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Method Article
Este protocolo de fracionamento permitirá que os pesquisadores isolem proteínas citoplasmáticas, nucleares, mitocondriais e de membrana de células de mamíferos. As duas últimas frações subcelulares são ainda purificadas através do gradiente de densidade isopícnico.
Este protocolo descreve um método para obter frações proteicas subcelulares de células de mamíferos usando uma combinação de detergentes, lise mecânica e centrifugação de gradiente de densidade isopícnica. A principal vantagem deste procedimento é que ele não depende do uso exclusivo de detergentes solubilizantes para obter frações subcelulares. Isso torna possível separar a membrana plasmática de outras organelas ligadas à membrana da célula. Este procedimento facilitará a determinação da localização de proteínas em células com um método reprodutível, escalável e seletivo. Este método tem sido usado com sucesso para isolar proteínas citosólicas, nucleares, mitocondriais e da membrana plasmática da linhagem celular de monócitos humanos, U937. Embora otimizado para esta linhagem celular, este procedimento pode servir como um ponto de partida adequado para o fracionamento subcelular de outras linhagens celulares. Possíveis armadilhas do procedimento e como evitá-las são discutidas, assim como alterações que podem precisar ser consideradas para outras linhagens celulares.
O fracionamento subcelular é um procedimento no qual as células são lisadas e separadas em seus componentes constituintes através de vários métodos. Esta técnica pode ser usada por pesquisadores para determinar a localização de proteínas em células de mamíferos ou para o enriquecimento de proteínas de baixa abundância que, de outra forma, seriam indetectáveis. Embora existam atualmente métodos de fracionamento subcelular, assim como os kits comerciais que podem ser adquiridos, eles sofrem de várias limitações que esse procedimento tenta superar. A maioria dos métodos de fracionamento celular é exclusivamente à base de detergente1,2, contando com o uso de tampões contendo quantidades crescentes de detergente para solubilizar diferentes componentes celulares. Embora este método seja rápido e conveniente, resulta em frações impuras. Estes são projetados para permitir que os pesquisadores isolem facilmente um ou dois componentes da célula, mas não são complexos o suficiente para isolar múltiplas frações subcelulares de uma amostra ao mesmo tempo. Depender apenas de detergentes geralmente resulta em organelas fechadas por membrana e a membrana plasmática sendo indiscriminadamente solubilizada, dificultando a separação desses componentes. Uma complicação adicional do uso desses kits é a incapacidade dos pesquisadores de alterá-los / otimizá-los para aplicações específicas, já que a maioria dos componentes são formulações proprietárias. Finalmente, esses kits podem ser proibitivamente caros, com limitações no número de usos que os tornam menos do que ideais para amostras maiores.
Apesar da disponibilidade de kits para o isolamento de mitocôndrias que não dependem de detergentes, eles não são projetados para isolar a membrana plasmática e produzir quantidades significativamente menores de amostra do que os protocolos de isolamento padrão 3,4. Embora os métodos de centrifugação diferenciais sejam mais demorados, eles geralmente resultam em frações distintas que não podem ser obtidas com kits exclusivamente à base de detergente1. A separação sem o uso exclusivo de detergentes solubilizantes também permite uma purificação adicional usando ultracentrifugação e gradientes de densidade isopícnica, resultando em menos contaminação cruzada. Este protocolo de fracionamento demonstra o isolamento de frações subcelulares dos monócitos U937 usando uma combinação de abordagens baseadas em detergente e centrífuga de alta velocidade. Este método facilitará o isolamento dos componentes nucleares, citoplasmáticos, mitocondriais e da membrana plasmática de uma célula de mamíferos com contaminação mínima entre as frações.
1. Prepare tampões e reagentes
2. Isolamento proteico citosólico
NOTA: As etapas a seguir permitirão o crescimento e a expansão das células U937, seguidas pela extração de proteínas citosólicas. Na concentração utilizada, a digitonina permeabilizará a membrana plasmática sem interrompê-la, permitindo a liberação de proteínas citosólicas e a retenção de outras proteínas celulares.
3. Homogeneização celular
NOTA: As etapas a seguir permitirão a homogeneização mecânica de células tratadas com digitonina (a partir da etapa 2.9), que é necessária para o isolamento das frações proteicas mitocondriais e de membrana.
4. Remoção de detritos e isolamento de frações mitocondriais e de membrana brutas
NOTA: As etapas a seguir permitirão a remoção de detritos celulares centrifugando o homogeneizado em velocidades crescentes. Isto é seguido por centrifugação diferencial para o isolamento de frações mitocondriais e de membrana brutas.
5. Purificação do gradiente de densidade isopícnica
NOTA: As etapas a seguir utilizam a centrifugação por gradiente de densidade isopínica para purificar as frações mitocondriais e de membrana brutas.
6. Isolamento das proteínas nucleares
NOTA: Usando detergentes iônicos e não iônicos, bem como técnicas como sonicação e centrifugação, as etapas a seguir irão solubilizar todas as membranas celulares e permitir o isolamento de proteínas nucleares.
7. Quantificação de proteínas e análise de western blot
NOTA: As etapas a seguir quantificarão a proteína total em cada fração e confirmarão a pureza das frações subcelulares.
Um fluxograma esquemático deste procedimento (Figura 1) resume visualmente as etapas que foram tomadas para fracionar com sucesso as células U9375 cultivadas em suspensão. As frações coletadas do topo do gradiente de densidade isopícnico em volumes iguais (1 mL) mostram a purificação das frações mitocondrial e de membrana (Figura 2). A utilização de um anticorpo contra VDAC, uma proteína localizada na membrana mitocondrial ex...
Este método é uma versão modificada de uma abordagem previamente publicada para o fracionamento subcelular sem o uso de centrifugação de alta velocidade11. Este método modificado requer equipamentos mais especializados para alcançar os melhores resultados, mas é mais abrangente e consistentemente reprodutível.
O desenvolvimento do protocolo inicial foi necessário devido à incapacidade de separar amostras mitocondriais e de membrana para a análise da localiza...
Os autores declaram não haver conflito de interesses.
Este trabalho foi apoiado pelo NIH R15-HL135675-01 e NIH 2 R15-HL135675-02 para T.J.L.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Benzonase Nuclease | Sigma-Aldrich | E1014 | |
Bullet Blender Tissue Homogenizer | Next Advance | 61-BB50-DX | |
digitonin | Sigma | D141 | |
end-over-end rotator | ThermoFisher | ||
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma | E9884 | |
ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid (EGTA) | Sigma | E3889 | |
GAPDH (14C10) | Cell Signalling Technologies | 2118 | |
HEPES | VWR | 97064-360 | |
Hexylene glycol | Sigma | 68340 | |
Igepal | Sigma | I7771 | Non-ionic, non-denaturing detergent |
KCl | Sigma | P9333 | |
Mannitol | Sigma | M9647 | |
MgCl2 | Sigma | M8266 | |
NaCl | Sigma | S9888 | |
Na, K-ATPase a1 (D4Y7E) | Cell Signalling Technologies | 23565 | |
Open-Top Polyclear Tubes, 16 x 52 mm | Seton Scientific | 7048 | |
OptiPrep (Iodixanol) Density Gradient Medium | Sigma | D1556-250ML | |
phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) | Sigma | P7626 | |
Protease Inhibitor Cocktail, General Use | VWR | M221-1ML | |
refrigerated centrifuge | ThermoFisher | ||
S50-ST Swinging Bucket Rotor | Eppendorf | ||
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Sigma | 436143 | |
Sodium deoxycholate | Sigma | D6750 | |
sodium orthovanadate (SOV) | Sigma | 567540 | |
sonicator | ThermoFisher | ||
Sorvall MX120 Plus Micro-Ultracentrifuge | ThermoFisher | ||
Stainless Steel Beads 3.2 mm | Next Advance | SSB32 | |
Sucrose | Sigma | S0389 | |
Tris-buffered Saline (TBS) | VWR | 97062-370 | |
Tween 20 | non-ionic detergent in western blotting buffers | ||
VDAC (D73D12) | Cell Signalling Technologies | 4661 |
An erratum was issued for: Cell Fractionation of U937 Cells by Isopycnic Density Gradient Purification. The Authors section was updated.
The Authors section was updated from:
William McCaig1
Timothy LaRocca1
1Department of Basic and Clinical Sciences, Albany College of Pharmacy and Health Sciences
to:
William D. McCaig1
Matthew A. Deragon1
Phillip V. Truong1
Angeleigh R. Knapp1
Keven J. Hughes1
Timothy J. LaRocca1
1Department of Basic and Clinical Sciences, Albany College of Pharmacy and Health Sciences
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