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

Эта работа была поддержана грантами NIH NIH R01 DK110355, DK093776 [NTS], DK102450 [NTS] и P30 DK034987 [в UNC-Chapel Hill]. Авторы благодарят Deekshita Ramanarayanan за помощь в qPCR и вестерн-блот-экспериментах.

Протокол одобрен и выполняется в соответствии с Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованием (IACUC) в Университете Северной Каролины. 1. Препараты <ol><li> Приготовьте буфер Triton-X (1% Triton X-100, 5 мМ этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), добавьте объем в забуференн...

Методы, которые позволяют биохимическую характеристику IF-белков, могут быть полезны для понимания многочисленных патофизиологических явлений в системах млекопитающих, поскольку IF-белки являются маркерами и модуляторами клеточного и тканевого стресса 29 . Принцип, лежащи...

<html> IFS - это семейство белков, которые у людей кодируются 73 генами и подразделяются на шесть основных типов: типы I-IV являются цитоплазматическими ( например, эпителиальные и волосяные кератины (K), миоцит-десмин, нейрофиламенты, глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP) и другие); Тип V - ядерные слои; И тип VI являются ПЧ в глазной линзе 1 . С точки зрения их молекулярной организации, белки IF имеют три общие области: высококонсервативный спиральный «стержневой» домен и шаровые «голова» и «хвостовой» домен. IF-тетрамеры белка собираются с образованием коротких нитевидных предшественников, которые в конечном счете внедряются в зрелые волокна, которые формируют динамические цитоскелетные и нуклеоскелетные структуры, участвующие в механической защите 2 , чувствительность к стрессу 3 , 4 , регуляцию транскрипции 5 и рост и другие критические клеточные функции&quot;&gt; 1 , 6 , 7 . Функциональное значение IF-системы подчеркивается наличием многих заболеваний человека, вызванных missense мутациями в IF-генах, включая невропатии, миопатии, расстройства хрупкости кожи, метаболические дисфункции и синдромы преждевременного старения 8 . Некоторые мутации гена IF не вызывают, но предрасполагают их носителей к прогрессированию болезни, таким как простые эпителиальные кератины при болезни печени 9 . Последнее связано с критическими стресс-защитными функциями ИФ в эпителии. IFS в общем случае являются одними из наиболее распространенных клеточных белков в базальных условиях, но дополнительно сильно индуцируются при различных типах стресса 10 . Например, недавние исследования, оценивающие изменения в широком диапазоне протеомов у нематод C. elegans, показали, что множественные IFs сильно активируются и склонны к агрегатамВо время старения организма 11 , 12 . Поскольку поддержание надлежащей структуры IF важно для устойчивости клеток к различным формам стресса 10 , агрегация IF также может способствовать функциональному снижению во время старения. Однако исследования на организменном уровне, изучающие множественные IF-протеины млекопитающих в разных тканях, подвергающихся стрессу, отсутствуют. IFs - это высокодинамичные структуры, которые адаптируются к требованиям сотовой связи. Кератины, например, подвергаются независимой от биосинтеза циклизации между растворимым (неволокнистым) и нерастворимым (нитевидным) пулом 13 протеинов. При нормальных физиологических условиях приблизительно 5% общий объем пула K8 / K18 может быть экстрагирован в буфере без моющих средств по сравнению с приблизительно 20%, который может быть солюбилизирован в неионном детергенте Nonidet P-40, который биохимически сравним с Triton- X100 14 , </sВверх&gt; 15 . Во время митоза наблюдается заметное увеличение растворимости эпителия K8 и K18 14 простого типа, которое менее выражено в эпидермальных кератинах, но более выражено у виментина и других IF-белков III типа 15 , 16 . Свойства растворимости IF-белков жестко регулируются путем фосфорилирования, ключевой посттрансляционной модификации (PTM) для перегруппировки филаментов и их растворимости 17 , 18 , 19 , 20 . Большинство ПЧ подвергаются широкому регулированию рядом ПТМ на консервативных участках, что приводит к функциональным изменениям 17 . Цель этого метода заключается в том, чтобы ввести исследователей, которые являются новичками в области ИФ, к биохимическим экстракционным и аналитическим методам исследования IF-протеинов в нескольких тканях мыши. КонкретныйМы сосредотачиваемся на выделении белков IF, используя метод экстракции с использованием соли и оценку изменений в PTM с помощью масс-спектрометрии и PTM-нацеливающих антител. Эти методы основаны на ранее опубликованных процедурах 21, но включают модификации для извлечения различных типов белка IF, чтобы выявить общий механизм регуляции в IF-семействе. Например, ацетилирование K8 в определенном лизиновом остатке регулирует организацию нитей, тогда как гиперацетилирование способствует нерастворимости K8 и образованию агрегатов 22 . Недавние глобальные исследования протеомного профилирования дополнительно показали, что большинство тканеспецифичных IF-белков также являются мишенями для ацетилирования и что большинство сайтов ацетилирования IF ограничено высококонсервативным доменом палочек. Это подчеркивает необходимость в методах, подходящих для глобального профилирования системы IF. Мы также вводим быстрый метод выделения белков IF из нескольких тканей с использованием автоматической гомогенизации в optiЛизиновая матрица. Полученные препараты пригодны для последующего анализа ПТМ с помощью масс-спектрометрии и других методов.

<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

Промежуточные филаменты (IFs) вместе с актиновыми филаментами и микротрубочками образуют цитоскелет - критический структурный элемент каждой клетки. Нормальные функционирующие ИФ обеспечивают клетки механической и стрессовой устойчивостью, в то время как нефункциональный цитоскелет IF ставит под угрозу здоровье клеток и связан со многими заболеваниями человека. Посттрансляционные модификации (ПТМ) критически регулируют динамику ПЧ в ответ на физиологические изменения и в стрессовых условиях. Таким образом, способность контролировать изменения в сигнатуре ПТФ ПЧ может способствовать лучшему функциональному пониманию и, в конечном счете, кондиционированию системы ПЧ в качестве ответчика на стресс при клеточном повреждении. Тем не менее, большое количество IF-белков, которые кодируются более чем 70 отдельными генами и экспрессируются тканезависимым образом, является основной проблемой при определении относительной важности различных ПТМ. С этой целью методы, которые позволяют контролировать ПТМ на белках ПЧНа общесистемном уровне, а не на отдельных членов семьи, может ускорить прогресс исследований в этой области. Здесь мы представляем биохимические методы для выделения полной, детергент-растворимой и устойчивой к моющим средствам фракции IF-белков из 9 различных тканей мыши (мозг, сердце, легкие, печень, тонкая кишка, толстая кишка, поджелудочная железа, почка и селезенка). Далее мы демонстрируем оптимизированный протокол для быстрой изоляции IF-белков с использованием лизирующей матрицы и автоматической гомогенизации различных тканей мыши. Автоматизированный протокол полезен для профилирования ИФ в экспериментах с большим объемом выборки (например, в моделях болезней с участием нескольких животных и экспериментальных групп). Полученные в результате образцы могут быть использованы для различных анализов ниже по течению, включая масс-спектрометрическое профилирование PTM. Используя эти методы, мы предоставляем новые данные, чтобы показать, что белки IF в различных тканях мыши (мозг и печень) подвергаются параллельным изменениям в отношении их экспрессийУровня и ПТМ во время старения.

Новый быстрый метод для высокой экстракции на основе солей IF-белков из нескольких тканей мыши с использованием лизирующей матрицы. Традиционный метод 25 , 26 выделения больш...

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

В этом методе мы представляем биохимические процедуры для быстрого и эффективного выделения промежуточных филаментных (IF) белков из нескольких тканей мыши. Изолированные IFs можно использовать для изучения изменений посттрансляционных модификаций с помощью масс-спектрометрии и других биохимических анализов.

Выделение промежуточных белков-нитей из множественных мышечных тканей для изучения связанных со старением пост-трансляционных модификаций

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

Метод для измерения РНК<em&gt; N</em<sup&gt; 6</sup&gt; -methyladenosine Изменения в клетках и тканях

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

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

Спектроскопии ядерного магнитного резонанса для идентификации нескольких фосфорилирований искробезопасных неупорядоченных белков

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

Используя систему обогащения всеобъемлющего иммунопреципитации для определения профиля эндогенных столб-поступательные изменения целевых белков

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

Изоляция клубочков и в естественных условиях маркировки клубочковых клеток поверхности белков

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

Взгляд наружу: Изоляция цианобактериальных высвобождаемых углеводных полимеров и белков

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

Профилирование убиквитин и убиквитин-подобных зависимых посттрансляционных модификаций и выявление значительных изменений

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

Поперечное секционирование зрелого риса (Oryza sativa L.) Ядра для сканирующей электронной микроскопии с использованием наконечников пипеток в качестве поддержки иммобилизации

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

Очистка Тубулина с контролируемыми посттрансляционными модификациями и изотипами из ограниченных источников по циклам полимеризации-деполимеризации

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

Очистка убиквитинированных белков p53 из клеток млекопитающих

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

Нейтронная спектроскопия высокого разрешения для исследования пикосекундно-наносекундной динамики белков и гидратационной воды

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