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요약

샤페론-샤페론과 샤페론 기판 상호 작용을 연구하기 위해, 우리는 온화한 돌연변이와 결합된 RNA 간섭을 사용하여 Caenorhabditis elegans에 있는 합성 상호 작용 스크린을 능력을 발휘하고 chaperones의 과잉 발현및 유기체 수준에서 조직 특정 단백질 기능 장애를 감시합니다.

초록

단백질과 단백질 복합체의 올바른 접이식 및 조립은 세포 기능에 필수적입니다. 세포는 건강한 프로테오아질을 유지하기 위해 손상된 단백질을 정확하거나 격리하거나 제거하는 품질 관리 경로를 사용하여 세포 프로테오스타증을 보장하고 추가 단백질 손상을 방지합니다. 프로테오스타증 네트워크 내의 중복 기능으로 인해 다세포 유기체 인코딩 유전자에서 녹다운 또는 돌연변이를 사용하여 검출 가능한 표현형을 선별하면 대부분의 경우 사소한 또는 표현형이 검출되지 않습니다. 우리는 특정 기능에 필요한 보호자를 식별하고 따라서 표현형과 기능 사이의 격차를 해소하기 위한 표적 선별 전략을 개발했습니다. 특히, 우리는 RNAi 합성 상호 작용 스크린을 사용하여 새로운 보호자 상호 작용을 모니터링, 다운 다운 샤페론 발현, 한 번에 하나의 보호자, 보호자 - 인코딩 유전자에 돌연변이를 운반하거나 관심의 보호자를 과발 현현동물에서. 개별적으로 총 표현형이 없는 두 개의 보호자를 방해함으로써, 우리는 둘 다 혼란할 때 특정 표현형을 악화하거나 노출시키는 보호자를 식별할 수 있습니다. 우리는 이 접근법이 주어진 표현형과 관련되었던 단백질 또는 단백질 복합체의 접기를 조절하기 위하여 함께 작동하는 chaperones의 특정 세트를 확인할 수 있다는 것을 보여줍니다.

서문

세포는 손상된 단백질1,2를수리, 격리 또는 제거하는 품질 관리 기계를 사용하여 단백질 손상에 대처한다. 단백질 복합체의 접이식 및 조립은 분자 보호자에 의해 지원되며, 손상된 단백질을 수리하거나 격리할 수 있는 다양한 보존된 단백질군3,4,5,6,7이지원된다. 손상된 단백질의 제거는 유비퀴틴-프로테솜 시스템(UPS)8 또는자가기계(9)에 의해 중재되어 샤페론10,11,12와공동으로 처리된다. 단백질 항상성(proteostasis)은, 따라서 접기 및 분해 기계로 구성된 품질 관리 네트워크에 의해 유지된다3,13. 그러나 생체 내에서 프로테오스타증 네트워크의 다양한 구성 요소 간의 상호 작용을 이해하는 것이 주요 과제입니다. 단백질 단백질 상호 작용 스크린은 물리적 상호 작용 및 보호자 복합체14,15에중요한 정보를 기여하는 동안, 생체 내의 조직 및 보상 메커니즘을 이해하는 것은 부족합니다.

유전 상호 작용은 종종 공통 또는 보상 생물학적 경로16,17,18에관여하는 유전자의 쌍 사이의 관계를 검사하는 강력한 도구로 사용됩니다. 이러한 관계는 돌연변이 쌍을 결합하고 제2유전자(16)의돌연변이에 의한 현상증 중증도에 대한 한 유전자의 돌연변이의 영향을 정량화함으로써 측정될 수 있다. 대부분의 이러한 조합은 표현형의 관점에서 어떤 효력도 보여주지 않지만, 몇몇 유전 상호 작용은 측정된 표현형의 엄격을 악화시키거나 완화할 수 있습니다. 이중 결실 돌연변이의 표현형이 단일 삭제 돌연변이를 결합할 때 볼 수 있는 예상 표현형보다 더 심각할 때, 두 유전자가 병렬 경로에서 기능한다는 것을 암시하는 경우, 함께 주어진 기능에 영향을 미치는 돌연변이가 관찰된다. 대조적으로, 이중 결실 돌연변이의 표현형이 단일 결실 돌연변이체로 보인 표현형보다 덜 심각할 때, 두 유전자가 복합체로 함께 작용하거나 동일한경로(16,18)에참여한다는 것을 암시하는 경우, 경감 돌연변이가 관찰된다. 이에 따라, 치사, 성장률 및 무리 크기와 같은 광범위한 표현형을 포함하여 정량화될 수 있는 다양한 표현형뿐만 아니라 전사 기자와 같은 특정 표현형이 유전적 상호 작용을 식별하는 데 사용되어 왔다. 예를 들어, Jonikas 등은 ER 스트레스 리포터에 의존하여 쌍방향 유전자 삭제 분석을 이용한 Saccharomyces cerevisiae ER 전개 단백질 반응 프로테오스타시스 네트워크의 상호 작용을검사한다.

유전 상호 작용 스크린은 이중돌연변이20의포괄적인 세트를 생성하기 위하여 체계적으로 쌍으로 삭제 돌연변이를 교차하는 관련시킵니다. 그러나 동물 모델, 특히 C. elegans에서는이 대규모 접근 방식이 실현 가능하지 않습니다. 대신, 돌연변이 균주는 RNA 간섭(RNAi)21을사용하여 유전자 발현을 다운 조절함으로써 그들의 유전 상호 작용 패턴을 위해 시험될 수 있다. C. elegans는 RNAi22,23을기반으로 한 스크린을 위한 강력한 시스템입니다. C. elegans에서,이중 좌초 RNA (dsRNA) 납품은 수많은 조직에 dsRNA 분자의 퍼짐으로 이끌어 내는 세균성 공급에 의해 달성됩니다. 이러한 방식으로, 도입된 dsRNA 분자는 신속하고 간단한절차(21)를통해 동물에 영향을 미친다. RNAi를 이용한 유전 상호 작용 스크린은, 그러므로, RNAi 도서관24를사용하여 유전자 또는 대부분의 C. elegans 코딩 유전자의 세트를 아래로 조절의 충격을 밝힐 수 있습니다. 이러한 화면에서, 관심있는 돌연변이의 동작에 영향을 미치지만 야생 형 변형은 모니터링되는 표현형의 잠재적 인 수정자(25)입니다. 여기서, 우리는 C. elegans에서조직 별 보호자 상호 작용을 체계적으로 매핑하기 위해 돌연변이와 RNAi 스크리닝의 조합을 적용합니다.

프로토콜

1. RNAi에 대한 선충 성장 미디어 플레이트의 준비

  1. 1 L 병에는 NaCl 3 g, Bacto-Peptone 2.5 g, 17 g의 천및 증류수를 최대 1 L 및 오토클레이브에 추가하십시오.
  2. 55 °C에 병을 냉각.
  3. 1M KH2PO4,pH 6.0, 1 M CaCl2의1mL, 1 M MgSO4의1mL, 콜레스테롤 용액 1mL(표1)의25mL를 추가하여 선충 성장 미디어(NGM)를 만듭니다.
  4. 1mL의 암피실린(100 mg/mL)과 0.5mL의 1M IPTG(표1)를추가하여 NGM-RNAi 용액을 만듭니다.
    참고: 일반적으로 사용되는 HT115(DE3) 대장균 균에는 dsRNA-인코딩 플라스미드를 발현하는 데 사용되는 IPTG 유도가능한 T7 DNA 폴리머라아제가 함유되어 있습니다. 이 플라스미드는 또한 암피실린 저항을 위해 인코딩합니다.
  5. 병을 소용돌이에 의해 따뜻한 용액을 섞는다.
  6. 후드 또는 멸균 절차를 사용하여 NGM 용액을 플레이트에 붓거나 연동 펌프를 사용하여 용액을 플레이트에 분배합니다. 이 화면에 는 6웰, 12웰, 40mm 또는 60mm 플레이트를 사용합니다. 한천은 플레이트 깊이의 약 2/3을 채워야 합니다.
  7. 접시를 실온에서 벤치에서 밤새 건조하게 하여 접시를 덮어 두십시오. RNAi용 NGM 플레이트는 최대 한 달 동안 4°C로 저장할 수 있습니다.

2. RNAi 박테리아를 재배하고 접시를 파종

  1. 후드 또는 멸균 절차를 사용 하 여, 암피실린의 1 mL를 추가 (100 mg/mL) 그리고 2.5 테트라 사이클린의 mL (5 mg/mL)(표 1)LB 용액의 사전 자동 1 L에.
    참고: 일반적으로 사용되는 HT115(DE3) 대장균 박테리아는 테트라사이클린 내성입니다.
  2. 후드 또는 멸균 절차를 사용하면 2mL 깊이96웰 멸균 플레이트에 각 웰에 600 μL의 LB 솔루션을 추가하십시오. 미디어를 분배하기 위해 멀티채널 파이펫을 사용하는 것이 가장 좋습니다.
  3. 멸균 절차를 사용하여 HT115 (DE3) 대장균 박테리아로 굴절 된 우물은 dsRNA 인코딩 플라스미드로 변형되어 관심 있는 유전자 또는 빈 플라스미드를 대조군으로 선별합니다. 플레이트를 덮고 하룻밤 사이에 37°C에서 배양합니다. dsRNA를 발현하는 세균클론으로 구성된 라이브러리는, 예측된 C. elegans 유전자의 ~94%에 대응하는 이전에22,23을 시판하고 상용화되었다. 여기에 사용되는 샤페론 도서관은 박사 리처드 모리모토 연구소에 의해 건설되었다26.
  4. 멸균 절차를 사용하여, 12-well, 40mm 및 6-well 또는 60mm NGM RNAi 플레이트에 박테리아의 종자 75, 150 또는 250 μL, 각각. 명확하게 플레이트에 대상 유전자의 이름을 표시합니다. 박테리아는 천 표면의 30-50 %를 커버해야하며 접시의 가장자리를 만지지 않아야합니다.
  5. 플레이트가 실온에서 벤치에서 적어도 2일 동안 건조하여 접시를 덮어 두십시오.
    참고 : 플레이트는 하룻밤 사이에 37 °C에서 배양 할 수 있습니다. 플레이트를 사용하거나 보관하기 전에 내부 우물이 건조한지 확인하십시오. 모든 장기적인 목적(즉, 건조 또는 보관)을 위해 플레이트를 어둠 속에서 유지합니다. 건조, 종자 플레이트는 최대 한 달 동안 4 °C에서 저장할 수 있습니다.

3. 배아의 스트레스가 없는 동기화

  1. 웜 픽을 사용하여 동기화되지 않은 웜 플레이트에서 새로 시드된 NGM 플레이트로 약 100개의 달걀을 이동합니다.
  2. 15°C에서 5일 동안, 20°C에서 3.5일 또는 25°C에서 2.5일 동안 동물을 재배한다. 동물은 계란 누워의 첫 날에 도달해야합니다.
    참고: 벌레는 일반적으로 20°C에서 재배됩니다. 그러나, 상이한 보호자 돌연변이 균주는 특정 재배 온도를 요구할 수 있다. 예를 들어, 많은 온도 에 민감한 균주는 15 °C에서 재배되지만 표현형을 노출하기 위해 25 °C로 이동합니다.
  3. 세균 잔디에서 천천히 멀리 M9 버퍼(표 1)의1 mL을 추가합니다. 버퍼가 플레이트를 완전히 덮도록 플레이트를 회전합니다. 그런 다음 한쪽으로 기울어 접시에서 액체를 제거하고 접시에서 동물을 씻어.
    참고: 온도에 민감한 동물 이나 보호자 돌연변이를 사용 하는 경우, 동물의 재배 온도에서 프로토콜에 사용 되는 버퍼를 유지 하는 것이 좋습니다.
  4. 3.3을 세 번 반복하거나 모든 동물이 접시에서 씻겨 나갈 때까지 반복하십시오.
  5. 표준 플라스틱 팁을 사용하여 계란이 농축된 세척된 접시에서 한정된 천을 자르고 새로 시드된 NGM 플레이트에 한천 조각을 놓습니다.
    참고 : ~ 200 계란은 충분한 계란 누워 동물을 생산하는 데 필요합니다; 너무 많은 동물이 너무 빨리 박테리아를 소비합니다. 낮은 식품 수준은프로테오스타증(27)에영향을 줄 수 있다.
  6. 15°C에서 5일 동안, 20°C에서 3.5일 또는 25°C에서 2.5일 동안 동물을 재배한다. 이 시점에서 플레이트는 동기화된 계란으로 덮여 있어야 합니다.
    참고: 동물을 더 엄격한 동기화를 위해 짧은 기간 동안 새 접시로 이동할 수 있습니다. 그러나, 동물이 동기화에 영향을 미치는 그들의 자궁에 있는 계란을 유지할 수 있기 때문에 계란 누워의 초기 단계에서 만 성인을 사용하는 것이 중요합니다.
  7. 세균 잔디에서 천천히 멀리 M9 버퍼의 1 mL을 추가합니다.
  8. 버퍼가 플레이트를 완전히 덮도록 플레이트를 회전합니다. 그런 다음 한쪽으로 기울어 접시에서 액체를 제거하고 접시에서 동물을 씻어.
  9. 3.7을 세 번 반복하거나 모든 동물이 접시에서 씻겨 나갈 때까지 반복하십시오.
  10. M9 버퍼 1mL을 추가하고 셀 스크레이퍼를 사용하여 접시에서 계란을 방출합니다.
  11. 플레이트에서 계란을 포함하는 M9 버퍼를 수집합니다.
  12. 2 분 동안 3,000 x g에서 계란을 포함하는 M9 버퍼 원심 분리.
  13. 상체를 제거하고 M9 버퍼를 추가하여 1mL의 부피에 도달합니다.
  14. 계란과 박테리아의 어떤 덩어리를 방해 하기 위해 계란을 다시 중단.
  15. 3.11-3.13 단계에 설명된 세척 절차를 5회 반복한다. 달걀 펠릿은 흰색으로 표시되어야 합니다. 노란색/갈색이면 흰색 펠릿이 얻을 때까지 세척을 반복합니다.
    참고: 계란에 남아 있는 박테리아는 dsRNA 표현 박테리아를 오염시킬 수 있습니다.
  16. 대부분의 상체를 제거하여 약 200 μL을 남기고 RNAi 화면에 동기화된 계란을 사용할 수 있습니다.

4. 일반적인 표형 에세이

  1. 실험 중 동물의 재배
    1. 각 RNAi 시드 접시에 세균 잔디에 가까운 ~ 30 계란의 방울을 놓습니다. 참고로, 빈 벡터 함유(L4440) 박테리아로 시드된 접시에 ~30개의 알을 놓습니다.
    2. NGM RNAi 시드 플레이트에서 연령 동기화 동물을 육성합니다. 실험의 기간은 동물을 모니터링하는 단계와 재배 온도에 따라 달라집니다. 온도에 민감한 돌연변이 동물을 사용할 때 재배 온도를 조정합니다. 발달 지연 된 돌연변이 동물을 사용할 때 재배 기간을 조정합니다.
      참고: 시기는 다를 수 있지만, 동물이 성인기에 도달하면 계란 누워 (그리고 그 결과로 급속한 음식 소비), 뿐만 아니라 연령에 따라 달라 둔 proteostsis 붕괴28,결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 계란 누워의 발병 전에 동물을 득점하는 것이 좋습니다 (성인의 일 1 일). 야생형 동물은 15°C에서 4.5일, 20°C에서 3일 또는 25°C에서 2일 후에 이 단계에 도달한다.
    3. 사용된 반복의 수는 검토된 유전자 세트의 크기에 따라 달라집니다. 샤페론 라이브러리(97유전자)의 경우 실험을 적어도 4번 반복한다. 채우기의 크기는 사용되는 분석에 따라 다릅니다. 여기에서 논의된 행동 적 소에서, 각 반복에서 실험 조건 당 >15 동물을 점수. 데이터 및 통계 분석은 또한 사용되는 분석의 유형에 크게 의존합니다. 여기에 설명된 분석서의 데이터는 SEM을 ± 수단으로 제시될 수 있습니다.
    4. RNAi 및 빈 벡터 제어 처리 동물을 독립적인 인구로 비교합니다. P 값은 검사된 변경 사항, 즉 단독으로 또는 둘 다를 악화또는 완화하는 변경 사항에 따라 단방향 또는 양방향 ANOVA를 사용하여 계산할 수 있습니다. 단일 RNAi 처리 대 대조군을 검사할 때, P 값은 단방향 또는 양방향 Mann-Whitney 랭크 합계 시험을 사용하여 계산될 수 있습니다. 통계적 유의 이외에 표현형에 미치는 영향 정도에 따라 안타에 대한 임계값을 고려하십시오.
  2. 발달 체포/지연
    1. 빈 벡터 함유 대조군 박테리아에서 자란 동물이 성인기에 도달할 때까지 4.1 단계와 같이 나이 동기화 된 동물을 육성하지만 계란 누워가 시작되기 전에.
    2. 스테레오 현미경을 사용하여 동물을 모니터링하고 애벌레와 성인의 수를 계산하여 발달 지연 된 동물의 백분율을 계산합니다. 참고로, 빈 벡터 함유 대조군 박테리아에서 자란 돌연변이 동물과 비교하십시오. hsp-1 또는 hsp-90 RNAi 치료는 야생 형 동물의 발달 체포를 초래하고 긍정적 인 제어로 사용될 수있다.
    3. 시간이 지남에 따라 발달 지연 동물의 퍼센트를 득점하려면 4.2.2 단계를 반복하십시오.
      참고: 접시에 계란 누워 성인이 있는 경우, 자손과의 혼동을 피하기 위해 동일한 표적 유전자에 표지된 새로운 NGM-RNAi 플레이트로 발달 지연된 동물을 이송합니다.
  3. 멸균 또는 계란 누워 결함
    1. 빈 벡터 대조균에서 자란 동물이 알을 낳기 시작할 때까지 4.1 단계에서와 같이 노화 동기화 된 동물을 육성합니다.
    2. 스테레오 현미경을 사용하여 동물을 모니터링하고 자궁에 눈에 보이는 계란이없는 동물의 퍼센트를 점수. 참고로 빈 벡터 제어 박테리아에서 자란 돌연변이 동물과 비교하십시오.
    3. 또는, 스테레오 현미경을 사용하여 동물을 모니터링하고 EGg 누워 결함 (Egl-d) 표현형(29)으로정의 계란의 전체 자궁을 가진 동물의 퍼센트를 점수.
  4. 배아 치사
    1. 동물이 알을 낳기 시작할 때까지 4.1 단계에서와 같이 나이 동기화 된 동물을 육성합니다.
    2. ~100개의 달걀을 빈 접시에 옮기습니다. 계란을 행으로 펴서 계산을 단순화합니다.
    3. 24-48 시간 후에 접시에 해치지 않은 계란의 백분율을 점수. 참고로, 빈 벡터 대조균으로 치료된 동물의 알과 비교하십시오.
  5. 마비 분석
    1. 1일째 성인의 경우, 빈 벡터 대조균에서 자란 동물이 성기에 도달할 때까지 4.1단계와 같이 연령과 동기화된 동물을 육성하지만 계란 누워가 시작되기 전에 재배합니다.
    2. 미세 마커를 사용하여 일반 NGM 한천 플레이트 뒷면에 선을 그립니다.
    3. 표시된 줄에 5-10 마리의 동물을 배치합니다.
    4. 타이머를 설정하고 10 분 기다립니다.
    5. 마비 된 벌레로 라인에 남아있는 동물의 퍼센트를 점수. 참고로 빈 벡터 제어 박테리아에서 자란 돌연변이 동물과 비교하십시오. unc-45 RNAi로 처리된 야생형 동물은 심각한 마비 표현형을 나타내며 양성 대조군으로 사용될 수 있다.
      참고 : 이 분석은 중증 마비에 중간을 보여주는 동물을 강조합니다. 이러한 동물들은 보통 일반적인 곡선 모양을 제시하기보다는 접시에 똑바로 놓여 있습니다. 또한, 마비 된 벌레의 머리 주위에 박테리아의 삭제 패치가 볼 수 있습니다.
  6. 스래싱 분석
    1. 빈 벡터 대조균에서 자란 동물이 성인기에 도달할 때까지 4.1 단계와 같이 나이 동기화 된 동물을 육성하지만 계란 누워가 시작되기 전에.
    2. 동물의 재배 온도에서 M9 버퍼의 파이프 100 μL을 96 웰 플레이트로 넣습니다.
    3. M9 버퍼 함유 우물에 잘 1개씩 - 15개의 웜을 배치합니다.
    4. 동물이 5 분 동안 조정하자.
    5. 스테레오 현미경아래 각 동물을 검사하고, 타이머가 15초 카운트다운되고, 각 동물이 해당 기간에 수행하는 신체 굴곡 수를 계산합니다. 계산된 값은 분당 바디 굽힘에 정규화할 수 있습니다. 참고로 빈 벡터 제어 박테리아에서 자란 돌연변이 동물과 비교하십시오.
      참고 : 이 운동성 분석은 매우 민감하며 치료 사이의 매우 가벼운 차이를 감지 할 수 있습니다. 그러나, 액체의 운동성과 한천에 운동성 다를 수 있습니다.

5. 단백질 녹다운 의 검증

  1. 관련 dsRNA-표현 또는 빈 벡터 함유(L4440) 박테리아와 시드된 60mm NGM-RNAi 플레이트에 250-300개의 동기화된 계란을 놓습니다.
    참고: RNAi 녹다운은 배아의 비정상적인 축적, 배아 부족 또는 유전자 발현에 영향을 미칠 수 있는 발달 체포의 결과를 초래할 수 있습니다. 이것은 검사될 동물의 나이를 결정할 때 고려되어야 합니다.
  2. 1일성인의 경우, 15°C에서 4.5일, 20°C에서 3일 또는 25°C에서 2일 동안 동물을 재배한다.
  3. 총 200마리의 젊은 성인 동물을 1.5mL 튜브 의 캡에 PBS-T 200 μL로 선택하고 옮기.
    참고: 온도에 민감한 동물 이나 보호자 돌연변이를 사용 하는 경우, 동물의 재배 온도에서 프로토콜에 사용 되는 버퍼를 유지 하는 것이 좋습니다.
  4. 캡을 조심스럽게 닫고 원심분리기를 1,000 x g에서 1분 간 닫습니다.
  5. PBS-T(표1)및 원심분리기 800μL을 1분 동안 1,000 x g에 추가합니다.
  6. 조심스럽게 상단 900 μL을 제거합니다.
  7. 5.4-5.6 단계를 세 번 반복합니다.
  8. 900 μL을 제거하여 200개의 웜을 포함하는 100μL의 용액을 남깁니다.
  9. 5배 샘플버퍼(표 1)의25μL을 추가합니다.
  10. 샘플을 92°C에서 10분 동안 가열하고 1000 rpm에서 흔들어 보입니다. 그런 다음 샘플을 동결하고 -20 °C로 보관 할 수 있습니다.
  11. 각 샘플의 20 μL을 로드하고 SDS 페이지 젤에서 실행합니다.
  12. 단백질의 상대적 안정성을 결정하기 위해 적절한 항체를 사용하여 서양 얼룩 분석을 수행합니다.
  13. 자유롭게 사용할 수 있는 ImageJ 젤 모듈과 같은 밀도 측정 소프트웨어를 사용하여 대역의 강도를 결정합니다. 모든 값을 제어 샘플에서 측정된 값으로 정규화합니다.
    참고: 우리의 화면에 RNAi 녹다운의 목표는 특정 보호자/ 공동 보호자의 단백질 수준을 낮추는 것입니다. 따라서, RNAi 녹다운의 효율을 평가하는 가장 좋은 방법은 서부 블롯 분석에 의한 것입니다. 이것은 특정 항체를 요구합니다. 또는 qPCR을 사용하여 mRNA 수준을 정량화할 수 있습니다.

결과

UNC-45의 온도 에 민감한 돌연변이를 사용하여 허용 또는 제한 적인 조건에서 상호 작용을 악화또는 완화하기 위해 각각 검사합니다.
근육 조립 및 유지 보수는 조직 별 보호자 상호 작용을 연구하는 효과적인 시스템을 제공합니다. 수축 근육의 기능적 단위인 사컴레는 구조 및 조절 단백질의 결정과 같은 배열을 제공합니다. 모터 단백질 미오신의 안정성과 수축 근육 사혜성의 두꺼?...

토론

프로테오스타증 네트워크의 통합 된 그림은 어떻게 조직되고 다른 대사 세포및 조직에서 기능이 부족한지 반영합니다. 이러한 단점을 해결하기 위해서는 분자 보호자와 같은 이 네트워크의 다양한 구성 요소의 상호 작용에 대한 구체적인 정보가 개발 및 노화 과정에서 특정 조직에서 필요합니다. 여기에서, 우리는 조직 특정 동요의 사용이 주어진 조직에서 chaperone 네트워크를 검토하는 가능하게...

공개

저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 말

우리는 선충 균주의 일부에 대한 NIH 국립 연구 자원 센터 (NCRR)에 의해 투자 Caenorhabditis 유전학 센터에 감사드립니다. H.F. 엡스타인에 의해 개발된 단클론 항체는 NICHD의 후원하에 개발되고 아이오와 대학 생물학부에 의해 유지된 발달 연구 Hybridoma 은행에서 취득되었습니다. 이 연구는 이스라엘 과학 재단 (278/18) 및 이스라엘 과학 기술부및 외교 국제 협력부, 국가 진흥, 이탈리아 공화국 (제 3-14337 권부)의 보조금에 의해 지원되었습니다. 벤-즈비 연구소 회원들에게 이 원고를 준비하는 데 도움을 주신 것에 감사드립니다.

자료

NameCompanyCatalog NumberComments
12-well-platesSPLBA3D16B
40 mm platesGreiner Bio-one627160
60 mm platesGreiner Bio-one628102
6-well platesThermo Scientific140675
96 well 2 mL 128.0/85mmGreiner Bio-one780278
AgarFormediumAGA03
AmpicillinFormedium69-52-3
bromophenol blueSigmaBO126-25G
CaCl2Merck1.02382.0500
CameraQimagingq30548
CholesterolAmresco0433-250G
ConfocalLeicaDM5500
Filter (0.22 µm)SigmaSCGPUO2RE
Fluorescent stereomicroscopeLeicaMZ165FC
GlycerolFrutarom2355519000024
IPTGFormedium367-93-1
KClMerck104936
KH2PO4Merck1.04873.1000
KOHBio-Lab001649029100
MgSO4Fisher22189-08-8Gift from the Morimoto laboratory
Myosin MHC A (MYO-3) antibodyHybridoma Bank5-6
Na2HPO4·7H2OSigmas-0751
NaClBio-Lab001903029100
PeptoneMerck61930705001730
Plate pouring pumpIntegradoes it p920
RNAi Chaperone libraryNANA
SDSVWR Life Science0837-500
ß-mercaptoethanolBio world41300000-1
stereomicroscopeLeicaMZ6
TetracyclineDuchefa Biochemie64-75-5
TrisBio-Lab002009239100
Tween-20FisherBP337-500

참고문헌

  1. Gomez-Pastor, R., Burchfiel, E. T., Thiele, D. J. Regulation of heat shock transcription factors and their roles in physiology and disease. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 19 (1), 4-19 (2018).
  2. Dubnikov, T., Ben-Gedalya, T., Cohen, E. Protein quality control in health and disease. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 9 (3), (2017).
  3. Bar-Lavan, Y., Shemesh, N., Ben-Zvi, A. Chaperone families and interactions in metazoa. Essays in Biochemistry. 60 (2), 237-253 (2016).
  4. Schopf, F. H., Biebl, M. M., Buchner, J. The HSP90 chaperone machinery. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 18 (6), 345-360 (2017).
  5. Carra, S., et al. The growing world of small heat shock proteins: from structure to functions. Cell Stress Chaperones. 22 (4), 601-611 (2017).
  6. Rosenzweig, R., Nillegoda, N. B., Mayer, M. P., Bukau, B. The Hsp70 chaperone network. Nature Reviews Molecular Cell Biology. , (2019).
  7. Gestaut, D., Limatola, A., Joachimiak, L., Frydman, J. The ATP-powered gymnastics of TRiC/CCT: an asymmetric protein folding machine with a symmetric origin story. Current Opinion in Structural Biology. 55, 50-58 (2019).
  8. Bett, J. S. Proteostasis regulation by the ubiquitin system. Essays in Biochemistry. 60 (2), 143-151 (2016).
  9. Jackson, M. P., Hewitt, E. W. Cellular proteostasis: degradation of misfolded proteins by lysosomes. Essays in Biochemistry. 60 (2), 173-180 (2016).
  10. Kettern, N., Dreiseidler, M., Tawo, R., Hohfeld, J. Chaperone-assisted degradation: multiple paths to destruction. Biological Chemistry. 391 (5), 481-489 (2010).
  11. Cuervo, A. M., Wong, E. Chaperone-mediated autophagy: roles in disease and aging. Cell Research. 24 (1), 92-104 (2014).
  12. Kevei, E., Pokrzywa, W., Hoppe, T. Repair or destruction-an intimate liaison between ubiquitin ligases and molecular chaperones in proteostasis. FEBS Letters. 591 (17), 2616-2635 (2017).
  13. O'Brien, D., van Oosten-Hawle, P. Regulation of cell-non-autonomous proteostasis in metazoans. Essays in Biochemistry. 60 (2), 133-142 (2016).
  14. Taipale, M., et al. Quantitative analysis of HSP90-client interactions reveals principles of substrate recognition. Cell. 150 (5), 987-1001 (2012).
  15. Taipale, M., et al. A quantitative chaperone interaction network reveals the architecture of cellular protein homeostasis pathways. Cell. 158 (2), 434-448 (2014).
  16. Baryshnikova, A., Costanzo, M., Myers, C. L., Andrews, B., Boone, C. Genetic interaction networks: toward an understanding of heritability. Annual Review of Genomics and Human Genetics. 14, 111-133 (2013).
  17. Costanzo, M., et al. Global Genetic Networks and the Genotype-to-Phenotype Relationship. Cell. 177 (1), 85-100 (2019).
  18. Domingo, J., Baeza-Centurion, P., Lehner, B. The Causes and Consequences of Genetic Interactions (Epistasis). Annual Review of Genomics and Human Genetics. 20, 433-460 (2019).
  19. Jonikas, M. C., et al. Comprehensive characterization of genes required for protein folding in the endoplasmic reticulum. Science. 323 (5922), 1693-1697 (2009).
  20. Schuldiner, M., et al. Exploration of the function and organization of the yeast early secretory pathway through an epistatic miniarray profile. Cell. 123 (3), 507-519 (2005).
  21. Billi, A. C., Fischer, S. E., Kim, J. K. Endogenous RNAi pathways in C. elegans. WormBook. , 1-49 (2014).
  22. Kamath, R. S., et al. Systematic functional analysis of the Caenorhabditis elegans genome using RNAi. Nature. 421 (6920), 231-237 (2003).
  23. Rual, J. F., et al. Toward improving Caenorhabditis elegans phenome mapping with an ORFeome-based RNAi library. Genome Research. 14 (10), 2162-2168 (2004).
  24. Lehner, B., Crombie, C., Tischler, J., Fortunato, A., Fraser, A. G. Systematic mapping of genetic interactions in Caenorhabditis elegans identifies common modifiers of diverse signaling pathways. Nature Genetics. 38 (8), 896-903 (2006).
  25. Frumkin, A., et al. Challenging muscle homeostasis uncovers novel chaperone interactions in Caenorhabditis elegans. Frontiers in Molecular Biosciences. 1, 21 (2014).
  26. Brehme, M., et al. A chaperome subnetwork safeguards proteostasis in aging and neurodegenerative disease. Cell Reports. 9 (3), 1135-1150 (2014).
  27. Shpigel, N., Shemesh, N., Kishner, M., Ben-Zvi, A. Dietary restriction and gonadal signaling differentially regulate post-development quality control functions in Caenorhabditis elegans. Aging Cell. 18 (2), 12891 (2019).
  28. Shai, N., Shemesh, N., Ben-Zvi, A. Remodeling of proteostasis upon transition to adulthood is linked to reproduction onset. Current Genomics. 15 (2), 122-129 (2014).
  29. Trent, C., Tsuing, N., Horvitz, H. R. Egg-laying defective mutants of the nematode Caenorhabditis elegans. Genetics. 104 (4), 619-647 (1983).
  30. Pokrzywa, W., Hoppe, T. Chaperoning myosin assembly in muscle formation and aging. Worm. 2 (3), 25644 (2013).
  31. Barral, J. M., Bauer, C. C., Ortiz, I., Epstein, H. F. Unc-45 mutations in Caenorhabditis elegans implicate a CRO1/She4p-like domain in myosin assembly. Journal of Cell Biology. 143 (5), 1215-1225 (1998).
  32. Venolia, L., Ao, W., Kim, S., Kim, C., Pilgrim, D. unc-45 gene of Caenorhabditis elegans encodes a muscle-specific tetratricopeptide repeat-containing protein. Cell Motility and the Cytoskeleton. 42 (3), 163-177 (1999).
  33. Hoppe, T., et al. Regulation of the myosin-directed chaperone UNC-45 by a novel E3/E4-multiubiquitylation complex in C. elegans. Cell. 118 (3), 337-349 (2004).
  34. Etard, C., et al. The UCS factor Steif/Unc-45b interacts with the heat shock protein Hsp90a during myofibrillogenesis. Developmental Biology. 308 (1), 133-143 (2007).
  35. Wohlgemuth, S. L., Crawford, B. D., Pilgrim, D. B. The myosin co-chaperone UNC-45 is required for skeletal and cardiac muscle function in zebrafish. Developmental Biology. 303 (2), 483-492 (2007).
  36. Barral, J. M., Hutagalung, A. H., Brinker, A., Hartl, F. U., Epstein, H. F. Role of the myosin assembly protein UNC-45 as a molecular chaperone for myosin. Science. 295 (5555), 669-671 (2002).
  37. Gazda, L., et al. The myosin chaperone UNC-45 is organized in tandem modules to support myofilament formation in C. elegans. Cell. 152 (1-2), 183-195 (2013).
  38. Gaiser, A. M., Kaiser, C. J., Haslbeck, V., Richter, K. Downregulation of the Hsp90 system causes defects in muscle cells of Caenorhabditis elegans. PLoS One. 6 (9), 25485 (2011).
  39. Karady, I., et al. Using Caenorhabditis elegans as a model system to study protein homeostasis in a multicellular organism. Journal of Visualized Experiments. (82), e50840 (2013).
  40. Bar-Lavan, Y., et al. A Differentiation Transcription Factor Establishes Muscle-Specific Proteostasis in Caenorhabditis elegans. PLoS Genetics. 12 (12), 1006531 (2016).
  41. Qadota, H., et al. Establishment of a tissue-specific RNAi system in C. elegans. Gene. 400 (1-2), 166-173 (2007).
  42. Firnhaber, C., Hammarlund, M. Neuron-specific feeding RNAi in C. elegans and its use in a screen for essential genes required for GABA neuron function. PLoS Genet. 9 (11), 1003921 (2013).
  43. Fisher, A. L. Of worms and women: sarcopenia and its role in disability and mortality. Journal of the American Geriatrics Society. 52 (7), 1185-1190 (2004).
  44. Herndon, L. A., et al. Stochastic and genetic factors influence tissue-specific decline in ageing C. elegans. Nature. 419 (6909), 808-814 (2002).
  45. Ben-Zvi, A., Miller, E. A., Morimoto, R. I. Collapse of proteostasis represents an early molecular event in Caenorhabditis elegans aging. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (35), 14914-14919 (2009).
  46. Janiesch, P. C., et al. The ubiquitin-selective chaperone CDC-48/p97 links myosin assembly to human myopathy. Nature Cell Biology. 9 (4), 379-390 (2007).
  47. Shemesh, N., Shai, N., Ben-Zvi, A. Germline stem cell arrest inhibits the collapse of somatic proteostasis early in Caenorhabditis elegans adulthood. Aging Cell. 12 (5), 814-822 (2013).
  48. Vilchez, D., et al. RPN-6 determines C. elegans longevity under proteotoxic stress conditions. Nature. 489 (7415), 263-268 (2012).
  49. Liu, G., Rogers, J., Murphy, C. T., Rongo, C. EGF signalling activates the ubiquitin proteasome system to modulate C. elegans lifespan. EMBO Journal. 30 (15), 2990-3003 (2011).
  50. Asikainen, S., Vartiainen, S., Lakso, M., Nass, R., Wong, G. Selective sensitivity of Caenorhabditis elegans neurons to RNA interference. Neuroreport. 16 (18), 1995-1999 (2005).
  51. Calixto, A., Chelur, D., Topalidou, I., Chen, X., Chalfie, M. Enhanced neuronal RNAi in C. elegans using SID-1. Nature Methods. 7 (7), 554-559 (2010).
  52. Eremenko, E., Ben-Zvi, A., Morozova-Roche, L. A., Raveh, D. Aggregation of human S100A8 and S100A9 amyloidogenic proteins perturbs proteostasis in a yeast model. PLoS One. 8 (3), 58218 (2013).
  53. Gidalevitz, T., Ben-Zvi, A., Ho, K. H., Brignull, H. R., Morimoto, R. I. Progressive disruption of cellular protein folding in models of polyglutamine diseases. Science. 311 (5766), 1471-1474 (2006).
  54. Yu, A., et al. Tau protein aggregates inhibit the protein-folding and vesicular trafficking arms of the cellular proteostasis network. Journal of Biological Chemistry. , (2019).
  55. Yu, A., et al. Protein aggregation can inhibit clathrin-mediated endocytosis by chaperone competition. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (15), 1481-1490 (2014).
  56. Parker-Thornburg, J., Bonner, J. J. Mutations that induce the heat shock response of Drosophila. Cell. 51 (5), 763-772 (1987).
  57. Boutros, M., Ahringer, J. The art and design of genetic screens: RNA interference. Nature Reviews Genetics. 9 (7), 554-566 (2008).
  58. Jorgensen, E. M., Mango, S. E. The art and design of genetic screens: caenorhabditis elegans. Nature Reviews Genetics. 3 (5), 356-369 (2002).
  59. Wang, Z., Sherwood, D. R. Dissection of genetic pathways in C. elegans. Methods in Cell Biology. 106, 113-157 (2011).
  60. Rohl, A., Rohrberg, J., Buchner, J. The chaperone Hsp90: changing partners for demanding clients. Trends in Biochemical Sciences. 38 (5), 253-262 (2013).

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