: レシピ
補足図 1. 図2~4を生成するために使用される完全なプローブされたウェスタンブロット膜を示す。(A) 図2に対するプローブ膜。なお、膜はGFPとチューブリンの同時プローブを可能にするため切断され、全体的なブロットサイズを小さくした。図3の(B)プローブ膜。(C) 図3のプローブ膜。*は抗体重鎖を示します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61243/Supplemental_Figure_1.pdf" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>

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Protein Extract Preparation and Co-immunoprecipitation from Caenorhabditis elegans

この方法は、 カエノハブディティス・エレガンス 試料およびその後の共免疫沈降からの高スループットタンパク質抽出物調製のためのプロトコルについて説明する。

カエノハブディティス・エレガンスからのタンパク質抽出物調製と共免疫沈降

Co-immunoprecipitation methods are frequently used to study protein-protein interactions. Confirmation of hypothesized protein-protein interactions or ...

protein-extract-preparation-co-immunoprecipitation-from

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Protein Extract Preparation and Co-immunoprecipitation from Caenorhabditis elegans

8.7K ビュー.  Kansas State University. この方法は、 カエノハブディティス・エレガンス 試料およびその後の共免疫沈降からの高スループットタンパク質抽出物調製のためのプロトコルについて説明する。

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Comprehensive Assessment of Germline Chemical Toxicity Using the Nematode Caenorhabditis elegans

Identifying the reproductive toxicity of the thousands of chemicals present in our environment has been one of the most tantalizing challenges in the field of environmental health. This is due in part to the paucity of model systems that can (1) accurately recapitulate keys features of reproductive processes and (2) do so in a medium- to high-throughput fashion, without the need for a high number of vertebrate animals.
We describe here an assay in the nematode C. elegans that allows the rapid identification of germline toxicants by monitoring the induction of aneuploid embryos. By making use of a GFP reporter line, errors in chromosome segregation resulting from germline disruption are easily visualized and quantified by automated fluorescence microscopy. Thus the screening of a particular set of compounds for its toxicity can be performed in a 96- to 384-well plate format in a matter of days. Secondary analysis of positive hits can be performed to determine whether the chromosome abnormalities originated from meiotic disruption or from early embryonic chromosome segregation errors. Altogether, this assay represents a fast first-pass strategy for the rapid assessment of germline dysfunction following chemical exposure.

Comprehensive Assessment of Germline Chemical Toxicity Using the Nematode Caenorhabditis elegans

We describe the detailed steps of a high-throughput chemical assay in the nematode Caenorhabditis elegans used to assess germline toxicity. In this assay, disruption of germline function following chemical exposure is monitored using a fluorescent reporter specific to aneuploid embryos.

線虫を用いて生殖化学毒性を総合的に評価<em&gt;線虫（Caenorhabditis elegans）</em

Identifying the reproductive toxicity of the thousands of chemicals present in our environment has been one of the most tantalizing challenges in the ...

発生生物学

Preparation and Culture of Myogenic Precursor Cells/Primary Myoblasts from Skeletal Muscle of Adult and Aged Humans

Skeletal muscle homeostasis depends on muscle growth (hypertrophy), atrophy and regeneration. During ageing and in several diseases, muscle wasting occurs. Loss of muscle mass and function is associated with muscle fiber type atrophy, fiber type switching, defective muscle regeneration associated with dysfunction of satellite cells, muscle stem cells, and other pathophysiological processes. These changes are associated with changes in intracellular as well as local and systemic niches. In addition to most commonly used rodent models of muscle ageing, there is a need to study muscle homeostasis and wasting using human models, which due to ethical implications, consist predominantly of in vitro cultures. Despite the wide use of human Myogenic Progenitor Cells (MPCs) and primary myoblasts in myogenesis, there is limited data on using human primary myoblast and myotube cultures to study molecular mechanisms regulating different aspects of age-associated muscle wasting, aiding in the validation of mechanisms of ageing proposed in rodent muscle. The use of human MPCs, primary myoblasts and myotubes isolated from adult and aged people, provides a physiologically relevant model of molecular mechanisms of processes associated with muscle growth, atrophy and regeneration. Here we describe in detail a robust, inexpensive, reproducible and efficient protocol for the isolation and maintenance of human MPCs&#160;and their progeny&#160;&#8212; myoblasts and myotubes from human muscle samples using enzymatic digestion. Furthermore, we have determined the passage number at which primary myoblasts from adult and aged people undergo senescence in an in vitro culture. Finally, we show the ability to transfect these myoblasts and the ability to characterize their proliferative and differentiation capacity and propose their suitability for performing functional studies of molecular mechanisms of myogenesis and muscle wasting in vitro.

This protocol describes a robust, reproducible and simple method of isolation and culture of myoblast progenitor cells from the skeletal muscle of adult and aged people. The muscles used here include foot and leg muscles. This approach enables the isolation of an enriched population of primary myoblasts for functional studies.

成人および高齢人間の骨格筋から筋原性前駆細胞/一次筋芽細胞の調製と文化

Skeletal muscle homeostasis depends on muscle growth (hypertrophy), atrophy and regeneration. During ageing and in several diseases, muscle wasting ...

A Simple Method to Identify Kinases That Regulate Embryonic Stem Cell Pluripotency by High-throughput Inhibitor Screening

Embryonic stem cells (ESCs) can self-renew or differentiate into all cell types, a phenomenon known as pluripotency. Distinct pluripotent states have been described, termed &#34;na&#239;ve&#34; and &#34;primed&#34; pluripotency. The mechanisms that control na&#239;ve-primed transition are poorly understood. In particular, we remain poorly informed about protein kinases that specify na&#239;ve and primed pluripotent states, despite increasing availability of high-quality tool compounds to probe kinase function. Here, we describe a scalable platform to perform targeted small molecule screens for kinase regulators of the na&#239;ve-primed pluripotent transition in mouse ESCs. This approach utilizes simple cell culture conditions and standard reagents, materials and equipment to uncover and validate kinase inhibitors with hitherto unappreciated effects on pluripotency. We discuss potential applications for this technology, including screening of other small molecule collections such as increasingly sophisticated kinase inhibitors and emerging libraries of epigenetic tool compounds.

Here, we present a quantitative and scalable protocol to perform targeted small molecule screens for kinase regulators of the na&#239;ve-primed pluripotent transition.

ハイスループットインヒビタースクリーニングによる胚性幹細胞の多能性を調節するキナーゼを同定するための簡単な方法

Embryonic stem cells (ESCs) can self-renew or differentiate into all cell types, a phenomenon known as pluripotency. Distinct pluripotent states have been ...

Immobilization of Caenorhabditis elegans to Analyze Intracellular Transport in Neurons

Axonal transport and intraflagellar transport (IFT) are essential for axon and cilia morphogenesis and function. Kinesin superfamily proteins and dynein are molecular motors that regulate anterograde and retrograde transport, respectively. These motors use microtubule networks as rails. Caenorhabditis elegans (C. elegans) is a powerful model organism to study axonal transport and IFT in vivo. Here, I describe a protocol to observe axonal transport and IFT in living C. elegans. Transported cargo can be visualized by tagging cargo proteins using fluorescent proteins such as green fluorescent protein (GFP). C. elegans is transparent and GFP-tagged cargo proteins can be expressed in specific cells under cell-specific promoters. Living worms can be fixed by microbeads on 10% agarose gel without killing or anesthetizing the worms. Under these conditions, cargo movement can be directly observed in the axons and cilia of living C. elegans without dissection. This method can be applied to the observation of any cargo molecule in any cells by modifying the target proteins and/or the cells they are expressed in. Most basic proteins such as molecular motors and adaptor proteins that are involved in axonal transport and IFT are conserved in C. elegans. Compared to other model organisms, mutants can be obtained and maintained more easily in C. elegans. Combining this method with various C. elegans mutants can clarify the molecular mechanisms of axonal transport and IFT.

Immobilization of Caenorhabditis elegans to Analyze Intracellular Transport in Neurons

Caenorhabditis elegans (C. elegans) is a good model to study axonal and intracellular transport. Here, I describe a protocol for in vivo recording and analysis of axonal and intraflagellar transport in C. elegans.

線虫ニューロンの細胞内輸送を分析するための固定化

Axonal transport and intraflagellar transport (IFT) are essential for axon and cilia morphogenesis and function. Kinesin superfamily proteins and dynein ...

Assessing Lysosomal Alkalinization in the Intestine of Live Caenorhabditis elegans

The nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) is a model system that is widely used to study longevity and developmental pathways. Such studies are facilitated by the transparency of the animal, the ability to do forward and reverse genetic assays, the relative ease of generating fluorescently labeled proteins, and the use of fluorescent dyes that can either be microinjected into the early embryo or incorporated into its food (E. coli strain OP50) to label cellular organelles (e.g. 9-diethylamino-5H-benzo(a)phenoxazine-5-one and (3-{2-[(1H,1&#39;H-2,2&#39;-bipyrrol-5-yl-kappaN(1))methylidene]-2H-pyrrol-5-yl-kappaN}-N-[2-(dimethylamino)ethyl]propanamidato)(difluoro)boron). Here, we present the use of a fluorescent pH-sensitive dye that stains intestinal lysosomes, providing a visual readout of dynamic, physiological changes in lysosomal acidity in live worms. This protocol does not measure lysosomal pH, but rather aims to establish a reliable method of assessing physiological relevant variations in lysosomal acidity. cDCFDA is a cell-permeant compound that is converted to the fluorescent fluorophore 5-(and-6)-carboxy-2&#39;,7&#39;-dichlorofluorescein (cDCF) upon hydrolysis by intracellular esterases. Protonation inside lysosomes traps cDCF in these organelles, where it accumulates. Due to its low pKa of 4.8, this dye has been used as a pH sensor in yeast. Here we describe the use of cDCFDA as a food supplement to assess the acidity of intestinal lysosomes in C. elegans. This technique allows for the detection of alkalinizing lysosomes in live animals, and has a broad range of experimental applications including studies on aging, autophagy, and lysosomal biogenesis.

Assessing Lysosomal Alkalinization in the Intestine of Live Caenorhabditis elegans

A step-by-step guide to probe loss of lysosomal acidity in the intestine of C. elegans using the pH-sensitive vital dye 5(6)-carboxy-2&#39;,7&#39;-dichlorofluorescein diacetate (cDCFDA)

腸の生きている線虫のライソゾーム アルカリ化を評価します。

The nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) is a model system that is widely used to study longevity and developmental pathways. Such studies are ...

Computational Analysis of the Caenorhabditis elegans Germline to Study the Distribution of Nuclei, Proteins, and the Cytoskeleton

The Caenorhabditis elegans (C. elegans) germline is used to study several biologically important processes including stem cell development, apoptosis, and chromosome dynamics. While the germline is an excellent model, the analysis is often two dimensional due to the time and labor required for three-dimensional analysis. Major readouts in such studies are the number/position of nuclei and protein distribution within the germline. Here, we present a method to perform automated analysis of the germline using confocal microscopy and computational approaches to determine the number and position of nuclei in each region of the germline. Our method also analyzes germline protein distribution that enables the three-dimensional examination of protein expression in different genetic backgrounds. Further, our study shows variations in cytoskeletal architecture in distinct regions of the germline that may accommodate specific spatial developmental requirements. Finally, our method enables automated counting of the sperm in the spermatheca of each germline. Taken together, our method enables rapid and reproducible phenotypic analysis of the C. elegans germline.

Computational Analysis of the Caenorhabditis elegans Germline to Study the Distribution of Nuclei, Proteins, and the Cytoskeleton

We present an automated method for three-dimensional reconstruction of the Caenorhabditis elegans germline. Our method determines the number and position of each nucleus within the germline and analyses germline protein distribution and cytoskeletal structure.

核の分布、蛋白質および細胞骨格を研究する線虫生殖細胞の解析

The Caenorhabditis elegans (C. elegans) germline is used to study several biologically important processes including stem cell development, apoptosis, and ...

Studying Oxidative Stress Caused by the Mitis Group Streptococci in Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans (C. elegans), a free-living nematode, has emerged as an attractive model to study host-pathogen interactions. The presented protocol uses this model to determine the pathogenicity caused by the mitis group streptococci via the production of H2O2. The mitis group streptococci are an emerging threat that cause many human diseases such as bacteremia, endocarditis, and orbital cellulitis. Described here is a protocol to determine the survival of these worms in response to H2O2 produced by this group of pathogens. Using the gene skn-1 encoding for an oxidative stress response transcription factor, it is shown that this model is important for identifying host genes that are essential against streptococcal infection. Furthermore, it is shown that activation of the oxidative stress response can be monitored in the presence of these pathogens using a transgenic reporter worm strain, in which SKN-1 is fused to green fluorescent protein (GFP). These assays provide the opportunity to study the oxidative stress response to H2O2 derived by a biological source as opposed to exogenously added reactive oxygen species (ROS) sources.

Studying Oxidative Stress Caused by the Mitis Group Streptococci in Caenorhabditis elegans

The nematode Caenorhabditis elegans is an excellent model to dissect host-pathogen interactions. Described here is a protocol to infect the worm with members of the mitis group streptococci and determine activation of the oxidative stress response against H2O2 produced by this group of organisms.

線虫剤群連鎖球菌によって引き起こされる酸化ストレスの勉強

Caenorhabditis elegans (C. elegans), a free-living nematode, has emerged as an attractive model to study host-pathogen interactions. The presented ...

Isotropic Light-Sheet Microscopy and Automated Cell Lineage Analyses to Catalogue Caenorhabditis elegans Embryogenesis with Subcellular Resolution

Caenorhabditis elegans (C. elegans) stands out as the only organism in which the challenge of understanding the cellular origins of an entire nervous system can be observed, with single cell resolution, in vivo. Here, we present an integrated protocol for the examination of neurodevelopment in C. elegans embryos. Our protocol combines imaging, lineaging and neuroanatomical tracing of single cells in developing embryos. We achieve long-term, four-dimensional (4D) imaging of living C. elegans&#160;embryos with nearly isotropic spatial resolution through the use of Dual-view Inverted Selective Plane Illumination Microscopy (diSPIM). Nuclei and neuronal structures in the nematode embryos are imaged and isotropically fused to yield images with resolution of ~330 nm in all three dimensions. These minute-by-minute high-resolution 4D data sets are then analyzed to correlate definitive cell-lineage identities with gene expression and morphological dynamics at single-cell and subcellular levels of detail. Our protocol is structured to enable modular implementation of each of the described steps and enhance studies on embryogenesis, gene expression, or neurodevelopment.

Here, we present a combinatorial approach using high-resolution microscopy, computational tools, and single-cell labeling in living C. elegans embryos to understand single cell dynamics during neurodevelopment.

等方性光シート顕微鏡と自動細胞系譜分析による、細胞内分解能を Caenorhabditis elegans 胚発生

Caenorhabditis elegans (C. elegans) stands out as the only organism in which the challenge of understanding the cellular origins of an entire nervous ...

Measuring Sperm Guidance and Motility within the Caenorhabditis elegans Hermaphrodite Reproductive Tract

Successful fertilization is fundamental to sexual reproduction, yet little is known about the mechanisms that guide sperm to oocytes within the female reproductive tract. While in vitro studies suggest that sperm of internally fertilizing animals can respond to various cues from their surroundings, the inability to visualize their behavior inside the female reproductive tract creates a challenge for understanding sperm migration and mobility in its native environment. Here, we describe a method using C. elegans that overcomes this limitation and takes advantage of their transparent epidermis. C. elegans males stained with a mitochondrial&#160; dye are mated with adult hermaphrodites, which act as modified females, and deposit fluorescently labeled sperm into the hermaphrodite uterus. The migration and motility of the labeled sperm can then be directly tracked using an epi-fluorescence microscope in a live hermaphrodite. In wild-type animals, approximately 90% of the labeled sperm crawl through the uterus and reach the fertilization site, or spermatheca. Images of the uterus can be taken 1 h after mating to assess the distribution of the sperm within the uterus and the percentage of sperm that have reached the spermatheca. Alternatively, time-lapse images can be taken immediately after mating to assess sperm speed, directional velocity and reversal frequency. This method can be combined with other genetic and molecular tools available for the C.elegans to identify novel genetic and molecular mechanisms that are important in regulating sperm guidance and motility within the female reproductive tract.

Measuring Sperm Guidance and Motility within the Caenorhabditis elegans Hermaphrodite Reproductive Tract

Sperm must successfully navigate through the oviduct to fertilize an oocyte. Here, we describe an assay for measuring sperm migration within the C. elegans hermaphrodite uterus. This assay can provide quantitative data on sperm distribution within the uterus after mating, as well as on speed, directional velocity, and reversal frequency.

Caenorhabditis elegansふたなり生殖管内の精子の誘導と運動性の測定

Successful fertilization is fundamental to sexual reproduction, yet little is known about the mechanisms that guide sperm to oocytes within the female ...

Isolation of Specific Neuron Populations from Roundworm Caenorhabditis elegans

During the aging process, many cells accumulate high levels of damage leading to cellular dysfunction, which underlies many geriatric and pathological conditions. Post-mitotic neurons represent a major cell type affected by aging. Although multiple mammalian models of neuronal aging exist, they are challenging and expensive to establish. The roundworm Caenorhabditis elegans is a powerful model to study neuronal aging, as these animals have short lifespan, an available robust genetic toolbox, and well-cataloged nervous system. The method presented herein allows for seamless isolation of specific cells based on the expression of a transgenic green fluorescent protein (GFP). Transgenic animal lines expressing GFP under distinct, cell type-specific promoters are digested to remove the outer cuticle and gently mechanically disrupted to produce slurry containing various cell types. The cells of interest are then separated from non-target cells through fluorescence-activated cell sorting, or by anti-GFP-coupled magnetic beads. The isolated cells can then be cultured for a limited time or immediately used for cell-specific ex vivo analyses such as transcriptional analysis by real time quantitative PCR. Thus, this protocol allows for rapid and robust analysis of cell-specific responses within different neuronal populations in C. elegans.

Isolation of Specific Neuron Populations from Roundworm Caenorhabditis elegans

Here, we present a protocol for simple isolation of specific groups of live neuronal cells expressing green fluorescent protein from transgenic Caenorhabditis elegans lines. This method enables a variety of ex vivo studies focused on specific neurons and has the capacity to isolate cells for further short-term culturing.

回虫カエモルハブ炎エレガンスからの特定ニューロン集団の分離

During the aging process, many cells accumulate high levels of damage leading to cellular dysfunction, which underlies many geriatric and pathological ...

Methods Article

カエノハブディティス・エレガンスからのタンパク質抽出物調製と共免疫沈降