Name: isolation of intermediate filament proteins from multiple mouse tissues to study aging-associated post-translational modifications
Uploaded: 2017-05-18T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Intermediate Filament Proteins from Multiple Mouse Tissues to Study Aging-associated Post-translational Modifications at JoVE.com

Este trabalho foi apoiado pelo NIH concede NIH R01 DK110355, DK093776 [NTS], DK102450 [NTS] e P30 DK034987 [UNC-Chapel Hill]. Os autores agradecem a Deekshita Ramanarayanan pela assistência com qPCR e Western blot experiências.

O protocolo é aprovado e realizado de acordo com o Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) da Universidade da Carolina do Norte. 1. Preparações <ol><li> Preparar tampão Triton-X (Triton X-100 a 1%, ácido etilenodiaminotetraacético 5 mM (EDTA), aumentar o volume em solução salina tamponada com fosfato (PBS), pH 7,4). Para preparar 500 mL: agitar 5 mL cada de Triton X-100 e EDTA 500 mM em 490 mL de PBS, pH 7,4. Armazenar a solução tampão Triton-X a 4 ° C. </li><li> Preparar tampão...

Métodos que permitem a caracterização bioquímica de proteínas IF podem ser úteis para compreender numerosos fenômenos fisiopatológicos em sistemas de mamíferos, uma vez que as proteínas IF são marcadores e moduladores do estresse celular e tecidual 29 . O princípio subjacente ao método actual baseia-se nos procedimentos iniciais desenvolvidos nas décadas de 1970 e 1980 para isolar, separar e reconstituir as proteínas IF das células e tecidos, empregando geralmente soluções salin...

<html> As IFs são uma família de proteínas que nos seres humanos são codificadas por 73 genes e categorizadas em seis tipos principais: os tipos I a IV são citoplasmáticos ( por exemplo, queratina epitelial e capilar (K), desmina de miócitos, neurofilamentos, proteína ácida fibrilar glial (GFAP) e outros); Tipo V são as laminas nucleares; E tipo VI são IFs na lente ocular 1 . Em termos de sua organização molecular, as proteínas IF têm três domínios comuns: um domínio &quot;var&quot; de bobina enrolada altamente conservado e domínios globulares &quot;cabeça&quot; e &quot;cauda&quot;. Os tetrâmeros de proteína IF se unem para formar precursores de filamentos curtos, que são finalmente incorporados em filamentos maduros que formam estruturas citoesqueléticas dinâmicas e nucleoesqueléticas envolvidas na proteção mecânica 2 , sensação de estresse 3 , 4 , regulação da transcrição 5 e crescimento e outras funções celulares críticas&quot;&gt; 1 , 6 , 7 . A importância funcional do sistema IF é evidenciada pela existência de muitas doenças humanas causadas por mutações missense em genes IF, incluindo neuropatias, miopatias, doenças de fragilidade cutânea, disfunções metabólicas e síndromes de envelhecimento prematuro 8 . Algumas mutações no gene IF não causam, mas predispõem seus portadores à progressão da doença, como as queratinas epiteliais simples na doença hepática 9 . Este último é devido às funções críticas de proteção ao estresse das IF no epitélio. As IFs em geral estão entre as proteínas celulares mais abundantes sob condições basais, mas são ainda fortemente induzidas durante vários tipos de estresse 10 . Por exemplo, estudos recentes que avaliam alterações de todo o proteoma no nematóide C. elegans demonstraram que as IFs múltiplas estão altamente reguladas e propensas a agregaçõesDurante o envelhecimento do organismo 11 , 12 . Uma vez que a manutenção de uma estrutura IF adequada é essencial para a resistência celular a várias formas de stress 10 , a agregação IF também pode contribuir para o declínio funcional durante o envelhecimento. Contudo, estudos de nível organizacional que examinam múltiplas proteínas de mamífero IF em diferentes tecidos submetidos a estresse estão faltando. IFs são estruturas altamente dinâmicas que se adaptam para atender demandas celulares. As queratinas, por exemplo, sofrem uma ciclagem independente da biossíntese entre o pool protéico solúvel (não filamentoso) e insolúvel (filamentoso) 13 . Em condições fisiológicas normais, pode extrair-se aproximadamente 5% do pool K8 / K18 total em tampão sem detergente, em comparação com aproximadamente 20% que pode ser solubilizado no detergente não iónico Nonidet P-40, que é bioquimicamente comparável a Triton- X100 14 , </sUp&gt; 15 . Durante a mitose, há um aumento notável na solubilidade do K8 e K1814 do epitélio de tipo simples, que é menos aparente nas queratinas epidérmicas, mas mais aparente na vimentina e em outras proteínas IF do tipo III 15,16 . As propriedades de solubilidade das proteínas IF são fortemente reguladas pela fosforilação, uma modificação pós-translacional chave (PTM) para rearranjo de filamentos e solubilidade 17 , 18 , 19 , 20 . A maioria das IF sofre regulação extensiva por um número de PTMs em locais conservados, resultando em alterações funcionais 17 . A finalidade deste método é introduzir os investigadores que são novos ao campo do IF à extração bioquímica e aos métodos analíticos para o estudo de proteínas de FI através dos tecidos múltiplos do rato. EspecíficoAliado, focamos no isolamento de proteínas IF usando um método de extração de alto sal e avaliação de mudanças em PTMs por espectrometria de massa e por anticorpos dirigidos contra PTM. Estes métodos baseiam-se nos procedimentos previamente publicados 21, mas incluem modificações para extrair diferentes tipos de proteína IF para descobrir o mecanismo comum de regulação em toda a família IF. Por exemplo, a acetilação de K8 num resíduo de lisina específico regula a organização do filamento, enquanto que a hiperacetilação promove a insolubilidade do K8 e a formação de agregados 22 . Recentes estudos globais de perfil proteómico revelaram adicionalmente que a maioria das proteínas IF específicas de tecido são também alvos para acetilação e que a maioria dos locais de acetilação de IF estão confinados ao domínio de haste altamente conservado. Isso destaca a necessidade de métodos adequados para o perfil global do sistema IF. Nós também introduzimos um método rápido de isolar IF proteínas de múltiplos tecidos usando homogeneização automatizada em optiMatriz de lise. As preparações resultantes são adequadas para análise PTM a jusante por espectrometria de massa e outros métodos.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Dynabeads Protein G</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>10009</td>
			<td>immunoprecipitation beads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>10010049</td>
			<td>for buffers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Purelink RNA mini kit</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>12183018</td>
			<td>RNA extraction from tissue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Purelink DNAse set</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>12185010A</td>
			<td>on column DNA digestion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dynamag-2</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>12321D</td>
			<td>magnet for use with dynabeads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GelCode Blue Stain Reagent</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>24592</td>
			<td>mass spectrometry-compatible gel stain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pierce ECL Western Blotting Substrate</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>32106</td>
			<td>for use in western blot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Capacity cDNA reverse transcription kit</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>4368813</td>
			<td>for use in gene expression analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proflex 3x32-well PCR System</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>4484073</td>
			<td>PCR system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVDF transfer membrane&#160;</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>88520</td>
			<td>for western blot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Up SYBR master mix</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A25778</td>
			<td>for qPCR analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNAlater</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>AM7020</td>
			<td>solution for tissue storage prior to RNA isolation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Novex 4-20% Tris Glycine Gel</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>XP04205BOX</td>
			<td>Precast protein gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-Keratin 8 antibody (TS1)</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>MA514428</td>
			<td>for western blot detection of K8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-Vimentin</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>MA511883</td>
			<td>for western blot detection of vimentin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris Glycine Transfer Buffer (25X)</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>LC3675</td>
			<td>for wet transfer of protein gels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2X SDS Sample Buffer</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>LC2676</td>
			<td>for preparing protein gel samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris Glycine SDS Running Buffer (10X)</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>LC26755</td>
			<td>for running protein gels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lysing beads - Matrix D</td>
			<td>MP Biomedicals</td>
			<td>116913100</td>
			<td>Lysis beads and matrix tubes for tissue disruption and RNA extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lysing beads - Matrix SS</td>
			<td>MP Biomedicals</td>
			<td>116921100</td>
			<td>Lysis beads and matrix tubes for tissue disruption and protein extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop Lite Spectrophotometer</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>ND-LITE</td>
			<td>measurement of protein and nucleic acid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precellys 24 homogenizer</td>
			<td>Bertin Instruments</td>
			<td>EQ03119</td>
			<td>Automated tissue homogenizer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation of intermediate filament proteins from multiple mouse tissues to study aging-associated post-translational modifications

Filamentos intermediários (IFs), juntamente com filamentos de actina e microtúbulos, formam o citoesqueleto - um elemento estrutural crítico de cada célula. Funcionamento normal IFs fornecer células com resistência mecânica e estresse, enquanto um citoesqueleto disfuncional IF compromete a saúde celular e tem sido associado a muitas doenças humanas. As modificações pós-translacionais (PTMs) regulam criticamente a dinâmica de IF em resposta a mudanças fisiológicas e sob condições de estresse. Portanto, a capacidade de monitorar as mudanças na assinatura PTM de IFs pode contribuir para uma melhor compreensão funcional e, em última instância condicionamento, do sistema IF como um stress responder durante a lesão celular. No entanto, o grande número de proteínas IF, que são codificadas por mais de 70 genes individuais e expressas de forma dependente de tecidos, é um grande desafio para classificar a importância relativa de diferentes PTMs. Para o efeito, os métodos que permitem a monitorização de PTMs em proteínas IFEm nível de organismo, e não para membros isolados da família, pode acelerar o progresso da pesquisa nesta área. Aqui, apresentamos métodos bioquímicos para o isolamento da fração total, detergente-solúvel e resistente ao detergente de proteínas IF de 9 diferentes tecidos de ratos (cérebro, coração, pulmão, fígado, intestino delgado, intestino grosso, pâncreas, rim e baço). Demonstrámos ainda um protocolo optimizado para o isolamento rápido de proteínas IF utilizando matriz de lise e homogeneização automatizada de diferentes tecidos de ratinho. O protocolo automatizado é útil para perfilar IFs em experimentos com alto volume de amostra (como em modelos de doença envolvendo múltiplos animais e grupos experimentais). As amostras resultantes podem ser utilizadas para várias análises a jusante, incluindo perfis PTM de espectrometria de massa. Utilizando estes métodos, fornecemos novos dados para mostrar que as proteínas IF em diferentes tecidos de rato (cérebro e fígado) sofrem mudanças paralelas com respeito à sua expressãoE PTMs durante o envelhecimento.

Um novo método rápido para a alta extração salina de proteínas IF de múltiplos tecidos de ratos usando matriz de lise. O método tradicional 25 , 26 de isolar a maior parte da fracção de proteína de filamento intermediário a partir do tecido epitelial foi aqui modificado para incluir 9 órgãos diferente...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Intermediate Filament Proteins from Multiple Mouse Tissues to Study Aging-associated Post-translational Modifications at JoVE.com

Isolation of Intermediate Filament Proteins from Multiple Mouse Tissues to Study Aging-associated Post-translational Modifications

Neste método, apresentamos procedimentos bioquímicos para isolamento rápido e eficiente de proteínas de filamento intermediário (IF) a partir de tecidos de múltiplos ratos. IFs isoladas podem ser usadas para estudar mudanças em modificações pós-translacionais por espectrometria de massa e outros ensaios bioquímicos.

Isolamento de Proteínas de Filamento Intermediário a partir de Tecidos Múltiplos de Rato para Estudar Modificações Pós-Translacionais associadas ao Envelhecimento

Intermediate filaments (IFs), together with actin filaments and microtubules, form the cytoskeleton &#8211; a critical structural element of every cell. ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

A Method for Measuring RNA N6-methyladenosine Modifications in Cells and Tissues

A Method for Measuring RNA N6-methyladenosine Modifications in Cells and Tissues

Um método para medir RNA<em&gt; N</em<sup&gt; 6</sup&gt; -methyladenosine modificações nas células e tecidos

N6-Methyladenosine (m6A) modifications of RNA are diverse and ubiquitous amongst eukaryotes. They occur in mRNA, rRNA, tRNA, and microRNA. Recent studies ...

Bioquímica

Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy for the Identification of Multiple Phosphorylations of Intrinsically Disordered Proteins

Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear para a identificação de múltiplas fosfolarização de intrinsecamente desordenados Proteínas

Aggregates of the neuronal Tau protein are found inside neurons of Alzheimer's disease patients. Development of the disease is accompanied by increased, ...

Utilizing a Comprehensive Immunoprecipitation Enrichment System to Identify an Endogenous Post-translational Modification Profile for Target Proteins

Utilizando um sistema de enriquecimento de imunoprecipitação abrangente para identificar um perfil endógena modificação pós-traducional de proteínas alvo

It is now well-appreciated that post-translational modifications (PTMs) play an integral role in regulating a protein&#39;s structure and function, which ...

Isolation of Glomeruli and In Vivo Labeling of Glomerular Cell Surface Proteins

Isolation of Glomeruli and In Vivo Labeling of Glomerular Cell Surface Proteins

Isolamento de glomérulos e In Vivo de rotulagem das proteínas de superfície celular Glomerular

Proteinuria results from the disruption of the glomerular filter that is composed of the fenestrated endothelium, glomerular basement membrane, and ...

Looking Outwards: Isolation of Cyanobacterial Released Carbohydrate Polymers and Proteins

Olhando para fora: isolamento de cianobactérias liberado polímeros de carboidratos e proteínas

Cyanobacteria can actively secrete a wide range of biomolecules into the extracellular environment, such as heteropolysaccharides and proteins. The ...

Profiling Ubiquitin and Ubiquitin-like Dependent Post-translational Modifications and Identification of Significant Alterations

Perfil de Ubiquitin e Ubiquitin-like Modificações pós-translacionais dependentes e identificação de alterações significativas

Ubiquitin (ub) and ubiquitin-like (ubl) dependent post-translational modifications of proteins play fundamental biological regulatory roles within the ...

Transverse Sectioning of Mature Rice (Oryza sativa L.) Kernels for Scanning Electron Microscopy Imaging Using Pipette Tips as Immobilization Support

Transverse Sectioning of Mature Rice Oryza sativa L. Kernels for Scanning Electron Microscopy Imaging Using Pipette Tips as Immobilization Support

Secção Transversa de Arroz Maduro (Oryza sativa L.) Kernels para digitalização de imagens de microscopia eletrônica usando dicas de pipeta como suporte à imobilização

Starch granules (SGs) exhibit different morphologies depending on the plant species, especially in the endosperm of the Poaceae family. Endosperm ...

Purification of Tubulin with Controlled Posttranslational Modifications and Isotypes from Limited Sources by Polymerization-Depolymerization Cycles

Purificação de Tubulin com Modificações Pós-Translacionais Controladas e Isótipos de Fontes Limitadas por Ciclos de Polimerização-Despolimerização

One important aspect of studies of the microtubule cytoskeleton is the investigation of microtubule behavior in in vitro reconstitution experiments. They ...

Purification of Ubiquitinated p53 Proteins from Mammalian Cells

Purificação de proteínas p53 ubiquitinadas de células de mamíferos

Ubiquitination is a type of posttranslational modification that regulates not only the stability but also the localization and function of a substrate ...

High-Resolution Neutron Spectroscopy to Study Picosecond-Nanosecond Dynamics of Proteins and Hydration Water

Espectroscopia de Nêutrons de Alta Resolução para Estudo da Dinâmica de Proteínas e Água de Hidratação de Picossegundos-Nanossegundos

Neutron scattering offers the possibility to probe the dynamics within samples for a wide range of energies in a nondestructive manner and without ...