1. Подготовьте буферы и реагенты
- Готовят свежие растворы фосфатазы и ингибиторов протеазы.
- Добавьте 17,4 мг фенилметансульфонилфторида (PMSF) к 1 мл 100% этанола для получения запаса 100 мМ.
ПРИМЕЧАНИЕ: Носите защитное снаряжение при обращении с PMSF, так как это опасно при проглатывании или вдыхании и при контакте с кожей или глазами. Разъедает глаза и кожу.
- Согласно инструкции производителя, приготовьте коммерчески доступный коктейль ингибитора протеазы (100x).
- Добавьте 91,9 мг ортованадата натрия (SOV) в 1 мл деионизированной воды, чтобы подготовить запас 500 мМ.
ПРИМЕЧАНИЕ: Носите защитное снаряжение при обращении с SOV, так как оно опасно при попадании в организм, вдыхании или при попадании в глаза. Сильное передержка может привести к смерти.
- Подготовьте буфер лизиса A, буфер цитоплазматической изоляции (CI), буфер солюбилизации клеток (CS), буфер ядерного лизиса (NL), буфер лизиса B, буфер гомогенизации клеток (CH), разбавитель йодиксанола и моющие средства.
- Добавьте 8,7 г хлорида натрия (NaCl) и 50 мл 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновой кислоты (HEPES, 1 M, рН 7,4) до 950 мл деионизированной воды для получения лизисного буфера А (конечные концентрации 150 мМ NaCl и 50 мМ HEPES).
- Готовят исходные растворы моющих средств следующим образом: добавляют 0,1 г додецилсульфата натрия (СДС) к 10 мл лизисного буфера А (конечная концентрация 1% СДС), добавляют 0,1 г дезоксихолата натрия к 10 мл лизисного буфера А (конечная концентрация 1%), добавляют 2,5 мг дигитонина к 10 мл лизисного буфера А (конечная концентрация 250 мкг/мл), и добавить 1 мл неионного, неденатурирующего моющего средства (см. Таблицу материалов) к 9 мл лизисного буфера А (конечная концентрация 10% (v/v)).
- Получают ci-буфер путем добавления 10 мкл запаса PMSF (100 мМ), 10 мкл ингибитора протеазы (100x), 2 мкл запаса SOV (500 мМ) и 100 мкл исходного дигитонина (250 мкг/мл) к 878 мкл лизизного буфера A (конечные концентрации 1 мМ PMSF, 1x ингибитора протеазы, 1 мМ SOV и 25 мкг/мл дигитонина). Держите раствор на льду до добавления в ячейку гранулы.
- Получение буфера CS путем добавления 10 мкл запаса PMSF (100 мМ), 10 мкл ингибитора протеазы (100x), 2 мкл запаса SOV (500 мМ), 100 мкл неионного, неденатурирующего моющего вещества (см. Таблицу материалов) (10%) и 118 мкл гексиленгликоля (8,44 М) до 760 мкл лизизного буфера А (конечные концентрации 1 мМ PMSF, 1x ингибитор протеазы, 1 мМ SOV, 1% неионное, неденатурирующее моющее средство и 1 М гексиленгликоля). Держите раствор на льду до добавления в ячейку гранулы.
- Получение буфера NL путем добавления 10 мкл запаса PMSF (100 мМ), 10 мкл ингибитора протеазы (100x), 2 мкл запаса SOV (500 мМ), 50 мкл дезоксихолата натрия (10%), 100 мкл запаса SDS (1%) и 118 мкл гексиленгликоля (8,44 М) до 710 мкл лизизного буфера A (конечные концентрации 1 мМ PMSF, 1x ингибитор протеазы, 1 мМ SOV, 0,5% дезоксихолат натрия (v/v), 0,1% SDS (мас./об.) и 1 М гексиленгликоля). Держите раствор на льду до добавления в ядерную гранулу.
- Добавьте 20 мл HEPES (1 M, рН 7,4), 0,74 г хлорида калия (KCl), 0,19 г хлорида магния (MgCl2), 2 мл этилендиаминтетрауксусной кислоты (0,5 M EDTA), 2 мл этиленгликоля-биса (β-аминоэтиловый эфир)-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты (0,5 M EGTA), 38,3 г маннитола и 23,9 г сахарозы до 980 мл деионизированной воды для получения лизисного буфера B (конечные концентрации 20 мМ HEPES, 10 мМ KCl, 2 мМ MgCl2, 1 мМ ЭДТА, 1 мМ ЭГТА, 210 мМ маннит и 70 мМ сахарозы).
- Подготовьте буфер CH путем добавления 10 мкл запаса PMSF (100 мМ) и 2 мкл запаса SOV (500 мМ) к 988 мкл лизисного буфера B (конечные концентрации 1 мМ PMSF и 1 мМ SOV; отрегулируйте конечный объем для размещения количества формируемых клеток). Держите раствор на льду до добавления в ячейку гранулы.
- Получают разбавитель йодиксанола путем добавления 12 мл HEPES (1 M, рН 7,4), 447 мг KCl, 114 г MgCl2, 1,2 мл 0,5 M ЭДТА, 1,2 мл 0,5 M EGTA, 21,3 г маннитола и 14,4 г сахарозы в 88 мл деионизированной воды (конечные концентрации 120 мМ HEPES, 60 мМ KCl, 12 мМ MgCl2, 6 мМ ЭДТА, 6 мМ ЭГТА, 1200 мМ маннит и 420 мМ сахарозы).
- Храните буферы при температуре 4 °C и дигитонин при -20 °C.
2. Выделение цитозольного белка
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие шаги позволят обеспечить рост и расширение клеток U937 с последующей экстракцией цитозольных белков. При используемой концентрации дигитонин будет проникать в плазматическую мембрану, не нарушая ее, что позволяет высвобождать цитозольные белки и удерживать другие клеточные белки.
- Культивируйте клетки в RPMI 1640 с 10% фетальной бычьей сывороткой при 37 °C и 5% CO2. Убедитесь, что клетки выращены до конечной суммы 6 х 108 клеток.
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом протоколе клетки подсчитывались с помощью стандартного гемоцитометра и микроскопа.
- Центрифугируют культивируемые клетки при 400 × г в течение 10 мин. После выброса супернатанта повторно суспендируют ячейку гранулы в фосфатно-буферном физиологическом растворе комнатной температуры (PBS) в конечной концентрации 4 × 106 клеток/мл, и пипетку осторожно разбивают сгустки.
- Центрифугируют клеточную суспензию при 400 × г в течение 10 мин для гранулирования клеток. Выбросьте супернатант и повторно суспендируйте клеточную гранулу в ледяно-холодном лизисном буфере А (полученном на стадии 1.2.1) в конечной концентрации 2 × 107 клеток/мл.
- Удалить 7,5 мл клеток, взвешенных в буфере лизиса А (3 × 107 клеток), и оставить на льду для экстракции ядерного белка (раздел 6). Центрифугируют клеточную суспензию при 4 °C, 400 × г в течение 10 мин для гранулирования клеток.
ПРИМЕЧАНИЕ: Выполните все последующие шаги при температуре 4 °C или на льду и предварительно отклоните все буферы.
- Отбросьте надосадочный материал, повторно суспендируйте клеточную гранулу в буфере CI в конечной концентрации 2 × 107 клеток/мл и аккуратно пипетку, чтобы разбить сгустки. Поверните клеточную суспензию концом через конец при 4 °C в течение 20 мин.
- Центрифугируют клеточную суспензию при 4 °C, 400 × г в течение 10 мин и переносят супернатант в чистую центрифужную трубку. Сохраните ячейку гранулы и храните на льду. Центрифугировать собранный супернатант при 4 °C, 18 000 × г в течение 20 мин в гранулированный клеточный мусор.
ПРИМЕЧАНИЕ: Эта высокоскоростная стадия центрифугирования имеет решающее значение для предотвращения загрязнения цитозольной фракции органеллами и мембранно-связанными белками.
- Выбросьте гранулу после переноса супернатанта в чистую центрифужную трубку. Повторяйте оба этапа центрифугирования на этапе 2.6 до тех пор, пока после центрифугирования не будет получена гранула.
- Соберите супернатант, которым является цитозольная фракция. Для краткосрочного хранения (1 месяц) убедитесь, что супернатант хранится при 4 °C. Для длительного хранения (>1 месяц) соедините супернатант с 1x буфером Laemmli, содержащим 1x восстановитель, нагревайте при 95 °C в течение 7 мин и храните при -20 или -80 °C.
- Повторно суспендируют клеточную гранулу (со стадии 2.6) в лизисном буфере А при конечной концентрации 4 × 106 клеток/мл; пипетку аккуратно разбить комочки.
3. Гомогенизация клеток
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие этапы позволят провести механическую гомогенизацию клеток, обработанных дигитонином (из стадии 2.9), что необходимо для выделения митохондриальных и мембранных белковых фракций.
- Центрифугируйте клеточную суспензию в буфере лизиса А (приготовленном на стадии 2.9), сохраните гранулу и выбросьте супернатант для удаления избытка дигитонина и цитозольных загрязнителей из клеточной гранулы.
ПРИМЕЧАНИЕ: Повторные промывки в буфере лизиса А могут быть выполнены для удаления избытка цитозольных загрязнений.
- Повторно суспендируют клеточную гранулу в ледяном буфере CH (приготовленном на стадии 1.2.7) в конечной концентрации 4 × 106 клеток/мл. Инкубировать клеточную суспензию на льду в течение 30 мин.
- При использовании метода механического лизиса на основе бисера поместите 30 г предварительно промытых шариков из нержавеющей стали 3,2 мм в пробирку с юбкой объемом 50 мл, заполните 15 мл лизисного буфера B и поместите на лед для охлаждения. При использовании гомогенизатора Dounce (с плотно прилегающим пестиком B) заполните соответствующим объемом лизисного буфера B, вставьте пестик и поместите на лед для охлаждения.
- После инкубации (стадия 3.2) отбросьте буфер лизиса B из шариковых пробирок (или гомогенизатора Dounce) и переложите 15 мл клеточной суспензии в шариковую трубку (или соответствующий объем гомогенизатору).
- Если используется метод на основе бисера, поместите пробирки с шариками, содержащие суспензию ячейки, в устройство блендера и сконфигурируйте так, чтобы они работали в течение 5 мин со скоростью 8. Если вы используете гомогенизатор Dounce, держите его на льду и выполняйте 40 проходов с пестиком, используя медленные, ровные удары (или используйте альтернативный метод механического лизиса клеток, как подробно описано в разделе обсуждения).
ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании блендера, отличного от используемого здесь, скорость и время, возможно, потребуется определить эмпирически.
- Переложите гомогенат в чистую центрифужную трубку и центрифугируйте его при 400 × г в течение 10 мин при 4 °C. Перенесите супернатант в чистую центрифужную трубку и сохраните; выбросьте гранулу.
ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь протокол может быть приостановлен, а гомогенат хранить при 4 °C в течение короткого срока (24 ч).
4. Удаление мусора и выделение сырых митохондриальных и мембранных фракций
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие этапы позволят удалить клеточный мусор путем центрифугирования гомогената с возрастающей скоростью. За этим следует дифференциальное центрифугирование для выделения сырых митохондриальных и мембранных фракций.
- Центрифугируют гомогенат (со стадии 3.6) при 500 × г в течение 10 мин при 4 °С. Переложите супернатант в чистую центрифужную трубку и выбросьте любую гранулу.
- Центрифугируют супернатант (со стадии 4.1) при 1000 × г в течение 10 мин при 4 °C. Переложите супернатант в чистую центрифужную трубку и выбросьте любую гранулу.
- Центрифугируют супернатант (со стадии 4.2) при 2000 × г в течение 10 мин при 4 °C. Переложите супернатант в чистую центрифужную трубку и выбросьте любую гранулу.
- Центрифугируют супернатант (со стадии 4.3) при 4000 × г в течение 20 мин при 4 °C. Перенесите супернатант в чистую центрифужную трубку и сохраните гранулу, которая представляет собой сырую митохондриальную фракцию.
- Центрифугировать супернатант (начиная со стадии 4.4) при 18 000 × г в течение 1 ч при 4 °C. Выбросьте супернатант и сохраните гранулу, которая является сырой мембранной фракцией.
ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь протокол может быть приостановлен, а гранулированные образцы хранить при 4 °C в течение краткосрочного периода (24 ч).
5. Очистка градиента изопикновой плотности
ПРИМЕЧАНИЕ: На следующих этапах используется центрифугирование изопикновой градиентной плотности для очистки сырых митохондриальных и мембранных фракций.
- Готовят 50% (v/v) рабочий раствор йодиксанола путем смешивания 1 части разбавителя (приготовленного на стадии 1.1.3) с 5 частями йодиксанола (60% раствора (мас./об.)). Готовят 10%, 15%, 20%, 25%, 30% и 35% растворы йодиксанола (v/v) путем смешивания 50% рабочего раствора (v/v) с лизизным буфером B в соответствующих количествах.
- Повторное суспендирование сырых митохондриальных и мембранных гранул (со стадий 4.4 и 4.5) каждая в 200 мкл лизисного буфера B. Доведите до 45% йодиксанола (v/v), добавив 1800 мкл рабочего раствора йодиксанола (50% (v/v)) к 200 мкл повторно суспендированной гранулы.
- Создайте прерывистый градиент йодиксанола следующим образом (отрегулируйте объемы в соответствии с емкостью ультрацентрифужной трубки): Добавьте 1 мл 15% йодиксанола (v / v) к нижней части 8 мл, с открытым верхом, тонкостенной ультрацентрифужной трубки, поместите 1 мл 20% йодиксанола (v / v) ниже первого слоя (методом подложки), с последующим подложением 1 мл 25%, 1 мл 30% и 1 мл 35% йодиксанола (v/v).
ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе должно быть создано 2 градиента: 1 для митохондриальной фракции и 1 для мембранной фракции.
- Через 1 градиент добавляют 2 мл сырой митохондриальной гранулы (суспендированной в 45% йодиксаноле (v/v)) с использованием метода подложки к нижней части трубки ниже 35% йодиксанола (v/v). В другом градиенте добавляют 2 мл сырой мембранной гранулы (суспендированной в 45% йодиксаноле (v/v)) с использованием метода подложки на дно трубки ниже 35% йодиксанола (v/v).
- Добавьте 1 мл 10% йодиксанола (v/v) в верхнюю часть каждой градиентной трубки, наложив ее поверх слоя 15%. Балансируют пробирки в пределах 0,1 г друг от друга путем добавления 10% йодиксанола (v/v).
- Вращайте трубки с градиентом плотности при 4 °C в течение 18 ч при 100 000 × г. Обязательно установите ускорение и замедление на минимальные значения для используемой ультрацентрифуги.
ПРИМЕЧАНИЕ: В митохондриальном градиенте будет видимая полоса на границе раздела между 25% и 30% йодиксанола (v/v). Это чистая митохондриальная фракция. В мембранном градиенте будет видимая полоса в фракции 15% йодиксанола (v/v). Это чистая мембранная фракция. В мембранном градиенте могут быть дополнительные полосы в фракциях 25% и 30% йодиксанола (v/v). Это митохондриальное загрязнение.
- Собирайте фракции с верхней части трубки в 1 мл аликвот, стараясь минимизировать объем фракции, содержащей видимые полосы и меняя кончик пипетки после сбора каждого слоя. В качестве альтернативы проколите бок тонкостенной трубки иглой и соберите видимые полосы.
- Храните образцы, как описано в шаге 2.8, до тех пор, пока не пройдут проверку с помощью анализа белка и вестерн-блоттинга.
6. Ядерная белковая изоляция
ПРИМЕЧАНИЕ: Используя ионные и неионные моющие средства, а также такие методы, как обработка ультразвуком и центрифугирование, следующие шаги будут солюбилизировать все клеточные мембраны и позволят выделить ядерные белки.
- Центрифугируют 7,5 мл аликвоты клеток, взвешенных в буфере лизиса А (со стадии 2.4), и отбрасывают супернатант. Добавьте 800 мкл ледяного CS-буфера (приготовленного на этапе 1.2.4) и повторно суспендируйте гранулу путем пипетки и вихря. Инкубируйте образцы на льду (или при 4 °C) в течение 30 мин, чтобы разрушить плазменные и органеллные мембраны, защищая ядерные белки.
- Центрифугируют клеточную суспензию при 7000 × г в течение 10 мин при 4 °C и выбрасывают супернатант. Добавьте 800 мкл ледяного NL-буфера (приготовленного на стадии 1.2.5) к ядерной грануле после включения бензоназы 1U/μL. Повторно суспендировать гранулу путем аккуратной пипетки. Инкубируйте на торцевом ротаторе в течение 30 мин при 4 °C, чтобы разрушить ядерную мембрану.
- Ультразвук в течение 5 с при мощности 20% с пробирками, охлаждаемыми в ледяной ванне (3x, с паузами 5 с между импульсами), которые вместе с бензоназой (добавленной на шаге 6.2) будут сдвигать нуклеиновые кислоты.
- Центрифугируют ультразвук при 7 800 × г в течение 10 мин при 4 °C. Соберите и сохраните супернатант, которым является ядерная фракция. Не потревожите нерастворимую гранулу во время сбора надосадочного вещества. Для хранения образцы могут быть подготовлены, как описано в шаге 2.8.
7. Количественная оценка белка и анализ вестерн-блоттинга
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие шаги позволят количественно оценить общий белок в каждой фракции и подтвердить чистоту субклеточных фракций.
- Выполните стандартный анализ Брэдфорда для количественной оценки общего белка в каждой фракции. Ожидаемые выходы белка приведены в таблице 1 .
ПРИМЕЧАНИЕ: Другие белковые анализы, такие как анализ бицинхониновой кислоты (BCA) или абсорбция при 280 нм, могут быть использованы для измерения общего белка вместо анализа Брэдфорда.
- Соедините фракции с 1x буфером Laemmli, содержащим 1x восстановитель, и нагревайте при 95 °C в течение 7 мин. Загрузите 10 мкг каждой фракции в стандартный гель электрофореза SDS-полиакриламидного геля (PAGE) и запустите гель при 20 мА в течение 1 ч.
- Перенос разрешенных белков на поливинилдифторидную (PVDF) мембрану путем выполнения стандартного переноса иммуноблота при 100 В в течение 30 мин. Заблокируйте мембрану PVDF с 5% молоком в 1x Tris-буферном физиологическом растворе (TBS), содержащем 0,1% неионного моющего средства (v/v) в течение 30 мин при комнатной температуре.
- Добавляют соответствующие первичные антитела для обнаружения домашних белков, специфичных для каждой субклеточной фракции, и инкубируют в течение ночи при 4 °C. Промывайте мембрану 5% молоком в 1x TBS, содержащим 0,1% неионного моющего средства (v/v) в течение 10 мин при комнатной температуре.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для этого протокола антитела против глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (GAPDH, 1:10000), гистона H3 (1:2000), зависимого от напряжения анионного канала (VDAC, 1:1000) и Na,K+-АТФазы использовались для цитозольной, ядерной, митохондриальной и мембранной фракций соответственно.
- Добавляют к мембране соответствующие пероксидазу хрена (HRP)-конъюгированные вторичные антитела (разбавляют согласно инструкциям производителя) и инкубируют при комнатной температуре в течение 1 ч. Промывайте мембрану 5% молоком в 1x TBS, содержащим 0,1% неионного моющего средства (v/v) в течение 10 мин при комнатной температуре. Развивайте блоттинг с помощью стандартной хемилюминесценции.