Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Здесь мы опишем надежный метод для фракционирования плазмы мембран растений в моющих устойчивых и моющих растворимых мембран на основе смеси немеченый и в естественных условиях польностью 15 N меченых культур арабидопсис клеток. Процедура применяется для сравнительных протеомных исследований, чтобы понять процессы сигнализации.
Плазменные мембранные микродомены особенности, основанные на физических свойствах липидного и стеринового среды и имеют определенные роли в сигнальных процессов. Извлечение стеринов обогащенных мембранные микродомены из растительных клеток для протеомного анализа является трудной задачей в основном за счет нескольких стадий получения и источники загрязнений от других клеточных отсеках. Плазматической мембраны составляет лишь около 5-20% всех мембран в растительной клетке, и, следовательно, выделение высоко очищенной плазмы мембранной фракции является сложной задачей. Часто используемый способ включает водный двухфазной разделение в полиэтиленгликоле и декстрана, который дает в плазме мембранных везикул с чистотой 95% 1. Стерол богатых мембранные микродомены пределах плазматической мембране нерастворимы при обработке холодных неионогенных моющих средств при щелочном рН. Это моющее средство устойчивостью мембранную фракцию можно отделить от основной массы плазматической мембране с помощью ультрацентрифугирования в качествеucrose градиент 2. Впоследствии белки могут быть извлечены из группы низкой плотности в градиенте сахарозы по метанол / хлороформ осадков. Экстрагированного белка будет затем переваривали трипсином, обессоленной и, наконец анализируют с помощью LC-MS/MS. Наш протокол экстракции стеролов богатых микродоменов оптимизирован для подготовки чистых моющих устойчивостью мембранных фракций из культур арабидопсис клеток.
Мы используем полный метаболический маркировки арабидопсис культур подвеска клеток с К 15 NO 3 в качестве единственного источника азота для количественных сравнительных протеомных исследований следующих биологической очистки интерес 3. При смешивании равных соотношения меченых и без таковой клеточных культур для совместного извлечения белка влияние подготовительных шагов по окончательному количественного результате сохраняется на минимальном уровне. Также потери материала при добыче повлияет как контроль и образцы лечения таким же образом,д, следовательно, соотношение света и вертикальной качки пептида будет оставаться постоянным. В предлагаемом способе либо меченными или немеченными культуры клеток подвергается биологической очистки, а другой служит в качестве контроля 4.
В 1972 году Джонатан Сингер и Гарт Николсон предложил модельном флюиде Мозаика структурную модель клеточных мембран, заменяя белок-липидных-белка сэндвич модель, которая была общепринятой в начале 1960-х. Singer и Nicolson постулировано, что биологическая мембрана может рассматриваться как двумерной жидкости, где все липидные и белковые молекулы диффундируют свободно и легко 5. С этого времени, структура модель мембраны плазмы и знания состава мембраны стала еще более сложной. В частности, в плазматической мембране, структуры, такие как комплексы белков и липидов / стерола на основе структурно неупорядоченных микродоменов можно наблюдать. В искусственных модельных мембранах 6,7, стерины и сфинголипиды может боков отделить от других липидных видов формирование регионов с измененными физическими возможностями. Это разделение в клеточной мембране в основном вызвано само-связывая свойствах между стерины и высоко саturated углеводородных цепей phopsho-и сфинголипидов 8. В частности, жесткие стериновые кольца пользу взаимодействия с жестче и прямее насыщенных видов липидов и эти взаимодействия заставить соседние углеводородные цепи в более длительных конформации, увеличением толщины мембраны и твердость.
Один из обычно наблюдаемых особенностей стеролов обогащенный мембранных микродоменов был их нерастворимость при обработке неионных детергентов, таких Triton X-100 или Brij 35. Эти фракции считается идентичным с мембранными микродоменов и назывались моющие стойкие мембраны (DRM) на основе их биохимического способа получения 2. Использование неионогенных моющих средств во время извлечения DRM получил некоторую критику как биохимический подготовка DRM не может напрямую соответствуют какой-либо конкретной мембраны отсеке внутри живой клетки 9. В частности, моющее средство соотношение белка кажется важным в таких препаратов,сек различные моющие средства, а также различные количества моющего средства может дать различный состав моющего средства устойчивы мембранной фракции 10. Тем не менее, существуют доказательства, что отдельные виды белковых конкретно связать с этими клеточными стеролов богатых мембранных доменов, и что эти белки хорошо обогащенный биохимических препаратов моющих устойчивостью мембранных фракций 11. Ядро белков, которые были найдены в растительной DRM фракции, и для которых присутствие в МБК зависит стериновый, были особенно GPI-якорь белки, такие как fasciclin-как арабиногалактановых белков (FLAS) и членов семейства белков SKU. Кроме того, некоторые сигнальные белки, такие как рецептор-подобных киназ или фосфолипаз были найдены 11. Эти результаты согласуются со многими протеомных исследований по млекопитающих мембранных микродоменов 12,13. Также в растениях появляется все больше доказательств на роль мембранных микродоменов в контексте ответа на стресс 14 -16.
Протокол, описанный здесь обеспечивает надежный метод для фракционирования плазмы мембранных микродоменов и, в частности использует белок для концентрации моющего средства, что позволяет нам изображать стресс, вызванный изменениями стерина богатых мембраны отсеке 4,11,14.
ПОРЯДОК
Общие реагенты и буферы, используемые в протоколе экстракции:
Примечание: рН среды ЛРД должна быть скорректирована до 5,7 с помощью КОН. Среда должна быть стерилизованы фильтрацией или автоклавированием перед использованием.
ПРОТОКОЛЫ
1. Метаболический Маркировка арабидопсис суспензионных культур клеток
ПРИМЕЧАНИЕ: Для 15 N метаболически меченые клеточные культуры использовать K 15 NO 3 в качестве единственного источника азота по крайней мере два переходов через две недели 19. В EXPEriments для сравнительных протеомики, использовать 15 N надписью клеточную культуру, а также сохранять непомеченный культуру в нормальном среды. Биологическая очистка будут применяться либо с маркировкой или немеченого культуры, а другой служит контролем (рис. 1). Для приготовления белкового, обе культуры будут объединены 20. При планировании экспериментальную установку, мы рекомендуем, учитывая взаимное подписи заголовков 4, в котором такой же режим применяется один раз к 15 N-меченых клеток и один раз немеченых клеток и соответствующего немеченого или 15 N-меченые клетки служат в качестве контрольных. В этом случае двойные количества клеточных культур необходимы.
2. Плазменные Мембрана Очистка
Примечание: Все дальнейшие шаги выполняются в холодной комнате и / или на льду, если это не указано иное.
ПРИМЕЧАНИЕ: супернатант содержит растворимые белки. Небольшое количество этой фракции могут быть сохранены для дальнейшего осаждения белка и последующего анализа также растворимых белков.
Примечание: Конечный объем буферной R зависит от размера в двухфазной системе, которая будет использоваться (~ 1,6 мл буфера R необходим при использовании системы 6 г). Рекомендуется использовать меньше буфер для ресуспендированием так чисто буфер может быть добавлен на двухфазной системе, чтобы получить требуемую вес, а не использовать слишком много буфер для растворения, а не быть в состоянии загрузить весь образец на двухфазной системе.
ПРИМЕЧАНИЕ: Не энергично встряхнуть двухфазной системы. Это может привести к отсутствие разделения фаз на стадии ультрацентрифугирования.
ПРИМЕЧАНИЕ: Окончательное верхнюю фазу, возможно, придется быть разделен на отдельные Ультрацентрифуга труб, прежде чем он может быть разбавлен в пять раз.
ПРИМЕЧАНИЕ: Небольшое количество этой фракции могут быть сохранены для анализа нефракционированного мембране.
ПРИМЕЧАНИЕ: мембранную фракцию плазмы можно хранить при температуре 4 ° С в течение ночи до фракционирования в моющих устойчивых оболочек и моющих растворимых фракций.
3. Моющее средство Устойчив Получение мембран
4. Добыча белки от Устойчивость фракции моющих по метанол / хлороформ
ПРИМЕЧАНИЕ: Все шаги осуществляются в комнатной температуре.
5. В растворе трипсина Пищеварение
ПРИМЕЧАНИЕ: В этой процедуре все шаги сделаны втемпература в помещении для уменьшения нежелательных модифицирования аминокислотных боковых цепей по денатурирующих.
ПРИМЕЧАНИЕ: Только грубая оценка содержания белка необходимо. Когда количество образца ограничен лучше пожертвовать точность, а не тратить на образец белкового анализа.
Примечание: Этот шаг является абсолютно необходимым, чтобы разбавить концентрацию мочевины как трипсин очень чувствителен к высокой концентрации соли.
Примечание: Образцы можно хранить при - 20 ° C до использования в дальнейшем, но лучше, чтобы сохранитьих на StageTips при 4 ° С, если это в течение короткого времени (одна неделя) или сохранить их после StageTips обессоливания.
6. Изготовление C 18-StageTips
ПРИМЕЧАНИЕ: StageTips можно хранить сухой при комнатной температуре 21.
7. Использование C 18-StageTips для пептида опреснения и концентрации
ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте адаптеры для спин StageTips в центрифуге Эппендорф, жидкость будет собираться в 2 мл реакционную трубку. Для более крупных препаратов, советы стадии также могут быть размещены в стойке с наконечником 96 из 200 мкл наконечниками и жидкость может быть собрана в планшет для микротитрования.
ПРИМЕЧАНИЕ: Никогда не используйте более высокую скорость, чем 3000 мкг в настольной центрифуге (например Эппендорф 5417R) в связи с риском из-под С 18 диск из чаевых.
ПРИМЕЧАНИЕ: Один диск может связать ок. 100 мкг белка.
ПРИМЕЧАНИЕ: Промытые и загруженные StageTips можно хранить при температуре 4 ° С в течение до недели.
Примечание: высушенные образцы могут быть сохранены в -80 ° С в течение многих лет.
Примечание: Конечный объем использованного ресуспендирующего буфера зависит от потребностей экспериментатора и чувствительности масс-спектрометраиспользуется.
8. Альтернативная Протокол фосфопептид обогащения
Примечание: для обогащения фосфопептида, экстракция белка на стадии 2 должно быть сделано в присутствии ингибиторов фосфатазы.
Примечание: Точный концентрация белка не должны быть определены для следующих шагов. Достаточно иметь грубую оценку содержания белка, чтобы избежать ненужных потерь образца
ПРИМЕЧАНИЕ: Сохраните TiO 2 советы и получить порошок. Он может быть промывают раствором В и повторно использовать для одного или двух более раундов.
9. ЖХ-МС/МС Анализ пептидных смесей
ПРИМЕЧАНИЕ: Для обеспечения оптимальной фрагментации, либо сканирование нейтральной потери следует применять 22, или при наличии многоступенчатой активации 23. Если ETD доступно это позволит пептид магистральной фрагментации без потери фосфорной кислоты 24.
ПРИМЕЧАНИЕ: Пик списки от исходных данных должны быть извлечены и представлены идентификации базы данных, а также для количественного определения. Здесь мы описываем настройки для использования талисманов и MSQuant, который работает для файлов исходных данных из LTQ, LTQ-Orbitrap и LTQ-ФТ инструментов (Thermo Scientific).
С помощью представленного протокола метаболически меченые культуры Arabidopsis клетки можно изолировать плазматические мембраны из растительной ткани (Шаг 2, фиг.2 и 4) и обогащают для моющих устойчивы мембранных фракций в плазматической мембране (шаг 3, фиг 3 и 5). Впосл...
Протокол, представленные в этой статье, содержит много шагов, и все они имеют решающее значение для получения чистого и представительного фракционирование плазмы мембраны растений в моющих устойчивых оболочек и моющих растворимых фракций. Поэтому важно следить за каждым шагом в соот?...
Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.
Автор, Витольд Шиманский, является сотрудником Института Макса Планка молекулярной физиологии растений. Автор, Вальтруда Шульце является сотрудником в университете Hohenheim, Германия.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
REAGENTS | |||
Chemicals were ordered from Sigma-Aldrich unless noted otherwise | |||
Ammonia (stock 25 % solution) | WAKO | 010-03166 | |
TiO2 10 μm | GL-Science | 5020-75010 | |
Empore Disk C18 | Varian | 12145004 | |
Polyethylene glycol(PEG 3350) | Sigma | 88276 | |
Dextran T500 | Roth | 9219.2 | |
Trypsin | Promega | V5113 | |
Protease inhibitor cocktail (PIC) | Sigma | P9599 | |
K15NO3 | Cambridge Isotope Laboratories | NLM-765-PK | |
EQUIPMENT | |||
Optima L-80 XP Ultracentrifuge | Beckman | ||
Plate reader | BioTek | ||
EASY-nLC II nano-Liquid Chromatograph | Thermo Scientific | ||
LTQ-Orbitrap mass spectrometer | Thermo Scientific | ||
Centrifuge 5810R | Eppendorf | ||
Centrifuge 5417R | Eppendorf | ||
Thermomixer | Eppendorf | ||
Speed Vac RVC 2-25 | Christ | ||
Shaker Unimax 2010 | Heidolph |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены